Сайт кафедри  географії ДНУ
Кафедра географії історичного факультету Дніпровського національного університету імені Олеся Гонара     
.
Навігація


Форма входу
    Вітаємо на нашому сайті!

Решетников М. В.

Саратовский государственный ун-т им. Н.Г. Чернышевского, каф. геоэкологии, аспирант.

Научный руководитель: проф. каф. геоэкологии, д.г.-м.н. Московский Г.А.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОМАГНИТНОГО МЕТОДА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ НЕФТЕПРОДКУТАМИ

 

Растущие внимание общества к современным экологическим проблемам усиливает интерес к разработке новых подходов и методов анализа для оценки состояния окружающей среды. Расширяется и изменяется набор измеряемых характеристик загрязнения, увеличивается плотность анализов на единицу площади исследуемого объекта. Типичным примером являются городские почвы, для которых высокая неоднородность почвенного покрова территории вызывает проблемы представительности результатов измерений. Они преодолеваются либо процедурами усреднения образцов, либо увеличением количества образцов, что, в свою очередь, вызывает резкий рост затрат на проведение обследования.

Выход из создавшейся ситуации может быть найден в использовании экспрессных методов исследования и оптимизации отбора образцов почв для последующих анализов. В качестве одного из экспериментальных методов при предварительном обследовании территории могут быть применены магнитные измерения, а в качестве теоретической основы использованы представления о генезисе и свойствах магнитных соединений железа в почвах.

В большей степени в этом плане продвинулся метод петромагнитного картирования почв для оценки интенсивности эрозионно-денудационных процессов и техногенного загрязнения. Публикации на эту тему появились в конце 90-х гг. ХХ ст., примечательно, что их авторы демонстрируют завидную общность представлений о физико-геологических предпосылках почвенного магнетизма и возможностях магнитометрии в экологии.

Петромагнитный метод основан на измерении магнитной восприимчивости почв (k). Этот метод картирования городских земель на практике доказал свою целесообразность для оптимизации геохимического опробования в системе «k – концентрация» ТМ.

В последние годы особый интерес стал уделяться термомагнитному методу исследования почв, который может использоваться для экспрессной оценки загрязнения почв углеводородами (УВ), в частности нефтепродуктами. Физико-химическая основа метода хорошо известна, в последние годы он нашёл применение для прогнозирования и поисков месторождений нефти и газа.

Исходной методологической предпосылкой для его использования в нефтяной геологии является эмпирически установленный процесс субвертикальной миграции углеводородных и сопутствующих компонентов от залежей в верхние горизонты осадочного чехла, вплоть до дневной поверхности.

В экспериментальном порядке на полигоне вблизи окраин г. Энгельса этот метод впервые был опробован на предмет его пригодности для оконтуривания участков углеводородного загрязнения.

Основная проблема индикации углеводородных проявлений в зоне аэрации – выбор наиболее информативного опорного горизонта. В последние годы в качестве такового были использованы современные почвы. Насыщенный органикой горизонт А современного почвенного профиля является ареной активной бактериальной деятельности и служит мощным биогеохимическим барьером на пути углеводородов. В почвах под влиянием микроорганизмов идёт активное окисление УВ с генерацией СО2, а при участии в процессе сульфатов и биогенного Н2S.

При соединении с железом почвы в ней депонируются тонкодисперсные аутигенные пирит и сидерит, концентрации и размерность зёрен которых недостаточны для их определения с помощью оптического и рентгеноструктурных методов. Опосредованно эта задача сравнительно просто решается путём нагрева пробы до температур 450-500 0С, который ведёт к трансформации пирита и сидерита в магнетит по схеме:

3FeS2 + 8O2 = Fe3O4 + 6SO2,

6FeCO3 + O2 = 2Fe3O4 + 6CO2.

За счёт этих фазовых превращений резко возрастает магнитная восприимчивость почв, что легко фиксируется любым серийным измерителем магнитной восприимчивости.

Величина прироста определяется соотношением kt/k, где k – исходная магнитная восприимчивость почвенного образца, а kt – его величина после прогрева. Отсюда следует схема эксперимента: измерение магнитной восприимчивости почвы до нагрева (k) – нагрев – измерение магнитной восприимчивости после нагрева (kt) – определение термомагнитного показателя dk = kt/k.

