WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Новикова Ольга Олеговна

«ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ОСВОЕНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (на примере г.Брянска)»

25.00.36 – «Геоэкология (в строительстве и ЖКХ)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, доцент Сенющенкова Ирина Михайловна

Официальные оппоненты: Орешкин Дмитрий Владимирович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», кафедра строительных материалов, заведующий кафедрой Сурикова Тамара Ивановна, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства», кафедра мелиорации и рекультивации земель, доцент

Ведущая организация: ЗАО «Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт экологии города»

Защита диссертации состоится «19» декабря 2012 г. в 11 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.138.07 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129337, г.Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал Ученого Совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Автореферат разослан «16» ноября 2012 г.

Ученый секретарь Потапов Александр Дмитриевич диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность связана с тем, что строительному освоению подвергаются территории, ранее на которых находились объекты железной дороги, нефтеперерабатывающие заводы, базы хранения, автотранспортные предприятия для доставки нефтепродуктов, автозаправочные станции, связанные с загрязнением окружающей среды нефтепродуктами.

Многолетнее функционирование данных предприятий привело к загрязнению геологической среды нефтепродуктами. Особенность же объектов железной дороги, связанных с загрязнением геологической среды, является их «локальность» и высокая интенсивность воздействия на протяжении десятилетий.

Объект исследования: нефтезагрязненные территории на примере объектов железной дороги г.Брянска.

Предмет исследования: геоэкологические особенности нефтезагрязненных территорий при их строительном освоении.

Цель работы: выявление геоэкологических особенностей нефтезагрязненных территорий для разработки научно обоснованных закономерностей, позволяющих безопасно их осваивать для строительства.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

1. Анализ особенностей загрязнения геологической среды нефтепродуктами.

2. Осуществление геоэкологического мониторинга объектов железной дороги в г.Брянске, загрязняющих окружающую среду нефтепродуктами с выявлением:

- ореола загрязнения грунта и подземных вод нефтепродуктами;

- особенностей миграции нефтепродуктов в горизонтальной и вертикальной плоскости;

- выявление влияния режима откачки из поглощающих скважин на концентрацию нефтепродуктов в геологической среде.

3.Выявление физико-химических особенностей взаимодействия нефтезагрязненной геологической среды с бетоном:

- создание лабораторной модели влияния концентраций различных нефтепродуктов в грунте на прочностные свойства бетона класса В 7,5;

- определение зависимости предела прочности бетона на одноосное сжатие от глубины заложения и особенностей нефтезагрязнения грунта.

4.Выявление микробиологических особенностей взаимодействия нефтезагрязненной геологической среды с бетоном:

- определение суммарного белка в нефтезагрязненном грунте как комплексного показателя микробной пораженности грунта;

- исследование зависимости прочности бетона от микробной пораженности грунта;

- микологические исследование бетона и грунта для определения видового состава и численности микроорганизмов.

5. Разработка практических рекомендаций для строительного освоения нефтезагрязненных территорий.

В работе использованы методы натурно-экспериментальных и лабораторных исследований. Исследования проводились по сертифицированным методикам в аккредитованных лабораториях.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана лабораторная модель, позволяющая определить геоэкологические особенности нефтезагрязненных грунтов с течением времени.

2.Впервые выявлены закономерности влияния физико-химических свойств нефтезагрязненных грунтов на прочностные свойства бетона.

3.Исследованы микробиологические показатели нефтезагрязненных грунтов объектов железной дороги и бетонов, контактирующих с ним.

Практическая значимость:

1. Проведена экспериментальная оценка влияния объектов железной дороги на состояние грунтов на примере г.Брянска для выявления особенностей миграции нефтепродуктов и локализации территорий загрязнения, которые используются для строительства.

2.Определены физико-химические зависимости и микробиологические свойства нефтезагрязненных грунтов.

3. Установлены закономерности изменения прочностных свойств бетона, находящегося в нефтезагрязненных грунтах различной степени загрязненности с течением времени.

4.Усовершенствованы и апробированы методики исследования взаимодействия нефтезагрязненных грунтов с бетоном.

5.Разработаны практические рекомендации по строительному освоению территорий, загрязненных нефтепродуктами.

Защищаемые положения:

1.Объекты железной дороги вызывают загрязнение грунтов и подземных вод нефтепродуктами в течение длительного периода времени, приводящее к нестабильности процессов в среде, взаимодействующей с подземными частями строительных сооружений.

2.Сброс нефтезагрязненных стоков различного состава и концентрации приводит к неравномерному распределению нефтепродуктов по вертикальному профилю с течением времени, зависящему от геолого-гидрогеологических, физико-химических и микробиологических показателей.

3.Бетонные части строительных объектов, находящиеся в нефтезагрязненных грунтах, испытывают негативные воздействия со стороны геологической среды ввиду внесения питательных веществ в виде нефтепродуктов и создании как аэробных, так и анаэробных условий для развития микроорганизмов, агрессивных по отношению к бетону.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов основывается на большом количестве натурно - экспериментальных и лабораторных исследований, а также корректностью задач, используемых методик и измерительных приборов.

Реализация результатов исследований.

Исследование выполнено в рамках госбюджетной научно-исследовательской темы Минобрнауки РФ № 01200703907 «Исследование урбоэкологических закономерностей и разработка теоретической модели обустройства и реабилитации урбанизированных территорий крупного города».

Отдельные положения внедрены при природоохранном проектировании на промплощадках объектов железной дороги и предприятий по транзиту и хранению нефтепродуктов.

Основные положения докладывались на 7 международных конференциях, симпозиумах и форумах: Международная конференция «Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (г. Брянск, 2010 г.), I Международная научно-практическая конференция «Экологические проблемы природных и антропогенных территорий» (г. Чебоксары, 2011 г.), Международная конференция «Инженерная защита территорий и безопасность населения:

роль и задачи геоэкологии, инженерной геологии и изысканий» (г. Москва, 2011г.), Международная научная конференция «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (г. Москва, 2011 г.), VI Международная конференция «Экогидромет» (г. Санкт-Петербург, 2012 г.), Международный научно-промышленный форум «Великие реки» (г. Нижний Новгород, 2012 г), XIV Сергеевские чтения «Инженерно-геологическое и геоэкологическое обоснование технически сложных и уникальных инженерных проектов» (г. Москва, 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе в 5 изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Объем работы составляет 163 страницы, 25 таблиц, рисунков.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь и поддержку в работе д.г.-м.н., проф.

Дашко Р.Э. и к.г.-м.н. Панкратовой К.В. Автор благодарит д.с.-х.н., проф. Городкова А.В.

Отдельную благодарность автор выражает начальнику лаборатории экологического контроля ОАО «РЖД» Котовой И.Г. за содействие в проведение лабораторных исследований. Автор выражает благодарность к.б.н., с.н.с. Ковальчук Ю.Л. за помощь в проведении микробиологических исследований.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ За последние годы разработан широкий комплекс теоретических вопросов, связанный с миграцией загрязнений в окружающей среде. Фильтрация стоков с поверхности земли приводит к поступлению нефтепродуктов в подземные воды, их можно считать конечными объектами загрязнения. Стоки содержат такие химические вещества, которые в нормальных условиях содержатся в подземных водах в микроколичествах или вообще не встречаются.

Органические вещества могут оставаться в подземных водах на неопределенно долгий срок. Поэтому химическое загрязнение подземных вод является наиболее серьезным и трудноустранимым.

В настоящее времени существует мнение, что конвекция является физической основой теории миграции загрязняющих веществ в подземных горизонтах. Данные явления связаны с именами В.М. Шестакова Н.Н. Веригина, Ф.М. Бочевера, Я.Бэра (J.Bear), Г.Дагана (G.Dagan), Л.Гелхара (L.Gelhar), Ш.Ньюмена (Sh.Neuman), Ч.-Ф.Цанга (C.-F. Tsang) и приобрели название гидродинамической теории миграции, но для данной теории есть ограничение – она действует лишь в гомогенной среде.

