Мұнайдың физика-химиялық қасиеті және оның экожүйеге әсері

Қазақстан Республикасының  білім және ғылым министрлігі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мұнайдың физика-химиялық қасиеті және оның экожүйеге әсері

 

 

 

Бағыты: Таза табиғи орта – Қазақстан-2030  стратегиясын іске

  асырудың негізі

 

 

Секция: химия

 

 

 

 

 

Ғылыми жетекшісі:

 

 

 

 

 

Жетекшісі:

 

 

 

 

                                             

 

 

 

 

 

                                             Астана-2009

 

МАЗМҰНЫ

   КІРІСПЕ............................................................................................................4

  І. ӘДЕБИ ШОЛУ..............................................................................................6

1.1. Географиялық-экономикалық орналасуы..........................................6

1.2. Климат жағдайлары..............................................................................7

1.3. Кенкияқ кен орнының топырақ  қабаты..............................................9

1.4. Мұнайдың химиялық құрамы...........................................................10

1.5. Топырақтың мұнай  және мұнай өнімдерімен ластануы................12

1.6. Мұнай және мұнай  өнімдерінің топыраққа енуі.............................12

1.7. Мұнай және мұнай өнімдерінің  топырақта таралуы......................14

1.8. Мұнайдың топырақтағы табиғи  трансформациясы.......................14

1.9. Ластанған топырақтың биодинамикасы..........................................16

 

II. МАТЕРИАЛДАР МЕН ӘДІСТЕР..........................................................18

2.1. Материалдар.......................................................................................18

2.2. Зерттеу әдістері..................................................................................18

 

ІІІ. НӘТИЖЕЛЕРДІ  ТАЛДАУ.....................................................................21

 

        ҚОРЫТЫНДЫ................................................................................................25

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР...............................................................26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абстракт

 

Жұмыстың мақсаты: Топырақ жамылғысына физикалық, химиялық сараптама жүргізіп, ластанған топырақты мұнай және мұнай өнімдерінен тазартудың химиялық әдісін бақылау.

 

Гипотеза: Табиғи топырақтың микрофлорасы мен мезофаунасына, оның бастапқы химиялық және физикалық құрамына кедергі келтірмейтін тазартудың бұл әдісі экономикалық жағынан алғанда да тиімді болуы қажет.

 

Кезеңдері, зерттеудің рәсімі:

Бұл жұмысты атқару алдында мен төмендегі мәселелермен таныстым:

 Ақтөбе облысы Кенкияқ кен орны аумағынан жарты ғасыр уақыт бойына мұнай және газ өндіріліп келеді.

Сол уақыттан бері аймақ  топырағы антропогендік өзгерістерге ұшыраған.

Шикі мұнаймен топырақ  кескіні ластанып, ең маңызды тектік көрсеткіштері бұзылған.

Су-физикалық, химиялық, биологиялық құрамы мен морфологиялық  кескіні өзгерістерге ұшыраған.

Тығыз битум қабаты пайда болған.

 

 

Әдістеме:

 Ғылыми журналдар,басылымдар, кітаптар.

 

Жұмыстың жаңалығы және дербестігі:

Ақтөбе облысы Кенкияқ  кен орнының мұнай және мұнай өнімдерімен ластануы топырақ жамылғысының физика,химиялық және микробиологиялық құрамына үлкен өзгерістердің болуына себебін тигізген.

 

Нәтиже, қорытынды:

Ақтөбе облысы Кенкияқ  кен орнындағы топырақ жоғарғы  дәрежеде мұнай және мұнай қалдықтарымен  ластанған.

 

Практикада  қолдану салалары:

Мұнай және мұнай қалдықтарын  өндіру және газды алу кезінде ластанған топырақты жаңа иновациялы технологиялар арқылы тазарту.

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Қазақстан Республикасының  Батыс өлкесінде мұнай өндіру жылдан жылға артып келеді. Соның  нәтижесінде ауыл шаруашылығына  жарамды жерлер мұнай және мұнай  өнімдерімен ластануда. Сонымен қатар мұнай және  газ өндіру нәтижесінде топырақтың беткі құнарлы қабаты бүлініп, ауыр техника және көліктің салмағымен тапталып, бұзылып, мұнай қалдықтарымен ластануда.

