Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы цемесской бухты черного моря
Скачать 497.63 Kb.
|
| Глава 4. Определение ущерба природно-технической системе и обоснование стратегии ликвидации углеводородных загрязнений на акватории и береговой линии Цемесской бухты Соискателем приведена классификация чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. Были проанализированы данные по разливам в бухте за период 1998-2004г.г, в результате был сделан вывод, что на данной территории, чаще всего, имеют место разливы первого и второго уровня. Далее обоснован комплекс действий по устранению антропогенного загрязнения углеводородами природно-технической системы Цемесской бухты. На первом этапе осуществления мероприятий по ликвидации нефтяных разливов определены основные факторы, определяющие ущерб природно-технической системе бухты. На основе «Методики определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах”Минтопэнерго РФ, 01.11.95 последней соискателем оценен ущерб природно-технической системе акватории Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами, в которой акватория бухты представлена в виде системы, состоящей из водной и береговой составляющей. Таблица 5 Характеристика предельного загрязнения берегового компонента природно-технической системы Цемесской бухты
Известно, что степень загрязнения береговой части оценивается количеством нефти Мб, впитавшейся в грунт в результате аварийного разлива УВ (табл. 5): Мб=кн·Рн·Vо, (6) где кн – значение предельной нефтяной емкости горных пород рассчитанной для береговой части акватории; Рн- плотность разлитой нефти, для исследуемого района составляет 0,85-0,95г/м3; Vо – объем разлившейся нефти. В результате установлено, что максимальные значения отношения Мб/V0 соответствуют участкам западного и восточного окончания акватории бухты (рис.7):  Рис.7. Показатели предельной нефтенасыщенности грунта акватории Цемесской бухты Степень загрязненности водной составляющей определялась массой растворенной и эмульгированной нефти, попавшей в водную толщу в результате аварийного разлива. Масса нефти Мз , загрязняющей толщу воды, согласно рекомендациям ИПТЭР, составляет: Мз=5,8·10-3·Мр(Сн-Сф), (7) где Мр- масса разлитой по поверхности нефти; Сн – концентрация насыщения нефтью воды; Сф- фоновая концентрация нефти, данные которая рассчитывается отдельно для каждого региона. Масса Мр нефти, разлитой по поверхности водной части акватории определяется следующим образом: Мр= М - Мл к -Мо, (8) где М- масса нефти, попавшей в водную часть акватории; Млк –масса нефтяных летучих компонентов; Мо - масса нефти, осаженной на дно. Анализ нефтяных разливов в исследуемой территории, показал, что в большинстве случаев толщина нефтяной пленки на водной толще не превышает 1 мм и расчет оставшейся на поверхности нефти может быть весьма приближенным. Поэтому, для расчета массы загрязняющей нефти Мз автором был применен метод экспертных оценок, базирующийся на следующей зависимости: Мз=mр·Sн, (9) где mp- удельная масса нефти на 1 м2 водной поверхности; Sн – площадь нефтяного разлива по топографической сетке. В результате, для наиболее опасных аварий были получены следующие значения количества нефти Мв , загрязняющие водную часть акватории (табл.5). Вторым этапом обоснования мероприятий по ликвидации углеводородных загрязнений является определение количества остаточной нефти. В этом случае, расчет массы этой нефти может быть произведен с помощью следующей операции: Мост=mост·Sост, (10) где mост- удельная масса остаточной нефти; Sост – площадь локализации остаточной нефти, которая определяется с помощью метода топографической сетки. Таблица 5 Количество нефти, загрязняющее водную часть акватории
