ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
|
Введение 4
Глава 1. Современные представления о загрязнении почв нефтью и нефтепродуктами 7
1.1. Общая характеристика нефти и нефтепродуктов 8
1.2. Влияние нефтезагрязнения на экологическое состояние почв 12
1.3 Сорбция почвой водяного пара 18
Глава 2. Характеристика объектов и методов исследования 21
2.1 Объекты исследования 21
2.1.1 Краткая характеристика природных условий района исследования 21
2.1.2 Краткая характеристика почв 25
2.1.3 Краткая характеристика кварцевого песка 26
2.1.4 Краткая характеристика кембрийской глины 27
2.1.5 Краткая характеристика дизельного топлива 27
2.1.6 Краткая характеристика мазута 29
2.2 Методы исследования 31
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 36
3.1. Сравнительная характеристика физических и физико-химических свойств исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 36
3.2. Оценка степени загрязнения нефтепродуктами исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 40
3.3 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на гидрофизические свойства исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 42
3.3.1 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на максимальную гигроскопичность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 42
3.3.2 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на влажность завядания исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 47
3.3.3 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на влажность разрыва капиллярных связей исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 48
3.3.4 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на наименьшую влагоёмкость исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 50
3.3.5 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на диапазон активной влаги исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 52
3.3.6 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на капиллярную влагоёмкость исследуемых почв. Кварцевого песка и кембрийской глины 54
3.3.7 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на полную влагоёмкость исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 57
3.3.8 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на воздухоносную порозность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 59
3.3.9 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на смачиваемость исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 61
3.4. Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на сорбционный гистерезис и водоудерживающую способность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 62
3.5 Влияние дизельного топлива и мазута на гидрофизические свойства исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины в диапазоне влажности от адсорбционной влагоёмкости до максимальной гигроскопичности 67
3.5.1 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на влажность монослоя исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 67
3.5.2 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на общую удельную поверхность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 70
3.5.3 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на внешнюю удельную поверхность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 72
3.5.4 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на внутреннюю удельную поверхность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 74
3.6. Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на водоудерживающую способность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 77
3.7. Статистическая обработка данных. Шкала желательности 83
Заключение 87
Выводы 90
Список литературы 92
Приложения 97
Приложение 1 97
Приложение 2 98
Приложение 3 99
Глава 1. Современные представления о загрязнении почв нефтью и нефтепродуктами 7
1.1. Общая характеристика нефти и нефтепродуктов 8
1.2. Влияние нефтезагрязнения на экологическое состояние почв 12
1.3 Сорбция почвой водяного пара 18
Глава 2. Характеристика объектов и методов исследования 21
2.1 Объекты исследования 21
2.1.1 Краткая характеристика природных условий района исследования 21
2.1.2 Краткая характеристика почв 25
2.1.3 Краткая характеристика кварцевого песка 26
2.1.4 Краткая характеристика кембрийской глины 27
2.1.5 Краткая характеристика дизельного топлива 27
2.1.6 Краткая характеристика мазута 29
2.2 Методы исследования 31
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 36
3.1. Сравнительная характеристика физических и физико-химических свойств исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 36
3.2. Оценка степени загрязнения нефтепродуктами исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 40
3.3 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на гидрофизические свойства исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 42
3.3.1 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на максимальную гигроскопичность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 42
3.3.2 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на влажность завядания исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 47
3.3.3 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на влажность разрыва капиллярных связей исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 48
3.3.4 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на наименьшую влагоёмкость исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 50
3.3.5 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на диапазон активной влаги исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 52
3.3.6 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на капиллярную влагоёмкость исследуемых почв. Кварцевого песка и кембрийской глины 54
3.3.7 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на полную влагоёмкость исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 57
3.3.8 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на воздухоносную порозность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 59
3.3.9 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на смачиваемость исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 61
3.4. Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на сорбционный гистерезис и водоудерживающую способность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 62
3.5 Влияние дизельного топлива и мазута на гидрофизические свойства исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины в диапазоне влажности от адсорбционной влагоёмкости до максимальной гигроскопичности 67
3.5.1 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на влажность монослоя исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 67
3.5.2 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на общую удельную поверхность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 70
3.5.3 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на внешнюю удельную поверхность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 72
3.5.4 Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на внутреннюю удельную поверхность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 74
3.6. Влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на водоудерживающую способность исследуемых почв, кварцевого песка и кембрийской глины 77
3.7. Статистическая обработка данных. Шкала желательности 83
Заключение 87
Выводы 90
Список литературы 92
Приложения 97
Приложение 1 97
Приложение 2 98
Приложение 3 99
История применения нефти человеком уходит корнями в глубокое прошлое: шумеры использовали природный битум в строительстве, древние египтяне - для создания бальзамирующих смесей, нефть входила в составы греческого огня и множества лекарств того времени. Спустя тысячи лет её значимость для человечества значительно возросла.
