авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Моделирование и пути устранения углеводородного загрязнения природно-технической системы цемесской бухты черного моря

-- [ Страница 4 ] --

Выполненные исследования показали, что одним из наиболее эффективных способов ликвидации общей загрязненности акватории является применение нефтеокисляющих бактерий, что способствуют достижению хорошего результата без какого-либо ущерба для окружающей среды. В настоящее время существуют достаточно обоснованные методики по ликвидации антропогенных углеводородов, среди которых с помощью математического моделирования автором наиболее детально был изучен способ с применением нефтеокисляющих бактерий.

Разлагать нефть способны около девятисот видов морских бактерий, грибов, водорослей и некоторые виды ряски. В природе нефтеокисляющая микрофлора в основном представлена следующими родами бактерий: Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia, Arthrobacter ; водорослей Chlorella и др. Так как, не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида нефти, то полное разложение всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных бактерий различных видов. Поэтому российскими научными центрами разработаны препараты «Валентис», «Деворойл» и др., которые состоят из нетоксичных, непатогенных штаммов дрожжей и бактерий, выделенных из природной среды и обладающих высокой окислительной активностью по отношению к нефтяным углеводородам.

Автором проведено моделирование изменения численности популяции нефтеокисляющего микробного населения на основе одного из фундаментальных предположений, лежащих в основе всех моделей роста популяции: скорость роста популяции пропорциональна ее численности. Математически этот закон записывался с помощью уравнения Мальтуса:

((15)

где M - численность бактериального населения, t – время, R коэффициент пропорциональности.

Из множества необходимых для жизнедеятельности пищевых компонентов, субстратов, потребляемых организмами исследуемой популяции, субстрат, находящийся в наименьшей доступности и лимитирующий ростовые процессы, определяет скорость размножения. Этот принцип известен как принцип минимума Либиха. Причиной ограничения роста популяции нефтеокисляющих бактерий являлось лимитирование по количеству дрейфующей в море нефти. Из микробиологических исследований известно (Цыбань А.В, 1989), что в условиях лимитирования по субстрату скорость изменения численности популяции растет пропорционально концентрации субстрата, а при избытке субстрата выходит на постоянную величину. В течение некоторого времени численность популяции растет экспоненциально, пока скорость роста не начинает лимитироваться какими-либо другими факторами. Зависимость скорости роста R в уравнении (15) от количества субстрата была описана уравнением Моно:

, ((16)

.

, ((17)

где m - максимальная скорость роста бактерий; C - концентрация субстрата (нефтепродукта); Ks - коэффициент насыщения, имеющий размерность, аналогичную размерности субстрата, M - численность бактериального населения; - скорость отмирания клеток. Таким образом, рост микробной популяции в единицу времени пропорционален величине концентрации нефти и зависит от количества лимитирующего субстрата, а убыль популяции происходит за счет естественной смертности микроорганизмов (рис.9).

 Зависимость количества нефти Сt и нефтеокисляющих бактерий Mt от времени в-18

Рис.8. Зависимость количества нефти Сt и нефтеокисляющих бактерий Mt

от времени в безразмерном виде

Концентрация нефти C изменяется во времени и зависит от численности популяции микроорганизмов M. Для описания этого процесса была использована модель Лотки-Вольтерра, учитывая ограниченность субстрата посредством уравнения (18):

, ((18)

где С - концентрация нефти; M - численность популяции бактерий.

В пятом разделе главы приводится характеристика изменения концентрации нефти в разливе в процессе жизнедеятельности микробного сообщества. Результаты численных расчетов свидетельствуют, что зависимость между количеством нефтеокисляющих бактерий М и концентрацией нефтяных углеводородов С может иметь вид (рис. 9).

