Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ аварийных разливов нефтепродуктов на объектах централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов 10
1.1. Анализ чрезвычайных ситуаций, произошедших на объектах централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов 10
1.2. Анализ типовых чрезвычайных ситуаций на объектах централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов 18
1.3. Модельный объект централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов для исследования потенциально возможных сценариев развития чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефтепродуктов 30
1.4. Анализ ЧС на модельном объекте (централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов) 36
Глава 2. Изучение пожарной опасности систем почва - нефтепродукты при разлитии нефтепродуктов в почвенном слое 47
2.1. Условия возникновения пожаровзрывоопасных ситуаций при попадании горючих жидкостей в окружающую среду на объектах нефтегазового комплекса 47
2.2. Систематика аварийных ситуаций при разливах нефти и нефтепродуктов 51
2.3. Пожары, возникающие при разлитии нефти и нефтепродуктов в почвенный слой 55
2.4. Экспериментальное изучение возможности заґорания почвенных систем при разлитии в них нефтепродуктов 61
Глава 3. Методика нормирования на локальном уровне состояния почвенного покрова при разлитии нефтепродуктов 85
3.1. Принципы нормирования состояния почвенноґо покрова при разлитии нефтепродуктов 85
Выводы 110
Список литературы 111
Приложение А 127
- Анализ типовых чрезвычайных ситуаций на объектах централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов
- Условия возникновения пожаровзрывоопасных ситуаций при попадании горючих жидкостей в окружающую среду на объектах нефтегазового комплекса
- Экспериментальное изучение возможности заґорания почвенных систем при разлитии в них нефтепродуктов
- Принципы нормирования состояния почвенноґо покрова при разлитии нефтепродуктов
Анализ типовых чрезвычайных ситуаций на объектах централизованной заправки самолётов и хранения нефтепродуктов
Система ЦЗС представляет собой замкнутую кольцевую трубопроводную сеть для подачи авиационного топлива к стоянкам воздушных судов на перроне аэровокзального комплекса (АВК) аэропорта для осуществления процесса заправки воздушных судов (ВС) (рисунок 4). Кольцевые системы ЦЗС имеют неоспоримое преимущество по надежности и бесперебойности эксплуатации перед разветвленными системами ЦЗС, поэтому эта конструктивная схема широко применяется в мировой практике проектирования аэропортов.
Основными преимуществами систем ЦЗС по сравнению с передвижными средствами являются: практически неограниченная производительность и сокращение времени заправки самолетов; повышение уровня механизации и автоматизации процесса заправки; уменьшение трудоемкости производственного процесса внутриаэродромных перекачек топлива и сокращение обслуживающего персонала; снижение в среднем в 4 раза стоимости доставки топлива от расходного склада ГСМ до баков летательных аппаратов (ЛА); исключение засорения топлива механическими примесями и попадания воды при транспортировании от резервуаров до ЛА благодаря герметичности; улучшение условий обслуживания ЛА вследствие сокращения количества подвижных средств механизации; повышение противопожарной безопасности при заправке благодаря отсутствию емкостей с топливом в непосредственной близости у ЛА.
Технологическая схема ЦЗС определяет последовательность размещения сооружений, оборудования и характер обвязки трубопроводной сети, обеспечивающих заданный режим заправки кондиционным топливом и наиболее рациональную организацию подачи топлива в баки самолетов, и должна предусматривать выполнение следующих операций:
- предварительную фильтрацию топлива при подаче его в расходные резервуары;
- отстаивание и верхний забор топлива из расходных резервуаров;
- двойную фильтрацию и водоотделение топлива, подаваемого из расходных резервуаров на заправку;
- подачу топлива на заправку и в ТЗ;
- регулирование режимов подачи топлива по расходу и давлению;
- учет количества топлива, выдаваемого в баки самолетов;
- добавление к топливу присадок в определенных соотношениях;
- защиту оборудования системы от гидравлических ударов;
- откачку топлива из раздаточных рукавов и при необходимости слив топлива из баков самолетов.
Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара (взрыва) на людей осуществляется на основе сопоставления информации о моделировании динамики ОФП на территории объекта и прилегающей к нему территории. Расчётное определение размеров зон теплового излучения пожара пролива ЛВЖ проводили в соответствии с методикой, описанной в [11-13]. При этом учитывалось, что возникновениеи развитие пожара в одном резервуаре можетповлечь засобой переход егона соседние резервуары в группе (рисунок 5, 6). Рассмотрим возможные варианты возникновения и развития пожара в группе резервуаров:
1. возникновение факельного горения на дыхательной арматуре, местахкрепления пенокамер, в местах трещин на крыше соседних резервуаров от теплового излучения или омывания пламенем при сильном ветре;
2. воспламенение разлива нефти или нефтепродукта в обваловании горящего резервуара;
3. воспламенение разлития нефтепродуктов в обваловании соседних резервуаров от теплового излучения;
4. взрыв в соседнем резервуаре, если концентрация паровоздушной смеси в нем находится между значениями нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени;
5. разлив и горение нефтепродукта в обваловании в результате вскипания или выброса его из горящего резервуара;
6. разлив и горение нефтепродукта при полном разрушении горящего резервуара с образованием гидродинамической волны, которая может привести к разрушению соседних резервуаров.
Проанализируем возможные варианты возникновения и развития пожара в группе резервуаров.
1. Возникновение факельного Горения на дыхательной арматуре, местах крепления пенокамер на соседних с Горящим резервуаром.
При Горении нефтепродуктов в резервуаре выделяется большое количествотепла.Зона теплового воздействия при пожаре в резервуаре и на открытой площадке определяется в большинстве случаев в основном лучистым тепловым потоком, который зависит от температуры пламени горящих нефтепродуктов,площади излучающей поверхности факела пламени и расстояния от факела пламени до облучаемой поверхности.
Площадь излучающей поверхности факела пламени зависит от формы и размеров пламени, которые определяются видом горючей жидкости, ее температурой и площадью горения.Высота пламени горящего резервуара обычно пропорциональна его диаметру. Для турбулентного пламени резервуаров диаметром от 2 до 23 м относительная высота пламени может быть принята равной [14-16.]:
- для бензина Нпл=1,50 Др;
- для дизельного топлива Нпл=1,0 Др.
На высоту факела пламени резервуаров и угол его наклона большое влияние оказывает скорость ветра. При этом происходит, как правило, увеличение размеров пламени за счёт лучшего притока кислорода в зону горения и отклонение факела пламени от вертикальной оси.
Воздействие теплового излучения факела пламени горящего резервуара на соседний с ним приводит к нагреву его металлоконструкций, дыхательной арматуры, расположенной на крыше резервуара. Отвод тепла от металлоконструкций происходит частично внутрь резервуара, что приводит к нагреву хранящейся в нем жидкости и паро-воздушной смеси в газовом пространстве, а также в окружающую среду.
Возникновение устойчивого факельного горения в местах выхода парогазовоздушной смеси из соседнего с горящим резервуара возможно в том случае, когда концентрация паров хранимой в нем жидкости в выходящей из резервуара смеси будет превышать верхний концентрационный предел распространения пламени и при наличии источника зажигания этих паров.
В большинстве случаев при пожарах резервуаров источником зажигания выходящей из соседнего с горящим резервуара паровоздушной смеси может являться только нагретая до определённой температуры конструкция самого резервуара, причём ее температура должна быть выше температуры самовоспламенения хранимой жидкости.
Для большинства нефтепродуктов температура их самовоспламенения находится в пределах 220-350С (бензины, дизельное топливо различных марок и другие).
2. Взрыв в резервуаре соседнем с горящим.
Взрыв в резервуаре соседнем с горящим может произойти в том случае, если концентрация паров хранимой горючей жидкости находится в пределах от нижнего до верхнего концентрационных пределов распространения пламени. Воспламенение паров горючего в объёме резервуара не занятом жидкостью может произойти вследствие нагрева конструкций соседнего с горящим резервуара от факела пламени горящего резервуара выше температуры их самовоспламенения при или же вследствие воспламенения паровоздушной смеси, выходящей через трещины или другие отверстия в конструкциях резервуара, с последующим проскоком пламени внутрь. При недостаточном охлаждении соседнего с горящим резервуара создание пожаровзрывоопасной концентрации паров хранимой в нем горючей жидкости возможно также в том случае, если до возникновения пожараконцентрация паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара была ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени.
