Экологическая реабилитация и мониторинг углеводородного загрязнения геологической среды: на примере аэродромного хозяйства в Московской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат геолого-минералогических наук Голубев, Александр Александрович

• Голубев, Александр Александрович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Голубев, Александр Александрович

Введение.- 4

Глава 1. Современное состояние проблемы экологической реабилитации геологической среды от углеводородных загрязнений.- 9

Выводы.- 13

Глава 2. Характеристики объекта исследований.- 15

2.1. История изучения объекта.- 15

2.2. Особенности геоэкологических условий Щелковского района.- 20

2.3 Геологическое строение.- 28

2.4 гидрогеологические условия.- 40

Глава 3. Комплексная методика выявления и картирования линз нефтепродуктов и загрязненных грунтов.- 52

3.1. Обоснование критериев выявления и картирования грунтов, загрязненных нефтепродуктами.- 52

3.1.1 .Формирование положительных аномалий углеводородных газов (УВГ).- 52

3.1.2. Формирование аномалий концентраций углекислого газа и кислорода.- 53

3.1.3. Рост концентраций сорбированных УВ в грунтах.- 54

3.1.4. Формирование свободной фазы загрязнения (линза нефтепродуктов).- 54

3.2. Газовая съемка.- 56

3.3. Грунтовая съемка.- 72

3.4. Бурение скважин.- 78

3.5. Геофизические исследования в скважинах.- 80

Резистивиметрия.- 80

3.6. Расчет параметров углеводородного загрязнения.- 85

Выводы.- 87

Глава 4. Методика реабилитации геологической среды от углеводородных загрязнений. -884.1. Обоснование основных положений процесса ликвидации углеводородного загрязнения.- 88

4.2. Моделирование процесса удаления жидких нефтепродуктов из техногенных линз шахтным лучевым дренажом.- 90

4.2.1. Технологическая концепция.- 90

4.2.2 Расчет технологических схем.- 91

4.2.3 Водоотбор из нижнего яруса лучевых дренажных скважин.- 92

4.2.5 Расчет параметров верхнего яруса лучевого дренажа.- 95

4.3. Моделирование процесса удаления жидких нефтепродуктов из техногенных линз системой вертикальных скважин.- 97

4.3.1. Расчет приемистости и количества вертикальной скважины для обратной закачки грунтовых вод.- 100

4.4. Результаты и сравнительный анализ рекультивации геологической среды от нефтепродуктовых загрязнений шахтным лучевым дренажем и системой вертикальных скважин.- 101

4.4.1 Шахтный лучевой дренаж.- 101

4.4.1.1. Исходные данные.- 107

4.4.1.2. Методика обработки данных.- 108

4.4.1.3. Интерпретация результатов наблюдений.-1104.4.2. Система вертикальных скважин.- 125

Выводы.- 133

Глава 5. Мониторинг процесса экологической реабилитации геологической среды от углеводородных загрязнений.- 138

5.1 Технологический мониторинг.- 138

5л Л. Технологический мониторинг динамики слоя жидких нефтепродуктов.

5.1.2. Технологический мониторинг динамики концентраций сорбированных нефтепродуктов в почвах и подстилающих породах.

5.1.3. Технологический мониторинг динамики концентраций парогазовой фазы углеводородных газов в грунтах зоны аэрации.

5.2 Площадной мониторинг.

5.2.1.Мониторинг динамики слоя свободной фазы нефтепродуктов.

5.2.2.Мониторинг динамики контура линз жидких нефтепродуктов.

5.2.3. Мониторинг динамики концентраций нефтепродуктов в грунтовой воде.

5.2.4. Мониторинг динамики концентраций сорбированных нефтепродуктов в загрязненных грунтах.

5.2.5. Мониторинг состава и скорости газовой эмиссии с поверхности в атмосферу за приделами границ зон обработки грунта.

5.2.6. Мониторинг динамики количественных и пространственных характеристик приповерхностного поля концентраций метана, углекислого газа и кислорода по всей загрязненной площади.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экологическая реабилитация и мониторинг углеводородного загрязнения геологической среды: на примере аэродромного хозяйства в Московской области»

Добыча углеводородного сырья, которое является основным источником энергии на сегодняшний день, сопровождается огромным ущербом для биосферы. В настоящее время ни один из современных технологических циклов не относится к «безотходным» или экологически безопасным из-за несовершенства технологий добычи или ее нарушений, неудовлетворительного качества или недопустимого износа оборудования. При этом, чем интенсивнее изъятие нефти, тем активнее идет формирование техногенных потоков флюидов, поступающих в природную среду. Нефть и нефтепродукты широко используются в различных отраслях промышленности. В связи с этим неизбежны аварийные ситуации, приводящие к разливам нефти и нефтепродуктов, следствием чего является загрязнение окружающей среды: почв и грунтов, подземных и поверхностных вод, атмосферы.

Нефть и нефтепродукты являются приоритетными загрязнителями природной среды (Солнцева, 1998). Уже сейчас отдельные нефтедобывающие территории по состоянию окружающей среды приближаются к районам экологического бедствия. Наибольшее загрязнение грунтов нефтью и нефтепродуктами в условиях России происходит при добыче, транспортировке и хранении (Королев, 2001).

В настоящее время все чаще встречаются работы, посвященные проблеме загрязнения геологической среды нефтепродуктами и указывающие на факты мощного углеводородного загрязнения с формированием подземных «техногенных месторождений» жидких нефтепродуктов в грунтах зоны аэрации (Максимович, 2008).

