Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Эколого-геохимические аспекты трансформации органического вещества нефтезагрязненных геосистем

Название: Эколого-геохимические аспекты трансформации органического вещества нефтезагрязненных геосистем
Раздел: Рефераты по экологии
Тип: реферат Добавлен 05:03:46 18 декабря 2004 Похожие работы
Просмотров: 242 Комментариев: 3 Оценило: 1 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно     Скачать

Т.А.Одинцова

Изучение поведения нефти в природных геосистемах, направленное на выявление закономерностей ее трансформации под воздействием экзогенных факторов, является теоретической основой организации мониторинга нефтяных загрязнений и эффективного восстановления нефтезагрязненных биогеоценозов. Исследование геохимии нефтезагрязненных почвенных геосистем показало, что деградация нефти носит многоэтапный характер и характеризуется последовательным изменением эколого-геохимических характеристик.

Первый этап деградации, длительность которого соответствует 24-27 месяцам инкубации нефти в почве, отличается нестабильностью люминесцентно-битуминологических параметров, что обусловлено процессами перераспределения нефти по почвенному профилю. Структурно-групповой состав битумоидов нефтезагрязненных почв изменяется незначительно: они, как и исходная нефть, обогащены метано-нафтеновыми углеводородами при подчиненной роли (менее 30%) смолисто-асфальтеновых фракций. Окислительные процессы привели к синтезу спиртов, простых эфиров и кислот, содержание которых не превышает концентрацию углеводородов.

Общая направленность преобразований сохраняется и на втором этапе деградации нефти. На фоне снижения метано-нафтеновых и возрастания смолисто-асфальтеновых фракций содержание нафтено-ароматических УВ характеризуется определенной стабильностью. По данным газожидкостной хроматографии в составе метано-нафтеновых фракций наблюдается резкое снижение доли длинноцепочечных нечетных н-алканов, являющихся наиболее предпочтительным субстратом биохимической трансформации, что, очевидно, связано с их генезисом из четных жирных кислот, явно доминирующих в органическом веществе биосферы. Среди продуктов окисления идентифицированы альдегиды, кетоны, сложные и ненасыщенные эфиры, а также структуры сингенетичного органического вещества почв.

Структурное разнообразие состава битумоидов нефтезагрязненных почв свидетельствует, что преобразование нефти представляет собой динамический процесс, в котором задействованы все компоненты нефтяной смеси, трансформирующиеся одновременно, но с различными скоростями. Из индивидуальных классов органических соединений наименьшей скоростью преобразования отличаются полициклические ароматические углеводороды, химическая устойчивость которых объясняется склонностью данных молекул к реакциям замещения, что способствует их депонированию в смолисто-асфальтеновых органо-минеральных комплексах. Возможность трансформации ПАУ определяется, прежде всего, генетическим фактором: соединения, не присущие живому веществу (бензфлуорены), практически не метаболизируются, а распространенные в живой материи (фенантрены, хризены) - имеют тенденцию к снижению концентраций.

Третий этап деградации начинается через 48-52 месяца после внесения нефти в почвы и характеризуется исчезновением исходных и вторичных углеводородов, выписываемых на ИК-спектрах квартетом полос 720-750-815-875 см-1 с убывающей интенсивностью. Битумоид почв представляет собой смешанный субстрат, включающий техногенную и сингенетичную компоненты, характер взаимодействия которых определяет направленность, темпы и специфику самоочищения и гармонизации нефтезагрязненных геосистем.

Таким образом, нефтезагрязнение почв приводит к формированию сложного профильно-дифференцированного органического комплекса, эколого-геохимическое поведение которого обусловлено взаимным влиянием техногенной и природной составляющих, контролирующих депонирование нефтяных соединений.

Изучение поведения нефти в модельных экспериментах "нефть - вода" показало, что переход нефтяных структур в водную фазу не носит явно выраженный затухающий характер, что обусловлено подпиткой процесса за счет пленочной нефти и происходящими биохимическими преобразованиями. Формирование органического водорастворимого комплекса контролируется гетерогенностью состава нефтей и индивидуальными и групповыми показателями растворимости: моноароматические углеводороды, доминирующие в вытяжках в первые часы контакта, сменяются алифатическими с явным преимуществом четных н-алканов с длиной цепи Сі22, на смену которым приходят нафтено-ароматические структуры, среди которых выделяются нафталины и их гидрированные производные. В составе формирующихся водорастворимых комплексов обнаружены кислородсодержащие соединения, значительное количество которых объясняется как изначальным их присутствием в нефтях и хорошей растворимостью в водной фазе, так и окислительными процессами, реализация которых носит явно выраженную последовательность образования от спиртов к кислотам и сложным эфирам. По данным хромато-масс-спектрометрии кислородсодержащие соединения присутствуют во всех фракциях аквабитумоидов, в том числе и углеводородных, которые классифицируются как нефтепродукты и являются основным нормируемым показателем нефтяных загрязнений.