Было замечено, что при ликвидации нефтяных разливов в акватории, с момента возникновения выброса до полной ликвидации его последствий, необходимо соблюдать баланс между массой Мр разлившейся нефти и распределением ее по компонентам с последующим соблюдением баланса между массой М разлившейся нефти, собранной нефти Мсобр нефти Мизм, претерпевшей изменения в своем физико-химическом составе и состоянии (эмульгированная нефть Мэ; летучие компоненты Мл; нефть, осажденная на дно Мос,). М=Мсобр+Мизм; (11) Мизм=Мэ+Мос+Мл.. (12) Компоненты Мэ, Мос и Мл могут быть получены из хим. анализа разлитой нефти. Таким образом, была определена масса нефти Мзагр, главным образом определяющая уровень загрязненности антропогенными углеводородами изучаемой территории, которая может быть рассчитана по следующей формуле (табл. 6): Мзагр=Мв+Мб, (13) где Мв – масса нефти, оказывающая влияние на водную составляющую акватории бухты; Мб - масса нефти, оказывающая влияние на береговую составляющую акватории бухты. Таблица 6 Уровень загрязненности антропогенными углеводородами Цемесской бухты
Общая же масса М общ.загр. углеводородов, оказывающая негативное влияние на акваторию бухты будет определена как: М общ.загр= Мв+Мб+Мл.к.+Мо, (14) Если мероприятия по ликвидации нефтяного разлива были проведены успешно, и нефть с водной поверхности была полностью удалена, то слагаемое Мо может быть принято равным нулю. Третьим этапом проведения мероприятий по ликвидации углеводородных загрязнений является оценка эффективности различных методов их ликвидации. При этом рассматривались следующие способы ликвидации нефтяных разливов (табл.6). Таблица 6 Способы ликвидации нефтяных разливов
Выполненные исследования показали, что одним из наиболее эффективных способов ликвидации общей загрязненности акватории является применение нефтеокисляющих бактерий, что способствуют достижению хорошего результата без какого-либо ущерба для окружающей среды. В настоящее время существуют достаточно обоснованные методики по ликвидации антропогенных углеводородов, среди которых с помощью математического моделирования автором наиболее детально был изучен способ с применением нефтеокисляющих бактерий. Разлагать нефть способны около девятисот видов морских бактерий, грибов, водорослей и некоторые виды ряски. В природе нефтеокисляющая микрофлора в основном представлена следующими родами бактерий: Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia, Arthrobacter ; водорослей Chlorella и др. Так как, не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида нефти, то полное разложение всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных бактерий различных видов. Поэтому российскими научными центрами разработаны препараты «Валентис», «Деворойл» и др., которые состоят из нетоксичных, непатогенных штаммов дрожжей и бактерий, выделенных из природной среды и обладающих высокой окислительной активностью по отношению к нефтяным углеводородам . Автором проведено моделирование изменения численности популяции нефтеокисляющего микробного населения на основе одного из фундаментальных предположений, лежащих в основе всех моделей роста популяции: скорость роста популяции пропорциональна ее численности. Математически этот закон записывался с помощью уравнения Мальтуса:
где M - численность бактериального населения, t – время, R коэффициент пропорциональности. Из множества необходимых для жизнедеятельности пищевых компонентов, субстратов, потребляемых организмами исследуемой популяции, субстрат, находящийся в наименьшей доступности и лимитирующий ростовые процессы, определяет скорость размножения. Этот принцип известен как принцип минимума Либиха. Причиной ограничения роста популяции нефтеокисляющих бактерий являлось лимитирование по количеству дрейфующей в море нефти. Из микробиологических исследований известно (Цыбань А.В, 1989), что в условиях лимитирования по субстрату скорость изменения численности популяции растет пропорционально концентрации субстрата, а при избытке субстрата выходит на постоянную величину. В течение некоторого времени численность популяции растет экспоненциально, пока скорость роста не начинает лимитироваться какими-либо другими факторами. Зависимость скорости роста R в уравнении (15) от количества субстрата была описана уравнением Моно:
.
