ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ПОЧВУ

Сарсеева Г.Б., Жанилова А.Т

ТарГУ им. М.Х. Дулати, Казахстан, Тараз

Нефть существенно отличается от других загрязнителей по характеру воздействия на природные системы. Нефть не обладает строго определенным химическим составом. Это понятие включает в себя множество разновидностей смолисто-углеродных систем, свойства которых могут существенно отличаться друг от друга.

Нефть – это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое количество воды, солей, микроэлементов. Нефть всех месторождений мира отличает, с одной стороны, огромное разнообразие видов, с другой – единство ее состава и структуры, сходство по некоторым параметрам [1.2].

При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов: 1) сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения; 2) сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящийся в процессе постоянного развития и изменения; 3) многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т.д. [3].

Основные характеристики состава нефти, определяющие ее влияние на почвы и живые организмы, и особенности трансформации в биосфере зависят от содержания: 1) легкой фракции; 2) циклических углеводородов; 3) твердых парафинов; 4) смол и асфальтенов; 5) серы [4].

Легкая фракция, куда входят наиболее простые по строению и низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические углеводороды – наиболее подвижная часть нефти. Большую часть легкой фракции составляют метановые углеводороды (алканы) с числом углеродных атомов С₅ – С₁₁ (пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан, ундекан). Нормальные (неразветвленные) алканы составляют в этой фракции 50 – 70% [2]. Метановые углеводороды оказывают сильное токсическое действие на живые организмы, находясь в почвах, водной или воздушной средах. Эти углеводороды лучше растворимы в воде, легко проникают в клетки организмов через мембраны [1,2].

Содержание твердых метановых углеводородов (парафина) в нефти – важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах. Твердый парафин не токсичен для живых организмов, но благодаря высоким температурам застывания (+18⁰С и выше) и растворимости в нефти (+40⁰С) в условиях земной поверхности он переходит в твердое состояние, лишая нефть подвижности [3].

К циклическим углеводородам в составе нефти относятся нафтеновые (циклоалканы) и ароматические углеводороды (арены) [5.6]. Содержание ароматических углеводородов в нефти изменяется от 5 до 55%, чаще всего от 20 до 40%. Основную массу ароматических структур составляют многоядерные углеводороды – гомологи бензола [5].

Ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти. В концентрации всего 1% в воде они убивают все водные растения; нефть содержащая 38% ароматических углеводородов, значительно угнетает рост высших растений. Многоядерные углеводороды – оказывают более быстрое токсическое воздействие на организмы, чем полициклические углеводороды [6].

Смолы представляют собой вязкие мазеподобные вещества, в них содержится больше водорода и меньше углерода, чем в асфальтенах. Асфальтены представляют собой продукты конденсации 2-3 молекулярных смол. Это твердые вещества, не растворимые в низкомолекулярных углеводородах [7]. Смолы и асфальтены содержат основную часть микроэлементов нефти, в том числе почти все металлы. Общее содержание микроэлементов в нефти – сотые и десятые доли процента. С экологических позиций микроэлементы нефти можно разделить на две группы: нетоксичные и токсичные [6].

Исследованиями установлены основные особенности трансформации почв при нефтяном загрязнении. Процессы деградации загрязнителей в почвах осуществляется на фоне активного их взаимодействия с почвенной массой. Это приводит к направленному изменению свойств почв, принимающих техногенные потоки, сопряженному с изменениями химического состава привнесенных веществ. Трансформация нефтезагрязненных почв местным биохимическим условиям и меняется не только во времени, но и в пространстве [8,9].

Пропитывание нефтью почвенной массы приводит к активным изменениям в химическом составе, свойствах и структуре почв. Прежде всего, это сказывается на гумусовом горизонте: количество углерода в нем резко увеличивается, но битуминозное вещество значительно ухудшает свойство почв как питательного субстрата для растений. В почве наблюдаются изменения окислительно-восстановительных условий, увеличение подвижности гумусовых компонентов из ряда микроэлементов. Если источником загрязнения является эксплуатационная скважина, то значительная трансформация почв происходит в результате засоления пластовыми водами, сопровождающими нефть. Все это влечет ухудшение состояния растительности, падение продуктивности земель.

Общая особенность всех нефтезагрязненных почв – ограниченность видового и экологического разнообразия педобионтов. Происходит ухудшение автотрофной ассимиляции, ингибирование функциональной активности почвенных животных и ферментативной активности почв.

Таким образом, попадая в почвы и воды, нефть привносит с собой разнообразный набор химических соединений, нарушающих сложившийся биогеохимический баланс в экосистемах. Эти нарушения возникают под действием различных механизмов: изменение физического состояния среды, нарушение его водно-воздушного режима, приноса токсических веществ, изменения структуры почвы, нарушения углеродно-азотистого баланса, изменения миграционной способности отдельных микроэлементов в почве.

Список используемой литературы

1. Середин В.В. Санация территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Геоэкология – 2000.- № 9.- С. 525-540.

2. Петров А.А. Углеводороды нефти. – Наука, - 259 с.

3. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязненных почвах // Уфа: БашГУ, 1994. – 172 с.

4. Середин В.В. Исследования пространственного распределения углеводородов в почвогрунтах и водах на территориях, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Пермь: Перм.гос.техн.унв-т, 1999.- 106 с.

5. Сергиенко С.Р., Таимова Б.А., Талалаев Е.И. Высокомолекулярные углеводородные соединения нефти // М.: Наука, 1979. – 270 с.

6. Серковская Г.С., Сафонова Г.И. определение группового углеводородного состава и бенз(а)пирена в нефти различных месторождений. Канцерогенные вещества в окружающей среде // М.: Гидрометеоиздат, 1979. – 96 с.

7. Бруевич Т.С. Бластомогенность продуктов переработки нефти. // М.: Медицина, 1980. – 272 с.

8. Солнцева Н.П., Пиковский Ю.И. Особенности загрязнения почв при нефтедобыче. Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах // Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 82 с.