Рис.9. Зависимость численности М нефтеокисляющих бактерий от концентрации углеводородных загрязнения

Полученные соискателем данные согласуются с результатами других авторов. Так, данные (Миронов О.Г., 1985), свидетельствуют, что с увеличением концентрации нефтяных углеводородов удельное количество нефтеокисляющих бактерий М возрастает. Однако это возрастание ограничено некоторым максимальным уровнем Мmax, который устанавливается при удельной массе нефти С в донных осадках, превышающей 60 - 80 мг/г.

На основании проведенных исследований соискателем дана сравнительная характеристика эффективности применения механических методов и методов биологической деструкции на береговой зоне акватории (табл.7):

Таблица 7

Рекомендованные методы очистки береговой зоны акватории Цемесской бухты

Исследуемый участок береговой зоны Рекомендованные методы очистки береговой зоны акватории
Северо-запад Суджукской косы Восточный мол - 7-ая балка Комплексирование механических методов очистки и методов биологической деструкции
Пос. Рыбачий – Алексино; Алексино – Суджукская коса; Суджукская коса – м. Любви; 7-ая балка – Шесхарис Методы биологической деструкции
М. Мысхако- пос. Рыбачий Шесхарис – мыс Пенай Комплексирование термических методов и методов биологической деструкции

- на северо-западе Суджукской косы - Восточный мол - 7-ая балка на песчаных участках береговой зоны рекомендуется проводить комплексирование этих методов, причем методы биологической деструкции должны быть применены после удаления основной массы нефти с помощью механических способов;

- на участках пос. Рыбачий – Алексино и Алексино – Суджукская коса, Суджукская коса – м. Любви, м. Любви, 7-ая балка – Шесхарис, покрытых мелко и средне-галечниковым материалом ввиду сложности применения дорожной техники и проникновением нефти в открытую структуру покрытия, методы биологической деструкции рекомендуется рассматривать как основной инструмент для устранения проникновения нефти в покрытие;

- на участках м. Мысхако- пос. Рыбачий и Шесхарис – мыс Пенай для очистки крупно-галечниковых участков и валунов методы биологической деструкции необходимо применять после обработки поверхности термическими и механическими методами;

- на участках Западного мола – всего внутреннего рейда акватории – Восточного мола очистка искусственных сооружений может быть проведена методами аналогичными с методами по очистке крупно-галечникового и валунного материала термическими и механическими методами.

Методы ликвидации антропогенного нефтяного загрязнения с помощью углеводородокисляющих микроорганизмов способствуют достижению хорошего результата по снижению содержания УВ без какого-либо ущерба для окружающей среды, что является одним из главных условий при ликвидации углеводородных загрязнений на акватории.

Заключение

Основным результатом работы является изучение техногенного загрязнения углеводородами акватории Цемесской бухты и выработка стратегии его ликвидации. При этом были решены следующие задачи:

1. Предложена комплексная модель природно-технической системы Цемесской бухты, представляющая собой открытую динамическую систему, в которой в качестве подсистемных элементов выступают геологические объекты верхней части литосферы изучаемой площади и источник воздействия, представленный морским транспортным комплексом.

2. Исследованы закономерности динамики нефтяных разливов при техногенных авариях и произведен расчет переноса углеводородов после аварийного разлива нефти для Цемесской бухты. В зависимости от типовых гидрологических, метеорологических и геологических условий исследованы закономерности дрейфа и деструкции нефтяного пятна, где были спрогнозированы 8 наиболее типичных вариантов распространения УВ, место контакта нефти с линией берега и возможные последствия нефтяного загрязнения побережья Цемесской бухты.

3. Проведено районирование береговой зоны Цемесской бухты по степени экологической опасности под влиянием поверхностного нефтяного загрязнения на основе комплексирования геологических методов и методов математического моделирования динамики распространения нефтяного пятна для изучаемой территории, в результате чего прибрежная составляющая акватории Цемесской бухты ранжирована по степени восприимчивости к углеводородному загрязнению.