На сегодняшний день нефть, безусловно, является одним из наиболее востребованных энергоресурсов на планете, существенной составляющей экономики не только отдельных стран, но и мира в целом. Российская Федерация - не исключение. Располагая значительными запасами, страна ведёт интенсивную добычу, а также переработку и транспортировку нефти и нефтепродуктов. К сожалению, ввиду определённых обстоятельств, на данных этапах нередко происходят аварии, разливы, выбросы жидких углеводородов, что приводит к неизбежному загрязнению природных сред, в том числе почвы.
Загрязнение нефтью считается одним из самых тяжёлых и масштабных, общемировой экологической проблемой ввиду его специфичности. Интоксикация почвы даже сравнительно небольшими дозами приводит к значительным изменениям практически всех свойств: химических, физических, биологических, морфологических, нарушает структуру почвенного покрова, угнетает жизнедеятельность почвенных организмов и растений.
Идея изучения последствий загрязнения нефтью и нефтепродуктами природных сред не нова, однако, по-прежнему представляет интерес для учёных самых разных областей естественных наук. В том числе и почвоведения.
Тем не менее, большая часть исследований достаточно узконаправлены. Как правило, российскими почвоведами изучаются либо почвы севера и Западной Сибири, где расположено значительное количество используемых месторождений (например, почвы республики Коми), либо чернозёмы, как почвы, наиболее ценные. Остальным уделяется сравнительно меньше внимания. Из поллютантов, как правило, исследуется влияние сырой нефти, реже - непосредственно нефтепродуктов. Также, основной интерес представляют изменения химических и биологических показателей, как компонентов аспектов экологической оценки и оценки плодородия почв. Физические свойства становятся самостоятельными объектами исследования уже в меньшей степени и обычно рассматриваются лишь как дополнительные характеристики.
Физические свойства почв представляют собой совокупность характеристик, оказывающих прямое влияние на протекающие в почве процессы и, в том числе, почвенное плодородие. Негативное воздействие нефтяного загрязнения приводит к существенному изменению показателей, важных для механической обработки, различных агротехнических мероприятий и нормальной жизнедеятельности и функционирования почвенных организмов и растений.
Цель работы состоит в изучении изменения физических свойств почв разного гранулометрического состава под влиянием загрязнения нефтепродуктами.
Для достижения поставленной цели в данной работе были определены следующие задачи:
• Изучить влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на физические свойства почв разного гранулометрического состава в условиях лабораторного эксперимента;
• Исследовать изменение физических свойств кварцевого песка и кембрийской глины при загрязнении дизельным топливом и мазутом в условиях модельного эксперимента при возрастающих дозах поллютантов;
• Изучить влияние нефтепродуктов на изменение гидрофизических свойств исследуемых объектов в диапазоне влажности от адсорбционной влагоемкости до максимальной гигроскопичности;
• Выявить изменения физических свойств исследуемых объектов при загрязнении разными видами нефтепродуктов.
Актуальность работы. Нефтепродукты - группа достаточно распространённых и опасных поллютантов, которые приводят к резкому ухудшению всех свойств почв, что, в свою очередь, лишает их возможности поддерживать важнейшие экологические функции, изменяет условия жизни почвообитающих организмов и растений, негативно влияет на почвенное плодородие.
Сейчас дизельное топливо находит широкое применение в эксплуатации грузового, водного и железнодорожного транспорта. Более того именно этот вид топлива используется практически всей агротехникой. Следовательно, вероятность загрязнения почв данным видом нефтепродуктов довольно высока.
