Особенности загрязнения нефтепродуктами подземных вод аридных областей и методики его мониторинга

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Решение проблемы загрязнения подземных вод нефтепродуктами в мировом масштабе является одной из актуальных задач. Ежегодные потери нефти и нефтепродуктов, происходящие при добыче, переработке и использовании составляют в среднем 100 млн. тонн. Потерянные нефти и ее продукты по различным причинам проникают в геологическую среду, в том числе в подземные воды, в результате чего происходит их загрязнение. В этом аспекте повышается их влияние на окружающую среду, в том числе на подземные воды и актуальность проблемы загрязнения геологической среды нефтепродуктами. В настоящее время по всему миру изучение процесса загрязнения подземных вод нефтепродуктами является востребованным, в частности, разработка методов изучения очагов загрязнения, определения степени загрязнения, усовершенствования системы мониторинга, разработка технологии ликвидации. В условиях засушливого климата основным источником питьевого водоснабжения населения являются подземные воды. Изучение загрязнения подземных вод нефтепродуктами, разработка технологии локализации и ликвидации загрязнения - основные проблемы современной гидрогеологической науки. Созданы благоприятные условия для разработки природоохранных мероприятий по решению проблемы, защиты подземных вод от загрязнения, своевременного определения очагов загрязнения подземных вод, их локализации и ликвидации. В Республике по изучению загрязнения подземных вод нефтепродуктами и их ликвидации достигнуты определенные успехи. В частности, особенное внимание уделялось на определение степени загрязнения подземных вод нефтепродуктами крупных городов и промышленных зон, разработку мероприятий по их локализации и ликвидации. Проведенные работы приобрели общий характер. Не уделено особое внимание на санации нефтяного загрязнения геологической среды, на стратегии движения1 «Обеспечение экологической безопасности проживания людей, предотвращение экологических проблем, наносящих урон состоянию окружающей среды, здоровью и генофонду населения». Определены основные задачи изучения загрязнения подземных вод нефтепродуктами и разработка природоохранных мероприятий, их внедрение в практику являются более актуальными вопросами. Диссертационное исследование в определенной степени служит выполнением задач предусмотренными Указом Президента РУз № УП-4947 от 7 февраля 2017 г. «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлением Президента ПП-2954 от 4 мая 2017 г. «О мерах по упорядочению контроля и учета рационального использования запасов подземных вод на 2017-2021 гг.», ПП-3004 от 24 мая 2017 г. «О мерах по созданию единой геологической службы в системе государственного комитета Республики Узбекистан по геологии и минеральным ресурсам», Постановлением Кабинета Министров № ПКМ-430 от 27 июня 2017 г. «О мерах по дальнейшему упорядочению деятельности в сфере использования подземных вод», а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является особенность загрязнения подземных вод нефтепродуктами аридных областей и разработка методики ведения его мониторинга. Научная новизна исследования заключается в следующем: впервые охарактеризована научная картина нефтепродуктового загрязнения в структурном ярусе современного водообмена большого бассейна (старшей по уровню организации гидрогеологической системы); разработана новая версия модели миграции и трансформации нефтепродуктов в формате модели потока с переменной массой, компоненты (которой исчисляются (измеряются) по массовым расходам и массе продуктов); разработана по новому способу отображения карта (схема) подземных водоносных систем структурного яруса современного водообмена большого Ферганского бассейна применительно к масштабу 1: 200 000, на которой отражено размещение источников загрязнения и пораженные ими части водных объектов; оценена значимость выноса нефтепродуктов из Ферганского региона в среднее течение р. Сырдарьи в умеренных по рыбохозяйственному лимитирующему признаку вредности концентрациях; разработаны в модифицированном формате рекомендации по мониторингу и санации загрязненных нефтепродуктами подземных водоносных систем, водных объектов и земель для совместного управления за состоянием источников загрязнения и охраняемых объектов. Заключение На основе исследований, проведённых в докторской диссертации на тему: «Особенности загрязнения нефтепродуктами подземных вод аридных областей и методики его мониторинга», сделаны следующие выводы: 1. Феномен нефтепродуктового загрязнения окружающей среды и конкретно - подземных вод, имеет место, как в развитых, так и развивающихся странах мира. Он составляет существо медленно накопившейся к середине прошлого века социально-экологической проблемы. Нефть и нефтепродукты для открытой окружающей среды -инородные вещества, к тому же вредные и опасные. Их масштабное распространение обусловливает социально-экологической вред, проистекающий в формате деструкции - биоценозов; воздушного, водного, теплового, радиационного режимов геотопов, условий жизнедеятельности социумов. 2. Водные компоненты геотопов - поверхностные и подземные воды при нефтепродуктовом загрязнении существенно изменяются по химическим составам и изменяют водно-физические свойства водовмещающих пород. Эти изменения протекают своеобразно по каждому конкретному скоплению нефтепродуктов, обусловливая разнообразие пространственно-временного обособления их гомологов. 