Қоршаған ортаның мониторинг әдістері

 

   Материалдың беріктік қасиеті - пайдаланған полиэтилен түріне байланысты. Қаптағыш құрамына жоғарғы қысымдағы полиэтилен (ЖҚПЭ) (түйір түріндегі) пайдалану ең жоғарғы беріктікті көрсетті, төменгі қысымдағы полиэтилен (ТҚПЭ) (түйір түріндегі) пайдаланғанда қаптау материалдарының беріктігін көрсетті, ал пленка түріндегі ЖҚПЭ-ны пайдаланғанда беріктігі орташа болды.

   Сонымен, қаптау материалының құрамында ПЭВД болғанда, оны жүгі ауыр жүйелерді қорғауға пайдалану тиімді болады, мысалы қалдықтар полигоны табанын гидроизоляциялауды, пайдалану жағдайында механикалық күш түсетін жерлерге ТҚПЭ құрамдас қаптау материалдарын пайдалануға болады (қойма қабырғалары, құдықтар және т.б.)

Сұйық өткізбейтін қаптау материалын зертханалық зерттеу, оның физико-химиялық қасиеттері, беріктігі мен релаксациялық қысымынан басқасы, құрамында АШПШ саз, құм және әк бар композициямен салыстырғанда артықшылығы көп екендігі анықталды.

   Материалдан жасалған мұнай өнімдерінің экстракциялық шамасы  0,01-0,06 мг/дм3, бұл АШПШ негізіндегі органо-минеральды композицияға қарағанда көп есе аз. Олай болса, қалдықтарды орналастыру полигондар жағдайында пайдалану, сұйық өткізбейтін қаптаманың су объектілеріне нормативтен көп әсер ете алмағанын көрсетеді.

Бұл қасиеті сүзілуге қарсы экранның құрылымын жеңілдетуге мүмкіндік береді. Бұл қаптама материалының жоғарғы және төменгі қосымша саз қабаттарын азайту есебінен жүргізіледі.

Біздің зерттеуде бастапқы жағдайдағы АШПШ микрофотосуреті және әртүрлі ара қатынастағы қоспалары бар материал үлгілері пайдаланылды. Бастапқы жағдайдағы АШПШ коллойдті жүйеде болады, онда майдаланған асфальтендер, парафиндер және механикалық қоспалар бар, майдаланып таралған ортасы шайырлар және майлар болып табылады. Әртүрлі көлемдегі майдаланған бөлшектер түріндегі қатты көмірсутектері және механикалық қоспалар – бұл ядролар – олардың әрқайсысы тығыздығы азаятын қабатпен қапталған (ауыр шайырдан майға). Жүйенің бөлшектері арасындағы байланыс –механикалық.

АШПШ-ға полиэтилен қалдықтарын қосу композициясының құрылымын өзгертеді. Оған материалдың массасының 50-60% полиэтилен қалдықтарын қосқанда құрылымы ерекше болады: полиэтилен бетіндегі, бағытталған ірі дентритті “сабақты”түзілімдер АШПШ-ның байланыстырғыш бөлшектерін өте жақсы біріктіріп тығыз монолитке айналдырады. АШПШ-да полимер торын, бір материалға екінші материалды механикалық қосумен беріктігін күшейткен, ерекше орта деп қарауға болады.

Майдақұрылымды зерттеген кезде материалды алу процессінде полиэтилен мен АШПШ-ның бірігіп полимерленуі жүретіні анықталды. Ол жоғары молекулалы қоспа түзеді және бағытталған дендритті түрдегі тығыз оралатын молекулярлы құрылымға ие. Осы қасиеті беріктікті жылдам өсіреді және қоспаның басқа қасиеттерін жақсартады.

Зерттеу қорытындысында серпімділік қасиеті бар, су тартқыштығы және сүзілу коэффициенті төмен, компоненттердің химиялық өзара қатынасынан және олардың антифракцияларға айналуынан болатын агрессивті ортада тұрақтылығы жоғары қаптағыш материал алынды.

Техногенді АШПШ пайдаға асырудың технологиясын табу үшін жасалған эксперименталды теориялық кешенді зерттеулер, бұл қалдықты гидроизоляциялық материал алу үшін шикізат көзі ретінде қарауға болатынын негіздеуге мүмкіндік берді. Ұсынылған әдістермен қалдықтың осы түрін пайдаға асырудың технологиялық артықшылықтары табылды. Бұл технологияларда қатаң талаптар жоқ: АШПШ құрамына байланысты және АШПШ-ны алдын-ала дайындау талап етілмейді.