Топырақ қабаты болып  жатқан процестер  мен өзгерістер туралы ақпаратты жинап, қоршаған ортаның өзіндік индикаторы болып табылады. Агроэкологиялық мониторинг кезінде қарастырылатын негізгі көрсеткіштер болып: қышқылдық гумус қабатының жойылуы, тұздану және мұнаймен ластану табылады.

 Топырақтың антропогендік деградациялануы негізінен мұнай өндіретін, тасымалдайтын және өңдейтін аймақтардың мұнай және мұнай өнімдерімен ластануымен байланысты. Мұнай және мұнай өнімдері биосфераны ластайтын заттар ішіндегі негізгілерінің бірі болып табылады.

Мұнай және мұнай өнімдерімен  ластану жаңа экологиялық жағдай тудырады, табиғи биоценоздың терең өзгерісіне және толық трансформациясына әкеледі. Ластанған топырақ жалы ерекшелігі: топырақ мезо және микрофаунасының түрлік және сандық шектелуі.

Мұнай және мұнай өнімдерін  өндіру, өңдеу және тасымалдау жердің топырақ қабатының құнарлығына кері әсерін тигізеді. Құнарлы топырақ мол өнім екені белгілі. Сонымен бірге біздің планетамызда топырақ маңызды басқа да роль атқарады. Жердің топырақ жамылғысында  және оның гумустық қабатында тірі организмдердің және олардың биогенді энергиясының негізгі бөлігі  орналасқан. Осыдан «топырақ-организмдер»  экологиялық жүйесі биосфераның қалыптасуының, тұрақтылығының және өнімділігінің  бас механизмінің бірі болып табылады.

Қазақстан Республикасының  энергетикалық жоспары алдағы ұзақ уақытта «қара алтынды» өндіру көлемін жоғарылатуды көздейтіні белгілі. Бұл мұнай құбырларының кеңеюі мен мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау мөлшерінің көбеюіне әкеледі.

Сондықтан, жаңа апаттар  мен мұнай және мұнай өнімдерінің төгілу қауіптілігін жоққа шығаруға болмайды.

Топырақ кез келген топырақтық экожүйенің маңызды ажырамас бөлігі болып табылады. Биосфераның тұрақтылығын сақтауда үлкен роль атқарады. Оның бақылаусыз қолдануы топырақ қабатының  бұзылуына әкеледі. Топырақтың деградациялануы ғаламдық сипатқа ие және экологиялық құлдыраудың негізгі себептерінің бірі болып табылады.

Топырақ қабатының ластануы оның тұрақты функцияларын бұзады: физико-химиялық қасиетін өзгертеді, биохимиялық  процестердің сипаттамасын, микробиотаның  белсенділігін төмендетеді. Осыған байланысты топырақтың мұнай және мұнай өнімдерімен ластану өзекті проблемасы қарастырылып, топырақ қабатының жағдайына экологиялық баға беріліп, оны шешу жолы келтіріледі.

Мұнай және мұнай өнімдерімен  ластанған топырақтың өзіндік тазару және қайта қалпына келу процестері өте ұзақ. Сондықтан бұл проблемаға байланысты жүргізілген бірнеше зерттеулерге қарамастан, аймақтың табиғи жағдайларының ерекшеліктерін есепке ала отырып тазарту әдістерінің тиімді түрін қажет етеді.

Зерттеу нысаны Кенкияқ газ-мұнай кен орны аумағы топырағы.

Кенкияқ кен орнында  1959 жылдан бастап мұнай өнідіріліп келеді.  Қазіргі таңда 4453 құбырлар жұмыс істеуде. Кен орынның жалпы  аумағы 3728,9 га  алады. Кен аумағы экологиялық аймаққа кіргендіктен, топырақ қабаты жан-жақты зерттеуді қажет етеді.

 Әртүрлі физико-химиялық қасиетке ие көмірсутектердің ағынының биосфераға енуі әр қилы табиғи климаттық жағдайларда жүреді. Мұның барлығы табиғат жүйесінің бірнеше кері жауап реакцияларын қайтаруына алып келеді.