В случае возникновения взрыва (хлопка) в резервуаре соседнем с горящим с последующим горением хранимой в резервуаре жидкости резко возрастает площадь горения, повышается интенсивность тепловыделения, усиливается задымление территории не только резервуарного парка но и окружающей территории. Все эти факторы в значительной мере осложняют ликвидацию пожара и требуют привлечения дополнительного количества сил и средств пожарной охраны.
Условия возникновения пожаровзрывоопасных ситуаций при попадании горючих жидкостей в окружающую среду на объектах нефтегазового комплекса
Аварийная разгерметизация больших объемов горючих жидкостей на объектах нефтегазового комплекса создает опасность возникновения аварийных ситуаций, сопровождающихся пожарами и взрывами. Одним из важнейших направлений обеспечения пожарной и промышленной безопасности является решение задачи прогнозирования возможных последствий при развитии аварий на нефтегазовых объектах, и выработкана этой основе комплекса мероприятий, обеспечивающих готовность к принятию управленческих решений по локализации и ликвидации последствий аварий.
Аварийный выброс пожаровзрывоопасных веществ может приводить к возникновению различных явлений и процессов в окружающей среде. К таким явлениям большинство исследователей относят [46-48]:
- вспышечный пожар и взрыв парового облака;
- огневой шар;
- струйный факел;
- пожар разлития горючих жидкостей.
Здесь не рассматриваются ситуации, связанные со взрывом или пожаром в объеме технологического оборудования и в производственных помещениях.
Взрыв парового облака.
Паровое облако представляет собой смесь капель вещества, его паров и воздуха. Паровое облако может возникнуть при длительном истечении горючей жидкости в течение часа или более. В других случаях облако образуется в результате почти мгновенного выброса вещества, способного мгновенно испаряться [46]. Возникшее горение протекает в дефлаграционном режиме с широким диапазоном скоростей распространения пламени [46, 49],
Характеристики вспышечного пожарапарового облака близки к показателям диффузионного пламени пожара разлития [50].Начавшийся вспышечный пожар на открытой площадке может перерасти в объемный взрыв [48]. Однако установлено, что даже при длительном испарении легковоспламеняющейся жидкости, редко образуются большие массы паровых облаков, способных переходить к механизму взрыва парового облака [51].
Огневой шар.
Огневой шар представляет собой крупномасштабное горение перегретого парового или аэрозольного облака. Облако пара, смешанное с воздухом, но переобогащенное топливом и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки и вытягивается, образуя огневой шар [46]. Горение при этом происходит в диффузионной области с большой скоростью выгорания. Перегрев может наступить, в частности, при воздействии тепла пожара, возникшего на соседнем оборудовании (эффект BLEVE -аббревиатура от английского термина Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion - взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости) [52, 53].Такое явление, как огневой шар, полностью выходит за рамки обычных пожаров и способно распространять поражающее действие далеко за обычные безопасные расстояния [54].
Струйный факел.
Струйный факел возникает при истечении газов и паров из разгерметизированных аппаратов и трубопроводов. Газовые факелы могут существовать до нескольких десятков минут, до полного опорожнения системы [49]. При истечении горючих жидкостей из дефектных отверстий трубопроводов, находящихся под давлением, могут образоваться мощные горящие струи [48]. Пожары разлития.
При разлитии горючих жидкостей над поверхностью разлития может образоваться паровоздушная смесь, имеющая концентрации между нижним и верхним пределами распространения пламени. В зависимости от значений энергии зажигания многие горючие жидкости могут воспламеняться даже от маломощных тепловых импульсов. Возможность возникновения пожаров разлития зависит от испаряемости жидкости, определяющей количества пара над разлитием, а также от степени смешения воспламеняющихся паров с воздухом [46]. Диффузионное горение возникает в том случае, когда окислитель и горючее пространственно разделены, и химическая реакция между ними происходит только после смешения в результате молекулярной или турбулентной диффузии [55]. В книге В. Маршала приводятся примеры нескольких ситуаций, при которых возможно возникновение пожаров разлития. Это пожар в резервуаре хранения, оставшегося в результате аварии без крыши, пожар при пространственно ограниченном разлитии (в пределах обвалования), пожары при разлитии на поверхности земли, форма и глубина которого определяются особенностями места разлития. В последнем случае выброшенная жидкость вероятнее всего будет устремляться в водостоки, где она может гореть под землей. Наконец, могут происходить разливы жидкостей на поверхности водоемов и водотоков, при практически неограниченной поверхности распространения [46].
