Қоршаған ортаның мониторинг әдістері

МҰНАЙ ҚАЛДЫҚТАРЫНЫҢ ТОПЫРАҚҚА ӘСЕРІ

(ҚҰМКӨЛ КЕН ОРНЫ МЫСАЛЫНДА)

 

Меңғалиева Гүлназ

Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті

Қызылорда қаласы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

Кіріспе
1. Мұнай кен орындары  топырақтарының ластану жағдайы  және оларды тазарту әдістемесі
1.1. Тау-кен өндірісінің  биотехнологиясы
1.2. Мұнай өндіруші  кешенді кәсіпорынның экологиялық  қауіпсіздігін сақтау
1.3. Қатты мұнай қалдықтарының классификациясы
1.4. Су көздерінің  мұнаймен ластануы
1.5. Құмкөл кен  орнындағы мұнайдың физико-химиялық  сипаттамасы
1.6. Құмкөл кен  орнындағы топырақтың ластану  жағдайын зерттеу
1.7. Апаттан соң мұнай өнімдерінің  жер бетіне төгілуі және оларды қалпына келтіру технологиясы
2. ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
2.1 Жоғары парафинді мұнайдың физико-химиялық  қасиеттері
2.2 Мұнайдан-парафинді көмірсутегілердің  таралуы
2.3 ИҚ-спектрометр әдісімен парафинді  мұнайдың функционалдық топтарын  анықтау
2.4 Мұнай және қатты мұнай қалдығының  құрамындағы ауыр металдарды рентгенфлуоресцентті спектроскопия әдісімен анықтау
2.5. Мұнай құрамын Agilent 7890N/5975 хромато–масс  спектрометрінде хроматографиялық  талдау
2.6. Қатты мұнай қалдығының құрамын  ИҚ-спектроскопия әдісімен талдау
3. Қоршаған ортаның мониторинг  әдістері
3.1. Экологиялық  мониторинг туралы түсінік
3.2. Өсімдік сұйықтарында  микроорганизмдердің концентрациясын қашықтықтан жылдам анықтау әдістері
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер тізімі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Қазақстанда жылына мыңдаған тонна өндірістік және ауылшаруашылығының қалдықтары пайда болады. Бұл қалдықтар топырақты, су көздерін ластап, әртүрлі аурулардың тарауына жағдай жасап, қоршаған ортаға қауіп төндіреді.

Сондықтан осы қалдықтарды пайдаға жарату халық шаруашылығының аса маңызды проблемаларының бірі болып табылады. Бұл проблеманы шешу экологияны ғана жақсартып қоймайды, ол көптеген өндірістік және ауылшаруашылық мәселелерінің дамуына зор үлесін қосады. Сол себепті шынайы экологиялық таза және экономикалық тиімді технологияны пайдалану, экологиялық мәселелерді шешуге зор мүмкіндік береді.

  ХХ ғасырдың соңғы жылдарында  өте тез дамып келе жатқан  ғылыми бағыттардың бірі –  ол биотехнология. Әртүрлі ластаушы  әсерлерден табиғи ортаны қорғауға пайдаланатын биотехнология - экологиялық биотехнология деп аталады. Экологиялық биотехнология әдістері - физикалық және химиялық әдістерді пайдалануға болмайтын немесе қоршаған ортаны одан әрі ластануға әкеліп соғатын жағдайларда және экономикалық тиімсіз кездерде пайдаланылады.

Жер, су және ауаның ластануымен күресудің табиғи әдістерінің маңыздысы биологиялық әдіс болып табылады. Бұл әдістің негізі болып тірі табиғаттың әдістемелері жатады. Бұл әдіс бойынша табиғатты ластайтын улы заттарды қайта кәдеге жарататын спецификалық механизмдер пайдаланылады. Бірақта бұл мүмкіндіктер шексіз емес. Егерде зиянды заттар көп мөлшерде болса, оларды толық залалсыздандыру мүмкін емес, сондықтан биологиялық әдістер антропогендік қысымнан экологиялық жүйені толық қорғай алмайды.