Мұнай және мұнай компоненттері топыраққа түскен кезде геохимиялық қасиеттер мен топырақ режимінің өзгерістерінің ерекшеліктерін анықтау топырақ қабатын тазарту және сақтау жұмыстарын бағыттауға ғылыми тұрғыдан кең жол ашады. Осыған байланысты Кенкияқ кен орнындағы мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтың ластану дәрежесі анықталды.  Ластанған топырақтың физикалық, химиялық және биологиялық құрамын бірнеше жерден алынаған топырақпен салыстыра отырып анықталды. Топырақты мұнай және мұнай қалдықтарынан тазартудың тиімді жолы ұсынылды.

Жұмыстың  міндеттері

1. Топырақ беткі қабатының ұңғыма радиусынан алшақтаған сайын мұнай және мұнай өнімдерімен ластану дәрежесін анықтау.
2. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақтағы азоторганикалық заттардың алмасу процесіне қатысатын ферменттер жағдайын зерттеу. Ластанған топырақтағы тотығу-тотықсыздану  процестерін оксидоредутазалар белсенділігіне қарап бағалау.
3. Топырақтың химиялық құрамын зерттеу
4. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған топырақ құрамындағы микроорганизмдік көрсеткішті зерттеу.
5. Кенкияқ кен орнының ластанған топырағын әртүрлі рекультивациялау шаралары кезінде көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдерді бөліп алу.
6. Көмірсутектерді тотықтыратын белсенді микроорганизмдерді морфологиялық және физиолого-биохимиялық қасиеттерін зерттей отырып идентификациялау.

Ақтөбе облысы Кенкияқ кен орнының  топырағына далалық, зертханалық жағдайда экологиялық, химиялық, биологиялық  сараптама жұмыстарының алғаш жүргізілді. Ластанған топырақтың ферменттік құрамына, микроорганизмдер, агрохимиялық көрсеткіштеріне алғаш рет жан- жақты баға берілді. Ақтөбе облысының Кенкияқ кен орнының ластанған топырағынан көмірсутекті тотықтырғыш микроорганизмдер бөлініп алынды. Ең белсенді биодеструкторлық қасиетке ие  Pseudomonas fluorescence культуралы микроорганизмдер екені анықталды. Алынған микроорганизмдерді әрі қарай қоршаған ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазартқыш биопрепараттар құрамына қосуға  болады екен.

 

I. ӘДЕБИ ШОЛУ

1.1. Географиялық-экономикалық  орналасуы

Кенкияқ кен орны Мұғаджар тауы мен Ембі өзенінің алқабының ортасында орналасқан. Әкімшілік жағынан Ақтөбе облысы Темір ауданы құрамына кіреді. Облыс орталығы Ақтөбе қаласы – қарастырып жатқан кен орнынан солтүстік жағында 220 км жерде орналасқан. Кенкияқ мұнай кәсіпшілігі темір жолмен байланыспаған. Ауданның әкімшілік орталығы Шұбарқұдық селосы темір жол станциясы болып табылады (1-қосымша) /1/.

1932  жылы ашылған  Кенкияқ  кұрылымында геологиялық  барлау жұмыстары 1956 жылы басталды, бірінші мұнай ағыны 1959 жылы  төменгі триас (К-34 ұңғымасы) және орта юра (К-17 ұңғымасы) екі құрылымдық-іздеу ұңғымаларынан алынады. Кен орнында сол кезден бастап 4013 ұңғыма өңделген болатын, қазіргі кезде 440 ұңғыма қосылған.  Кенкияқ мұнай-газ кен орнының жалпы аумағы 3728,9 га /1/.

Кеніш аумағын Темір  өзені кесіп өтеді. Кенкияқ кенішінен Ресейдің Орск қаласына ұзындығы 115 км мұнай айдау құбыры тартылған. Кеніштің тұз үсті мұнай кешенінің аумағы 2673,8 га ( 27,27 км²).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-сурет.  Кенкияқ кен орны картасы

 

Тығыздығы 876-909кг/м³ мұнай құрамында 0,43-0,81% күкірт, 0,37-2,97% парафин, 6,2-11,4 %  шайыр бар. Тығыздығы 821-850 кг/м³ жеңіл мұнай құрамында 0,24-1,24 % күкірт, 1,53-6,76 % парафин және 1,2-8,5% шайыр бар /2/ .