Терминология.
Рассматривая пожары разлития необходимо сделать замечание, относительно применяемой при этом терминологии. Ряд руководящих документов использует термин «пожар пролива» (от английского термина «spillage» - пролив).
В [56] приводится методика расчета параметров пожара пролива ЛВЖ и ГЖ. Пожар пролива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей определяется как неконтролируемый процесс горения пролива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, образованного вследствие аварии. Примечательно, что в тексте методики практически воспроизводится текст, посвященный данному явлению из книги В. Маршала с заменой термина «пожар разлития» на термин «пожар пролива».
В этом документе также приводится метод расчета интенсивности теплового излучения при пожарах проливов ЛВЖ и ГЖ (приложение В).
В [57] рассматриваются аварийные ситуации, связанные с факельным горением, пожарами проливов горючих веществ на поверхность и огненных шарах.
В [58] пожаром пролива называется горение разлития легковоспламеняющейся или горючей жидкости со свободной поверхности.
В то же время, в большинстве научных публикаций авторы, вслед за В.Маршал ом [46] придерживается термина «пожар разлития». На наш взгляд термин разлитие лучше отражает сущность явления. Термин «пролив» подходит для локального попадания горюющей жидкости на конкретный объект. Разлитие же явно относится к вовлечению в ситуацию существенной площади («Аннушка уже не только купила подсолнечное масло, но даже и разлила»). В книге В. Маршала [46] разлитие (pool, spill, spillage) определяется, как жидкость, разливающаяся в условиях площадки промышленного предприятия, а пожар разлития (poolfire) -как горение вещества разлития, испаряющегося с поверхности жидкости. Заметим, что слово pool переводится с английского, как бассейн, лужа, водоем.
В качестве примеров использования этого термина в российской научной литературе сошлемся на [59-62].
В ряде документов и научных изданий используется также термин разлив, что по смыслу схоже с понятием разлитие [64-66].
Экспериментальное изучение возможности заґорания почвенных систем при разлитии в них нефтепродуктов
В дисперсных системах почва - нефтепродукты горючим веществом является нефтепродукт, не обязательно находящийся при этом в свободном жидком состоянии. Поэтому к ним не применимы показатели пожарной опасности, для жидких горючих веществ. С другой стороны, данные системы нельзя относить и к твердым горючим материалам. Они, подобно пылям должны быть отнесены, к многофазным дисперсным системам. Решающую роль здесь должна играть концентрация нефтепродукта, которая может достигнуть таких значений, при которых возможно возникновение устойчивого горения. Предполагается, что при определенных концентрациях горение может происходить в тлеющем режиме, что нехарактерно для жидкостей в объеме.В настоящей работе было проведено экспериментальное определение концентраций нефтепродуктов в почвах различного генотипа, при которых наблюдались признаки горения от внешнего источника зажигания [85].
Объектами исследования явились 4 генотипа почвенных отложений:
1) суглинок (Ленинградская область),
2) супесь (смесь фракции мелкозернистого песка с суглинком в массовом соотношении 7/93),
3) чернозем (Воронежская область),
4) гумусовый почвогрунт, представленный готовым нейтральным цветочным почвогрунтом на основе биогумуса «Живая земля».
Выбор указанных типов почв не носит случайного характера. Изначально предполагается, что эти типы имеют различный объем и структуру порового пространства. Пределы колебаний различных видов пористости в почвогрунтах показаны в таблице 7 [87].
Суглинокпредставляет собой смесь песка (69%), глины(30%) и органических веществ (1%) [88].Суглинистые почвы отличаются зернисто-комковатой структурой. Они состоят из пылевидных частиц и твердых фракций сравнительно крупного размера. Именно благодаря этому такой грунт достаточно легко поддается обработке. В его толще не формируются тяжелые и плотные комья. К достоинствам суглинистых почв можно отнести высокое содержание компонентов минерального происхождения и питательных элементов, количество которых постоянно увеличивается вследствие жизнедеятельности населяющих такой грунт микроорганизмов и его довольно высоких биологических качеств. Преимуществом суглинистых почв является высокий уровень водопроводимости и воздухопроницаемости. Они обладают способностью сохранять влагу, равномерно распределяя ее по всей толще горизонта, и удерживать тепло. Это, в свою очередь, обусловливает сбалансированный водный и тепловой режимы почвы указанного типа.