Достаточно сказать, что только в Московской области учтен 81 объект системы нефтепродуктообеспечения. Срок эксплуатации резервуарного парка составляет от 38 до 70 лет, в большинстве случаев без реконструкции и капитального ремонта. В Подмосковье имеется развитая сеть линейных транспортных сооружений системы нефтепродуктообеспечения, крупнейшая из которых - «Московское кольцо» с пропускной способностью 4,2 млн тонн/год.

По данным МПР РФ, потери нефтепродуктов, зависящие от состояния резервуарного парка, сроков его эксплуатации, могут составлять 0,5-2% от величины годового оборота, а по экспертным расчетам величина ежегодных потерь нефтепродуктов на объектах нефтепродуктообеспечения Московской области может составить более 120 тонн в год (Путина 2007).

Оценить истинный объем потерь нефтепродуктов за весь период функционирования нефтеперерабатывающей промышленности не представляется возможным из-за отсутствия должного учета и скрытия фактов крупных и мелких аварий. Несмотря на невозможность количественно оценить степень потерь нефтепродуктов, неоспоримым остается факт резкого снижения экологического качества компонентов природной среды, загрязненных нефтепродуктами, на весьма длительный срок.

Решение проблем экологической реабилитации нефтезагрязненных территорий осложняется из-за слабой изученности геохимических процессов, возникающих в трансформированных природных комплексах, несовершенством разработанных моделей посттехногенного развития ландшафтов и миграции нефтепродуктов в геологической среде, отсутствием знаний о механизмах преобразования природной среды (Солнцева, 1998).

Говоря о решении комплекса задач, подразумевается не только задач по выявлению, картированию и параметризации нефтепродуктового загрязнения геологической среды, но и разработка методик и технических решений экологической реабилитации геологической среды, загрязненной нефтепродуктами, за кратчайшие сроки с максимально возможным, в конкретных условиях, геоэкологическим эффектом. Необходима разработка программ мониторинга геологической среды для контроля изменения экологического состояния реабилитируемой территории и эффективности процесса очистки.

Подводя итог вышесказанному справедливо полагать, что проблема загрязнения геологической среды нефтью и нефтепродуктами весьма актуальна и для ее решения необходим системный подход, позволяющий решать возникающие задачи не отдельными блоками, а в комплексе и добиваться максимально возможного экологического эффекта в каждом конкретном случае. Необходима разработка специальных методик, которые позволят локализовать и параметризовать углеводородное загрязнение, и на основе сделанной оценки разработать методы экологической реабилитации.

Работы в этом направлении ведутся многими исследователями и специалистами, однако чаще всего речь идет об отдельно взятом компоненте природной среды, например, почва или растительность. Основной задачей, по-видимому, является обобщение результатов ранее проведенных исследований с выходом на систему комплексной экологической реабилитации геологической среды от нефтепродуктового загрязнения. Наиболее универсальной, представляется система, состоящая из трех блоков:

1) разработка методики поиска и параметризации углеводородного загрязнения,

2) подбор методов и технологий экологической реабилитации, в зависимости от параметров и степени загрязнения,

3) осуществление постоянного контроля изменения реабилитируемых параметров, по средствам геоэкологического мониторинга.

Все вышеизложенное определило актуальность данной работы. Целью работы является разработка и апробация системы комплексной экологической реабилитации геологической среды от нефтепродукговых загрязнений на основе комплексирования геохимических и геофизических методов и оригинальных технических решений.

Согласно поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Аналитический обзор и обобщение материалов по современному состоянию методов выявления и картирования грунтов, загрязненных нефтепродуктами и технологий их экологической реабилитации.

2. Оценка возможности комплексирования геохимических и геофизических методов для обнаружения и картирования массивов грунтов, загрязненных НП и линз жидких НП.

3. Оптимизация процесса извлечения жидкой фазы нефтепродуктового загрязнения из геологической среды. Подбор наиболее эффективных режимов эксплуатации систем ликвидации загрязнений типа шахтный лучевой дренаж и система вертикальных скважин.

4. Разработка программы геоэкологического мониторинга территорий, загрязненных нефтепродуктами, и мониторинга параметров процесса экологической реабилитации геологической среды от нефтепродуктов на всех ее стадиях с последующей апробацией на объекте исследований.

5. Апробация разработанных методик поиска и реабилитация на конкретном объекте.

Научная новизна работы:

1. Предложено комплексирование геохимических (газовая и грунтовая съемки) и геофизических (резиствиметрия) методов для выявления грунтов, загрязненных НП и картирования линз жидких НП.

2. Применен шахтный лучевой дренаж для ликвидации жидкой фазы НП загрязнения и аэрации загрязненных грунтов, как альтернатива скважинному методу. Осуществлен подбор оптимальных режимов эксплуатации систем типа шахтный лучевой дренаж и вертикальных скважин, при ликвидации НП загрязнений геологической среды, на основе анализа зависимостей параметров, характеризующих работу систем.

3. Разработана программа комплексного мониторинга реабилитации геологической среды от НП загрязнений, которая использована при изучении и контроле изменения экологического состояния параметров загрязнения исследуемого объекта.