Осы техникалық шешімдерді іске асыру эколого-экономикалық жағынан тиімді, себебі АШПШ-ны өңдеуге ұсынылған технологиялар салдарынан екінші қалдықтар түзілмейді және жаңа өнім алуға толық мүмкіндік береді.

Ғылыми зерттеулер қорытындысында жасалған АШПШ-ны пайдаға асыру технологиясын өндірісте пайдалану орта есеппен, мұнай өндіруші кәсіпорынның жинау объектілеріндегі қатты қалдықтарды орналастыруды 30% азайтады, мұнай қалдықтарымен жұмыс барысында экологиялық қауіпсіздікті арттырады.

Сонымен, қорыта айтқанда:

   1. Мұнайгаз өндіруші кешенді кәсіпорындарындағы мұнай қалдықтары-ның түзілу жағдайын, құрамын және қасиеттерін зерттеп, мұнай қалдықтарын басқарудағы мәселелер жағдайын жүйелік анықтау жұмысы орындалды.

  Оларды пайдаға асыру әдісін таңдау кезінде негізге алынатын классификациясы жасалды.

2. Мұнай өндіру ісінің барлық  сатысындағы түзілетін мұнай  қалдықтары-ның нормаларын есептеу  әдісі табылды.

3. Табиғи жүйені ластандыру көзі  болып табылатын орналастыру  объектілерінде жиналған АШПШ-ның  пайдалы материалдық ресурстар  екені анықталды және ол техногенді  шикізат есебінде қаралатын болды.

4. Эксперименталды зерттеу және  теориялық қорытындылау барысында ресурсты үнемдеу технологиясы қолданылды, мұнай өндіруде жиналатын қатты қалдықтардың көлемін 30% азайтуға мүмкіндік береді.

Бұл АШПШ-ны пайдаға асыру жолымен, яғни алдын-ала белгіленген физико-механикалық мазмұндағы, нормативке сай гидроизоляциялық материалды алу барысында іске асырылады.

 

1.4. Су көздерінің мұнаймен  ластануы

Мұнай және мұнай өнімдері сулы ортаны ластайтын едәуір масштабты заттар болып табылады. Мұнай және мұнай өнімдері экожүйенің көптеген компоненттеріне едәуір кері әсерін тигізеді. Мұнай өнімдерінің кері әсерлерінің түрлері өте үлкен. Осы себеп бойынша экологиялық биотехнология сулы ортаның мұнаймен ластануынан тазарту әдістерін жасауда.

Көмірсутектерді бактериялармен ыдыратуға байланысты зерттеулер негізінен өте баяу жүретін процессті жылдамдатуға бағытталған. Америкалық зерттеушілер көмірсутектерді ыдыратуға мүмкінді бактериялық штаммдарды ағынды суларды тазалау станцияларынан бөліп алды. Францияда көмірсутектерді ыдырата алатын теңізде өмір сүретін бактериялардың түрлерін жылдам көбейту технологиясын жасады

Ыдыратуды жылдамдату үшін ластанған алқаптағы көміртек, азот және фосфордың қоспаларынан тұратын микроэмульсиямен жабады. Сонда бұл заттарды қосу пайдалы бактериялық штаммдардың көбеюін жоғарылатады. Атлантика және Жер орта теңіздерінде француз зерттеушілерінің жүргізген тәжірибелері келесі қорытындыларды жасауға мүмкіндік берді: жаңа әдіс қолданған жерлерде бір апта аралығында ластанған беттен көміртектің 70-90% жойылды, ал өңделмеген жерлерде ол 12-20% ғана. Әр операциядан кейін фитопланктон тығыздығы жоғарылап отырды. Микроэмульсия 1:10 концентрациясында тиімді болды, мұндай концентрация көмірсутектерден пайда болатын ластануды ыдырату үшін қолданатын диспергаторлар көбіне лайықты. Биологиялық процестің артықшылығы, ол қоршаған ортаға жаңа ластағыш агенттің шығуын тудырмайды. Жаңа технология теңізде де, батпақты жерлерде де, сонымен қатар кездейсоқ ластануды, мысалы теңіздің портты аумақтарында бақылау үшін жасалған [4].