Супесь (супесчаники) по гранулометрическому составу представляет собой осадочную горную породу, состоящую на 90% из песчаных частиц и на 10% из глинистых. Количество глинистого компонента может быть и меньше, 3, 5 или 6 % [89]. Песчаные почвы состоят из песка, фракций минерального происхождения и небольшого количества перегноя. Это так называемые легкие грунты, которые характеризуются рыхлой, сыпучей и зернистой структурой. Песчаную почву легко обрабатывать. Она не способна противостоять эрозии. Среди основных ее качеств повышенная водопроводимость и воздухопроницаемость. Однако песчаные грунты не сохраняют влагу. Кроме того, они быстро и сильно перегреваются днем, а ночью столь же стремительно остывают, утрачивая полученную тепловую энергию. Главными достоинствами супесчаников являются воздухопроницаемость, водопроводимость и способность к впитыванию и сохранению влаги. Они хорошо удерживают питательные элементы, столь необходимые для жизнеобеспечения растений и микроорганизмов. Супесчаные почвы отличаются способностью удерживать тепловую энергию и сохранять ее в течение достаточно длительного времени.
Чернозем - особый тип почв, формирующихся на лёссовидных суглинках или лёссах под влиянием умеренно-континентального климата с периодической сменой положительных и отрицательных температур и уровня увлажнения с участием живых микроорганизмов и беспозвоночных [90]. Чернозем отличается рекордно высоким содержанием гумуса (органические вещества, образованные в процессе сложных биохимических реакций и представляющие собой наиболее доступную форму для питания растений), на сегодняшний день принято считать за максимум 14%. Чернозем имеет зернисто-комковатую структуру, которая устойчива к вымыванию, образованию корок, выветриванию и уплотнению. Благодаря такой структуре обеспечивается оптимальный водно-воздушный обмен с атмосферой.
Торфогрунт «живая земля» представляет собой полностью готовый питательный торфяной грунт для выращивания рассады и укоренения черенков всех видов садовых и комнатных цветочных и декоративных культур. Изготовлен из смеси высококачественных верховых торфов различной степени разложения с добавлением природных структурирующих компонентов (очищенного речного песка и агроперлита), биогумуса и комплексного минерального удобрения.В грунт добавлен агроперлит (белые инертные гранулы) для улучшения воздухо- и влагообмена. Биогумус служит естественным стимулятором роста растений. Комплексное минеральное удобрение содержит необходимый состав макро- и микроэлементов в доступной для растений форме. Песок улучшает структуру почвы.
Пробоподготовка.
Первоначально образцы почвы были высушены при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния и измельчены в фарфоровой ступке без разрушения кварцевых зерен. Для исследования были взяты гранулометрические фракции почв менее 1 мм. Таким образом, были отсеяны крупные каменистые зерна и крупные остатки растительности (травинки, корни, остатки стеблей и т.д.).
Ход определения концентраций зажигания систем почва -нефтепродукты
Почвы, изученные в первой части экспериментов пропитывались различными количествами нефтепродукта. В качестве нефтепродуктов были использованы автомобильный бензин АИ-92 (плотность 0,735 г/см ) компании ПТК, керосин авиационный ТС-1 (плотность 0,780 г/см ), смесевая нефть из нефтепровода «Дружба», г. Самара (плотность 0,850 г/см ). На прецизионных весах OHAUSAdventurerRV 3102 (ARC 120) измерили массу навесок для каждого образца почв (тн=10 г). Навеску почвы помещали на керамическую плитку. Затем добавляли в почву 0,1 мл нефтепродукта и перемешивали до однородного состояния. Приготовленную смесь зажигали источником открытого пламени (зажигалка для газовых плит). Опыт повторяли, увеличивая количество вносимого в почву нефтепродукта до 0,3, 0,5, 0,7 и т.д. см .
Результатами опытов была фиксация концентраций, при которых в системах устанавливались тление, дымовыделение, вспышка, зажигание с последующим устойчивым горением. В таблицах 8-11дается вербальное описание наблюдаемых признаков горения. Под зажиганием в наших экспериментах понималось пламенное горение системы, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления [91].