Соңғы онжылдықта адамзат, ғылыми және өндірістік потенциалды пайдалана отырып, өмір сүру облыстарында тірі табиғат әдістемелерін енгізіп отыр. Міне сондықтан ғылыми-техникалық прогресстің негізгі бағыттарының бірі – экологиялық биотехнология пайда болды.

Бұл әдіс бойынша қазіргі заманның биологиялық, техникалық және басқа да ғылымдарды кеңінен қолданып, өсімдік пен жануарлар клеткаларының, микроорганизмдердің мүмкіндігін пайдалана отырып, адам өмірінің деңгейін көтеріп, экологиялық, энергетикалық, медициналық және тамақтану проблемаларын шешуге болады. Қазіргі кезеңде аса дамыған бағыттардың бірі - өндірістік микробиология. Бұл бағыттың ғылыми және практикалық жетістіктері экологиялық проблемаларды шешуге пайдаланылуда.

Экологиялық биотехнология әдістемелері мен процестері, өндіріс ғимараттары құрылысы мен шахталарды салу кезінде және поллютанттардың көбейіп кетуі әсерінен бұзылған жерлерді рекультивациялағанда, мал және құс шаруашылығы қалдықтарын өңдеп, экологиялық қауіпсіз технологиялар жасағанда пайдаланылады.

ХХ жүз жылдықтың ортасынан бастап, әлемде отын-энергетикалық ресурстарды, оның ішінде мұнайды тұтынудың аса көп өскендігі байқалады. Мұнай өндірісі қоршаған ортаның ластануын арттырады, бұл экологиялық дағдарысқа әкеліп соғуы мүмкін. Мұнаймен ластану объектілерінің бірі - Әлемдік мұхит. Қазіргі уақытта мұхиттық ортаға әртүрлі ластану көздерінен жыл сайын орта есеппен 5 млн тонна (кейбір мәліметтер бойынша 10) мұнай және оны қайта өңдеу өнімдері түседі екен, ластаушы заттардың жалпы көлемінің 90% антропогенді болып келеді.

Қазіргі кезеңде мұнай өндіруші обьектілері тазалау қондырғыларымен, алдын-ала жабдықталып іске қосылғанымен, мұнайды өндіруші және тасымалдау кезінде қоршаған ортаға кері әсерін тигізетін заттардан және іс-әрекеттерден толық арыла алмай отыр. Сондықтан, табиғи жағдай үшін шығыны аз, тиімді технико-технологиялық шешімдерді іздестіру қажет. Ұңғымадан алынған мұнай және газды өндіріп, тасымалдау, сұйық көмірсутегі қалдықтарының апаттың салдарынан төгілуінің алдын-алу және қоршаған ортаға тараған мұнай-газ қалдықтарын тез арада жинап, тазарту қажет.

Мұнай өндіруші кәсіпорындардың зиянды әсерлерден қоршаған ортаны қорғаудағы негізгі бағыттары, ол бүлінген жер аумағын қысқарту, ағынды сумен ластануды азайту, мұнайды өндіру және дайындау кезінде тропосфераның төменгі қабаттарына күкірт тотығы мен көмірсутектерінің түсуін, азот тотығының шығымын азайту болып табылады.

Мұнай кен орындарын пайдалану процестерінде, мұнайды тасымалдап және қайта өңдеу кезінде көптеген әртүрлі қалдықтар түзіледі. Олардың негізгі бөлігін ашық резервуарларда жиналып сақталған мұнай шламдары құрайды. Бұл мұнай шламдары екінші дәрежелі қоршаған ортаны ластайтын қалдықтар көздері болып саналады. Сондықтан мұнай өндіруші аймақтардағы құрамында мұнайы бар шламдарды қайта кәдеге жарату және қайта өңдеу, қоршаған ортаны қорғаудағы негізгі мәселелердің бірі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мұнай кен орындары топырақтарының ластану жағдайы және оларды тазарту әдістемесі

1.1. Тау-кен өндірісінің  биотехнологиясы

 

Тау-кен өндірісінде экологиялық биотехнология әдістемелерін пайдаланудың өзектілігі мен маңыздылығы игеруге қолайлы пайдалы қазба қорларының шектеулі екендігіне байланысты болып отыр. Сол себепті минералдық шикізаттың құрамы аз кен орындарын пайдалануға және де өңдеуге қиыншылық туғызатын формадағыларын игеруге және пайдалануға тура келіп отыр. Осындай жағдайлардағы минералдық шикізаттарды биотехнологиялық игерудің маңыздылығы, ол олардың экологиялық тазалығы болып саналады [1].

