Учёные СПбГАСУ исследуют миграцию нефтепродуктов в грунтовых водах

Аспирантка СПбГАСУ Елена Корнеева занимается проблемой очистки грунтовых вод от нефтепродуктов. Мы спросили Елену, какие успехи достигнуты и что ещё предстоит сделать в рамках подготовки её диссертации.

 Берег, загрязнённый мазутом, и плёнка нефтепродуктов на воде (из отчёта ООО «Экопром»)

Елена Корнеева

– Я работаю над диссертацией в составе авторского коллектива, возглавляемого моим научным руководителем, заведующим кафедрой водопользования и экологии СПбГАСУ, к. т. н. Анатолием Валентиновичем Кудрявцевым. В состав коллектива также входят доцент кафедры, к. т. н. Алексей Петрович Авсюкевич и магистрантка Дарья Мухаметшина. 

– Елена, почему возникла необходимость усовершенствовать методы очистки? 

– Объекты, связанные с нефтепереработкой или хранением нефтепродуктов, могут наносить большой экологический ущерб. Просачиваясь, нефтепродукты накапливаются в поверхностном слое грунтов, проникают сквозь толщу зоны аэрации и поступают на поверхность грунтовых вод. Этот процесс происходит в течение длительного времени, но становится заметен лишь тогда, когда грунтовые воды выносят нефтепродукт в поверхностные источники.

В зависимости от гидрогеологических условий образуются принципиально различные формы скопления нефтепродуктов в грунтовых водах: плавающая «линза» нефтепродукта, мощность которой может достигать 2–3 метров; зона плёночного растекания; зона растворённых нефтепродуктов. На начальном этапе работы очень важно выбрать метод исследования подземной среды. От информативности методов для оценки загрязнения нефтепродуктами зависит эффективность дальнейших работ.

Очень сложно отследить движение нефтепродукта в грунтовых водах. Для этого надо проводить изыскания и мониторинг, но не всегда есть такая возможность. Например, проблемы могут возникать на частных территориях, куда не допускаются посторонние. В этом случае приходится опираться только на расчёты, предположения, исследования соседствующих территорий. Кроме того, в ходе ликвидации загрязнённых грунтовых вод путём откачки из скважины нефтепродукта там может и не оказаться, хотя все данные по изыскательным работам говорят о том, что «линза» нефтепродуктов находится в данной области.

– Как можно решить эти проблемы? 

– Необходимо разобраться, как ведёт себя нефтепродукт в грунтовых водах. С этой целью наш коллектив изучил данные отчёта по ликвидации нефтяного загрязнения из подпочвенного пространства в посёлке Стеклозавод в Бурятии. На протяжении последних десятилетий здесь наблюдается значительное загрязнение нефтепродуктами реки Селенги, впадающей в Байкал. Очаг загрязнения представлен линзой «гравитационно-подвижных» нефтепродуктов, которая сформировалась на поверхности грунтовых вод за длительный период эксплуатации промышленных объектов (с 1930-х годов). Загрязняющий нефтепродукт – преимущественно дизельное топливо.

Были выполнены инженерные изыскания и расчёты с целью выявить скопления нефтепродуктов в подпочвенном слое, в 2013–2019 годах проводились работы по ликвидации найденных загрязнений. Но это не помогло устранить проблему.

Моделирование притока грунтовых вод к дренажу
_{Фото Дарьи Мухаметшиной}

Мы установили, что на миграцию нефтепродуктов в подземном пространстве влияет множество факторов, которые не всегда учитываются в расчётах, а зачастую их просто невозможно учесть. Это специфика грунтов, колебания уровня грунтовых вод, вид нефтепродукта, гидрологические и физические характеристики и т. д. Теперь наша задача – смоделировать процесс движения грунтовых вод как к скважинам, так и к поверхностным источникам с помощью программы ANSYS CFX. Это позволит максимально точно спрогнозировать направление, время притока, количество извлекаемых нефтепродуктов и т. д. 

– Поделитесь, пожалуйста, дальнейшими планами. 

– В планах – создать работающую модель и продолжить исследования, чтобы усовершенствовать методику изысканий, необходимых для ликвидации нефтяных загрязнений.

Текст: Татьяна Петрова
Фото предоставлены Еленой Корнеевой

✔ Узнайте больше о кафедре водопользования и экологии