На миграцию нефти и нефтепродуктов в породах и подземных водах, условия их нахождения в водоносном горизонте существенно влияют физические и физико-химические свойства нефтепродуктов (плотность, вязкость, температура кипения, сорбируемость, растворимость и др.) данный вопрос освещен в работах В.М.Гольдберга, С. Газда, Ф.М. Бочевера, В.А. Мироненко, В.Г. Румынина, Л.С.Язвина. На миграцию загрязняющих веществ в подземных водах влияют как свойства геологической среды, так и физические, физико-химические свойства загрязняющего вещества.

На большинстве объектов железной дороги есть бетонные строительные конструкции, такие как нефтеловушки, железобетонные резервуары, емкости, основания эстакад, испытывающие на себе негативное воздействие нефтезагрязненной геологической среды.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ 1.Объекты железной дороги вызывают загрязнение грунтов и подземных вод нефтепродуктами в течение длительного периода времени, приводящее к нестабильности процессов в среде, взаимодействующей с подземными частями строительных сооружений.

Объект исследования расположен на территории Фокинского района г.Брянска в долине реки Снежеть и представляет собой промплощадку площадью около 0,04 км2. На ней расположен комплекс подземных и наземных резервуаров для слива нефтепродуктов после промывки цистерн емкостью по 50 тонн.

В строении долины реки Снежеть, где расположена исследуемая территория, выделяются пойма, первая, вторая и третья надпойменные террасы. Карта четвертичных отложений представлена на рисунке 1.

Пойменные отложения (а Q4), представлены преимущественно песками средне- и мелкозернистыми с прослоями супеси и суглинков общей мощностью до 15 м. В песках преобладают фракции диаметра 0,25-0,1 мм и 0,5-0,25 мм, средняя - 0,083 мм. Четвертичные отложения аллювиального комплекса долины р. Снежеть залегают на более древних нижнесреднечетвертичных и дочетвертичных образованиях, представленных сверху вниз:

- нерасчлененные аллювиальные и озерные отложения (аQ2; lQ1). Развиты в понижениях дочетвертичного рельефа. Пески с прослоями алевритов;

- отложения валанжинского яруса нижнего мела (К1v). Глины песчаные;

- отложения келловейского яруса средней юры (J2k). Глины плотные известковистые;

- отложения батского и келловейского ярусов средней юры нерасчлененнные (J2bt-k).

- отложения верхнего отдела девонской системы (D3). Доломиты, известняки.

Наибольшему техногенному воздействию (загрязнению нефтепродуктами) подвержены четвертичные отложения и приуроченные к ним грунтовые воды, поэтому объектами проводимых исследований являются зона аэрации и воды первых от поверхности водоносных горизонтов. Коэффициенты фильтрации мелкозернистых песков по данным наливов в шурфы колеблется от 2,79 до 10,07 м/сут (средний - 6,53 м/сут), среднезернистых песков - от 13,1 до 26,72 м/сут (средний - 18,82 м/сут).

Рисунок 1 – Карта четвертичных отложений В пределах исследуемого района первыми от поверхности залегают водоносные горизонты, приуроченные к комплексу долинных отложений р. Снежети, содержащих воды грунтового типа. Мощность обводненной толщи колеблется от 2,0 до 10,0 м. Горизонт залегает первым от поверхности. Глубина положения уровня грунтовых вод в пределах первой надпойменной террасы 1,2-4,0 м и более в зависимости от форм рельефа, в пределах второй террасы от 6,до 11,5 м. Общее направление потока - на север в сторону поймы реки Снежеть. Средний уклон потока составляет 0,00375, скорость горизонтальной фильтрации 0,06 м/сут. Питание горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка осуществляется в речную сеть. Таким образом, геологическая среда в районе исследований является благоприятной для аккумуляции и транзита любых загрязнений, в том числе нефтяных. В пределах территорий промышленных предприятий из-за нарушения естественного рельефа (выравнивание площадок и создание искусственных заграждений на поверхности террас и поймы, уничтожение террасовых уступов, засыпка и нивелирование долины рек, выемка грунта в карьере), сформировался техногенный ландшафт, приведший к снижению ее устойчивости к поверхностному загрязнению, к созданию предпосылок для интенсивного поступления нефтепродуктов в грунтовые воды.





Источниками загрязнения геологической среды являются расположенные в пределах участка исследований предприятия по хранению и транзиту нефтепродуктов: НП "Брянск" Брянского ПО АО ЮЗТНП, Раздаточный блок ЗАО «Брянсктерминал-М», Пункт промывки цистерн Вагонного депо «Брянск-Льговский, в/ч 86765 и АО «Совтрансавто-Брянск», образующие единый блок, функционирующий более чем 35 лет (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристика источников загрязнения Выявленные очаги загрязнение № Наименование Характеристика п/п объекта объекта Местоположение Характеристика очага загрязнения 1 НП «Брянск» Хранение нефтепродуктов Промплощадка и Линза жидких нефтепродуктов под Брянского ПО ОАО в наземных резервуарах прилегающая промплощадкой в районе дренажных систем ЮЗТНП емкостью 1-5 тыс. тонн. территория поймы площадью 98,0 тыс. м2, мощностью 0,55-0,12 м.

р.Снежеть Среднегодовое содержание нефтепродуктов в грунтовых водах по данным 2008 г. 0,8-189,мг/л (8-1894 ПДК). Всего в геологической среде содержится 257 т нефтепродуктов.

ЗАО «Брянск - Хранение нефтепродуктов Промплощадка и Линза жидких нефтепродуктов под Терминал М», в наземных резервуарах. прилегающая промплощадкой в районе дренажных систем Раздаточный блок. Годовой объем - 50 тыс. территория. площадью 3,0 тыс. м2, мощностью 0,01-0,005 м.

2 тонн Среднегодовое содержание нефтепродуктов в грунтовых водах, по данным 2008 г. 4,4-111,4, мг/л (44-1114 ПДК). Всего в геологической среде содержится 36,8 т нефтепродуктов.

Промыво- Комплекс наземных и Площадка промывки Линза жидких нефтепродуктов под пропарочный поезд подземных емкостей по 50- цистерн. Пункт промплощадкой в районе дренажных систем вагонного депо 100 т для слива экипировки площадью 10,0 тыс. м2, мощностью 0,4 м.

3 «Брянск-Льговский» нефтепродуктов из ж/д рефрижераторов Среднегодовое содержание нефтепродуктов в цистерн. грунтовых водах по данным 2008 г. 0,39-8,мг/л (1,5-15 ПДК). Всего в геологической среде содержится 26 т нефтепродуктов.

В/ч 86765 Хранение нефтепродуктов Промплощадка Линза жидких нефтепродуктов под в наземных резервуарах промплощадкой в районе наливочной эстакады емкостью 5 тыс. тонн. площадью 20,2 тыс. м2 мощностью 0,008 м.

4 Содержание нефтепродуктов в грунтовых водах по данным 2008 г. 0,97-50,80 мг/л (9,7-508 ПДК).

Всего в геологической среде содержится 66 т нефтепродуктов.

АО МП Стоянка 410 автопоездов, Промплощадка Содержание нефтепродуктов в воде ручья, 5 «Совтрансавто- механизированная мойка. протекающего через промплощадку - 16,1-23,Брянск» мг/л (161-234 ПДК).

Многолетние утечки и разливы ГСМ на этих предприятиях привели к формированию единого очага нефтяного загрязнения грунтовых вод на площади около 5 км, с максимумом загрязнения в виде линз жидких углеводородов, сосредоточенных под промплощадками на площади до 0,3 км.

