ВЛИЯНИЕ НЕФТИ НА ПОЧВУ И ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

МИГРАЦИЯ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИЙ НЕФТИ В ЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЕ

С момента попадания нефти в почву постоянно происходят процессы ее перераспределения в почвенных слоях. Такая миграция углеводородов сопровождается изменением как пятна загрязнения в целом, так и состава углеводородов, входящих в различные его части. Несмотря на то что в настоящее время пока еще не выявлено общих правил, описывающих миграцию нефти и нефтепродуктов в почвах (Солнцева, 1998), имеющиеся данные позволяют с определенностью судить о ее закономерностях.

Попадая в почву, углеводороды нефти мигрируют в вертикальном и горизонтальном направлениях (Пиковский, 1988; Солнцева, 1988). Большая их часть, особенно тяжелые фракции - смолы, асфальтены и циклические соединения - аккумулируют в верхнем гумусовом горизонте, который является мощным естественным сорбентом. Более легкие фракции нефтепродуктов проходят в глубокие почвенные слои.

Проникновение углеводородов в глубокие слои почвы зависит от ее гранулометрического состава. Считается, что нефтепроницаемость почв обусловлена размерами и формой пор, капилляров, трещин и корневых ходов. Нефть может просачиваться в почву на глубину от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров (Груздкова, Сурин, 1990; Никифорова и др., 1987; Хазиев, Фатхиев, 1981; Маковский, 1988; Славнина и др., 1989). В гравелистых отложениях, песках и трещиноватых породах, обладающих легким механическим составом, углеводороды нефти могут проникать наиболее глубоко (Солнцева, 1998).

Большую роль в миграции углеводородов нефти играет влажность почвы (Братцев, 1988; Kessler, Rubin, 1987): чем она выше, тем меньше углеводородов нефти сорбируется в ней. Тем не менее сама нефть, внесенная в почву, способствует увеличению влажности почвы. Например, в серых лесных почвах, подвергнутых нефтяному загрязнению, за один вегетативный период влажность увеличивается на 12 % (Хазиев, Фатхиев, 1981).

Основным механизмом поступления нефти в нижние горизонты почв служит гравитационное стекание по ослабленным каналам миграции, что сопровождается насыщением нефтью крупных и мелких трещин (Гусева, 1996; Солнцева и др., 1996). В проницаемых блоках почв сосредотачиваются тяжелые фракции загрязнителя, а легкие фракции перемещаются в межтрещинную массу. Большую роль в миграции и накоплении углеводородов нефти играют геохимические барьеры. При этом истинными геохимическими и механическими барьерами являются глеевые и мерзлотные горизонты почв (окислительновосстановительные и криогенные низкотемпературные барьеры), глинистые иллювиальные и иллювиально-глеевые горизонты (минеральносорбционные барьеры), грунтовые воды и некоторые другие.

Можно выделить следующие основные факторы (Солнцева, 1988), от которых зависит глубина миграции загрязняющих веществ в почвенном профиле. Таковыми являются: тип загрязнителя (нефть, буровые растворы, сточные воды), его количество и продолжительность поступления в почву, характер сброса (с поверхностным потоком или внутри-почвенно) и время, прошедшее после загрязнения, структура почвенного порово-трещинного пространства и особенно переслаивания субстратов разного механического состава и разной плотности.

Эти факторы характеризуют также радиальную миграцию нефти и нефтепродуктов. На радиальное распространение углеводородов нефти может оказывать влияние разуплотнение верхних горизонтов почв (М. 3. Гайнутдинова (1982)), а также насыщенность почв водой (Е. Н. Андреева (1981)). Направление миграции углеводородов нефти и нефтепродуктов, как правило, совпадает с основным руслом грунтового водного стока. В некоторых случаях при загрязнении почвенно-грунтовых вод создаются вторичные очаги загрязнения, так как высокомолекулярные соединения нефти обладают наименьшей скоростью миграции. Со временем в местах с большой концентрацией этих веществ образуется плотная битуминозная корка (Пиковский, 1988). Такой покров, затрудняющий водный и воздушный обмен почвы, может сохраняться длительное время. В условиях субтропиков в загрязненных серокоричневых почвах Апшеронского полуострова он существует более ста лет (А. Г. Ахмедова с соавт. (1982)). Эти образования являются аккумуляторами таких трудноразложимых мутагенных и канцерогенных веществ, как поверхностно-активных углеводородов (ПАУ), которые могут практически без изменений сохраняться в загрязненной почве в течение нескольких десятков лет. Плохая миграция ПАУ обусловлена и тем, что их растворимость в воде очень мала. По данным работы Т. А. Алексеевой и Т. А. Теплицкой (1981), содержание 3,4-бензпирена (БП) в нефтезагрязненных почвах составляет от 1 до 20 % от общего количества ПАУ, причем его концентрация уменьшается сверху вниз по почвенному профилю. Наибольшая концентрация бензпирена наблюдается в богатых органикой верхних слоях почвы.

Проблема миграции нефтепродуктов в результате аварийных разливов на железнодорожном транспорте и его моделирование рассмотрена инженером О.В. Воробьевой и доктором физико-математических наук В.М. Бельковым.

Поставленные модельные опыты разлива мазута на железнодорожное полотно и математическое моделирование процесса, позволило авторам сделать следующий вывод: движущей силой процесса миграции экотоксиканат - нефтепродукта в щебеночных и песчаных материалах земляного полотна являются не капиллярные, а гравитационные силы. Граница загрязнения, достигая слоя геотекстиля или поверхности грунтовых вод, далее распространяется только горизонтально [1].