Практическая значимость работы: Работа нацелена на ликвидацию углеводородного загрязнения земель аэродрома и близлежащего поселка. В ходе работы, по состоянию на 2007г., предотвращена миграция жидких нефтепродуктов в геологическую среду поселка, что значительно улучшило экологические условия проживания населения. Локализован основной очаг жидкофазного загрязнения и в настоящее время ведется активное извлечение жидких НП из массива пород. Результаты исследований положены в основу диссертационной работы.

Исходный материал и методика исследований. Методические основы исследований апробировались автором на примере склада ГСМ аэродромного хозяйства и прилегающей территории, расположенной в Московской области. Данный объект на протяжении длительного времени подвергался интенсивному техногенному воздействию, выраженному в авариях на трубопроводах и технологических проливах, преимущественно авиационного керосина при его хранении и транспортировке.

В основу диссертации положены материалы, полученные автором в ходе полевых и лабораторных исследований, проводимых ЗАО «Фирма Геополис» в период с 2004 по 2007г. На протяжении этого периода автором проведена следующая практическая работа: приповерхностная газо-геохимическая съемка на интервале глубин 0,6 и 1,2м — 390 измерений, отбор проб грунта на интервале глубин 0-2м - 160 проб. Проведение мониторинговых наблюдений (измерение мощности слоя жидких нефтепродуктов и уровней грунтовых вод): технологический мониторинг — 318 измерений по сети из 22 скважин, площадной мониторинг - 116 измерений по сети из 38 скважин. Подбор оптимальных режимов извлечения жидких нефтепродуктов - при эксплуатации СВС и ШЛД в период с 2005 по 2007г.

В ходе работы автором самостоятельно проведен анализ и интерпретация материалов приповерхностных геохимических исследований, обработка результатов мониторинговых наблюдений, построение карт изопахит слоя жидких нефтепродуктов в грунтах и карт гидроизогипс исследуемой территории.

Поиск и параметризация техногенных скоплений нефтепродуктов в геологической среде проводились путем отбора проб грунтовых газов и проб грунтов на разных интервалах глубин. Концентрации грунтовых газов в пробах подпочвенного воздуха определялись инфракрасным методом, а содержание сорбированных нефтепродуктов в грунтах — флуоресцентным методом.

Для обработки числового материала геохимических исследований и производственной информации, полученной в ходе тестовых откачек жидких НП на ШЛД и СВС применялись методы математической статистики и математического моделирования.

Оценка экологического состояния исследуемой территории осуществлялась с использованием методов картографирования и районирования. Прогноз изменения состояния компонентов природной среды и параметров загрязнения проводился методами геоэкологического мониторинга.

Результаты выполненной работы представлены в виде следующих защищаемых положений:

1. Комплексирование газо-геохимических и геофизических методов позволяет квартировать погребенные ореолы углеводородного загрязнения геологической среды.

2. Выполненная экологическая реабилитация геологической среды от жидкофазного углеводородного загрязнения шахтным лучевым дренажом целесообразнее традиционного скважинного метода.

3. Комплекс эколого-технологического мониторинга контролирует систему реабилитации геологической среды от углеводородного загрязнения.

Публикации и личный вклад в решение проблемы. Диссертация основана на методических и экспериментальных исследованиях, реализованных на изучаемом объекте при непосредственном участии автора. По результатам проведенных исследований опубликовано 7 печатных работ, две из которых в рецензируемых ВАК научных журналах.

Результаты работы докладывались на заседаниях кафедры экологии и природопользования РГТРУ, на конференции молодых ученых «Инженерные изыскания в строительстве» ПНИИИС 2005г и 2008г, на VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» РГТРУ 2007г., на международной выставке WaseTech «Крокус Экспо», Москва 2007г, на международной экологической студенческой конференции, Новосибирск 2007г., в вестнике КРАУНЦ. Науки о земле № 2(10) 2007г., в известиях ВУЗов «Геология и разведка» №2 2008г., во всероссийском научно-аналитическом журнале «Инженерные изыскания» №3 2008г.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы включающего 119 наименований, изложена на 168 стр. текста содержит 50 рисунков, 31 таблицу и 10 фотографий.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Голубев, Александр Александрович

Выводы

Мониторинг процесса очистки является обязательным элементом экологической реабилитации территории на всех ее стадиях. Информация, полученная в ходе мониторинговых наблюдений, позволяет количественно оценивать эффективность реабилитационных мероприятий и принимать соответствующие управляющие решения в части изменения режимов эксплуатации систем и давать прогнозы по изменению экологического качества очищаемой территории.

Разделение мониторинговых наблюдений на технологические и площадные необходимо для получения более достоверной и оперативной информации о процессе очистки. Технологический мониторинг, ориентирован на наблюдение за изменением параметров без временного запаздывания (воздействие на систему), а площадной, наоборот, ориентирован на фиксацию промежуточных значений наблюдаемых параметров (отклик системы). Сопоставление и анализ результатов технологического и площадного мониторингов позволяют эффективно контролировать и процесс очистки и управлять им.

На объекте исследования проведение мониторинговых наблюдений позволило контролировать изменение параметров углеводородного загрязнения геологической среды, определить производственные показатели систем ликвидации загрязнений, оценить инерционность реабилитируемой среды при различных интенсивностях воздействия на нее.

Предложенная последовательность мониторинговых наблюдений позволяет эффективно контролировать процесс экологической рекультивации геологической среды от углеводородных загрязнениях на всех стадиях очистки. Программа мониторинга разработана с учетом геоэкологических особенностей Московской области и может применяться отдельными блокам при мониторинге объектов с менее мощным углеводородным загрязнением, без образования линзы жидких нефтепродуктов.