По экспериментальным и опытным данным нефтяное загрязнение на участке исследований состоит из смеси бензина и дизтоплива (в отдельных случаях из технических масел и мазута), присутствующих в геологической среде в виде пленок и линз, располагающихся на уровне грунтовых вод, в водорастворимой (подземные воды), адсорбированной (грунты зоны аэрации и водовмещающей толщи) и газообразной (зона аэрации) формах (рисунок 2, 3).

Рисунок 2 – Частицы грунта, загрязненного Рисунок 3 – Частицы грунта, загрязненного дизельным топливом (Увеличение 1х600) нефтью (Увеличение 1х600) Близкое расположение предприятий способствовало тому, что миграционные процессы привели к наложению локальных очагов загрязнения друг на друга, сформировав единый очаг нефтяного загрязнения. Растекание линз жидких нефтепродуктов привело к их "высачиванию" в прилегающем к НП «Брянск» песчаном карьере, проявляющееся в обнаружении нефтепродуктов в дренажных канавах, а также в понижениях поймы р.Снежеть на расстоянии до 0,2-0,4 км от промплощадки. Следы нефтепродуктов в виде "пленки" постоянно наблюдались и в колодцах дачного участка, расположенного в пойме в 0,5-0,8 км от источника загрязнения.

Молекулярно-диффузионные 222процессы обеспечивают также 222загрязнение грунтовых вод. Однако 11вследствие наличия в системе 111постоянного водообмена (питание140 1разгрузка подземных вод) его уровень 112B 1в абсолютных величинах значительно ниже, чем в грунтах. В то же время, загрязнение грунтовых вод носит более опасный характер, особенно в свете их разгрузки в реки Снежеть и 2006 2007 2008 2009 2010 20Десну - трансграничный водный год объект, а также использования для Рисунок 4 – Среднегодовое содержание водоснабжения прилегающих дачных нефтепродуктов в наблюдательных участков.

скважинах содержание нефтепродуктов, мг/л В то же время на данной территории находятся строительные объекты, испытывающие на себе агрессивное влияние нефтезагрязненной геологической среды. Произведен анализ и обобщение результатов контроля гидрохимического режима грунтовых вод, проведенного с 2006-2011г. Так согласно протоколам лабораторных исследований содержание нефтепродуктов по некоторым скважинам превышает предельно-допустимую концентрацию (0,1 мг/л) в 100 раз. Обобщенные среднегодовые значения содержания нефтепродуктов в грунтовых водах по наблюдательным скважинам (рис.4) за период с 2006 по 2011 г.

2. Сброс нефтезагрязненных стоков различного состава и концентрации приводит к неравномерному распределению нефтепродуктов по вертикальному профилю с течением времени, зависящему от геолого-гидрогеологических, физико – химических и микробиологических показателей.

Для изучения вопроса распределения нефтепродуктов по вертикальному профилю с течением времени была создана лабораторная модель, состоящая из специальных емкостей, расположенных в камере, находящейся на глубине 3 м ниже поверхности земли.

В ёмкости послойно укладывался песчаный грунт и стандартные образцы бетона, которые орошались нефтепродуктами в заданных концентрациях (рис.5).

Полив производился следующими видами нефтепродуктов: бензин АИ 92, дизельное топливо, смесь бензина и Рисунок 5 – Схема лабораторной модели дизельного топлива.

Данная модель позволила создать условия зоны аэрации, капиллярного поднятия и водонасыщения. В связи с чем, закономерности, полученные для данных слоев, могут быть перенесены в естественные условия на широкий диапазон глубин, совпадающих с указанными зонами. Послойно измерялись влажность, содержание нефтепродуктов и суммарный белок в грунте через 6, 12, 18 месяцев после заложения образцов бетона и начала работы лабораторной модели при ежемесячном орошении.

От влажности грунта зависят особенности загрязнения и распределение нефтепродуктов по вертикальному профилю. Влажность грунта определялась по ГОСТ 5180-84. Изменение влажности по вертикальному профилю песчаного грунта имеет следующие особенности:

1. Влажность песчаного грунта для всех условий загрязнений имеет тенденцию к плавному уменьшению до границы 15-30 см (зона аэрации) и затем возрастанию до глубины 30-50 см (зона капиллярного поднятия и зона водонасыщения). Максимальное изменение влажности по вертикальному профилю наблюдается для 9-12 точки отбора проб (емкость №1; дизельное топливо), 7,35% - зона аэрации, 24,47 % - зона водонасыщения.

2. Повышенная влажность верхнего слоя 10-15 см вызвана наличием почвенного слоя.

3. С течением времени (12, 18 месяцев) происходит «сглаживание» вертикального профиля влажности грунта, но по-прежнему, сохраняется тенденция к ее снижению в зоне аэрации. Что связано с состоянием предельного насыщения грунта нефтепродуктами.

Для количественной оценки уровня загрязнения проб грунта нефтепродуктами использовался люминесцентный метод, который характеризуется высокой чувствительностью.

Измерения концентраций нефтепродуктов в пробах грунта определялись согласно ПНД Ф 16.1:2.21 – 98 с использованием анализатора жидкости «Флюорат-02». В работе применялся упрощенный метод, так как грунты являлись свежезагрязненными. Пробы отбирались по ГОСТ 17.4.3.01 – 83.

Таблица 2 – Характеристика проб грунта по содержанию нефтепродуктов (мг/кг) Концентрация нефтепродуктов в стоках (мг/л):

Вид Глубина 23,38 35,08 46,77 58,64 70,НП отбора проб, см 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес.

13804, 85625, 34687, 30528, 44000, 53431, 88928, 78562, 70563, 44218, 81312, 56306, 96467, 83125, 39175, 0-35 0 50 85 00 25 57 5 75 75 50 25 39 00 3406,2 2093,7 2800,0 2203,1 11900, 22375, 13125, 9437,5 19500, 16037, 29715, 28312, 9646,15-30 175,50 351,5 5 0 3 00 0 00 0 00 50 91 50 1702,3 3375,0 1937,5 2281,2 2007,5 7768,7 56812, 12693, 2578,1 49500, 15007, 5131,2 77375, 10018, 30-40 24,8 0 0 5 0 5 5 75 3 00 50 5 00 3931,2 2399,3 1887,5 1603,1 6081,2 10013, 14687, 12018, 3218,7 38562, 11191, 40-50 475,60 174,40 33,64 760,5 8 0 3 5 75 50 75 5 50 Глубина 25,84 38,77 51,69 64,61 77,отбора 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес.

проб,см 1356,2 1264,3 1050,6 1136,2 1417,5 1668,7 1338,7 1405,0-15 413,00 158,70 210,23 973,75 156,25 465,0 903,5 8 3 5 0 5 5 1768,7 1900,0 1375,0 1129,3 1063,15-30 510,94 960,00 236,98 826,25 254,89 987,50 903,13 144,91 391,85 958,5 0 0 8 1637,5 1981,2 1053,30-40 312,50 971,25 114,58 840,63 34,23 877,50 44,82 841,25 803,75 115,22 803,13 935,0 5 1275,0 1021,8 1387,5 1005,40-50 78,18 50,30 682,50 825,63 58,85 898,75 23,10 758,75 734,38 54,49 978,0 8 0 Бензин/ 12,92/11,69 19,385/17,54 25,845/23,38 32,305/29,32 38,76/35,ДТ Глубина `отбора 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес. 6 мес. 12 мес. 18 мес.