Мазут до сих пор используется в промышленности и энергетике в качестве топлива. Радиус его применения несколько уже, чем у дизельного топлива, но возможность загрязнения также существует.
Следовательно, изучение влияния загрязнения дизельным топливом и мазутом на физические свойства почв разного гранулометрического состава является актуальным.
Научная новизна работы определяется тем, что ранее исследованию гидрофизических свойств почв, загрязнённых нефтепродуктами, в диапазоне влажности от адсорбционной влагоёмкости до максимальной гигроскопичности практически не уделялось внимания.
Материалы и источники. Для выполнения данной работы были заложены два почвенных разреза, из которых по горизонтам отбирались образцы для последующих лабораторных исследований. В качестве поллютантов использовались дизельное топливо Евро-5 сорт Е вид III с завода ООО «КИНЕФ» и топочный мазут М-100 IV вида, малозольный, с температурой застывания 25°С. Работа проводилась в лабораториях кафедры почвоведения и экологии почв СПбГУ.
В данное время изучением влияния нефтепродуктов на физические параметры почв интересуется не слишком много специалистов. Основное внимание сосредоточено на исследовании биологических показателей загрязнённых почв и методах их рекультивации. Источниками информации по вопросам, касающимся данной темы, были статьи специализированных журналов, учебники, монографии, тезисы и доклады научных конференций и уже опубликованные диссертации.
Также следует отметить, что данная работа является продолжением и расширением исследований, начатых в бакалавриате и опубликованных в выпускной квалификационной работе «Влияние загрязнения дизельным топливом на физические свойства почв» (Шамарина, 2016).
Личный вклад автора заключается в выборе, морфогенетической и аналитической характеристике объектов исследования, заложении лабораторного эксперимента, изучении физических параметров нативных и загрязненных дизельным топливом и мазутом почв и модельных объектов, анализе и обработке полученных результатов, а также написании и оформлении данной выпускной квалификационной работы.
На сегодняшний день нефть, безусловно, является одним из наиболее востребованных энергоресурсов на планете, существенной составляющей экономики не только отдельных стран, но и мира в целом. Российская Федерация - не исключение. Располагая значительными запасами, страна ведёт интенсивную добычу, а также переработку и транспортировку нефти и нефтепродуктов. К сожалению, ввиду определённых обстоятельств, на данных этапах нередко происходят аварии, разливы, выбросы жидких углеводородов, что приводит к неизбежному загрязнению природных сред, в том числе почвы.
Загрязнение нефтью считается одним из самых тяжёлых и масштабных, общемировой экологической проблемой ввиду его специфичности. Интоксикация почвы даже сравнительно небольшими дозами приводит к значительным изменениям практически всех свойств: химических, физических, биологических, морфологических, нарушает структуру почвенного покрова, угнетает жизнедеятельность почвенных организмов и растений.
Идея изучения последствий загрязнения нефтью и нефтепродуктами природных сред не нова, однако, по-прежнему представляет интерес для учёных самых разных областей естественных наук. В том числе и почвоведения.
Тем не менее, большая часть исследований достаточно узконаправлены. Как правило, российскими почвоведами изучаются либо почвы севера и Западной Сибири, где расположено значительное количество используемых месторождений (например, почвы республики Коми), либо чернозёмы, как почвы, наиболее ценные. Остальным уделяется сравнительно меньше внимания. Из поллютантов, как правило, исследуется влияние сырой нефти, реже - непосредственно нефтепродуктов. Также, основной интерес представляют изменения химических и биологических показателей, как компонентов аспектов экологической оценки и оценки плодородия почв. Физические свойства становятся самостоятельными объектами исследования уже в меньшей степени и обычно рассматриваются лишь как дополнительные характеристики.
Физические свойства почв представляют собой совокупность характеристик, оказывающих прямое влияние на протекающие в почве процессы и, в том числе, почвенное плодородие. Негативное воздействие нефтяного загрязнения приводит к существенному изменению показателей, важных для механической обработки, различных агротехнических мероприятий и нормальной жизнедеятельности и функционирования почвенных организмов и растений.
Цель работы состоит в изучении изменения физических свойств почв разного гранулометрического состава под влиянием загрязнения нефтепродуктами.