Принципы нормирования состояния почвенноґо покрова при разлитии нефтепродуктов
Опасным фактором, возникающим при разлитии нефтепродуктов и способным привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, является негативное воздействие на окружающую среду. Нефтяное загрязнение по-разному воздействует на различные элементы природной среды. В воздушной среде и в водоемах загрязнение может рассеиваться под воздействием ветра, течений, атмосферных осадков и т.д. [100-102]. В то же время часто может сложиться ситуация, при которой в поверхностных водах содержание химических загрязнителей, в частности нефтепродуктов, вписывается в существующие нормы, а при изменении гидрологической ситуации (волнении, ветре) аналогичные пробы показывают значения, существенно превышающие допустимые. Такая ситуация может сложиться, если вредные химические вещества накапливаются в твердофазных элементах ОС(почвах, донных отложениях). В этих случаях часть подвижных соединений нефтиможет переходить в состав атмосферы или гидросферы и затем переносятся водными и воздушными потоками в зоны аккумуляции.
В ходе катастрофической аварии на буровой платформе British Petroleum в Мексиканский залив вылилось, по разным оценкам, от 500 до 800 тысяч баррелей нефти. Спустя год после аварии, согласно официальному заявлению главы ВР Роберта Дадли «Более 99 % залива открыто для рыбного промысла, а исследования показывают, что морепродукты в нем безопасны для употребления в пищу. ВР и далее будет продолжать выполнять свои обязательства и контролировать ситуацию в районе аварии». Однако к тому времени около четверти всей площади Мексиканского залива, находящейся под юрисдикцией США были закрыты для рыболовства. На фотографиях, публикуемых независимыми учеными, исследовавшими акваторию, обнаружены нефтяные пята, в том числе подводные, невидимые с поверхности нефтяные облака. Например, одно из подводных нефтяных озёр имеет длину - 35 километров, ширину - почти километр. На берегу были найдены около сотни мертвых морских черепах. Рыбаки сообщали, что периодически поднимают сети с креветками, полностью испачканными нефтью.
Разумеется, такое несоответствие официальных и независимых данных в какой-то степени отражает обычную картину занижения виновниками аварии масштабов ее негативного воздействия. Однако, на наш взгляд, выводы, делающиеся представителями ВР, могут на самом деле соответствовать действительности, поскольку они основаны на нормах содержания нефтепродуктов в воде. В то время как на многокилометровом побережье, на дне залива и в донном слое воды находятся многотонные «залежи» тяжелых нефтяных остатков, воздействующие, и еще долгое время способные воздействовать на состояние водной среды.
Другим примером могут служить проведенные осенью 2009 года исследования состоянии объектов окружающей среды на акватории Онежского озера в районе населенного пункта Голяши, вблизи места аварии нефтеналивной баржи, произошедшей в 2007 году [103]. Исследования проводились на лабораторной базе учебно-спасательного центра «Вытегра» МЧС России. По результатам проведенного мониторинга состояния водного объекта (оз. Онежское) на месте аварии нефтеналивной баржи спустя два года после аварии содержание нефтепродуктов в воде оставалось выше предельно допустимых концентраций, причем непосредственно у места аварии, это превышение составляло 10 - 15 раз. Следует отметить, что отбор проб воды осуществлялся в ветреную погоду при очень сильном волнении на озере. Можно предположить, что после сбора основной массы плавающего нефтепродукта и вывоза его для захоронения на месте аварийного участка на дне озера остались наиболее тяжелые смолисто-асфальтеновые компоненты, осевшие в результате аварии. При волнении на озере и интенсивном перемешивании воды эти компоненты попадают в водную толщу.
В почве более чем где-либо, происходит накопление загрязняющих веществ, лишь частично подвершенных миграции и вымыванию грунтовыми водами. Осевшая в грунт и погребенная в насыпях грунта нефть становится постоянным источником загрязнения грунтовых вод и поверхностных водоемов, представляя наибольшую угрозу для длительного устойчивого воздействия на окружающую среду. Поэтому почва отражает долговременное состояние всей окружающей среды, являясь депонирующим элементом природных сред. Нефтепродукты, попадая в почву подвержены многим изменяющим факторам, таким как испарение, окисление, биодеградация, растворение в почвенных водах. Несмотря на это, именно почва может служить универсальным индикатором химического загрязнения. Анализ состояния почвенного покрова должен играть ведущую роль в экологическом мониторинге окружающей среды. От химического состава почвы в значительной степени зависит локальное состояние воздушной среды и водного бассейна [104].
Важной составляющей любого нормирования состояния природной среды является система аналитических методов количественного определения химических загрязнителей. Почва всегда содержит вещества органической природы. Часть и них, хотя и не являются нефтепродуктами, но при физико-химическом анализе могут давать аналитический сигнал, схожий с аналитическим сигналом от техногенных нефтепродуктов. Разумеется, чем эффективнее и селективнее метод анализа, тем больше возможностей для вычленения техногенной составляющей из всего комплекса органических соединений почвы. Решение такой задачи возможно при наличии данных о фоновых значениях содержания органических компонентов в почвах, имевшихся до начала эксплуатации нефтехимических объектов [105]. Для уверенного установления различий между компонентами нефтяного загрязнения и фоновыми органическими соединениями почв необходимо проводить исследования на молекулярном уровне. При этом наилучшие результаты дают такие методы анализа, как газовая и жидкостная хроматографии, хромато-масс-спектрометрия, спектроскопия ЯМР. Применение этих методов требует больших приборно-аналитических и временных затрат.
На практике, для обследования относительно больших территорий применяются экспрессные скрининговые методы [106]. Не позволяя проводить анализ индивидуального состава нефтепродуктов, эти методы способны давать суммарную интегральную характеристику содержания нефтепродуктов . Быстрое массовое определение содержания нефтепродуктов позволяет оперативно оценивать степень загрязнения природных объектов, выделяя зоны с различным уровнем загрязнения. Обработка результатов скрининговых определений с использованием методов математической статистики позволяет выявлять локальные очаги или крупные зоны нефтяного загрязнения на природном фоне, выделять аномальные зоны загрязнения, подсчитывать валовоеколичество загрязнителей в природной среде, оценивать экологический ущерб.
Некоторую неопределенность при изучении нефтяного загрязнения вносит само понятие «нефтепродукты», имеющее несколько значений. На практике сложилось, что одни и те же термины в различных отраслях научных знанийимеют разное содержание.Если считать нефтепродуктами все компоненты, содержащиеся в нефти, то это широкий круг алифатических, алициклических и ароматических углеводородов, а также гетерогенных смолистых и асфальтеновых соединений. Согласно ГОСТ [107] нефтепродуктом называется готовый продукт, полученный при переработке нефти, газоконденсатного, углеводородного и химического сырья. К такому определению часто применяют термин товарные нефтепродукты. В методике, допущенной для целей государственного экологического контроля [108], под нефтепродуктами понимаются неполярные и малополярные углеводороды (алифатические, ароматические, алициклические), не сорбирующиеся на оксиде алюминия. Метод заключается в экстракции из почв и донных отложений экстрагируемых органических соединений четыреххлористым углеродом (ЭОС-ЧХУ), хроматографическом отделении нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов, и количественном определении нефтепродуктов (НП) по интенсивности поглощения в ИК-области спектра. Такое определение допускает отнесение к «нефтепродуктам», практически только углеводородную (УВ) часть нефтяных компонентов. Экстрагируемые смолистые компоненты отделяют хроматографированием на окиси алюминия. В ряде случаев экстракцию осуществляют гексаном, а также тетрахлорэтиленом.
В нефтяной геохимии еще со времен СССР принято в качестве экстрагента использовать хлороформ [109]. Этот, более полярный, чем гексан или четыреххлористый углерод растворитель извлекает из образца более широкий круг веществ, в основном смолисто-асфальтеновой части. Впрочем, и суммарное количество извлекаемых углеводородов (ХУВ) ПРИ этом также увеличивается за счет того, что хлороформ «распечатывает» часть пор почвенного образца, закрытых асфальтенами. По некоторым оценкам количество извлекаемых углеводородов увеличивается при этом на 30 % [110]. При экстракции хлороформом отделение углеводородной части экстракта и групповое разделение ее на метано-нафтеновые углеводороды (МНУВ) и ароматические углеводороды осуществляется на силикагеле [Ш]. Количественное определение проводят гравиметрическим методом.