проб, см 23509, 27437, 11173, 23125, 37062, 21637, 37784, 34437, 12018, 33315, 3125,0 37912, 49479, 42937, 32575, 0-62 50 13 00 50 50 09 50 75 22 0 50 17 50 3552,0 9193,7 8365,6 2770,8 13625, 4303,1 3214,2 12875, 15909, 3301,1 13687, 10558, 22259, 25937, 11949, 15-8 5 3 3 00 3 9 00 38 4 50 13 62 50 3003,7 9857,5 5050,0 4201,2 10081, 10035, 1210,0 9025,0 3902,5 10031, 6023,30-40 73,47 521,30 357,21 539,5 0 0 5 25 00 0 0 0 25 1081,2 1011,8 3306,2 3008,1 8565,0 5012,5 4561,2 1204,5 7081,2 6806,40-50 34,68 105,50 110,58 8150,0 211,5 8 5 3 0 0 5 5 5 Анализ экспериментальных данных изменения концентрации дизельного топлива по вертикальному профилю с течением времени показал, что:

1. Через 6 месяцев после начала орошения концентрация дизельного топлива в грунте уменьшается для всех начальных концентраций загрязнителя в сточных водах. Различия в изменениях концентраций дизельного топлива с глубиной для различных концентрациях в стоках наблюдается только до глубины 40 см (до зоны водонасыщения), причем с увеличением концентраций в стоках увеличивается концентрация в грунте. Далее на глубине 40 см происходит стабилизация концентраций для всех условий в диапазоне 23-3200 мг/кг, что связано с предельным водонасыщенным состоянием.

2. Через 12 месяцев начинается изменения в динамике распределения дизельного топлива по вертикальному профилю. Продолжается процесс накопления дизельного топлива в верхнем слое почвогрунта, но только для низких исходных концентраций дизельного топлива в сточных водах 23,38 мг/л и 58,64 мг/л. Причем прирост составляет 44821 мг/кг и 13500 мг/кг. С увеличением концентрации дизельного топлива в стоках прирост в верхнем слое снижается и для концентраций 58,64 мг/л и 70,15 мг/л, становится далее отрицательным. Данное явление связано с миграцией дизельного топлива в нижние слои после достижения своего предельного состояния. До глубины 30 см происходит резкое падение концентраций дизельного топлива в среднем в 4,3 раза для всех условий с одновременным увеличением концентраций в грунте по сравнению с 6 месяцами до 2,1 раз. Это явление связано с ростом анаэробной микрофлоры и деструкции дизельного топлива. На глубине 40 см происходит резкий скачок в среднем в 2,раза концентраций дизельного топлива в грунте для высоких исходных концентраций дизельного топлива в стоках (46,77 мг/л, 56,64 мг/л, 70,15 мг/л). Но для низких концентраций уже с глубины 30 см начинается стабилизация концентраций дизельного топлива по вертикальному профилю до значения 3921,25 мг/кг.

3. Через 18 месяцев происходит стабилизация концентраций дизельного топлива в грунте, начиная с глубины 30 см и далее в диапазоне 1600 мг/кг, что связано с действием анаэробных микроорганизмов, очищающих грунт, но не способных к развитию в зоне аэрации.

Дизельное топливо Бензин Смесь дизельного топлива и бензина Анализ экспериментальных данных изменения концентрации бензина по вертикальному профилю с течением времени показал, что:

1. Через 6 месяцев после начала орошения наблюдается общая тенденция к снижению концентрации по вертикальному профилю, но максимум для всех условий приходится на глубины 30 см, что связано с высоким, относительно дизельного топлива, содержанием летучих фракций и их испарением из вышележащего слоя.

2. Через 12 месяцев не выявлено закономерности изменения концентраций бензина по вертикальному профилю. Происходит общее увеличение концентраций бензина в грунте;

3. Через 18 месяцев происходит общая стабилизация нефтепродуктов, не зависящая от концентраций бензина в стоках. При общем увеличении уровня загрязнения в среднем в 5 раз слой максимального загрязнения находится на поверхности, далее концентрация резко на 309503 мг/г снижается до глубины 30 см и далее стабилизируется.

Анализ экспериментальных данных изменения концентрации смеси дизельного топлива и бензина по вертикальному профилю с течением времени показал, что:

1. На протяжении одного года происходит увеличение (максимально на 4000 мг/кг) концентрации смеси нефтепродуктов во всех слоях грунта, зависящее от исходной концентрации в стоках, но наблюдается общая тенденция к резкому снижению концентрации на глубине 30 см (максимально на 48 179 мг/кг) со стабилизацией в нижележащих слоях.

2. Через 18 месяцев наступает дестабилизация системы, проявляющаяся в общем снижении концентраций нефтепродуктов для всех слоев, особенно для низких исходных концентраций смеси в стоках (12,92/11,69-25,84-23,38 мг/л) минимум на 16256 мг/кг.

Разрушение нефтепродуктов в грунтовой толще обуславливается процессами химического окисления и биогенного разложения, которое происходит при участии различных микроорганизмов. Химическое окисление протекает только при свободном доступе кислорода и солнечного света по механизму цепных свободнорадикальных реакций. На данные процессы оказывает большое влияние химический состав нефтепродуктов, который может ингибировать или катализировать самоокисление. Продуктами процесса самоокисления являются фенолы, кислоты, эфиры, карбонильные соединения. В подземной части гидросферы химическое окисление не может протекать в связи с затруднением поступления кислорода, здесь происходит биогенное разложение микроорганизмами. Оно может иметь место как в аэробных условиях, так и в анаэробных, в последних источником кислорода является связный кислород.

Помимо разрушения нефтепродуктов, микроорганизмы способны также вызывать биокоррозию, в связи с чем, исследовалось содержание суммарного белка (СБ) по вертикальному профилю в созданной лабораторной модели. Определение СБ осуществлялось по методу Брэдфорда на КФК-2 при длине волны 595 нм (табл.3).

Результаты анализа содержания суммарного белка в грунте, загрязнённым дизельным топливом:

1. Суммарный белок является качественной характеристикой, позволяющей определить микробную пораженность грунта. Выявлено, что наблюдается «отклик» микроорганизмов на внесение нефтепродуктов в грунт. Суммарный белок тесно связан с влажностью грунта, с увеличением влажности растет содержание суммарного белка в грунте, что подтверждает график уменьшения концентрации дизельного топлива с глубиной через 6 месяцев после заложения модели (рис.6, 7).

2. Наиболее благоприятной средой для роста микроорганизмов до 135,8 мкг/г является концентрации дизельного топлива в стоках до 23,38 мг/л.

3. Через 12 месяцев после заложения лабораторной модели происходит активное увеличение содержания суммарного белка в грунте в зоне аэрации до 2 раз и незначительное на глубине 40 см до 0,39 раз.

Через 18 месяцев происходит резкое снижение в 5 раз и дестабилизация по вертикальному профилю, что связано со сменой видового состава микробных сообществ.

Таблица 3 – Характеристика проб грунта по содержанию суммарного белка (мкг/г) Концентрация нефтепродуктов в стоках (мг/л):

Глубина Вид НП 23,38 35,08 46,77 58,64 70,отбора проб, см 12 18 12 18 6 12 18 6 12 18 12 6 мес. 6 мес. 6 мес.

мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес.

0-15 135,53 232,5 34,52 95,17 123,5 12,70 74,12 108,63 4,76 78,69 167,21 4,64 108,56 201,5 43,15-30 36,87 82,5 14,47 37,43 70,81 6,57 26,38 47,53 14,36 43,78 159,4 4,13 35,41 68,91 28,30-40 34,66 21,5 3,37 37,11 17,64 11,35 26,19 13,25 9,74 39,37 15,32 5,82 45,80 32,64 10,40-50 33,41 45,67 2,07 35,84 52,84 2,58 36,33 48,34 2,50 42,14 31,8 2,67 43,65 33,52 11,Глубина 25,84 38,77 51,69 64,61 77,отбора 12 18 12 18 6 12 18 6 12 18 12 6 мес. 6 мес. 6 мес.

проб,см мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес.