Сульфидтік минералдарды бактериалды тотықтыру негізінде металлдарды рудалар мен концентраттардан биотехнологиялық жолмен алудың төмендегідей бірнеше артықшылығы бар:

• олар өте икемді келеді, сондықтан әр түрлі сульфидтік минералдарды және олардың қоспаларын қайта өңдеуге болады;
• іске асыру мүмкіндіктерін әртүрлі жолмен жасауға болады;
• жоғары жұмыс қысым мен температураны қажет етпейді;
• темірдің үшвалентті сульфат сұйығына айналу мүмкіндігіне байланысты қасиеттерін жоғалтпай ұстап тұрады;
• сұйық ағындарының барлығы, сумен араласқан түрінде болады, сондықтан олар тез бейтараптанады және де ешқандай зиянды газды өнімдер пайда болмайды;
• процесс оның жүргізу көлеміне тәуелді емес;
• минералдарды өңдеуді кен өндірілетін орындардың жанында жүргізуге болады;
• химиялық әдіспен жасалмайтын реакцияларды жүргізуге болады [2].

Өндірістік жағдайда үйілмелерге және in Situ-ға сілтімен әсер ету ғана пайдаланылады. Бірақ та бактериалды тотықтыру әдістемелерін өндірісте пайдалану мүмкіндіктерін зерттеу бағытында көптеген зерттеулер мен тәжірибелер жүргізілді және жүргізіліп жатыр [3].

Үйілмелерге сілтімен әсер ету арқылы тау-кен өндірісін қалдықтарынан металл алуға болады. Бұларды бұрынғы әдіспен өңдеуге болмайды, себебі руда құрамында металлы өте аз болады немесе қорыту үшін концентрат алуға құрылымы өте күрделі [3].

Мысалға, қазіргі замандағы алтын-мышьяк рудаларынан алтын мен күмісті алу технологиясының пайдасы аз, экологиясы қауіпті болып келеді. Ресейдегі бүкіл барлау жасалған алтын мен күмістің үштен бірі өңдеуге қиын рудалар қатарына жатады.

Биогидрометаллургиялық әдістердің өркендеуіне Россиялық биотехнологтар зор үлесін қосты. Бірнеше институттарда алтыны бар рудалар үшін, биогидрометаллургиялық өңдеу технологиясы жасалған.

Биогидрометаллургиялық технологияның жоғарыда көрсетілгендей артықшылықтары болғандықтан, жақын уақыттарда алтын-мышьяк кен орындарында жаппай орын алуы мүмкін.

Бағасы жоғары болғандықтан металлдарды биологиялық сілтілермен әсер ету зерттеулерінің көпшілігі алтын мен мысқа арналған. Кобальт стратегиялық металл болып саналады және ол АҚШ-қа импортталады және қоспалар өндірісінде пайдаланылады. АҚШ-тағы құрамында металдары аз кендерден кобальтты игеру рентабельды болмайды. Құрамында металлдарды аз рудаларды биологиялық сілтімен әсер ету арқылы игеруге болады [3].

Idaho National Engineering Laboratory-сында кобальтты биосілтілермен әсер етіп алу үшін бактерияның үш түрін пайдалану зерттелді. Микроорганизмдер жеке және қоспалар түрінде пайдаланылды. Құрамында күкіртті қосылыстары бар рудаларды пайдаланғанда, кобальттың шығымы 30-40% болды.