где μm - максимальная скорость роста бактерий; C - концентрация субстрата (нефтепродукта); Ks - коэффициент насыщения, имеющий размерность, аналогичную размерности субстрата, M - численность бактериального населения; λ - скорость отмирания клеток. Таким образом, рост микробной популяции в единицу времени пропорционален величине концентрации нефти и зависит от количества лимитирующего субстрата, а убыль популяции происходит за счет естественной смертности микроорганизмов (рис.9).  Рис.8. Зависимость количества нефти Сt и нефтеокисляющих бактерий Mt от времени в безразмерном виде Концентрация нефти C изменяется во времени и зависит от численности популяции микроорганизмов M. Для описания этого процесса была использована модель Лотки-Вольтерра, учитывая ограниченность субстрата посредством уравнения (18):
где С - концентрация нефти; M - численность популяции бактерий. В пятом разделе главы приводится характеристика изменения концентрации нефти в разливе в процессе жизнедеятельности микробного сообщества. Результаты численных расчетов свидетельствуют, что зависимость между количеством нефтеокисляющих бактерий М и концентрацией нефтяных углеводородов С может иметь вид (рис. 9).  Рис.9. Зависимость численности М нефтеокисляющих бактерий от концентрации углеводородных загрязнения Полученные соискателем данные согласуются с результатами других авторов. Так, данные (Миронов О.Г., 1985), свидетельствуют, что с увеличением концентрации нефтяных углеводородов удельное количество нефтеокисляющих бактерий М возрастает. Однако это возрастание ограничено некоторым максимальным уровнем Мmax, который устанавливается при удельной массе нефти С в донных осадках, превышающей 60 - 80 мг/г. На основании проведенных исследований соискателем дана сравнительная характеристика эффективности применения механических методов и методов биологической деструкции на береговой зоне акватории (табл.7): Таблица 7 |
,
,
,Похожие:
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Шарм-эль-Шейха, на роскошном песчаном пляже бухты Набк, в 8 км от международного аэропорта и 22 км от бухты Наама, с видом на залив... |  | «Экономические аспекты решения экологических проблем в странах Черноморского региона»* Данный доклад основан на документах Комиссии по Защите Черного Моря от Загрязнения, компетентных нпо, научных исследованиях и соответствующих... |
| Концепция федерального закона «О предотвращении загрязнения моря нефтью» Заведующий лабораторией Законодательство, предотвращение загрязнения, разливы нефти, нормативная база, федеральный закон | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Городская викторина в рамках экологического мероприятия «День моря», посвященного Международному Дню Черного моря и закрытию Года... |
| Вопросы к брейн-рингу Интеллектуальная игра "Умники и умницы" "Знатоки органического мира Черного моря" | | Мечтаешь побывать в лучшем детском центре мира? Проект с 3 по 7 ноября2014 года проходит во вдц «орлёнок», в Краснодарском крае, на берегу Чёрного моря |
| Проблемы бассейна Аральского моря и пути их решения Аральского моря из кризиса. Показана реальная возможность улучшения экологических, социальных и экономических условий до уровня,... | | Доклад О. Атагельдыева Туркменистан обладает огромным потенциалом доказанных, вероятных, возможных запасов и ресурсов углеводородного сырья. Они распределены... |
| Конкурс мастерства «Мой лучший урок» «Черное море моё» (внеклассное занятие ) Слайд 13-18. Дельфины самые крупные обитатели Черного моря, доброжелательны к человеку, легко | | Конспект урока по кубановедению 5 класс тема урока: Греческие колонии... А. А. Вигасин, Г. И. Годер, И. С. Свенцицкая: История Древнего мира, Просвещение, 2008г |
| Тема: «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды» Установить отрицательные влияния применения тд на окружающую среду и пути их устранения | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Отель расположен в 17 км от аэропорта г Краби, на окруженном горами и доступном только с моря плато. Имеет выход в три бухты. Защищен... |
| «Защита окружающей среды Черного моря: новые требования» * Пачэс постоянно уделяет внимание защите окружающей среды. Ее действия в этом направлении осуществляются в рамках концепции устойчивого... | | Озеро Байкал Многие люди не обращают внимания на главную причину загрязнения зарождающегося моря. На всём свете нет такого озера, как Байкал |
| Озеро Байкал Многие люди не обращают внимания на главную причину загрязнения зарождающегося моря. На всём свете нет такого озера, как Байкал | | Реферат Алаева В. С. Расчет и моделирование системы электросвязи.... Целью курсовой работы является расчёт и моделирование системы электросвязи в системе схемотехнического моделирования micro-cap 9 |