0-15 46,31 103,5 10,41 57,15 128,7 7,29 56,78 120,88 17,62 63,22 158,6 3,56 40,87 89,6 16,15-30 34,17 78,64 23,55 34,76 44,31 2,18 22,61 46,45 12,66 26,42 49,53 16,30 24,39 60,58 8,30-40 42,62 23,72 9,70 38,16 36,8 7,24 60,54 28,72 15,94 38,03 30,4 0,41 48,54 32,90 5,40-50 39,69 28,4 3,23 37,30 31,4 10,63 41,82 29,45 6,51 37,47 35,6 2,51 32,90 30,93 20,Бензин/ДТ 12,92/11,69 19,385/17,54 25,845/23,38 32,305/29,32 38,76/35,Глубина 12 18 12 18 6 12 18 6 12 18 12 `отбора 6 мес. 6 мес. 6 мес.

мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес.

проб, см 0-15 79,72 151,6 11,45 113,31 152,1 9,57 93,87 115,61 2,43 38,60 79,49 1,63 63,00 110,13 1,15-30 31,47 35,6 6,30 32,11 34,5 2,11 31,85 45,6 4,94 39,61 3,90 1,04 39,11 30,57 6,30-40 49,20 35,61 5,18 37,35 21,56 1,07 54,49 30,69 3,08 35,48 2,90 1,19 56,36 41,34 4,40-50 40,75 58,4 8,72 45,67 51,8 1,05 40,51 43,55 1,16 36,67 41,91 1,50 44,78 58,70 2,Результаты анализа содержания суммарного белка в грунте, загрязнённым бензином:

1. Для бензина, так же как и для дизельного топлива выявлена зависимость содержания суммарного белка в грунте от влажности. Через 6 месяцев после заложения модели вертикальный профиль содержания суммарного белка не стабилен для всех исходных концентраций бензина в стоках, но повторяет профиль влажности.

2. Через 12 месяцев содержание суммарного белка в грунте резко возрастает в 2,5 раза в слое до 30 см для всех исходных концентраций, а в нижележащих слоях практически не изменяется.

3. Через 18 месяцев происходит резкое снижение содержания суммарного белка в грунте во всех слоях и дестабилизация системы, связанная со сменой видового состава микроорганизмов и их угнетением высокими концентрациями бензина в грунте.

содержание суммарного белка в грунте, мкг/г влажность грунта, % 0 10 20 30 40 0 25 50 75 100 125 1------------С н/п в стоках 23,38 мг/л С н/п в стоках 35,08 мг/л С н/п в стоках 23,38 мг/л С н/п в стоках 35,08 мг/л С н/п в стоках 46,77 мг/л С н/п в стоках 58,64 мг/л С н/п в стоках 46,77 мг/л С н/п в стоках 58,64 мг/л С н/п в стоках 70,15 мг/л С н/п в стоках 70,15 мг/л Рисунок 6 – График изменения содержания Рисунок 7 – График изменения влажности грунта, суммарного белка в грунте, загрязнённым загрязненного дизельным топливом от глубины, дизельным топливом, от глубины, 6 месяцев месяцев топливо Дизельное Бензин Смесь и бензина дизельного топлива глубина отбора, см глубина отбора, см Результаты анализа содержания суммарного белка в грунте, загрязнённым смесью дизельного топлива и бензина:

1. Через 6 месяцев после начала эксперимента выявлена зависимость содержания суммарного белка в грунте от влажности. Профиль нестабилен для концентраций 32,3/29,мг/л в стоках.

2. Через 12 месяцев содержание суммарного белка в грунте не увеличивается, но стабилизируется по вертикальному профилю для всех исходных концентраций нефтепродуктов в стоках наблюдается резкое с 75-150 мкг/г до 32-40 мкг/г снижение содержания суммарного белка на глубине 30 см с последующим незначительным возрастанием на глубине 50 см.

3. Через 18 месяцев наблюдается резкое снижение содержания суммарного белка во всех лабораторных емкостях до 1-11,5 мкг/г (т.е. в 13,4 раз) и нестабильность по вертикальному профилю. Данное явление связано со сменой видового состава микробного сообщества.

3. Бетонные части строительных объектов, находящиеся в нефтезагрязненных грунтах, испытывают негативные воздействия со стороны геологической среды ввиду внесения питательных веществ в виде нефтепродуктов и создании как аэробных, так и анаэробных условий для развития микроорганизмов, агрессивных по отношению к бетону.

Изучение влияния нефтезагрязненных грунтов на прочностные свойства бетона производилось с помощью созданной лабораторной модели. Для проведения эксперимента были изготовлены образцы размером 100х100х100 мм из бетона класса В 7,5. Образцы изготавливались в лаборатории ОАО «Стройсервис» (г.Брянск). По истечении 6, 12, месяцев нахождения в грунте, загрязненном нефтепродуктами заданного вида и концентрацией, на различной глубине определялось снижение прочности по сравнению с контрольным образцом методом разрушения при сжатии по ГОСТ 10180-90. Результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Прочность бетона, находящегося в нефтезагрязнённых грунтах (МПа) Концентрация нефтепродуктов в стоках (мг/л):

Глубина 23,38 35,08 46,77 58,64 70,Вид НП отбора проб, см 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес.

15-30 171,0 207,7 185,25 176,0 218,5 109,25 219,0 203,3 140,0 190,0 152,0 147,25 247,0 185,2 155,Диз.

30-40 133,0 199,5 142,5 182,9 221,6 114,0 133,0 188,9 156,75 152,0 133,0 152,0 160,0 116,8 137,топливо 40-50 119,0 199,5 180,5 152,0 232,7 161,5 181,0 166,2 209,0 172,6 152,0 140,0 232,0 195,6 123,Глубина 25,84 38,77 51,69 64,61 77,отбора 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 проб,см мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес.

15-30 186,0 228,0 185,26 158,5 152,0 142,5 147,7 136,8 132,5 143,0 168,0 128,25 152,0 163,7 185,30-40 190,0 197,9 175,75 166,0 185,2 175,75 185,0 154,4 167,3 176,0 209,0 126,35 162,0 175,7 213,40-50 232,3 240,0 199,5 195,6 242,2 137,75 152,0 150,1 147,25 162,0 204,2 175,75 144,2 152,6 209,Бензин/ДТ 12,92/11,69 19,385/17,54 25,845/23,38 32,305/29,32 38,76/35,Глубина 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 18 6 12 `отбора мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес. мес.

проб, см 15-30 133,0 197,6 218,5 162,0 153,9 112,1 163,0 185,2 161,5 146,0 161,5 141,6 119,0 194,7 137,30-40 157,0 196,6 194,75 169,0 161,5 209,0 157,0 171,0 221,6 175,0 175,7 159,6 163,0 237,5 147,40-50 125,8 156,7 223,35 138,0 211,8 206,15 184,0 175,7 202,35 162,0 146,3 120,65 161,0 199,5 185,Результаты анализа прочности бетона, находящегося в грунтах, загрязненных дизельным топливом При нахождении образцов бетона в грунте, загрязненном дизельным топливом, прослеживается четкая динамика в разграничении прочности по вертикальному профилю. За 18 месячный период наблюдений выявлены следующие особенности.

Смесь и бензина дизельного топлива Бензин 1. Наиболее приближенная расчетным условиям (незагрязненный грунт) динамика набора прочности бетона до 12 месяцев для концентраций дизельного топлива в стоках 23,38 мг/л, но далее наблюдается резкое снижение прочности (максимальное на глубине 30-40 см – на 1МПа).

2. С увеличением концентрации дизельного топлива в стоках с 35,08 до 70,15 мг/л наблюдается процесс значительного снижения прочности бетона на всех глубинах с течением времени (максимальное на 140 МПа) (рис. 8).