Таким образом, формирование состава водорастворенной органики при аварийных разливах нефти носит динамических характер, что затрудняет однозначную идентификацию природы углеводородного загрязнения гидросферы и обуславливает необходимость генетической экспертизы состава аквабитумоидов.

Исследование поведения нефти в водных и почвенных геосистемах в рамках смоделированных и естественных разливов нефти позволило уточнить механизм преобразований основных классов углеводородов. Для алифатических углеводородов реализуется следующая цепочка преобразований: первичная реакция дегидрирования приводит к образованию алкенов, окисление которых через окиси, спирты и кетосоединения, приводит к кислотам. Судьба кислот складывается по разному: часть из них, через реакцию декарбоксирования, продуцирует алканы; другая при последующем окислении приводит к образованию полифункциональных соединений, склонных к реакциям конденсации, в том числе и с сингенетичной органикой, третья - взаимодействуя со спиртами дает сложные эфиры.

Нафтеновые моноциклические углеводороды, будучи окисленными до кетонов, способны к разрыву кольца с образованием соответствующих насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот. В продуктах окисления нефтей идентифицированы бициклические нафтены (норкаран, пенталан, гидриндан), содержащие в последнем узле цикла кислородный атом, что позволяет предположить их образование из соответствующих мононафтенов, окисленных по соседним атомам цикла. Возможен и другой механизм образования оксабицикланов, но ясно одно - алициклические структуры не склонны к разрывам колец и образование их них алифатических цепочек носит обратимый характер. Полициклические нафтены - стераны и тритерпаны - подвергаются дегидрированию, окислению и эпимеризации по позициям, возвращающим геомолекулы в структуру стероидов и терпеноидов. Процесс наблюдается для андростана, холестана, ситостана.

Преобразование карбоциклических и гетероциклических ароматических соединений идет через стадию гидрирования: инден - дигидро- и октагидроинден, пиран - тетрагидро-пиран, пиридин - тетра- и гексагидропиридин. Продукты гидрирования нафталина (от ди- до декагидронафталинов) окисляются до хинонов; пара-хиноны склонны к реакциям конденсации, а орто-хиноны - к расщеплению кольца с образованием фталевой кислоты и ее эфиров. Необходимо отметить, что некоторые гидроксильные и карбонильные продукты окисления би- и полициклической ароматики являются канцерогенными веществами. Поэтому склонность окисленных ароматических структур к конденсации (усложнению структуры) можно воспринимать как природный механизм защиты от активных канцерогенов.

Отличительной особенностью процессов преобразования нефтей является пропорциональный характер реакций, реализуемых в системе: реакция дегидрирования всегда компенсирована процессом гидрирования, реакция окисления - восстановлением. Нескомпенсированными являются реакция этерификации, дающая сложноэфирные структуры, которые являются доминирующим типом кислородных соединений битумоидов вод и современных осадков, и реакция конденсации, приводящая к образованию смолистых веществ, судьба которых связана с сингенетичной органикой геосистем. Скомпенсированные реакции продуцируют неустойчивые соединения (окиси, спирты, альдегиды, кетоны, кислоты), этерификация - устойчивые сложные эфиры, способные к миграции, конденсация - приводит к накоплению смолисто-асфальтеновых структур, депонируемых в осадок.

Таким образом, деградация нефти в окислительных условиях поверхностных гесистем - многоэтапный, динамический процесс, характерной особенностью которого является различие скоростей преобразования отдельных компонентов нефтяной смеси. В основе механизма трансформации нефти лежат физико-химические и биохимические деструктивные и синтетические процессы превращения углеводородного геосубстрата в разноклассовую гетероатомную субстанцию с высочайшим геохимическим потенциалом и восстановленной биофильностью.

Восстановление нефтезагрязненных геосистем связано с включением продуктов трансформации нефти в биогеоценотические круговороты вещества, энергии, информации. Включение в метаболические процессы неустойчивых и устойчивых подвижных продуктов трансформации (окисей, спиртов, оксосоединений, кислот, сложных эфиров) - имеет явные негативные последствия, поскольку основная часть этих соединений экологически опасна. Необходимо отметить, что гигиенические нормативы для большинства идентифицированных трансформеров нефти не установлены, но сопоставление с элементными, функциональными гомологами и изомерами из "Перечней" контролируемых соединений, позволяет утверждать о поступлении в почвы и воды соединений 1-3 классов опасности по санитарно-токсикологическим, общесанитарным и органолептическим показателям вредности.