Заключение

Разработана методика поиска и параметризации углеводородных загрязнений геологической среды с выявлением и картированием линз нефтепродуктов на основе комплексирования геохимических и геофизических методов, также предложен метод шахтного лучевого дренажа для экологической реабилитации геологической среды и разработана программа комплексного мониторинга процесса экологической реабилитации геологической среды от углеводородных загрязнений с апробацией на объекте исследований Предложенная концепция состоит из трех блоков:

1) Разработка методики поиска и параметризации углеводородного загрязнения.

2) Подбор методов и технологий экологической реабилитации, в зависимости от параметров и степени загрязнения.

3) Осуществление постоянного контроля изменения реабилитируемых параметров, по средствам геоэкологического мониторинга.

Комплекс мероприятий, пришедший апробацию на изучаемом объекте, позволил оптимизировать процесс экологической рекультивации геологической среды. Он разработан с учетом географических особенностей и инженерно-геологических условий территории Московского региона.

В рамках работ, предусмотренных первым блоком, на объекте проведены комплексные геохимические исследования с применением методов газовой и грунтовой съемок, специально ориентированных на поиск техногенных скоплений нефтепродуктов в зоне аэрации с неглубоким залеганием грунтовых вод. Опираясь на результаты геохимических исследований, проведена параметризация площадного нефтепродуктового загрязнения геологической среды. На основании полученных результатов дана адекватная оценка экологического качества компонентов природной среды, а так же намечены и обоснованы мероприятия по экологической реабилитации компонентов природной среды от нефтепродуктовых загрязнений.

Критерии для оконтуривания техногенных геохимических аномалий и оценке экологического качества компонентов среды основаны на особенностях механизма миграции углеводородных газов и трансформации нефтепродуктов в геологической среде по глубине зоны аэрации. Проведена радиальная дифференциация разреза по концентрациям геохимических параметров, что легло в основу интерпретации результатов исследований. Содержательная интерпретация результатов газовой и грунтовой съемок, и статистическая обработка числового материала, позволила с высокой степенью вероятности давать прогноз наличия жидкофазного нефтепродуктового загрязнения в геологической среде.

В местах вероятного нахождения жидкофазного загрязнения пробурены разведочные скважины и осуществлен поинтервальный отбор проб грунта на сорбированные нефтепродукты. Результаты буровых работ полностью подтвердили состоятельность комплексного геохимического подхода основанного на радиальной дифференциации.

Результатом работы первого блока стало выявление трех основных аномальных участков различной степени загрязненности. Интегральные параметры нефтепродуктового загрязнения территории объекта - площадь 17 гектар, масса загрязненного грунта - 1 077 872 тонн, объем жидких нефтепродуктов -15 717 м3, масса сорбированных нефтепродуктов- 1 819 тонн, масса парогазовой углеводородной фазы - 46 744 кг. Сравнительный анализ результатов геохимических исследований и действующих в РФ экологических нормативов характеризует объект как территорию с мощным нефтепродуктовым загрязнением и требующую реабилитации.

Результаты комплексного обследования территории позволили подобрать и научно обосновать методы экологической реабилитации с учетом ресурсных ограничений и инженерно-геологических особенностей объекта. Сводная технологическая концепция ликвидации загрязнения базируется на использовании шахтно-лучевого дренажа, как для откачки нефтепродуктов, так и проведении биовентиляции грунтов, и системы вертикальных скважин для извлечения жидких нефтепродуктов как альтернатива ШЛД.

Программа второго блока предусматривает моделирование процесса очистки с применением выбранных на первом этапе технических решений и ввод их в эксплуатацию. Моделирование процесса очистки проведено после содержательного анализа результатов геохимических исследований и параметров геологической среды в зоне предполагаемого влияния системы. В рамках данного комплекса исследований решалась задача оптимизации процесса очистки и, как следствие, сокращение сроков реабилитации территории от нефтепродуктового загрязнения.

Для решения задачи по удалению жидкофазного и сорбированного загрязнения геологической среды на объекте построены и введены в штатную эксплуатацию две системы одинаковые по принципу и разные по параметрам и техническому исполнению. В результате первого года эксплуатации обеих систем удалось полностью понять механизм и принципы работы каждой из них, установить математическую зависимость ключевых параметров, характеризующих связь систем с геологической средой. На основании результатов статистической обработки производственной информации подобраны оптимальные режимы эксплуатации каждой из систем. По итогом проделанной работы сформировано представление о слабых сторонах и технических ограничениях каждой из систем.

Результатом проведенных исследований стало понимание работы каждой из систем и умение эффективно управлять ими, максимально увеличивая коэффициент извлечения жидких НП из геологической среды, тем самым, сокращая сроки экологической реабилитации. Так как обе системы шахтный лучевой дренажа и системы вертикальных скважин рассматривались, как альтернативные друг другу, проведена их сравнительная характеристика, в результате которой удалось установить, что эффективность шахтного лучевого дренажа в среднем в четыре раза выше, чем системы скважин в условиях данного объекта. Такая тенденция не случайна, так как шахтный дренаж обладает более мощным водопонижающим потенциалом, нежели скважины. Это позволяет, изменяя режим откачки оперативно управлять гидрологическими параметрами в зоне его непосредственного влияния, и не вызывать неоднородности фронтов жидкостных сред.