22222111115 7 9 11 13 15 17 период, месяц Песчаный грунт глубина 15-30 см Песчаный грунт глубина 30-40 см Песчаный грунт глубина 40-50 см Чистый стандартный образец Рисунок 8 – График изменения прочности бетона с течением времени (концентрация дизельного топлива в стоках 35,08 мг/л) Для грунта, загрязненного бензином, так же как и для грунта, загрязненного дизельным топливом, наблюдается разграничение прочности бетона по вертикальному профилю.

Выявлено:

1. В диапазоне концентраций бензина в стоках до 51,69 мг/л в течение года происходит набор прочности бетона, сопоставимый с расчетными значениями, но далее наблюдается снижение до 80 МПа для всех слоев.

2. При концентрации бензина в стоках 51,69 мг/л происходит снижение прочности бетона по сравнению с расчетными значениями до 110 МПа и отсутствие положительной динамики набора прочности.

3. При концентрации бензина в стоках 64,61-77,53 мг/л наблюдается общая тенденция набора прочности до одного года и ее дальнейшее снижение на 90-130 МПа для концентраций 64,61 мг/л и набору прочности, сопоставимой с расчетной для концентраций 77,53 мг/л.

Для грунта, загрязненного смесью дизельного топлива и бензина, наблюдается общая тенденция по снижению прочности бетона с течением времени по сравнению с расчетной.

Максимально этот процесс проявляется до 1 года с концентрациями нефтепродуктов в стоках до 32,30/29,32 мг/л, снижение составляет 55-60 МПа. По истечению одного года зависимостей не выявлено, что связано с многофакторностью процесса.

Для выявления влияния микроорганизмов на прочностные свойства бетона, находившегося в нефтезагрязненном грунте были произведены прямые посевы в микологической лаборатории РАН Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцева.

Исследованию подвергались соскобы с поверхности бетона и с глубины 20-30мм, находящегося в нефтезагрязненном грунте на протяжении 6, 12 и 18 месяцев и грунты, контактирующие с бетоном. Результаты представлены в таблице 5.

Анализируя данные таблицы 5 необходимо отметить, что на глубине до 6 мм бетоны обсеменены грибами и дрожжами, однако общее количество микроорганизмов на порядок меньше, чем на поверхности. Микроскопические грибы способны поражать различные строительные материалы, в том числе и бетоны. Мицелий проникает в микропоры, развивается там и приводит к механическому повреждению зараженных участков. Кроме того, прочность бетона, МПа продукты жизнедеятельности грибов (органические кислоты) способствуют повреждению бетонов вследствие химических реакций.

В результате микологического анализа представленных проб выявлено 12 видов биоповреждающих грибов, из них пенициллиумы – 4 видов, аспергиллы – 3 вида, в том числе гриб Aspergillus niger. Кроме того, обнаружены Кладоспориум, Альтернария и Мукор.

Выявлены гетеротрофные бактерии рода псевдомонас (палочки), изредка – вибрионы.

Следует отметить, что биоразрушающий гриб Aspergillus niger опасен для людей, он вызывает микозы, заболевания легких.

Через 12 месяцев общее количество микроорганизмов на поверхности бетонов возросло на порядок, за исключением образцов бетона, находившихся в смеси дизельного топлива и бензина. На этом образце общее количество микроорганизмов на поверхности осталось на прежнем уровне и даже незначительно снизилось. Однако сохранилась пропорция обсеменения грибами и дрожжами на глубине образцов, по-прежнему их на 1-2 порядка меньше, чем на поверхности. В пробе №43-2 (смесь бензина и дизельного топлива), взятой из глубины образца, преобладали дрожжи, выделяющие в среду желтый пигмент, рода липомицес. В контрольных пробах № 46-1 и 46-2 доминируют плесневые грибы рода пенициллиум, дрожжи кандида и липомицес.

В результате микологического анализа образцов бетонов, находившихся в грунте месяцев, выявлено 14 видов биоповреждающих грибов, из них пенициллиумы – 4 видов, аспергиллы – 3 вида, в том числе гриб Aspergillus niger. Кроме того, обнаружены Акреномиум, Фома, Скопулариопсис, Кладоспориум, Альтернария и Мукор. Выявлены гетеротрофные бактерии рода псевдомонас (палочки). Произошла смена видов микроорганизмов. Появились актиномицеты и грибы-микофилы (грибы, использующие в качестве субстрата другие грибы), например, Acremonium. Такая смена видов указывает на развитый этап сукцессии микробного сообщества.

Через 18 месяцев общее количество микроорганизмов на поверхности бетонов несколько снизилось (приблизительно на порядок); по-прежнему сохранена пропорция обсеменения грибами и дрожжами на глубине образцов: на 1-2 порядка меньше, чем на поверхности.

Общее количество видов грибов уменьшилось, при этом преобладают пенициллиумы. В пробе № К-2, взятой из глубины образца, выделен гриб Trychophyton tonsurans, ранее не встреченный в исследуемых бетонах. Во всех пробах выявлены дрожжи и гетеротрофные бактерии.

Следует отметить, что флуктуации (снижение и повышение) численности микробных сообществ, выявленные в исследуемых бетонах разных сроков выдержки их в грунтах, присущи также природным сообществам грибов, бактерий и дрожжей. В посевах из разведений проб грунтов везде доминируют дрожжеподобные грибки и гетеротрофные бактерии рода Pseudomonas, которые хорошо развиваются на грунтах, содержащих нефтепродукты. В грунтах выявлено 13 видов микроскопических грибов, из них 4 вида аспергилл, 2 вида пенициллов, встречались мукор, фузариум, кладоспориум. Наибольший отклик микроорганизмов во всех пробах наблюдается при нахождении бетона в грунте, загрязненном дизельным топливом.

Рисунок 9 – Колонии грибa Aspergillus Рисунок 10 – Колония гриба Penicillum Рисунок 11 – Колоний грибов на niger на сусло-агаре 30х № 28-1 (6 мес. sp. на сусло-агаре при увеличении 30х агаровой среде с №13-2 (18 мес. в в грунте) (образец бетона №43-1, 6 месяцев) грунте Таблица 5 – Результаты микологического анализа образцов проб бетонов Микроорганизмы (МО), обнаруженные в пробе Кол-во Концентрация МО в 1 г жизнеспособны пробы (общее кол-во) КОЕ х спор на 1 см6 мес 12 мес 18 мес № Номер пробы п/п Среда Среда картофельный Среда Сусло-агар картофельный Сусло-агар Сусло-агар агар картофельный агар агар Alternaria alternata, Дрожжи Candida, Cladosporium Дрожжи Candida, Дрожжи Candida, Cladosporium Lypomyces, cladosporioides Actinomyces, Penicillium cyclopium, Actinomyces, 6.103 1,45·104 2,5·11 cladosporioides бактерии Aspergillus niger, гетеротрофные Alternaria alternata, гетеротрофные 120 232 1КОЕ КОЕ КОЕ Aspergillus flavus, Pseudomonas, Penicillium nigricans, бактерии Fusarium sp. бактерии Penicillum biforme Vibrio Fusarium sp. Pseudomonas Pseudomonas Acremonium, Alternaria alternata, Дрожжи Penicillium cyclopium, Alternaria alternata, Дрожжи Дрожжи 2.102 2,3·103 3,6·12 Cladosporium Candida, Acremonium, 90 158 Cladosporium Candida, Candida, Lypomyces КОЕ КОЕ КОЕ cladosporioides Lypomyces Alternaria alternata cladosporioides Дрожжи Penicillium cyclopium Дрожжи Aspergillus niger, Дрожжи Cladosporium sp., Candida, Lypomyces Cladosporium sp., Candida, бактерии 3.103 3,1·104 1,1·13 Cladosporium sp., Candida; бактерии Penicillium chrysogenum, 112 187 1(доминируют) бактерии Penicillium chrysogenum, Pseudomonas КОЕ КОЕ КОЕ Fusarium solani Pseudomonas Scopulariopsis.

Pseudomonas Scopulariopsis.