Для достижения поставленной цели в данной работе были определены следующие задачи:
• Изучить влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на физические свойства почв разного гранулометрического состава в условиях лабораторного эксперимента;
• Исследовать изменение физических свойств кварцевого песка и кембрийской глины при загрязнении дизельным топливом и мазутом в условиях модельного эксперимента при возрастающих дозах поллютантов;
• Изучить влияние нефтепродуктов на изменение гидрофизических свойств исследуемых объектов в диапазоне влажности от адсорбционной влагоемкости до максимальной гигроскопичности;
• Выявить изменения физических свойств исследуемых объектов при загрязнении разными видами нефтепродуктов.
Актуальность работы. Нефтепродукты - группа достаточно распространённых и опасных поллютантов, которые приводят к резкому ухудшению всех свойств почв, что, в свою очередь, лишает их возможности поддерживать важнейшие экологические функции, изменяет условия жизни почвообитающих организмов и растений, негативно влияет на почвенное плодородие.
Сейчас дизельное топливо находит широкое применение в эксплуатации грузового, водного и железнодорожного транспорта. Более того именно этот вид топлива используется практически всей агротехникой. Следовательно, вероятность загрязнения почв данным видом нефтепродуктов довольно высока.
Мазут до сих пор используется в промышленности и энергетике в качестве топлива. Радиус его применения несколько уже, чем у дизельного топлива, но возможность загрязнения также существует.
Следовательно, изучение влияния загрязнения дизельным топливом и мазутом на физические свойства почв разного гранулометрического состава является актуальным.
Научная новизна работы определяется тем, что ранее исследованию гидрофизических свойств почв, загрязнённых нефтепродуктами, в диапазоне влажности от адсорбционной влагоёмкости до максимальной гигроскопичности практически не уделялось внимания.
Материалы и источники. Для выполнения данной работы были заложены два почвенных разреза, из которых по горизонтам отбирались образцы для последующих лабораторных исследований. В качестве поллютантов использовались дизельное топливо Евро-5 сорт Е вид III с завода ООО «КИНЕФ» и топочный мазут М-100 IV вида, малозольный, с температурой застывания 25°С. Работа проводилась в лабораториях кафедры почвоведения и экологии почв СПбГУ.
В данное время изучением влияния нефтепродуктов на физические параметры почв интересуется не слишком много специалистов. Основное внимание сосредоточено на исследовании биологических показателей загрязнённых почв и методах их рекультивации. Источниками информации по вопросам, касающимся данной темы, были статьи специализированных журналов, учебники, монографии, тезисы и доклады научных конференций и уже опубликованные диссертации.
Также следует отметить, что данная работа является продолжением и расширением исследований, начатых в бакалавриате и опубликованных в выпускной квалификационной работе «Влияние загрязнения дизельным топливом на физические свойства почв» (Шамарина, 2016).
Личный вклад автора заключается в выборе, морфогенетической и аналитической характеристике объектов исследования, заложении лабораторного эксперимента, изучении физических параметров нативных и загрязненных дизельным топливом и мазутом почв и модельных объектов, анализе и обработке полученных результатов, а также написании и оформлении данной выпускной квалификационной работы.
Несмотря на разнообразие исследованных в работе показателей, все они достаточно конкретно позволяют выявить несколько обобщающих закономерностей, подкреплённых сходными, определенными разными методами данными.
Во-первых, на гидрофизические свойства изученных почв и грунтов в первую очередь оказывают влияние гранулометрический состав и содержание органического вещества. На протяжении исследования всех рассмотренных гидрофизических свойств хорошо прослеживалась данная зависимость, особенно в контрольных образцах.