Система скважин обладает меньшим водопонижающим потенциалом и управление такого рода системой в режиме дискретных откачек практически не возможно в паводковые сезоны года, следовательно, происходит лишь частичная локализация жидкофазного загрязнения, что характеризует данный метод как малоэффективный при решении такого рода задач.

Несмотря на достоинства шахтного дренажа, относительно скважин существует ряд технических ограничений, задающих верхний предел применения подобного рода систем в различных геологических условиях. Основными ограничениями являются — технически возможная глубина шахтного колодца составляет порядка 20 метров, что фиксирует нижний предел влияния такой системы на загрязнение, и ограничение по длине горизонтальных дрен - не более ЮОметров. Таким образом, один шахтный дренаж способен воздействовать на загрязнение в радиусе 200м, из которых наиболее эффективными, как показал экспериментальный опыт откачек, будут первые 50м. Из этого следует, что в случаях большой площади загрязнения более 2га, потребуется несколько сооружений такого типа, что приводит к значительному удорожанию мероприятий по экологической реабилитации, так как средняя себестоимость одного шахтного дренажа глубиной Юметров с двумя уровнями дрен (общей длинной 250 погонных метров) составляет 6 млн. рублей (стоимость работ указана на 2005г.). Однако неоспоримым преимуществом шахтного дренажа является его вариабельность и возможность расположения его в любой точке объекта, не создавая помех и препятствий инженерным коммуникациям и инфраструктуре объекта. С другой стороны основным техническим ограничением использования шахтных дренажей является необходимость отведения большого объема о подтоварных вод в среднем порядка 100 м /сутки. Так же стоит принять во внимание, что шахтный колодец позволяет не только эффективно извлекать жидкие нефтепродукты из геологической среды, но и ориентирован на последующую ликвидацию сорбированного и парогазового загрязнения, что не предусмотрено и невозможно скважинами.

Система вертикальных скважин, несмотря на меньшую эффективность, тоже имеет ряд неоспоримых преимуществ. По сравнению с шахтным колодцем скважина не имеет жестких технических ограничений по глубине, то есть в тех местах, где загрязнение расположено глубже 20 метров. Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих эффективность работы системы, является водопонижение, в случае шахтного колодца эффективность его действия стремится к нулю при снижении объемов откачек. В тех случаях, когда водоприемные мощности крайне малы и не могут надежно принимать необходимое количество подтоварных вод, представляется возможным осуществлять экологическую реабилитацию с использованием скважин, ориентированных на дискретные откачки с преимущественным фильтрованием слоя жидких нефтепродуктов. Такой подход, по сути, не является эффективным, но при ограниченных водоприемных мощностях, как на участке локализации линзы нефтепродуктов №2, это наиболее рациональное решение проблемы с учетом экологических и экономических аспектов.

Принимая во внимание все преимущества и недостатки каждого из методов, представляется весьма перспективным их совместное применение. Например, в случаях, когда очищаемая площадь не на много больше площади эффективного влияния шахтного колодца, с экономической точки зрения, целесообразно разрабатывать незатронутую часть загрязнения скважинами. Также скважины эффективны в зоне застойных целиков в пределах зоны влияния шахтного колодца, для более эффективного протекания процесса очистки. Таким образом, совместное применение указанных выше методов позволяет эффективно осуществлять очистку грунтов от жидких нефтепродуктов.

Третий блок исследовательской работы посвящен мониторингу процесса очистки грунтов от углеводородных загрязнений. Предложенная программа мониторинговых наблюдений тематически делится на три блока — это 1) мониторинг загрязнения, 2) площадной мониторинг (стадия реабилитации) и 3) технологический мониторинг (стадия реабилитации). Такое разделение мониторинговых наблюдений обусловлено сложностью и динамичностью процессов трансформации углеводородных загрязнений в геологическом пространстве. Проведение мониторинговых наблюдений за динамикой загрязнения позволяет определять верхние и нижние границы проникновения поллютанта в толще горных пород, и установить основные закономерности и тенденции в изменении экологического качества компонентов природной среды. Результаты мониторинга загрязнения берутся за основу при моделировании процесса очистки.

Проведение площадных мониторингов позволяет эффективно оценивать динамику изменения общей экологической ситуации объекта. Технологические мониторинга предназначены для контроля процесса экологической реабилитации на каждой из стадий очистки и позволяют своевременно принимать соответствующие управляющие решения.

Несмотря на относительно высокую себестоимость мероприятий по экологической реабилитации территорий с использованием шахтных дренажей и скважин, необходимо принять во внимание, что образовавшийся в результате откачек жидкий нефтепродукт обладает определенными товарными качествами и реализуется на нефтеперерабатывающих заводах по цене от 4 до 9 рублей за килограмм. Таким образом, на объектах с мощным углеводородным загрязнением геологической среды с образованием жидкой фазы в объемах более 20 тысяч тонн все мероприятия по экологической реабилитации могут окупиться в полном объеме за счет реализации жидких нефтепродуктов и даже приносить прибыль в размере первых миллионов рублей. Так непосредственно на объекте исследований по состоянию на февраль 2008г добыто и утилизировано 258 тонн жидких нефтепродуктов, что позволило выручить более одного миллиона рублей.

Предложенный методический комплекс прошел апробацию на территории аэродрома, расположенного в Щелковском районе Московской области и показал себя как эффективный инструмент для решения задач по экологической реабилитации территорий от углеводородных загрязнений в условиях Московского региона. Результаты выполненной работы по экологической рекультивации геологической среды от углеводородного загрязнения позволяют высказать предположение о том, что применение предложенных решений будет весьма эффективно и в других регионах РФ с аналогичными параметрами загрязнения, климатическими особенностями и геологическим строением территории.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Голубев, Александр Александрович, 2008 год

1. Актуальные проблемы экологии и природопользования: Сборник научных трудов. Вып. 9 - Ч.З. - М.: РУДН, 2007. - 283 .с

2. Акулыиина Н.П., Лобовиков Н.Н., Лобовикова В.Ф., Шубаков А.А. Биологическая рекультивация нарушенных и загрязненных земель на Европейском Севере.//Труды Коми научного центра Уро АН СССР, № 104, 1989 с.82-90.

3. Аравин В.Н., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде. М., Гостоптехиздат, 1969. 97с.

4. Арене В.Ж., Саушкин А.З., Гридин О.М., Гридин А. О. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. М.: Изд-во «Интербук», 1999. 371 с.

5. Арманд Д.Л., Таргулъян ВО., Некоторые принципиальные ограничения эксперимента и моделирование в географии (принцип дополнительности и характерное время).//Изв. АН СССР, сер. геогр., №4, 1974. с. 129-138. Мысль, с. 118-30

6. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977. 356 с.

7. Блянкман Л.М., Пономарев ВТ., Смирнова Н.Л. Очистка фильтрующих материалов. 2-е изд. Перераб. М.: Энергоатомиздат, 1992. 144с.

8. Большаков Ю.Я. Теория капиллярности нефтегазонакопления. Новосибирск: Наука, 1995. 192 с.

9. Бондаренко Л.А., Думова И.И., Мкртчян Г.М., Имитационное моделирование экологического воздействия нефтедобычи на природную среду в ЗСНГК. //Анал. и планир. топливно-энерг. комплекса Сибири. Новосибирск, 1988. 130-149 с.

10. Борд И.О. Фролов Е.Ф. Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений. М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы., 1957. - 674 с.

11. И.Борзенко И.А., Сидоров Д.Г. Использование биологических методов для борьбы с нефтяными загрязнениями почвы // Наука в России. №56 21-28 с.

12. Брылев В. А., Харламов В. А.,. Изучение природно-технических систем на примере нефтегазодобывающих районов Нижнего Поволжья. «Природа ихозяйственная деятельность в Нижнем Поволжье», Волгоград, 1986 75-81 с.

13. Булатов В.И. Нефть и экология. Научные приоритеты в изучении нефтегазового комплекса. Новосибирск, 2004 155с.

14. Булатов А.И., Макаренко П.П. Шеметов В.Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. М.: Недра, 1997 - 483с.

15. Бочевер Ф.М. Расчеты эксплуатационных запасов подземных вод. М., Недра, 1968. - 368с.

16. Волков А. М. Основы экологического права. Общая часть. Учебное пособие. М., Издательство «Щит-М», 2003. 127с.

17. Волков A.M. Курочкина В.В. Сборник нормативных правовых актов по экологическому праву. М., Издательство «Щит-М», 2003. — 474с.

18. Геннадиев А.Н., Лыковский Ю.И. Флоровская В.И и др. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в горных породах и почвах. М.: МГУ, 1996. - 190с.

19. Голубев А.А. «Определение газогенерирующих характеристик грунтовых массивов при геоэкологических изысканиях». Сб. докладов «Конференции молодых ученых» ПНИИИС, 2005.

20. Природа, № 3, 1979 71-79 е.

21. Глазовская М.А., Пиковский Ю.И., Скорость самоочищения почв от нефти в различных природных зонах, «Природа», № 5, 1980 118-119 с.

22. Глазовская М.А., Пиковский Ю.И. Ландшафтно-геохимические основы мониторинга природной среды //Вестник МГУ, сер. геогр., 1987 №1, 2421 с

23. ЪЪ.Голъдберг В.М. Распределение концентраций газообразных углеводородов над загрязнённой поверхностью грунтовых вод в зоне аэрации //Геоэкология, № 3, 1997. 21 - 28 с.

24. ЪА.Голъдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И., Казенное С.М. и др. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. М: Недра, 2001г., 150с.

25. Гридин О.М. О нефтяных разливах и спасительных сорбентах //Нефть и бизнес. 1996. № 5-6. 10-13. с.

26. ЪЪ.Добрянский JI.H., Загрязнение нефтью и нефтепродуктами экосистем севера важнейшая экологическая проблема.//Экология нефтяного комплекса. М., 1988., с.51-53.

27. Ермашова Н.А., Огнетова М.П., Лушников С.В., Волков В.М. Исследование влияния утечек нефтепродуктов из нефтехранилища и АЗС на загрязнение геологической среды

28. Жузе Т.П., Миграция углеводородов в осадочных породах. М.: Недра, 1986 186 с.

29. Заири Н.М., Ляшенко Л.Л., Маршак Н.А., Васюта Ю.В. Изотопно-геохимическая методика поиска и оконтуривания техногенных углеводородных скоплений. // Сборник статей: Прикладная геохимия, выпуск №2 -М.: Экологическая геохимия, ИМГРЭ 2001. -136-147 с.

30. Израэлъ А. Ю. «Экология и контроль состояния природной среды» -Л.: Гидрометеоиздат, 1989

31. Израэлъ Ю.А., Семенов С.М., Абакумов В.А. и др. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т.20 2005. 320 с.