3. Природа миграции и трансформации нефтепродуктов достаточно полно отражается представлениями об их потоке с перемешанной массой. В этом представлении (модели) жидкая фракция нефтепродуктов совместно и в потоке воды течет/фильтруется по направлению его градиента, а тяжелая и газовая фракции отделяются от потока (оседая на поверхности, сорбируясь в поровом пространстве или улетучиваясь) или присоединяются к нему за счет растворения или выщелачивания. 4. Тем самым, подземные воды функционально являются средой миграции и трансформации жидких, растворенных и водно-эмульгированных компонентов нефтепродуктов (безусловно, с учетом свойств водовмещающей среды - горных пород), а их форматирование в струи, потоки и другие форматы структурируют в общем и движение нефтепродуктов. Тяжелые фракции нефтепродуктов иммобилизуются в поровом (трещинном) пространстве подземных водоносных систем, а легкие - в газообразном состоянии улетучиваются или накапливаются в поровом пространстве. Тяжелые фракции по мере деструкции присоединяются к водному потоку порового пространства или улетучиваются (отделяются от скопления). Таким образом, нефтепродукты и подземные воды в едином потоке (по-видимому, стратифицированном или струйном) коэволюционируют до его выклинивания в базис стока. Такое видение картины миграции и трансформации нефтепродуктов составляет ее базу, на которой основываются или наслаиваются, дополняются или поясняются другие элементы панорамы процесса. Данное видение картины массопереноса характерно для потоков локального уровня организации. 5. По мере сращивания на над локальном, субрегиональном и региональном уровнях организации они усложняются и структурируются в границах, контролируемых поверхностными водотоками или фильтрационными барьерами и окнами («провалами») в водовмещающей толще. Такого рода границы послужили основанием для выделения таксонов карты-схемы подземных водоносных систем структурного яруса современного водообмена Ферганского бассейна. Это карта дал возможности отражает распределение водоносных систем в 4 поясах по высотным позициям и геолого-структурным особенностям. 6. По совокупности к тому же радиально спадающие через пояса реки придают им секторальную форму, а опоясывающие впадину магистральные каналы, в свою очередь, переформатируют в трапеции. К такому роду трапеций приурочены группы массивов грунтовых вод, которые в орошаемой зоне расчленяются на меньшие массивы вплоть до поливных карт. Такое переформатирование склонового стока способствует «разубоживанию» скоплений нефтепродуктов на поверхности земли и добеганию их растворенных или взвешенных форм до ближайших водоприемников, из которых далее в составе коллекторно-дренажных или ливневых вод попадают в большую реку. Коллекторно-дренажная сеть также дренирует загрязненные нефтепродуктами грунтовые воды. Так что по совокупности переформатированный склоновый и коллекторно-дренажный сток убыстряют растекание и рассеивание нефтепродуктов и их поступление в реки. Приведенные выше особенности современного водообмена характерны для объектов регионального уровня организации, каковым является и большой Ферганской бассейн. 7. Водообмен стратифицирован в разрезе грунтовых и пластовых вод. Наиболее мобилен деятельный слой грунтовых вод в условиях орошения и дренажа. Здесь период водообмена исчисляется пикоциклами (сутками и достигает длительности гидрологических сезонов). По мере заглубления до поверхности залегания пластовых (субнапорных) вод период водообмена увеличивается, а скорость продвижения нефтепродуктов не превышает 200-300 м/год. Период водообмена пластовых вод представляется значительно большим и исчисляется в геологическим масштабе времени (наноциклами, геосекундами и т. д.). 8. Соответствующим порядком и по времени группируются водоносные системы локального уровня организации между собой и достигают регионального уровня. Здесь время «распластывается» на глубину, а быстротечные явления сосредоточиваются в приповерхностных слоях почв и грунтовых вод. По этой причине нефтепродуктовое загрязнение окружающей среды и ее мобильного компонента - подземных вод приобрело широкоплощадной характер, достигло регионального уровня. 9. Региональная картина нефтепродуктового загрязнения окружающей среды характеризуется разнообразием распределения по территориям и акваториям. В случае Ферганского бассейна нефтепродуктовым загрязнением поражены северо-восточные, восточные и южные секторы пояса неотектонидов, а также центральная часть. Уровень загрязнения нефтепродуктами деятельного слоя грунтовых вод изменяется в широком диапазоне - от высокого (выше ПДК и часто многократному) к пороговому (в пределах ПДК) и предпороговому (ниже ПДК для питьевой воды). Высокие уровни прослежены на площадях до 15 км2 (ФНПЗ), пороговые - до 10-30 га (бензозаправочные станции), а предпороговые - занимают территории, опоясывающие источники загрязнения. 10. Имеет место вынос нефтепродуктов из Ферганского региона в среднее течение р. Сырдарьи. Так что Ферганский регион - источник нефтепродуктого загрязнения в бассейне р. Сырдарьи, уровень загрязнения вод в котором оценена значимость выноса нефтепродуктов из Ферганского региона в среднее течение р. Сырдарьи в умеренных по рыбохозяйственному лимитирующему признаку вредности концентрациях; 11. Перечисленные методологические положения переформатируют идеологию рекомендаций по адаптации технологий локализации и санации нефтепродуктового загрязнения к природной среде Узбекистана. 12. Данные положения модифицируют и систему ведения мониторинга нефтепродуктового загрязнения подземных вод, когда она не только отслеживает, анализирует и обобщает характеристики объекта, но вырабатывает (и оперативно внедряет) решения по управлению состоянием источника загрязнения и охраняемого объекта. 13. Таковы основные положения научной картины нефтепродуктового загрязнения подземных водоносных систем Ферганского бассейна и взаимодействующих с ними компонентов окружающей среды.