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

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.

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.

Работы по локализации нефтяной линзы, как правило, выполняются путём откачки загрязнения из скважин с помощью насосов. Нефтепродукты удаляют из депрессионной воронки дискретно – по мере их накопления под контролем датчика уровня. Откачанные загрязнённые воды отводятся в наземные очистные сооружения, а очищенные – закачиваются обратно в горизонт через водопоглощающие скважины. Количество необходимых циклов оборота подземных вод для полной очистки определяется экспериментально, так как процесс очистки является многофакторным.

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.

Кроме того, мы планируем разработать новые методы для прогнозирования и предупреждения утечки нефтепродуктов на промышленных объектах.

Узнайте больше о кафедре водопользования и экологии