Во-вторых, нефтепродукты по-разному влияют на поведение воды в областях действия сорбционных и капиллярных сил. Эта разница изначально обнаружилась при изучении гидрофизических свойств и подтвердилась при рассмотрении кривых водоудерживающей способности. В зоне действия сорбционных сил при загрязнении нефтепродуктами наблюдался рост водоудерживающей способности изученных почв, кварцевого песка и кембрийской глины, по сравнению с контролем. При приближении к области насыщения водоудерживающая способность загрязнённых образцов существенно снижалась. Эти данные хорошо стыкуются с результатами исследования влияния поллютантов на трансформацию поверхности твёрдой фазы исследованных почв и грунтов, изменению ее отношения к сорбции воды. Дизельное топливо, вероятно, усиливает энергетическую и геометрическую неоднородности поверхности, воздействует на скорость и объем формирования «гроздьев» молекул воды при образовании мономолекулярной водной пленки. Также оно выступает в роли некоего клеящего агента, способствуя слипанию частиц, но действуя лишь на сложение и стабилизацию тонких капилляров, забивая при этом крупные поры, что приводит к снижению водоудерживающей способности в области низких давлений.
Мазут обладает отчасти схожим действием, особенно если рассматривать образцы лёгкого гранулометрического состава. Подобно влиянию почвенного органического вещества, он, возможно, способствует образованию некоего подобия структуры. Вместе с тем в высоких концентрациях это относительно положительное действие сходит на нет. Мазут, наоборот, сглаживает поверхность, снижает ее энергетическую неоднородность, возможно, образуя новую гидрофобную фазу, и, вероятно, заполняет часть порового пространства твердой фазы.
В-третьих, в области действия капиллярных сил при загрязнении нефтепродуктами обнаруживается значительное снижение всех исследуемых гидрофизических показателей и, как следствие, уменьшение содержания свободной влаги. Во многом это объясняется всё теми же предположениями об изменении порового пространства и, в частности, о стабилизации или закупоривании крупных пор. Трансформация характера поверхности в направлении возможного формирования новой гидрофобной фазы также оказывает влияние на развитие капиллярных явлений. Эти предположения отчасти подтверждаются и при расчёте величины воздухоносной порозности. Для образцов легкого гранулометрического состава наблюдается снижение воздухоносной порозности, что вполне ожидаемо, т.к. в них преобладают крупные поры. В суглинистой дерново-подзолистой почве и глине изменения воздухоносной порозности менее контрастны. Вероятно, в данном случае, наряду с закономерным заполнением нефтепродуктами крупных пор, наблюдается некоторая стабилизация капилляров.
Немаловажное значение в ухудшении гидрофизических свойств изученных почв, кварцевого песка и кембрийской глины принадлежит общей гидрофобизации поверхности твёрдой фазы, обусловленной действием гидрофобных нефтепродуктов. Это положение подтверждает исследование смачиваемости образцов, показавшее, что при загрязнении даже всего одна капля воды впитывается намного медленнее, а при больших концентрациях загрязнителя поверхность изученных почв и грунтов вообще не смачивается.
Изменение характера поверхности твердой фазы и порового пространства при загрязнении нефтепродуктами снова отражается на водоудерживающей способности объектов. В области низких давлений (область насыщения), где водоудерживающая способность определяется наличием крупных пор, наблюдается ее снижение в результате общей гидрофобизации и заполнения нефтепродуктами межагрегатных пор и крупных капилляров. В области действия высоких давлений (область сорбции) водоудерживающая способность возрастает, особенно при загрязнении дизельным топливом. Вероятно, в данном случае дизельное топливо оказывает влияние на скорость и масштабы формирования пленочной влаги, на перестройку порового пространства и стабилизацию тонких капилляров.
В-четвёртых, как правило, сильнее выражается негативное влияние мазута. Именно в вариантах опыта с загрязнением изученных почв и грунтов мазутом наблюдается наибольшее снижение исследуемых гидрофизических параметров. Вероятно, это связано с особенностями данного поллютанта: его химическим составом, большей вязкостью и другими физическими и физико-химическими свойствами. Дизельное топливо, обладая большим, по сравнению с мазутом, содержанием лёгких фракций, при загрязнении оказывает пусть и ощутимо негативный, но всё же более щадящий эффект.
Менее устойчивы к действию нефтепродуктов кварцевый песок и почва – торфяно-подзол-элювозем – лёгкого гранулометрического состава.
Эти положения подтверждаются данными статистической обработки. Шкала желательности Харрингтона отражает крайне негативное действие поллютантов на изученные почвы и грунты. Особенно ярко выражено пагубное влияние мазута в концентрации 15% от массы. Дизельное топливо в той же концентрации также действует крайне отрицательно. Наиболее устойчивыми к загрязнению нефтепродуктами оказались глина и суглинистая дерново-подзолистая почва.
