Методические аспекты мониторинга качества вод для зон повышенного экологического риска нефтегенных загрязнений : на примере Чебоксарского водохранилища

• Автор: Авандеева, Ольга Петровна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Чебоксарское водохранилище: анализ состояния в связи с разработкой системы мониторинга качества вод зон повышенного экологического риска
1.1 Общие требования к выбору объекта исследования
1.2. Физико-географическая характеристика Чебоксарского водохранилища
1.3. Оценка качества вод Чебоксарского водохранилища
1.4. Характеристика качества вод основных притоков
1.5. Оценка вклада в качество вод Чебоксарского водохранилища территории водосбора, атмосферного переноса
1.6. Оценка основных источников антропогенного воздействия на формирование качества вод
1.7. Зоны повышенного экологического риска на Чебоксарском водохранилище
1.8. Состояние систем мониторинга качества вод Чебоксарского водохранилища
применительно к зонам повышенного экологического риска нефтегенного загрязнения
Выводы
Глава 2. Определение индивидуальных или групповых приоритетных углеводородных компонентов нефти, обоснование необходимости их включения в систему мониторинга нефтегенного загрязнения Чебоксарского водохранилища
2.1. Нефть в воде как смесь углеводородов и сопровождающих веществ
2.2. Определение группового и индивидуального состава углеводородов в анализируемой нефти
2.3. Поведение разлитой нефти и нефтепродуктов в водных объектах
2.4. Прогноз биологической активности некоторых индивидуальных углеводородов нефти из нефтепровода Альметьевск-Горький
2.5. Хлорорганические соединения в нефти
Выводы
Глава 3. Определение неуглеводородных компонентов нефти, обоснование необходимости нх включения в систему мониторинга повышенного экологического риска нефтегенного загрязнения Чебоксарского водохранилища
3.1. Доминантные металлы в нефти
3.2. Оценка радиоактивности урана в нефти (по данным содержания в золе)
3.3. Определение естественной радиоактивности анализируемой нефти
3.4. Определение содержания в донных отложениях некоторых тяжелых металлов и радионуклидов как компонентов нефти
3.5. Редкоземельные элементы в составе нефтегенного загрязнения вод
3.6. Предварительная оценка опасности обнаруженных в нефти химических веществ
Выводы
Глава 4. Развитие технологии и технических средств мониторинга качества вод на примере Чебоксарского водохранилища

4.1. Предпосылки развития существующих технологий мониторинга качества вод в зонах повышенного экологического риска экстремальных нефтегенных загрязнений Чебоксарского водохранилища
4.2. Разработка новых технологий и технических средств системы мониторинга качества вод для зон высокого экологического риска на Чебоксарском водохранилище
4.3. Рекомендации по использованию технических средств наблюдения за качеством вод применительно к зонам повышенного экологического риска, связанного с нефтегенным
загрязнением
Выводы
Глава 5. Научные и технологические основы разработки информационной системы мониторинга качества вод в зонах повышенного экологического риска нефтегенного загрязнения Чебоксарского водохранилища
5.1. Постановка проблемы
5.2. Выбор платформы информационной системы мониторинга
5.3. Разработка алгоритма многофункциональной информационной системы мониторинга водных объектов
5.4. Некоторые технологические решения для МИСМ ВО
5.5. Возможности использования МИСМ ВО
5.6. Пути развития МИСМ ВО
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложение 1. Некоторые информационные материалы по оценке возможного опасного
действия различных веществ и оценка их легитимности в Российской Федерации
Приложение 2. Оценка биологической активности некоторых индивидуальных
углеводородов
Приложение 3. Таблица 3.6 - Виды известной активности и расчетного токсического действия некоторых индивидуальных соединений, обнаруженных в нефти нефтепровода Альметьевск-
Горький
Приложение 4. Методические аспекты определения содержания редкоземельных элементов в воде и донных отложениях

ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на наметившуюся в последние годы положительную тенденцию уменьшения антропогенной нагрузки на отдельные водные объекты, заметного улучшения качества поверхностных вод не происходит. По данным государственного доклада «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2012 году» максимальную нагрузку от загрязнения испытывают бассейны рек Волги, Оби и Амура.
Одной из причин ухудшения качества природных вод является нефтегенное загрязнение. По данным Государственного доклада «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2013 году» только в течение 2013 г. на объектах нефтегазодобывающей промышленности и магистрального трубопроводного транспорта произошло 13 аварий, сопровождавшихся разливами нефти и нефтепродуктов, а также 12983 порыва промысловых нефтепродуктов.
К основным источникам нефтегенного загрязнения водных объектов относятся места добычи и переработки нефти, а также складирования и транспортировки нефти и нефтепродуктов трубопроводным, танкерным и железнодорожным транспортом. Защита водных объектов от загрязнений нефтью и нефтепродуктами связана с разработкой современных систем мониторинга качества вод в зонах, расположенных в непосредственной близости к источникам нефтегенного загрязнения.
В настоящей работе мониторинг качества поверхностных вод применительно к нефтегенному загрязнению - это система регулярных наблюдении за гидрохимическими, гидрофизическими и гидробиологическими показателями в зонах повышенного экологического риска нефтегенного загрязнения с целью информационного обеспечения управленческих решений, направленных на минимизацию ущербов от негативного изменения качества вод и обеспечение водоохранных мероприятий. В рамках данной работы рассмотрены, прежде всего, гидрохимические показатели.
При этом под зонами повышенного экологического риска понимается территория или акватория, в пределах которой имеется потенциальная опасность возникновения чрезвычайных экологических ситуаций.
Нефть представляет собой многокомпонентную смесь углеводородных и неуглеводородных составляющих, и при попадании в водный объект её состав может сильно меняться. Поэтому система мониторинга нефтегенного загрязнения водных объектов должна включать:
- наблюдения в оперативном режиме за зонами повышенного экологического риска нефтегенного загрязнения с использованием станций непрерывного контроля качества вод,

Глава 2. Определение индивидуальных или групповых приоритетных углеводородных компонентов нефти, обоснование необходимости их включения в систему мониторинга нефтегенного загрязнения Чебоксарского водохранилища
2.1. Нефть в воде как смесь углеводородов и сопровождающих веществ
С химической точки зрения нефть представляет собой сложную смесь органических соединений, основную часть которых составляют углеводороды различных химических классов. По современным данным в нефти может присутствовать более 2000 индивидуальных углеводородов [54]. В ее состав также входят гетероатомные соединения, некоторые металлы, среди которых доминирующими чаще всего являются ванадий, никель, кобальт, естественные радионуклиды (уран, торий и члены их радиоактивных семейств, в том числе радий), а также другие химические элементы [54]. Так как пластовые воды многих месторождений представляют собой, в основном, насыщенные растворы хлористого кальция, путем ряда химических реакций небольшая доля углеводородов может быть хлорирована, что приводит к появлению в нефти хлорорганических соединений. В основном, хлорируются гетероатомные углеводороды (химические соединения на основе углеводородов любой группы, содержащие один или несколько различных атомов химических элементов, в основном сернистые, кислородсодержащие, азотсодержащие и высокомолекулярные асфальто-смолистые [55]).
В связи с этим важной задачей при оценке опасного действия нефти и её компонентов при попадании в окружающую среду является составление экологического «паспорта» отдельных типов нефтей. Экопаспорт должен включать качественную и количественную характеристики нефти по содержащимся в ней нефтегенным компонентам, а также перечень приоритетных загрязняющих веществ и привносимые ими токсические действия. Также он позволяет идентифицировать источник аварийного разлива нефти в случае если он не известен по различным признакам, в том числе по соотношению отдельных показателей.
Углеводороды нефти имеют разную плотность, различную способность к растворению и эмульгированию в воде, различную способность к летучести и, как химически различные структуры, различную биологическую активность.
Для того, чтобы понять поведение разлитой нефти в воде, оценить биологическую активность отдельных углеводородов, важно знать состав нефти хотя бы по доминирующим группам и отдельным их компонентам.
Соответствующая методика представлена ниже и использована для оценки состава нефти, транспортируемой по нефтепроводу Альметьевск - Горький, который пересекает ряд рек