Топырақты, өндірістік және ағынды суларды тазалаудың биологиялық және мұнай бөлу әдістерін жетілдірумен айналысатын «Alpha Environmental» компаниясы (АҚШ) 1990 жылы Мексика бұғазында «Maga Borg» танкері апатқа ұшырағаннан кейін пайда болған мұнай қалдығы (дағы) оқшауланғаны туралы хабарлады. Бір ай аралығында су бетінің 40 акрасы тазаланды, оған 60 кг жоғары бактериялық биомасса жұмсалды. Биопрепарат 45 жыл зерттеу жұмыстарының нәтижесінен пайда болған бактерияларда 65 түрлі штамдарының жиынтығы түрінде жасалған. Биотазалағыш механикалық және химиялық тазалау шараларын жүзеге асырғаннан кейін қолданды. 1 акра (1 акр = 4046,86 м2, яғни 0,4 га жоғары) су бетін тазалау жұмысының құны 10 мың долларды құрайды. Осы жұмыстарды нәтижелі орындағаннан кейін фирма Halwerton Bay аймағында 17-миль мұнай дағымен өте ластанған жағалауды өңдеуге жаңа келісім-шарт жасады [6].

Биоыдырату жылдамдығы бір уақытта мұнайға бактерия өнімдерін және N, P және K органикалық субстраттардың қосымша көздерін қосу барысында тез өседі. Қоршаған ортаның  аэрация бағытының, азоттың, фосфордың, калийдың қосымша көздерімен қамтамасыздандыру биоыдырату процесстерінің қарқындылығын тудырады. Егер ластанған суға қажетті қоректену көзін қосса, онда 20 тәулік аралығында табиғи мұнай жоюшы микрофлорлардың концентрациясы 4 есеге жоғарылайды [6].

Авторлар [6] жасаған биопрепараттар жоғары жылдамдықпен мұнай өнімдерін жоюға мүмкіндік береді, яғни оларды мұнаймен ластанған су қоймаларын және ағынды суларды тазалау үшін қолдануға болады. Алынған препараттар Нева суын 16,2 % н-алкандарынан және 0,82 мг/л  ароматты көмірсутектерден тұратын мұнай өнімінен тазалау үшін тиімді болып табылды. Бактериялық препараттар көмегімен тазалау дәрежесі 99,9 % жетті [6].

ХХ жүз жылдықтың ортасынан бастап, әлемде отын-энергетикалық ресурстарды, оның ішінде мұнайды тұтынудың аса көп өскендігі байқалады. Мұнай өндірісі қоршаған ортаның ластануын арттырды, бұл экологиялық дағдарысқа әкеліп соғуы мүмкін. Мұнаймен ластану алқабының 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.

Мұнай және мұнай өнімдерінің мұхиттық ортаға түсуінің негізгі көзі – жағалауда орналасқан мұнай тазалайтын кәсіпорындар, өндірістік қалалар және т.б., ластанушы заттардың жалпы көлемінің 50% солардың үлесінде. Ең қауіптісіне танкерлермен тасымалдауда және су астындағы мұнай кен орындарын өңдеуде мұнайдың ағып кетуі жатады. Танкерлердің немесе платформалардың кездейсоқ апаттарға ұшырауы салдарынан теңіздік немесе мұхиттық ортаға, суды ластайтын, көп мөлшерде мұнай төгіледі (кейде бір апаттарда 100 мың т. дейін) зор экономикалық шығын орын алады.

Теңізде төгілген мұнай және мұнай өнімдері алғашқы сағаттарда тірі организмге өте күшті улы әсер етеді, яғни ең зиянды жеңіл көмірсутегі фракциялары ұшып кеткенше планктон, кәсіптік балықтар, шаян тектестер жаппай қырылады. Одан әрі ластаушы заттар, өздерінің уландырғыш қасиеттерінің көп бөлігін жоғалтқанымен жағымсыз әсері жалғаса береді. Теңіз жануарларының ткандерінде жинала отырып олардың мінез-құлқына, көбеюіне кері әсерін тигізеді. Теңіз экологиялық жүйесінен басқа, мұнаймен ластанғанда жағалаудағы аймақтарда жапа шегеді, жағажайлар істен шығады, теңіз құстары өледі, туристер мен демалушылар жаппай көшеді. Бұл белгілі бір аудандарға экономикалық шығын алып келеді.