Таким образом, загрязнение почв и грунтов нефтепродуктами оказывает отрицательное влияние на их гидрофизические свойства. Увеличение содержания связанной, пленочной воды при одновременном снижении капиллярной, свободной приводит к резкому сужению диапазона активной влаги, что губительно отражается на жизнедеятельности растений и почвообитающих организмов. Высокие концентрации дизельного топлива и мазута оказывают крайне разрушительное, негативное воздействие на физические свойства почв, кварцевого песка и кембрийской глины, подтверждая тем самым опасность этих поллютантов для окружающей среды.
Во-первых, на гидрофизические свойства изученных почв и грунтов в первую очередь оказывают влияние гранулометрический состав и содержание органического вещества. На протяжении исследования всех рассмотренных гидрофизических свойств хорошо прослеживалась данная зависимость, особенно в контрольных образцах.
Во-вторых, нефтепродукты по-разному влияют на поведение воды в областях действия сорбционных и капиллярных сил. Эта разница изначально обнаружилась при изучении гидрофизических свойств и подтвердилась при рассмотрении кривых водоудерживающей способности. В зоне действия сорбционных сил при загрязнении нефтепродуктами наблюдался рост водоудерживающей способности изученных почв, кварцевого песка и кембрийской глины, по сравнению с контролем. При приближении к области насыщения водоудерживающая способность загрязнённых образцов существенно снижалась. Эти данные хорошо стыкуются с результатами исследования влияния поллютантов на трансформацию поверхности твёрдой фазы исследованных почв и грунтов, изменению ее отношения к сорбции воды. Дизельное топливо, вероятно, усиливает энергетическую и геометрическую неоднородности поверхности, воздействует на скорость и объем формирования «гроздьев» молекул воды при образовании мономолекулярной водной пленки. Также оно выступает в роли некоего клеящего агента, способствуя слипанию частиц, но действуя лишь на сложение и стабилизацию тонких капилляров, забивая при этом крупные поры, что приводит к снижению водоудерживающей способности в области низких давлений.
Мазут обладает отчасти схожим действием, особенно если рассматривать образцы лёгкого гранулометрического состава. Подобно влиянию почвенного органического вещества, он, возможно, способствует образованию некоего подобия структуры. Вместе с тем в высоких концентрациях это относительно положительное действие сходит на нет. Мазут, наоборот, сглаживает поверхность, снижает ее энергетическую неоднородность, возможно, образуя новую гидрофобную фазу, и, вероятно, заполняет часть порового пространства твердой фазы.
В-третьих, в области действия капиллярных сил при загрязнении нефтепродуктами обнаруживается значительное снижение всех исследуемых гидрофизических показателей и, как следствие, уменьшение содержания свободной влаги. Во многом это объясняется всё теми же предположениями об изменении порового пространства и, в частности, о стабилизации или закупоривании крупных пор. Трансформация характера поверхности в направлении возможного формирования новой гидрофобной фазы также оказывает влияние на развитие капиллярных явлений. Эти предположения отчасти подтверждаются и при расчёте величины воздухоносной порозности. Для образцов легкого гранулометрического состава наблюдается снижение воздухоносной порозности, что вполне ожидаемо, т.к. в них преобладают крупные поры. В суглинистой дерново-подзолистой почве и глине изменения воздухоносной порозности менее контрастны. Вероятно, в данном случае, наряду с закономерным заполнением нефтепродуктами крупных пор, наблюдается некоторая стабилизация капилляров.
Немаловажное значение в ухудшении гидрофизических свойств изученных почв, кварцевого песка и кембрийской глины принадлежит общей гидрофобизации поверхности твёрдой фазы, обусловленной действием гидрофобных нефтепродуктов. Это положение подтверждает исследование смачиваемости образцов, показавшее, что при загрязнении даже всего одна капля воды впитывается намного медленнее, а при больших концентрациях загрязнителя поверхность изученных почв и грунтов вообще не смачивается.