Тотыққан рудалардан металлдың шығуы қиындау болады, бірақ та кобальттың 10%-ық шығымына салыстырмалы түрде тез жетуге болады. Зерттеушілер негізінен назарын металлдың бағасы мен руданың сапасына тәуелді экономикалық аспектілерге емес, технологиялық проблемаларға аударады [3]. Минералдық шикізаттардың аз кезінде, металлдарды көп алу үшін, руданы жоғары сапада өңдеу қажет.

Сондықтан жоғарыда айтылған биотехнологиялық әдістер әр түрлі металлдарды (алтын, мыс, цинк, уран, кобальт) игеретін дүние жүзінің көптеген тау кен кәсіпорындарында пайдаланады.

Алдыңғы тарауларда айтылғандай, қазіргі заманғы энергетикалық қондырғыларды пайдалану, қоршаған ортаның ластану процесімен тура байланысты. Бұрынғы кезде энергетик-мамандар, атом электр станциялары экологиялық тазалықты қамтамасыз етеді деп ойлайтын. Бірінші атом электр станциясының жарылысы бұл ойдың жаңсақ екенін көрсетті. АЭС апаттарының адам баласына бірнеше жылдар бойы, бірнеше ұрпақ бойына зиянын тигізетіні байқалды.

Дәстүрлі энергетикалық технологиялардың қоршаған ортаға зиянды әсері белгілі болған соң, адамзаттың алдына қоршаған ортаны бүлдірмей және қалыптасқан экологиялық жүйеге зиян келтірмейтін (мысалға, гидростанциялар) энергия алуға бола ма деген сұрақ тұрды. Қазіргі кезеңде мұндай энергиялардың бірнеше түрлері ұсынылуда, мысалға: күн энергиясы, жел энергиясы, геотермальды энергиялар және тағы басқалар. Осы ұсынылған таза экологиялық технологиялардың негізгі кемшілігі, олардың экономиялық тиімділігі аздау болады. Ал күн энергиясын ассимиляциялау арқылы фотосинтез процесі негізінде біздің планетада 173 млрд.т құрғақ заттар алынады. Бұл дегеніміз 1 жылғы пайдалы қазбалар энергиясынан бірнеше есе асып түседі.

Және де күн энергиясының негізінде өмір сүретін жер бетінің өсімдік өсетін энергиясы 30·1021 Дж тең болатын қабаттары үшін 1800 млрд.т қатты зат керек. Бұл энергияның мөлшері, барлық белгілі пайдалы қазбалар энергиясының мөлшеріне тең болады [4].

Барлық өсімдіктер сенімді және тұрақты шикізат көзі болып саналады, және де энергия алудың бұл технологиясы экологиялық таза болады. Айта кету керек, ауыл және орман шаруашылықтары қалдықтарын өңдей отырып адамзат маңызды экологиялық проблемаларды шешуде. Егер де осының үстіне энергияны қоса пайдалансақ, онда таза экономикалық пайда болады және қоршаған ортаны ластаудың алдын алуға болады.

Ауаның нашар иісті ластануы көптеген түрлі процесстердің нәтижелерінен пайда болады. Ластаушы көз ретіндегі молекулалар көбіне органикалық болып табылады және сондықтан микробты деградациялауға түсуі мүмкін [5].

Қазіргі уақытта осы мақсатта қолданатын реакторлар «ылғал» және «құрғақ» болып бөлінуі мүмкін. «Ылғал» реактор немесе биоскруббер жабынды реактор ретінде және ластанған газда жұмыс жасайды. Сұйықтың шығыны биопленка пайда болса да, өсімі қатаң шектелген. Нашар иісті компоненттер ауадан сұйыққа өтеді, яғни кез келген қарапайым скруббердегідей, содан соң биопленкада микрофлоралармен қышқылданады. Бұл процестердің негізгі артықшылықтары төмендегідей: жұту тиімділігі өте үлкен, себебі биоқышқылдану иіс көзі ретінде қызмет ететін молекула концентрациясын  нөлге дейін төмендетеді; жұту үшін қажетті сұйық фазасының көлемі тез төмендейді; сонымен қатар ағынды суда жою мәселесі шешіледі [6].