32. Ильина Е. А. Исследование эффективности очистки грунтов от загрязнения жидкими нефтепродуктами. Геоэкология 2003/3 24-31 с.

33. Казенное СМ., Арбузов А.И., Ковалевский Ю.В. Воздействия объектов нефтепродуктообеспечения на геологическую среду //Геоэкология. 1998. № 1. 54-74.с

34. Карцев А.А. Основы геохимии нефти и газа. М.: Недра, 1969. - 269. — 53с.

35. А9. Карцев А А., Табасаранский З.А., Суббота М.И., Могилёвский Г.А. Геохимические методы поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений. М.: Гостоптехиздат, 1954. - 150 с.

36. Климентов 77.77., Кононов В.М. «Динамика подземных вод». М., «Высш. школа», 1973, 440 с.

37. Киреееа Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах. Уфа: БашГУ, 1994. 172с.

38. Кожевина Л. С. Микробные системы литосферы //Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология, № 4, 1999. с 31

39. Конституция Российской Федерации. СЗ РФ. №237, 25.12.1993.(с изм. внесенными Указами Президента РФ от 09.01.1996 № 20, от 10.02.1996 № 173, от 09.06.2001 №679)

40. Кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях от 30.12.2001 № 195-ФЗ (в ред. от 04.07.2003 № ЮЗ-ФЗ). СЗ РФ. 07.01.2002,№ 1 (ч. 1)

41. Королев В.А. Мониторинг геологической среды. — М.: Изд-во МГУ, 2007.-272с.

42. Королев В.А. Очистка грунтов от загрязнений. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001. 365 с.

43. Кофф Г.Л. Кожевина Л. С. Роль микроорганизмов в изменении геологической среды //Инж. Геология, № 6, 1981. 63-74 с.

44. Лебедев B.C. Каменыциков А.Ф., Глагольев М.В. Иванов Д.М. и др. Математическое моделирование изменения состава биогаза в процессе окисления на объектах захоронения бытовых отходов. Геоинформатика 1996 №1(4) 23-26с.

45. Лебедев B.C., Горбатюк О.В., Иванов Д.В., Ноэ1севникова А.Н. и

46. Максимович Н.Т., Петрова М.С. Особенности нефтяного загрязнения закарстованных территорий приморского края. Сергеевские чтения М.: науа 2007г. 224-227 с.

47. Маршак Н.А., Заири Н.М. выявление и оконтуривание подземных техногенных скоплений на основе данных по изотопной геохимии углерода почв. //Тезисы докладов XVI симпозиум по геохимии изотопов имени А.П. Виноградова. — М.: ГЕХИ, 2001.-159-160 с.

48. Могилёвский Г.А., Богданова В.М., Стадник Е.В., и др. Распространение и активность бактерий, окисляющих и образующих горючие газы. Роль микроорганизмов в круговороте газов в природе. М.: Наука, 1979. - 270 -253 с.

49. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М., Недра, 1983. — 357с.68 .Мироненко В.А. Загрязнение подземных вод углеводородами // Геоэкология. 1995. №1 3-27с.

50. Михайлов С., Таргулян О. Нефтяные разливы — вид из космоса //Географические информационные системы в нефтегазовой промышленности. М.:ДАТА+,2002. - С. 152

51. Ю.Неганов А. Ф. Некоторые особенности геохимии почв в районе газонефтяных залежей //Учен, зап., т. 51. Саратов: Саратовский университет, 1956.-31-36 с.

52. Х.Островский С.А. Комплексная ликвидация аварийных разливов нефти //Современные методы очистки территории от нефтяных загрязнений. М.: НТЦ "Лукойл", 1996. 151 с.

53. Орлов Д.С, Аммосова Я.М.,. Методы контроля почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами./ЛТочвенно-экологический мониторинг. М.: изд-во Моск.ун-та, 1994 94с.

54. Пашковский И. С. Разработка геофильтрационных моделей системы «зона аэрации грунтовые воды»: Автореф. дис. докт. геол.-мин. наук. М ., 1986. -56с.

55. Перелъман А.И. Геохимическая классификация газов биосферы. Роль микроорганизмов в круговороте газов в природе. М.: Наука, 1979.-65-67 с.

56. Пиковский Ю.И Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. -М.: изд. МГУ, 1993. 197 с.

57. Пиковский Ю.И. Мониторинг нефти и нефтепродуктов в окружающей среде. Уфа 1985 - с 65-71.

58. Питъева К.Е. Гидрогеоэкологические исследования в районах нефтяных и газовых месторождений. М.: ОАО «Изд. Недра», 1999. - 199 с.

59. Приказ N 81 Об утверждении методики исчисления размера ущерба от загрязнения подземных вод. От 11 февраля 1998 г.

60. РД 152-001-94 Экологические требования к предприятиям транспортно-дорожного комплекса, утвержденных Минтрансом РФ 20.05.1994

61. Розанова Е.П. Использование углеводородов микроорганизмами //Успехи микробиологии, № 4, 1967. 61 - 72 с.81 .Розанова Е.П., Кузнецов СИ Микрофлора нефтяных месторождений. М.: Наука, АН СССР ин-т Микробиологии, 1974. - 178 с.

62. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.; Недра, 1990.-335 с.

63. Ю.Соколов В. А. Прямые геохимические методы поисков нефти. М.: Гостоптехиздат, 1947. - 342 с.