Географиялық жағдайы  жазық, жартылай шөлейтті аймақ. Рельефі  теңіз деңгейінен 170-230м биіктікте, жазық-қыратты. Алқаптың рельефі аздап тауланған жазық, дараланған арқалықтан және жыралардан тұрады және плюс 170- тен плюс 230 м  дейінгі белгілермен мінезделеді.

Кенкияқ кен орнына жақын  Бозоба, Кокжиде кен орындары бар, ал  Ұрықтау, Жаңажол, Әлібекмола, Кожасай, Синельниковское сияқты кен орындары біршама алыс орналасқан. Ең жақын әрі біршама ірі мұнай өңдеу кәсіпорны  Жаңажол газ өңдеу зауыты болып табылады.

Аудан аз қонысталған, ең жақын елді мекен болып Кенкияқ  совхозы табылады. Ол солтүстік-шығыс жағында 15 км жерде орналасқан, және солтүстік- батыс жағында 5 км жерде Кенкияқ мұнай кәсіпшілігі орналасқан.   

 

1.2. Климат жағдайлары

Ауа райы қатаң континентальді, тұрақты қар жамылғысымен созылмалы  суық қыс, қолайлы ыстық жаз. Жазғы орташа температура +34 – 40⁰С, қысқы орташа температура –35 – 40⁰С. Қаңтар мен ақпан айлары ең суық болып табылады. Алғашқы қардың жатуы қарашаның ортасында басталады және ол наурыздың соңына дейін сақталады. Желдің негізгі бағыттары шығыстан, оңтүстік-шығыстан батысқа қарай. Орташа жылдамдығы 5-6 м/сек, кейбірде 28 м/сек жылдамдыққа дейін қатты желдер соғады. Қыста қардың орташа қалыңдығы 17 см, тоңның қалыңдығы 1,8м. Жылдық ылғал көлемі 250 мм.  Атмосфералық жауын-шашынның жылдық орташа мөлшері көп емес, ол жылына 120-140 мм- ге жетеді. Ең ыстық ай болып шілде мен тамыз табылады.

Бұл аймаққа жылдық және күнделікті ауа температура ауытқуы, кеш көктемдік және ерте күздік аяздар, топырақ қабытының ерте қатуы, әрқашан  жел болу сияқты ауа райы тән.

Қатаң құрғақ континентальді климатта климат түзгіш фактор болып аймақтың температуралық режимін анықтайтын радиациялық режим табылады.

Бұлттылық суық жарты  жылдыққа келеді, бұл күн сәулесінің түсуіне кедергі келтіреді. Қыста  күн сәулесінің шашырау ұзақтығы 5-6 сағат, ал жазда 11-12 сағат. Бұл аймақ ультракүлгінді ыңғайлы аймаққа жатады.

Ауа райының тым ыстық  болуы 60-70 күн аралығында, бұл кезде  ауа температурасы 33°С, желсіз немесе жел жылдамдығы 6 м/сек күндері 36°С дейін жетеді. Ерекше құрғақ ыстық  айларда (мамырдан қырқүйектің бірінші жартысына дейін) ауа температурасы зерттелетін аймақтың оңтүстік жағында  45°С дейін жетеді.

Аязсыз период 170 күнге  созылады. Қазан айының басында ауада  ғана емес топырақ қабаты да қатады.

Қыста аяз күндері  жел жылдамдығы 6 м/сек болғанда, -25°С дейін түсіп, кейде қатты аяз күндері -35°С пен -40°С аралығында болады. Мұндай жағдайлар қыстық ауа райының 4,5-5  айға дейін қолайсыздығын тудырады. Ылғалдылық температуралық режиммен тығыз байланыста (1-кесте).

 

1-кесте

Негізгі ауа райы көрсеткіштері

 

		I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Орташа айлық ауа  ылғылдылығы, %
р.Темир		70	79	80	66	54	46	44	45	52	69	77	81
Орташа айлық температура, °С
Р.Темир		15	-14	-7,6	5,6	15,3	21	23,7	21,6	14,4	5,1	-4,1	-11
Орташа айлық жауын-шашын мөлшері, мм
Р.Темир		16	15	18	17	25	25	26	20	20	22	21	21
Орташа айлық топырақ  қабатының температурасы
р.Темир	-15		-14	-8	7	19	26	28	25	16	5	-4	-12