Дрожжи Penicillium cyclopium, Дрожжи Penicillium cyclopium,, Дрожжи Lypomyces, Aspergillus flavus. 2.102 2,5·103 1,5·14 Candida; бактерии Fusarium sp., Candida, бактерии Penicillium chrysogenum, Candida, бактерии 88 168 Доминируют дрожжи КОЕ КОЕ КОЕ Pseudomonas Penicillium chrysogenum. Pseudomonas Cladosporium sp. Pseudomonas Дрожжи Дрожжи Penicillum cyclopium; Дрожжи Penicillium cyclopium;

Candida и Penicillium cyclopium; Candida и Penicillum Candida и Lypomyces; Penicillium chrysogenum 4.104 4,2·104 4,0·15 Lypomyces; Penicillium chrysogenum Lypomyces; 123 125 1chrysogenum бактерии Aspergillus flavus КОЕ КОЕ КОЕ бактерии Aspergillus flavus бактерии Aspergillus flavus Pseudomonas Mucor pusillus.

Pseudomonas Pseudomonas Актиномицеты; Актиномицеты;

Penicillum nigricans; Penicillium nigricans; Актиномицеты; дрожжи Penicillium cyclopium дрожжи дрожжи 7.103 2,1·103 2,6·16 Aspergillus glaucus, Aspergillus glaucus, Candida; бактерии Aspergillus glaucus, 105 68 Candida; бактерии Candida; бактерии КОЕ КОЕ КОЕ Mucor pusillus. Mucor pusillus. Pseudomonas Mucor pusillus.

Pseudomonas Pseudomonas Penicillum biforme, Актиномицеты; Penicillium biforme, Penicillium biforme, Актиномицеты;

Penicillum Актиномицеты; дрожжи дрожжи Penicillium chrysogenum, Penicillium chrysogenum, дрожжи 7.104 5,3·105 3,3·17 chrysogenum, Candida; бактерии 134 241 Candida; бактерии Fusarium solani, Fusarium solani, Candida; бактерии КОЕ КОЕ КОЕ Aspergillus flavus, Pseudomonas Pseudomonas Phoma sp. Phoma pedrosoi Pseudomonas Fusarium solani Aspergillus glaucus, Актиномицеты; Penicillium cyclopium, Актиномицеты;

Aspergillus flavus, Актиномицеты; дрожжи Penicillium cyclopium, дрожжи Penicillium chrysogenum, дрожжи 2.103 3,2·103 3,2·18 Cladosporium Candida; бактерии Penicillium chrysogenum, 92 73 Candida; бактерии Fusarium solani, Candida; бактерии КОЕ КОЕ КОЕ cladosporioides Pseudomonas Trychophyton tonsurans Pseudomonas Phoma sp. Pseudomonas 6 мес 6 мес 12 мес 18 мес 12 мес 18 мес 13-13-топливо) топливо) (дизельное (дизельное 28-28-(бензин) (бензин) 43-43-(смесь (смесь бензина) бензина) топлива и топлива и дизельного дизельного 46-46-(контроль) (контроль) Рекомендации по строительному освоению нефтезагрязненных территорий с геоэкологической точки зрения 1. Нефтезагрязненные территории представляют собой сложную многокомпонентную систему, в которой происходит градация геоэкологических параметров геологической среды по вертикальному профилю, имеющую тенденцию к миграции загрязнителей и накоплению в грунтах и подземных водах. В связи с чем, перед началом строительного освоения необходимо проведение комплексного мониторинга, направленного на выявление особенностей миграции нефтепродуктов в грунте и грунтовых водах, как в целях определения изменения прочностных свойств грунта, так и в целях определения деструкции конструкций из бетона, контактирующих с загрязненным грунтом.

2. Перед принятием решения о виде использования нефтезагрязнённых территорий необходимо проводить зонирование не только с учетом инженерно-геологической и экологической информации, но и данных изменения свойств грунта и бетона с течением времени (табл. 6).

3. При принятии решения о строительном освоении нефтезагрязнённых территорий должны быть учтены следующие экологические положения для безопасного использования:

3.1 Содержание нефтепродуктов в песках различного гранулометрического состава отражается на их физико-механических свойствах. На частицах грунта образуются тонкие пленки из нефтепродуктов и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, которые приводят к появлению снижению углов внутреннего трения и фильтрационной способности в 2-5 раз.

3.2 В нефтезагрязнённых грунтах происходит рост микробной массы с 0 до 120 мкг/г.

Микробиологические исследования выявили развитие 1 вида углеродоокисляющих микроорганизмов - Pseudomonas, 1 вида углеродоокисляющих дрожжей вида Candida, 2 рода жировых дрожжей Lypomyces, Rhodotoruba, 2 рода анаморфных грибов Penicilium, Aspergillus и другие типичные представители почвенных микроорганизмов (в среднем 4550 КОЕ на 1 грамм песка).

3.3 Загрязнение грунтов нефтепродуктами способствует созданию анаэробной среды, что можно идентифицировать по изменению окраски грунта на серую и выделению газа, в состав которого входит метан и сероводород Экспериментальными исследованиями установлено, что увеличение микробной массы в нефтезагрязнённых грунтах приводит к биокоррозии бетона, зависящей от температуры грунта, вида и концентрации нефтепродуктов, влажности.

Наибольший отклик на загрязнение наблюдается на внесение в грунт дизельного топлива, наименьшей на бензин. В связи с чем, прогнозные оценки должны даваться по зонам аэрации (аэробные условия) и по зонам капиллярного поднятия и водонасыщения (анаэробные условия).

4 В зоне аэрации возможно проведение срезки нефтезагрязнённого грунта при условии исключения дальнейшего загрязнения. В случае невозможности срезки грунта помимо использования мер очистки грунтов от нефтепродуктов необходимо применение способов подавления агрессивной микробной массы физико-химическими методами.

5 В анаэробных условиях (зона капиллярного понятия и водонасыщения) необходимо применять специальные составы для защиты от биокоррозии в случае нового строительства и при реконструкции, производить очистку грунта и грунтовых вод от нефтепродуктов, сочетающуюся с применением защитных составов.

6 После реализации проектов по освоению нефтезагрязненных территорий необходимо осуществление долгосрочного геоэкологического мониторинга.

7 Необходимо внесение в СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», СНиП 11.02.96 «Инженерные изыскания для строительства» обязательного учета микробиологического фактора влияющего, как на изменение физико-химических свойств грунта, так и на биокоррозию бетона.