64. Соколов В.А., Григорьев Г.Г. Методика и результаты газовых геохимических нефтегазопоисковых работ. -М.: Гостоптехиздат, 1969. -160 с.

65. Соколов В.Л., Фролов Е.Ф., Фурсов А.Я. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1974. - 295 с.

66. Солнцева Н.П., Касимов Н.С., Техногенные потоки и ландшафтно-геохимические барьеры.//Исследования окр. среды геохимич. методами. М.: ИМГРЭ, 1982 с. 15-24.

67. Солнцева Н.П., Общие закономерности трансформации почв в районах добычи нефти (формы проявления, основные процессы, модели).//Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука 1988, с.23-42.

68. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства / Госстрой России. М.: ПНИИИС Госстроя России, 1997 г., 41с.

69. Товарные нефтепродукты, свойства и применение // Справочник. -М.:Химия, 1978.-472 с.

70. Уголовный кодекс Российской Федерации Изд-тво: Феникс Серия: Закон и общество 2006. с. 218.

71. Федеральный закон №7-ФЗ от 10.01.02г. «Об охране окружающей среды». СЗРФ. 14.01.2002, №2, с. 13394 .Шестаков В.М. Динамика подземных вод. М., Изд. МГУ, Гостоптехиздат, 1973. - 302с.

72. Шестаков В.М., Оценка площадного питания при периодических сезонных колебаниях уровней грунтовых вод //Вести. Моск. ун-та. Сер. геол. 1992. № 5.-с 24-28.

73. Шрайбер X, Комащенко В.И., Мотес Й современные методы очистки зараженных грунтов на месте их залегания. Учебное пособие/М.: МГИУ2001.-167с.

74. Экзаръян В.Н. Геоэкология и охрана окружающей среды. М.: Экология, 1997.- 172 с.

75. Acar Y.B., Hamed J., Alshwabkeh A., Gale R. Cd(II) removal from saturated kaolinite by application of electrical current// Geotechnique. 1994. Vol. 44, N. 3, P. 239-254.

76. Bioventing PRINCIPLES applications and case studies. INET, Inc, 7508 Masters Drive, Potomac, Maryland 20854, 1993, TOPIC-4. P 27

77. Bioventing PRINCIPLES applications and case studies. INET, Inc, 7508 Masters Drive, Potomac, Maryland 20854, 1993, TOPIC-6. P 41

78. Bioventing PRINCIPLES applications and case studies. INET, Inc, 7508 Masters Drive, Potomac, Maryland 20854, 1993, TOPIC-7. P 20

79. Choi Y.S., Lui R. A mathematic model for the electrokinetic remediation of contaminated soil // J. Hazardous Materials. 1995. Vol. 44. P. 61-75.

80. Coletta T.F., Bruell C.J., Ryan D.K., InyangH.I. Cation-enhanced removal of lead from kaolinite by electrokinetics//!, environmental engineering. 1997. Vol. 123, N12. P. 1227-1233.

81. De Flaunt M.F., Condee C. W. Electrokinetic transport of bacteria// J. Hazardous Materials. 1997. Vol. 55. P. 263-277.

82. Denisov G., Hicks R.E., Probstein R.F. On the kinetics of charged contaminant removal from soils using electric fields // J. Colloid Interface Sci. 1996. Vol. 178. P. 309-323.

83. Electorowicz M., Boeva V. Electrokinetic supply of nutrients in soil biore-mediation/ZEnvironmental Technology. 1996. Vol. 17. P. 1339-1349.

84. Estella A. Atekwana, Daniel P. Cassidy, Charlie Magnuson, Anthony L. Endres, D. Dale Werkema, Jr., Changes In Geoelectrical Properties Accompanying Microbial Degradation Of Lnapl.

85. Liu В., Liu R. Electrokinetic remediation of contaminated soil// Nonlinear Analysis, Theory & Application. 1997. Vol. 30, N. 6. P. 3391-3398.

86. Haran B.S., Zheng G„ Popov B.N., White R.E. Electrochemical decontamination of soils: development of a new electrochemical method for decontamination of hexavalent chromium from sand // Electrochem. Soc. Proceedings. 1995. Vol. 95, N 12. P. 227-251.

87. Narasimhan В., Sri Ranjan R. Electrokinetic barrier to prevent subsurface contaminant migration: Theoretical model development and validation // J. Contaminant Hydrology. 2000. Vol. 42, N. 1. P. 1-17.

88. Ribeiro A.B., Mexia J.T. A dynamic model for the electrokinetic removal of copper from a polluted soil // J. Hazardous Materials. 1997. Vol. 56. P. 257271.

89. William A. Sauck Institute for Water Sciences, Western Michigan University, Kalamazoo, MI 49008. Proceedings of the Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, 1998, P 805-817

90. Wilson D.J., Rodriguez-Maroto J.M., Gomez-Lahoz C. Electrokinetic remediation. II. Amphoteric Metals and Enhancement with a weak Acid // Separation Science and Technology, 1995. Vol. 30, N 16. P. 3111-3128.

91. Yang G.C.C., Long Y. W. Removal and degradation of phenol in a saturated flow by Electrokinetics-Fenton Process // Proc. 3rd Groundwater Resources and Water Quality Protection Conf., January 13-14, Chungli, Taiwan, 1999. P. 156167.

92. Yeung A. T. Waste containment using electro-kinetics // Proc. Intern. Symp. on Geology and Confinement of Toxic Wastes. Montpellier, France, 1993. Vol. l.P. 585-590.