Включение устойчивых малоподвижных продуктов трансформации нефти в циклы идет через их депонирование в органо-минеральные комплексы сингенетичного органического вещества геосистем, что обусловлено принципиальной схожестью основных углеродных скелетов биомолекул матрицы и биофильности молекул нефти. Экологические последствия гумификации смолисто-асфальтеновых нефтяных комплексов достаточно неоднозначны, но исследования разливов нефти показали, что полная регенерация биоценозов (микрофлора, микро- и мезофауна, высшая растительность) не достигается даже через 25 лет после аварии.

Механизм деградации нефти, изученный на разных уровнях - от общих физико-химических свойств до молекулярных реакций - был положен в основу разработанной методологии исследования органического вещества нефтезагрязненных геосистем и применен при идентификации источников углеводородного загрязнения водозабора "Усолка". Присутствие нефтепродуктов в составе аквабитумоидов поверхностных и подземных вод водозабора наблюдается с начала его эксплуатации до настоящего времени. Расположение в пределах санитарно-защитной зоны данного водозабора ряда нефтяных месторождений (Бельское, Жилинское, Чашкинское) и нефтеперспективных структур (Северо-Чашкинская, Пашковская) послужило выдвижением в качестве одной из возможных причин объяснения этого явления техногенного загрязнения, источником которого являются пробуренные нефтяные скважины. Проведенные эколого-геохимические исследования показали, что формирование углеводородного загрязнения приповерхностной гидросферы связано с двумя источниками. Первый источник - вертикальный диффузионно-фильтрационный массоперенос, обусловленный естественным "углеводородным дыханием" недр и усиливаемый в зонах повышенной трещиноватости осадочного чехла. Второй источник - инфильтрационные воды, обогащенные органикой растительного происхождения.

Углеводородные структуры от глубинного источника достаточно длительное время сохраняют свою "визитную карточку" представителя ореола рассеяния нефтяной залежи, поскольку мигрируют в слабоокислительных и восстановительных условиях подземной гидросферы. На это указывают:

- обогащенность аквабитумоидов алифатическим и ароматическими соединениями (более 50% в составе МНФ), являющимися наиболее нестабильными компонентами нефтяной смеси (в рамках модельных экспериментов, т.е. без подтока новых порций УВ, их доля к концу 30-дневной экспозиции составила менее 6%);

- характер функциональных кислородсодержащих соединений (доминируют продукты первых стадий окисления нефти - ненасыщенные УВ, окиси, спирты и оксосоединения) и присутствие тиолов и элементарной серы (подтверждает деградацию УВ в анаэробных условиях).

Результаты детальных геохимических исследований показали, что основная масса органики в исследуемых водах обусловлена своим происхождением веществам, синтезируемым в процессе жизнедеятельности растений и при их захоронении в торфяных образованиях, широко распространенных в долине р.Усолка. Переход растительных углеводородов и их производных в водную фазу при гидролитических процессах, приводит к выносу водами с 1 кг торфа до 40 мг органики, в которой доля нефтепродуктов достигает 0,7 мг/дм3. Данные нефтепродукты по набору углеводородных структур слабо отличаются от нефтяных, но не содержат фракционно-выделяемой ароматики и характеризуются специфическим набором гетероструктур растительного происхождения.

Выводы:

Проведенные исследования позволили:

- обосновать модель деградации нефти в почвенных экосистемах, отражающую специфику внешних физико-химических и биохимических факторов в различных ландшафтных условиях;

- доказать, что трансформация нефти протекает через реакции гидрирования, дегид-рирования, гидроксилирования, оксосинтеза, карбоксилирования, декарбоксилирования, этерификации, гидролиза, металлепсии, конденсации, совокупность которых приводит к деградации углеводородного субстрата;

- исследовать геохимию нефти в водных растворах, позволившую на молекулярном уровне отразить особенности механизма и биохимической трансформации нефти в гидросфере;

- разработать методологию исследования органического вещества нефтезагрязненных геосистем, включающую лабораторное моделирование поведения систем "нефть - почва", "нефть - вода" и комплекс детальных химико-аналитических исследований состава битумоидов.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений21:39:32 18 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
14:46:52 24 ноября 2015
Информация полезна и при изучении проблемы нефтяного загрязнения морской донной среды.
Осадчая Татьяна Сергеевна12:33:16 25 декабря 2006Оценка: 4 - Хорошо

Работы, похожие на Реферат: Эколого-геохимические аспекты трансформации органического вещества нефтезагрязненных геосистем

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150688)
Комментарии (1839)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru