Введение к работе
Актуальность темы. Производственная деятельность предприятий нефтяной промышленности приводит к неизбежному загрязнению окружающей среды нефтью и нефтепродуктами. Самое опасное воздействие на природные среды наблюдается при выбросе больших масс нефти, характерном для аварий на магистральных нефтепроводах. Получить объективную информацию о динамике развития последствий таких аварий можно лишь на основе глубокого изучения результатов натурных наблюдений. Реализованный в работе комплексный подход к исследованию аварийных ситуаций весьма актуален, поскольку позволяет прогнозировать вероятные их последствия, научно обосновать оптимальные ликвидационные мероприятия и, что немаловажно, провести грамотные оперативные действия в первые часы аварий.
Цель работы – на основе данных экологического мониторинга разработка алгоритма прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций и проведения мероприятий по защите природной среды от загрязнения нефтью, позволяющего формализовать и обоснованно выбрать первоочередные ликвидационные мероприятия в зависимости от типа (ранга) аварии.
Объекты исследования – природные среды в зоне аварийных и чрезвычайных ситуаций (ЧС), произошедших за последние 10 лет в Республике Башкортостан, для территории которой характерны высокая концентрация предприятий нефтяной отрасли в том числе сети магистральных нефтепроводов.
Основные задачи, решаемые в работе:
-
На примере аварийных ситуаций на равнинных и горных реках Башкортостана определить влияние основных факторов (гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, форм миграции нефти, профиля трубопровода в месте повреждения и др.) на интенсивность и динамику распространения нефти в водных объектах.
-
Выявить влияние сезона года, топографии местности, характера профиля трубопровода и расположения первого от поверхности безнапорного горизонта подземных вод на направление и динамику распространения нефтяного фронта в почве.
-
Усовершенствовать инструментальный контроль в рамках экоаналитического сопровождения поставарийных мероприятий для принятия решений по минимизации последствий аварий и ЧС разной тяжести.
-
На основании натурных наблюдений и исследований природных сред в зонах аварийных и чрезвычайных ситуаций провести ранжирование аварий, связанных с порывами магистральных нефтепроводов, по масштабности их последствий для экосистем и рекомендовать комплекс технических мероприятий, обеспечивающих снижение негативного воздействия аварий на окружающую среду.
-
Обосновать алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов, включающий стадию формализации выбора мер оперативного реагирования.
-
Исследовать возможность применения аборигенных штаммов микроорганизмов, выделенных из почв Башкортостана, для эффективной рекультивации нефтезагрязненных почв.
Научная новизна. Установлены особенности влияния гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, профиля трубопровода и других факторов на форму миграции нефти, интенсивность и динамику распространения ее в природных водах и почвенных горизонтах. На основе экспериментальных результатов комплексного изучения поведения нефти во время аварийных и чрезвычайных ситуаций проведено их ранжирование по последствиям для природных сред.
Впервые предложен алгоритм прогнозной оценки загрязнения нефтью поверхностных, подземных вод и почв для 9 наиболее типичных вариантов развития поставарийных ситуаций. Формализован и научно обоснован подбор и порядок использования технических средств для проведения ликвидационных работ.
Разработан биопрепарат на основе бактериальных культур, выделенных из нефтезагрязненных почв Башкортостана для их рекультивации, в том числе в условиях загрязнения высокосернистой нефтью.
На защиту выносятся:
-
Закономерности распространения нефти в природных водах и почвенных горизонтах в зависимости от гидрометеорологических и климатических условий, гидрологических характеристик водотоков, свойств нефти, характера повреждения трубопровода и других факторов.
-
Алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти в зависимости от различных факторов, включающий выбор технических средств и оптимальных ликвидационных мероприятий при авариях на магистральных трубопроводах.
-
Методология организации натурных наблюдений при оценке загрязнения нефтью водных объектов и почвы.
-
Обоснование использования высокопродуктивных штаммов аборигенных микроорганизмов – деструкторов нефти для биорекультивации загрязненных нефтью почв на территории Башкортостана.
Практическая значимость работы.
Разработанный алгоритм прогнозной оценки развития поставарийных ситуаций разлива нефти, результаты исследования зависимости поведения нефти от различных факторов, методология экоаналитического сопровождения поставарийных мероприятий и предложенная последовательность действий по оперативному реагированию на начальном этапе ликвидационных работ используются на предприятиях нефтяной промышленности Республики Башкортостан, в частности АНК «Башнефть», ОАО «Уралсибнефтепровод», ОАО «АК «Транснефть».
Предложена технология локализации в водотоке водонефтяной эмульсии с использованием каскада водоперепускных дамб.
На основе выделенных высокоэффективных штаммов микроорганизмов разработан и апробирован биопрепарат полупромышленного производства, обладающий высокой активностью к биодеградации высокосернистых нефтей. На микроорганизмы в составе разработанного биопрепарата получены 2 патента.
Отдельные разделы работы используются в учебном процессе Башкирского государственного университета и Уфимского государственного нефтяного технического университета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Уралэкология. Природные ресурсы – 2005» (Уфа-Москва, 2005); Международной научно-технической конференции «Наука-Образование-Производство в решении экологических проблем» (Уфа, 2006); IV Республиканской научно-практической конференции «Проблемы безопасности и защиты населения и территорий от ЧС» (Уфа, 2007); I Межрегиональном Экологическом форуме Прикамья (Набережные Челны, 2007); II Всероссийской конференции с международным участием «Аналитика России» (Краснодар, 2007); VII Конгрессе нефтегазопромышленников России, посвященном 75-летию башкирской нефти (Уфа, 2007).
Личный вклад автора. Автором лично осуществлены: планирование экспериментов, отбор проб воды и почв, оценка и систематизация данных, полученных при аналитическом сопровождении ликвидационных мероприятий, формулирование выводов. Автор принимал участие в организации и проведении ликвидационных работ во время различных аварийных ситуаций на нефтепроводах Республики Башкортостан и Российской Федерации, отработках технологии рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с использованием аборигенных микроорганизмов.
Соавторами публикаций являются научный руководитель (д.т.н. Минигазимов Н.С.) и коллеги (д.х.н., проф. Кудашева Ф.Х., к.г.н. Фаухутдинов А.А., д.х.н., проф. Сафарова В.И., Ткачев В.Ф., к.т.н. Шайдулина Г.Ф., Магасумова А.Т., Галинуров И.Р.), принимавшие участие в экспериментальной работе и обсуждении результатов.
Публикации. По теме диссертации получено 2 патента и опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста, включает 39 рисунков, 19 таблиц и приложение. Состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных библиографических источников, включающего 140 ссылок.