4. Обоснован комплекс действий по определению ущерба водной и береговой составляющей природно-технической системе Цемесской бухты при антропогенном загрязнении углеводородами на основе “Методики определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах” (Минтопэнерго РФ, 1995 г).

5. Разработана прогностическая многомерная модель биологической деструкции нефтяных разливов на акватории и береговой линии Цемесской бухты, позволившая отследить динамику уменьшения концентрации нефти в процессе жизнедеятельности микробного сообщества.

6. Оценена эффективность различных берегозащитных мероприятий при устранении углеводородных загрязнений на изучаемой территории. Показано, что для природно-технической системы Цемесской бухты биологическая деструкция является наиболее эффективным и наиболее безопасным мероприятием с экологической точки зрения.

Таким образом, геологическое изучение береговых отложений и совокупность программно-алгоритмических средств прогноза текущего загрязнения углеводородами акватории и прибрежной зоны позволило научно обосновать геоэкологический мониторинг Цемесской бухты и берегозащитные мероприятия по устранению углеводородных загрязнений.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Панина О.В. Зависимость активности экзогенных процессов от петрофизических особенностей флишевых пород // Геологи XXI века. Тез.докл. Всерос. науч. конф. студентов, асп. и мол. спец. 25-27 марта. 2002г.-г.Саратов,2002, С. 45-46.

2. Панина О.В. Обоснование разработки математических моделей ликвидации нефтяных разливов с использованием биосорбентов // Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды. Докл. Междунар. школы 15-18 сент. 2003г.- г. Новороссийск, 2003, С.53-59.

3.Дембицкий С.И, Уртенов М.Х., Панина О.В., Шарпан М.В. Математическая модель биологической деструкции нефтяного загрязнения акваторий // Экологический вестник научных центров ЧЭС.- 2004.- Геология, геофизика, экология. С. 48-54.

4. Панина О.В. О влиянии углеводородных загрязнений на экологическую систему «Суша-море»// Экологический вестник научных центров ЧЭС.- 2004.- Геология, геофизика, экология. С. 151-152.

5. Дембицкий С.И, Уртенов М.Х, Панина О.В., Шарпан М.В. Mathematical model of biological disrtruction of pollution in view of carry and diffusion// University of Applied Sciences Wiesbaden, December, 2004 "Environmental Problems and Ecological Safety", 0,4 п.л.

6. Панина О.В. Техногенное загрязнение углеводородами геоэкосистемы Цемесской бухты и стратегия его ликвидации // Междунар. конф. «Проблемы геологии и освоения недр юга России » 5-8 сентября 2006г: Тез.докл. –Ростов на Д., 2006, С.381-383.

7. Панина О.В. Зависимость интенсивности углеводородного загрязнения от геодинамической обстановки Цемесской бухты // Геоинжиниринг. - 2006.-№2.-С. 46-49.

8. Панина О.В. К исследованию геодинамической обстановки Цемесской бухты// Экологический вестник научных центров ЧЭС.- 2006.-Приложение.-С. 129-130.

9. Панина О.В. Техногенное загрязнение углеводородами геоэкосистемы Черного моря и стратегия его ликвидации // Вестник Астраханского государственного технического университета, г. Астрахань, 2006 -№5 С. 56-60.

10. Дембицкий С.И, Уртенов М.Х., Панина О.В., Шарпан М.В. Разработка математических моделей естественных и искусственных способов деструкции нефтяных разливов на акваториях и прибрежных зонах внутренних морей Азово-Черноморского бассейна. Труды закл. конф. грантодержателей рег. конкурса РФФИ. Краснодар, 2005. С. 3-5.

11.Дембицкий С.И., Уртенов М.Х., Коноплев Ю.В., Панина О.В., Игнатов А.М. Прогнозирование и мониторинг чрезвычайных ситуаций выбросов углеводородов при проведении буровых работ на морском шельфе. Труды закл. конф. грантодержателей рег.конкурса РФФИ. Краснодар, 2006. С. 51-53.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.