Таблица 6 – Зависимости изменения прочности бетона (у, МПа) в зависимости от времени нахождения (х, мес.) в нефтезагрязненных грунтах Концентрация Прочность бетона (y), МПа Вид нефтепродукта в нефтепродукта зона аэрации зона капиллярного поднятия зона водонасыщения сточных водах, мг/л 23,38 y = -0,8215x2 + 20,904x + 75,15 y = -1,7153x2 + 41,958x - 57 y = -1,3819x2 + 38,292x - 35,08 y = -2,1076x2 + 45,021x - 18,25 y = -2,0319x2 + 43,025x - 2,1 y = -2,1097x2 + 51,425x - 80,Дизельное 46,77 y = -0,6611x2 + 9,2833x + 187,1 y = 0,8x2 - 16,867x + 253,4 y = -1,2229x2 + 31,329x - 10,топливо 58,64 y = 0,4618x2 - 14,646x + 261,25 y = 0,5278x2 - 12,667x + 209 y = 0,1194x2 - 5,5833x + 201,70,15 y = 0,4389x2 - 18,2x + 340,4 y = 0,891x2 - 23,237x + 267,35 y = -0,4958x2 + 2,8583x + 232,25,84 y = -0,4174x2 + 8,8292x + 152,05 y = -1,1769x2 + 28,185x + 59,26 y = -0,6694x2 + 13,333x + 176,38,77 y = -0,0417x2 - 0,3333x + 162 y = -0,3979x2 + 10,363x + 118,15 y = -2,0979x2 + 45,529x - 2,Бензин 51,69 y = 0,0917x2 - 3,4667x + 165,2 y = 0,6042x2 - 15,975x + 259,1 y = -0,3958x + 154,64,61 y = -0,8993x2 + 20,354x + 53,25 y = -1,6063x2 + 34,413x + 27,35 y = -0,9813x2 + 24,696x + 49,77,53 y = 0,1347x2 - 0,475x + 150 y = 0,3382x2 - 3,8042x + 172,65 y = 0,6667x2 - 10,6x + 183,12,92/11,69 y = -0,6069x2 + 21,692x + 24,7 y = -0,5757x2 + 16,963x + 75,95 y = 0,4965x2 - 3,7875x + 130,Смесь 19,38/17,54 y = -0,4681x2 + 7,075x + 136,4 y = 0,7639x2 - 15x + 231,5 y = -1,1035x2 + 32,163x - 15,дизельного 25,84/23,38 y = -0,6375x2 + 15,175x + 94,9 y = 0,5083x2 - 6,8167x + 179,6 y = 0,4854x2 - 10,121x + 227,топлива и 32,30/29,32 y = -0,4917x2 + 11,433x + 95,1 y = -0,2333x2 + 4,3167x + 157,5 y = -3,4458x + 184,бензина 38,76/35,07 y = -1,8424x2 + 45,779x - 89,35 y = -2,2875x2 + 53,592x - 76,2 y = -0,7326x2 + 19,604x + 69,ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Нефтезагрязнённые территории с геоэкологической точки зрения представляют собой сложную многокомпонентную систему, связанную с высоким уровнем загрязнения геологической среды, имеющую тенденцию к увеличению загрязнения с течением времени.

Экологический мониторинг объекта исследования выявил:

- существенное загрязнение подземных вод нефтепродуктами, превышающее ПДК максимум более чем в 100 раз и минимум в 7,5 раз;

- на концентрацию нефтепродуктов в грунтовых водах оказывают влияние следующие факторы: режим и состав поверхностных стоков, расположение наблюдательных скважин, режим откачек нефтезагрязненных подземных вод;

- на территории располагаются как производственные, так и гражданские объекты, бетонные элементы которых находятся в неблагоприятных (агрессивных) условиях.

2.Строительные объекты, размещаемые на нефтезагрязнённых территориях, испытывают на себе широкий спектр негативных воздействий со стороны грунта и подземных вод, проявляющийся не только в изменении физико-механических свойств грунта, но и в развитии микробных сообществ, приводящих к биокоррозии бетона.

3. Натурно-экспериментальным способом выявлены физико-химические особенности загрязнения нефтепродуктами геологической среды:

- миграция нефтепродуктов по вертикальному профилю зависит от влажности грунта;

- для дизельного топлива, бензина и смеси дизельного топлива и бензина в течение 1,5 лет наблюдений выявлена общая тенденция увеличения концентрации нефтепродуктов в грунте до 1 года с постепенной стабилизацией по вертикальному профилю в течение последующих месяцев;

- в грунте, с течением времени, преимущественно накапливается дизельное топливо, в меньшей степени бензин, что связано с высоким содержанием летучих фракций.

4. Проведенные лабораторные исследования показали, что нефтепродукты являются агрессивным фактором по отношению к прочностным свойствам бетона. Нефтепродукты являются питательной средой для микроорганизмов, а высокая влажность и наличие анаэробных условий вызывают активный рост микроорганизмов, вызывающий снижение прочности бетона. Установлено, что наиболее неблагоприятные условия складываются в грунтах, загрязненных дизельным топливом.

5. Для устойчивого состояния территории, загрязненной нефтепродуктами от объектов железной дороги, необходимо не только производить экологический мониторинг геологической среды, но и давать прогнозную оценку устойчивости существующих фундаментных частей строительных конструкций ввиду резкого, более чем в два раза, снижения прочности бетона и рекомендаций по строительному освоению для проектируемых объектов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Новикова, О.О. Загрязнение геологической среды территории предприятий системы нефтепродуктообеспечения / А.В. Городков, О.О. Новикова // Вестник МАНЭБ. – СПб. Т. 15. – 2010. – №.4 – С.19 – 22.

2. Новикова, О.О. Геоэкологические особенности загрязнения окружающей среды нефтепродуктами объектами железной дороги / И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // Вестник МГСУ. – М. – 2012. – №5. – С.156 – 163.

3. Новикова, О.О. Проблема использования городских нарушенных территорий/А.Д.

Потапов, И.М. Сенющенкова, Е.А. Гудкова, О.О. Новикова // Вестник МГСУ. – М. – 2012. – №9.

– С.197 – 163.

4. Новикова, О.О. Агрессивные факторы воздействия на подземные части зданий и сооружений в нефтезагрязненных грунтах / И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // ПГС. – М. – 2012. - №9. – С. 24 – 25.

5. Новикова, О.О. Комплексные геоэкологические исследования городских территорий / И.М. Сенющенкова, Е.А. Гудкова, О.О. Новикова // ПГС. – М. – 2012. - №9. – С. 41 – 42.

6. Новикова, О.О. Проблема строительства на нефтезагрязненных городских территориях // Вестник строительства и архитектуры. – Орел. 2010. – №1 – С.344 – 348.

7. Новикова, О.О. Природная защищенность грунтовых вод Фокинского района г.Брянска // Материалы международной конференции «Проблемы инновационного биосферносовместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» 30 ноября 2010 г. – Брянск: БГИТА, 2010. – С. 214 – 218.

8. Новикова, О.О. Мониторинг нефтезагрязненных земель железной дороги вагонного депо Брянск-Льговский/ И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику: сборник статей. – Брянск: БГИТА, 2008 – С.121 – 125.

9. Новикова, О.О. Экологический мониторинг геологической среды территории пункта промывки железнодорожных цистерн в г.Брянске // Экологические проблемы природных и антропогенных территорий: сборник научных статей I Международной научно-практической конференции. – Чебоксары: типография «Новое Время», 2011. – С.142 – 144.

10. Новикова, О.О. Геохимический мониторинг нарушенных городских территорий / А.Д. Потапов, И.М. Сенющенкова, М.А. Гончарова, О.О. Новикова // Современные проблемы естествознания: сборник научных статей. – Чебоксары: Чуваш. Гос.пед.ун-т., 2011. – С.72 – 78.

11. Новикова, О.О. Эколого – генетический анализ урбанизированных территорий в сложных геоморфологических условиях / И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // Материалы международной конференции «Инженерная защита территорий и безопасность населения:

роль и задачи геоэкологии, инженерной геологии и изысканий» 6 – 8 сентября 2011г. – С.803 – 807.

12. Новикова, О.О. Комплексная экологическая оценка городских овражно – балочных территорий для обоснования их функциональной принадлежности / И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании:

сб. трудов Международ. науч. конф. (Москва, 19-21 октября 2011г.); в 2 т. Т. 1. / М-во образования и науки РФ, ФФГБОУ ВПО «МГСУ». М.: МГСУ, 2011. – С.457 – 461.

13. Новикова, О.О. Анализ экологических факторов размещения транспортных коммуникаций в сложных геоморфологических условиях / И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // Сергеевские чтения. Роль инженерной геологии и изысканий на предпроектных этапах строительного освоения территорий. Выпуск 14. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (22 марта 2012г.). – М.:

РУДН, 2012. – С.319 – 324.

14. Новикова, О.О. Геоэкологические исследования городских нарушенных территорий / И.М. Сенющенкова, О.О. Новикова // Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон, ЭКОГИДРОМЕТ. Материалы VI международной конференции. 2-4 июля 2012 – СПб.: изд. РГГМУ, 2012. – с.41 – 43.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.