Эмпирически установлено, что это отношение на фоновых участках, находящихся вне зон влияния УВ залежей, не превышает значений 1,1 – 1,5, редко достигает 1,8 – 2. Над залежами нефти и газа, а так же в почвах, загрязненных УВ, в зависимости от конкретных условий dk варьирует от 3 до 30 единиц.

В развитии фактологической основы применения термомагнитного метода при оценке загрязнения почв урбанизированных территорий нефтепродуктами, было проведено термомагнитное картирование почв г. Саратова, с параллельным определением содержания нефтепродуктов.

Аналитические работы выполнялись в аккредитованной лабораторий филиала «ЦЛАТИ» по Саратовской области. Определение массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв производилось гравиметрическим методом (ПНДС 16.1.41. от 2004 г.).

Термомагнитный эффект почв фиксировался по выше описанной методике: непосредственно измерение магнитной восприимчивости до и после нагрева проводилось при помощи приборов ИВМ-2 и КТ-5; нагрев образцов (до 500 0С) проводился в муфельной печи с терморегулятором.

На территории г. Саратова было отобрано свыше 70 проб, опробованию подвергалась верхняя часть почвенного горизонта «А» до глубины 5 см, где обычно накапливается основная масса загрязнителей и идут активные процессы жизнедеятельности микроорганизмов.

В зонах активного массопереноса особое внимание уделялось участкам местной аккумуляции материала: западинам и площадкам на склонах, подножиям склонов, мелким конусам выноса и пр. В кварталах плотной жилой застройки с преобладающим асфальтовым покрытием пробы отбирались в клумбах, бульварах, палисадниках, приствольных кругах. Пробные площадки закладывались на дифференцированных расстояниях от источников выбросов. Размеры пробных площадок варьировали от 2–3 до 10 м2. Отбор проб проводился методом конверта – одна проба в центре, четыре по углам площадки. Вес объединённой пробы варьировал в пределах 1,5 – 2 кг.

Почвенный материал отбирался пластмассовым шпателем во избежание вторичного загрязнения. Сухие пробы тщательно перемешивались и очищались от обломков и корней растений в точке пробоотбора на клеёнке или плотной плёнке. После перемешивания проба квартовалась и помещалась в двойной полиэтиленовый пакет с сопроводительной этикеткой. Влажные пробы предварительно просушивались на солнце и подвергались квартованию в лаборатории. Просеивание всех проб на сите 1 х 1 мм проводилось в лаборатории. Для каждой пробы, отправленной на анализ, до конца работ сохранялся дубликат для страховки от непредвиденных обстоятельств или повторного анализа в случае необходимости.

Проведённые исследования в известной мере меняют сложившееся представление о возможностях термомагнитной индикации техногенного загрязнения урбанизированных земель. Возникли вполне реальные предпосылки для экспрессной термомагнитометрической оценки локальных аномалий с определением их конфигураций, размеров и оценкой уровня экологической безопасности каждой из них.

По результатам проведённых аналитических исследований были построены карты термомагнитного эффекта и загрязнения нефтепродуктами почв г. Саратова. На этих картах отражается сходное пространственное распространение между двумя изучаемыми параметрами, следовательно, метод термомагнитного изучения почв может использоваться для оптимизации схем геохимического опробования почв на содержание нефтепродуктов.

Термомагнитные аномалии ввиду их тесного парагенезиса с геохимическими аномалиями (углеводородными), органически входят в общее геохимическое поле урбанизированной территории и являются их неотъемлемой составной частью. Термомагнитная составляющая техногенных геохимических полей отчётливо отражает его общую структуру, а также помогает прослеживать миграцию углеводородов. 


Новини


  Погода

  Партнеры

  Реклама

  Календарь

  Погода

.
Кафедра географії, історичний факультет Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара (106 Географія, 242 Туризм, 014.07 Середня освіта (Географія))
© 2006-2019. Поширення матеріалів сайту дозволяється за умови посилання на www.ggf-dnu.org.ua
© Розроблення та підтримка сайту - Гаврюшин Олександр (admin@ggf-dnu.org.ua)