Изменение характера поверхности твердой фазы и порового пространства при загрязнении нефтепродуктами снова отражается на водоудерживающей способности объектов. В области низких давлений (область насыщения), где водоудерживающая способность определяется наличием крупных пор, наблюдается ее снижение в результате общей гидрофобизации и заполнения нефтепродуктами межагрегатных пор и крупных капилляров. В области действия высоких давлений (область сорбции) водоудерживающая способность возрастает, особенно при загрязнении дизельным топливом. Вероятно, в данном случае дизельное топливо оказывает влияние на скорость и масштабы формирования пленочной влаги, на перестройку порового пространства и стабилизацию тонких капилляров.
В-четвёртых, как правило, сильнее выражается негативное влияние мазута. Именно в вариантах опыта с загрязнением изученных почв и грунтов мазутом наблюдается наибольшее снижение исследуемых гидрофизических параметров. Вероятно, это связано с особенностями данного поллютанта: его химическим составом, большей вязкостью и другими физическими и физико-химическими свойствами. Дизельное топливо, обладая большим, по сравнению с мазутом, содержанием лёгких фракций, при загрязнении оказывает пусть и ощутимо негативный, но всё же более щадящий эффект.
Менее устойчивы к действию нефтепродуктов кварцевый песок и почва – торфяно-подзол-элювозем – лёгкого гранулометрического состава.
Эти положения подтверждаются данными статистической обработки. Шкала желательности Харрингтона отражает крайне негативное действие поллютантов на изученные почвы и грунты. Особенно ярко выражено пагубное влияние мазута в концентрации 15% от массы. Дизельное топливо в той же концентрации также действует крайне отрицательно. Наиболее устойчивыми к загрязнению нефтепродуктами оказались глина и суглинистая дерново-подзолистая почва.
Таким образом, загрязнение почв и грунтов нефтепродуктами оказывает отрицательное влияние на их гидрофизические свойства. Увеличение содержания связанной, пленочной воды при одновременном снижении капиллярной, свободной приводит к резкому сужению диапазона активной влаги, что губительно отражается на жизнедеятельности растений и почвообитающих организмов. Высокие концентрации дизельного топлива и мазута оказывают крайне разрушительное, негативное воздействие на физические свойства почв, кварцевого песка и кембрийской глины, подтверждая тем самым опасность этих поллютантов для окружающей среды.
Подобные работы
- Влияние загрязнения дизельным топливом на физические свойства почв
Бакалаврская работа, сельское хозяйство. Язык работы: Русский. Цена: 3900 р. Год сдачи: 2016 - Влияние загрязнения дизельным топливом на физические свойства почв
Бакалаврская работа, экология территорий. Язык работы: Русский. Цена: 4800 р. Год сдачи: 2016 - ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕРРИТОРИЙ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА, ПОДВЕРЖЕННЫХ АВАРИЙНЫМ РАЗЛИВАМ НЕФТИ
Бакалаврская работа, биология. Язык работы: Русский. Цена: 4325 р. Год сдачи: 2018 - Улучшение структуры и плодородия деградированных почв углистыми добавками
Бакалаврская работа, техносферная безопасность. Язык работы: Русский. Цена: 4260 р. Год сдачи: 2017 - Разработка технологических решений восстановления почв, загрязненных нефтепродуктами
Магистерская диссертация, химия. Язык работы: Русский. Цена: 4910 р. Год сдачи: 2020 - ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПАВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
НАРУШЕННЫХ АРКТИЧЕСКИХ ЗЕМЕЛЬ
Диссертация , экология территорий. Язык работы: Русский. Цена: 5780 р. Год сдачи: 2019 - Эксплуатация и обслуживание технологических объектов нефтегазового производства
Бакалаврская работа, технология производства продукции. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2017
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (130460)
- Бакалаврская работа (31370)
- Диссертация (960)
- Магистерская диссертация (18308)
- Дипломные работы, ВКР (53181)
- Главы к дипломным работам (2108)
- Курсовые работы (9669)
- Контрольные работы (6188)
- Отчеты по практике (1308)
- Рефераты (1450)
- Задачи, тесты, ПТК (616)
- Ответы на вопросы (154)
- Статьи, Эссе, Сочинения (911)
- Бизнес-планы (49)
- Презентации (101)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1691)
- Диссертации (РГБ) (1879)
- Прочее (433)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