Әлемдік мұхиттың ластануы күн сайын көбеюде, сондықтан адамзат болашақта бүгінгі экологиялық жағдайдан да көп есе күрделі жағдайға тап болуы мүмкін. Мұны болдырмау үшін гидросфераны сауықтыруға бағытталған шараларды барынша жандандыру қажет. Мұндай шаралар біраз уақыттан бері жүргізіліп те келеді, алайда олардың тиімділігі аз, себебі жалпы теңіз және мұхит бетін ластау азаймай тұр.

Соңғы уақытта, әлемдік мұхитты сауықтыру шараларының жаңа тенденциялары пайда болды: теңіз және мұхит суларына тазаланбаған ағынды суда төгетін ластаушы көз болып табылатын кәсіпорындарға табиғатты қорғау шаралары көбейтілді. Танкерлік апаттар санын азайтып тасталатын кәсіптік су көлемін төмендетуге мүмкіндік беруі керек; техникалық қауіпсіздікті күшейту және шельфтік, әсіресе үлкен тереңдіктегі мұнай кен орындарын өңдеуді жетілдіру; су астынан, құбырларды пайдалана отырып, тасымалдау процесін жақсарту; төгілген мұнай зардаптарын тез жою үшін пайдалануға мүмкіндік беретін тиімділігі жоғары және экономикалық жаңа әдістерді ойлап табу; бақылау жүйесін және кенеттен болған ірі мұнай апаттары туралы хабарлауды ұйымдастыру; қоршаған ортаны сауықтыру ісінде халықаралық және региональдық өзара қарым-қатынасты дамыту.

Гидросфера қазіргі уақытта, мұнай және оның қайта өңделген өнімдерімен интенсивті ластануда. Ластану көздері әртүрлі. Осыған байланысты олардың бірқатар белгілерін есепке ала отырып жүйелестіру қажет. Ластану белгілерін жүйелестіру 8-кестеде көрсетілген.

Гидросфераны ластаушы барлық көздер өздерінің шығу жағдайына қарай жасанды және табиғи деп бөлінеді.

Жасанды ластану көздері - әлемдік отын-энергетикалық комплекс шеңберіндегі адамның шаруашылық қызметінің негізінде пайда болады.  

 

Кесте 8. Ластану белгілерінің жүйесі

 

Классификациялау белгілері	Ластаушы көздері
Пайда болуы   Шығу орны бойынша     Уақытша белгілері бойынша Кеңістік-уақыт белгілері бойынша	Жасанды Табиғи Континентальды Теңіздік Атмосфералық Тұрақты, кездейсоқ Белгіленген, белгіленбеген

 

Қазіргі кезеңде, антропогендік қызмет қорытындысында теңіз және мұхит суларына түсетін мұнайлы лас заттар  үлесі мұхиттың ортаға түсетін мұнайдың жалпы көлемінің 90 % құрады. Шельфті кен орындарында теңіз түбіне сұйық көмірсутегінің шығып кетуі табиғи ластаушы көзге жатады.

Шығу орнына қарай мұхит пен теңіз суларын ластаушы көздер континентальды, теңізді және атмосфералы болып бөлінеді. Континентальды ластаушы заттарға мұнай және оның қайта өңделгеннен кейінгі өнімдерінің көлемі жатады, олар ең алдымен табиғи ортаға түседі, құрлықтағы адамның шаруашылық қызметі нәтижесінде сосын өзен арналары немесе тасымалдаушы құбырлар арқылы жағалаудағы суға тасталады. Бұл жерде негізгі ластаушы объектілерге жағалауға жақын орналасқан мұнай өңдейтін зауыттар және ірі өнеркәсіптік қалалар жатады.

Жеке теңіздік ластаушы көздерге су астындағы мұнайды өндіруде жоғалтқан мұнай шығындары, танкер апаттары, танкерлердің лас суларды тастауы және т.б. айтуға болады.

Жер атмосферасы көмірсутектерінің мұхиттың ортаға түсуіне себепші жанама көз деп есептеледі.

Бұл жерде ластану төмендегі схемамен жүреді. Қайта өңдеу және мұнайды құрлықта пайдалану салдарынан көмірсутектерінің ұшатын құрамы ауа бассейніне тарайды, біртіндеп ыдырап, көп қашықтыққа жетеді. Атмосфералық жауын-шашынмен қосылып, көмірсутегілері жер бетіне немесе мұхит бетіне тұнады.