ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2010‑10‑15 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.08
7425 На соискание
степени
 кгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Нефедьева Юлия Андреевна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Ершов Э. Д
Мотенко Р. Г
6165 Официальные оппоненты
Минкин М. А
Кроник Я. А

6255
дгмн
кгмн
4662
дгмн
ктн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
226
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

131
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
19
92
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, Геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.30
2151 Полное наименование организации
Д 501.001.30
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН)
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Роль трансформации нефтяного загрязнения в изменении свойств грунтов слоев сезонного оттаивания и сезонного промерзания
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность работы. Активное развитие нефтедобывающей промышленности приводит к существенному увеличению территорий, отводимых для освоения нефтяных месторождений. При этом   
возникает опасность углеводородного загрязнения природных ландшафтов, которая является следствием разливов нефти и нефтепродуктов при их добыче, хранении, транспортировке   
и переработке. Нефть, попадая в почвы и грунты, привносит с собой разнообразный набор химических соединений, нарушающих сложившийся геохимический баланс в экосистемах. Процессы   
деградации загрязнителей в грунтах осуществляются на фоне их активного взаимодействия с грунтовой массой. Это приводит к направленному изменению свойств грунтов, которое может   
быть растянуто во времени не только в результате постепенного проникновения нефти и нефтепродуктов в породы, но и в результате в результате их трансформации.   
  
Большинство исследований свойств нефтезагрязненных мерзлых и промерзающих грунтов, в том числе и теплофизических свойств, на данный момент проводилось на грунтах нарушенного   
сложения. А в реальных условиях состав и свойства загрязненных грунтов изменяются во времени, в связи с этим особенно важным является вопрос изучения нефтезагрязненных грунтов   
при их естественной трансформации в зависимости от времени и условий загрязнения.   
  
Большая часть месторождений нефти и газа России находится в криолитозоне; в отличие от районов распространения талых пород, нефтяное загрязнение криолитозоны и последующие   
изменения свойств грунтов и альбедо поверхности сказывается на температурном режиме и глубине сезонного оттаивания пород. В связи с этим возникает необходимость специального   
экспериментального изучения влияния трансформации углеводородного загрязнения на свойства грунтов слоев сезонного оттаивания и сезонного промерзания, с последующим использованием   
полученных результатов для прогноза последствий разливов нефти и нефтепродуктов в конкретных геокриологических условиях.   
  
Цель и задачи работы. Основная цель работы  выявление влияния трансформации нефтяного загрязнения на свойства и состав грунтов слоев сезонного промерзания и оттаивания.   
  
В связи с поставленной целью основные задачи состояли в следующем:   
1. Ознакомиться с современным состоянием изученности влияния нефтяного загрязнения на свойства и состав дисперсных грунтов, закономерностей изменения состава нефти и ее свойств   
во времени.   
2. Провести комплексное экспериментальное исследование состава и свойств нефти и нефтезагрязненных грунтов разного гранулометрического состава, включаю‑щее в себя: а) отбор   
грунтов разного гранулометрического состава естественного сложения в местах нефтяного загрязнения различной длительности и условий его трансформации; б) геохимическое исследование   
качественного и количественного состава нефти и нефтепродукта, содержащегося в грунтах; в) исследование гранулометрического и микроагрегатного состава нефтезагрязненных грунтов;   
г) исследование теплофизических, акустических и электрических свойств нефтезаг‑рязненных грунтов; д) получение закономерностей изменения исследованных свойств в зависимости   
от длительности трансформации, степени и условий загрязнения, температуры грунтов; е) сопоставление полученных зависимостей изменения состава и свойств грунтов и нефти от   
времени трансформации.   
3. На основе полученных результатов исследований провести прогнозные расчеты изменения мощности слоя сезонного протаивания (промерзания) для грунтов различного состава в районах   
Европейского Севера, Западной Сибири и Аляски с оценкой влияния изменения альбедо поверхности и теплофизических свойств.   
  
Защищаемые положения   
  
1. Реализован комплексный подход к экспериментальному изучению изменения свойств грунтов слоев сезонного оттаивания и сезонного промерзания под влиянием нефтяного загрязнения   
и его трансформации, состоящий в исследовании количественных и качественных изменений нефти, изучении микроагрегатного состава и теплофизических, акустических и электрических   
свойств нефтезагрязненных грунтов.   
  
2. Впервые установленные закономерности изменения теплофизических, акустических, электрических свойств и состава исследуемых грунтов, а также состава нефти в зависимости от   
длительности трансформации, степени и условий нефтяного загрязнения, дисперсности и температуры выявили роль трансформации нефтяного загрязнения в изменении свойств грунтов   
слоя сезонного оттаивания (промерзания), заключающуюся в снижении значений исследуемых характеристик с длительностью трансформации при количественном уменьшении загрязнения   
и подобном характере их изменения и взаимосвязи с изменением состава грунтов и нефти.   
  
3. Установлено влияние нефтяного загрязнения и его трансформации на мощность слоев сезонного протаивания (промерзания) для различных геокриологических условий, заключающееся   
в большем влиянии изменения альбедо поверхности на мерзлые грунты, и более выраженном влиянии изменения теплопроводных свойств на промерзающие грунты из‑за более интенсивных   
процессов трансформации нефти в них. Изменения глубин сезонного оттаивания и промерзания в нефтезагрязненных песках происходят наиболее интенсивно, чем в суглинках, ввиду   
меньшего изменения теплопроводности песков при загрязнении нефтью.   
  
Научная новизна работы заключается в следующем:   
  
1. Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование влияния трансформации нефтяного загрязнения на изменение состава и свойств нефтей и нефтезагрязненных мерзлых   
и промерзающих грунтов разного гранулометрического состава.   
  
2. Впервые получены закономерности изменения теплофизических, акустических, электрических свойств и состава исследуемых грунтов, а также группового состава нефти в зависимости   
от длительности трансформации:   
а) установлено, что через 3 года увеличение содержания асфальтенов в групповом составе нефти и уменьшение коэффициента теплопроводности происходит в ряду: супесь  суглинок   
‑ глина; для глины содержание асфальтенов увеличилось в 5 раз и уменьшение коэффициента теплопроводности (&#955;м) составило около 30%;   
б) через 5 лет трансформации нефти для суглинков и супесей выявлено увеличение содержания асфальтенов в 7 и 2,5 раза, соответственно, и зафиксировано уменьшение значений коэффициента   
теплопроводности (&#955;), скорости продольных волн (V) и удельного электрического сопротивления (&#961;) на 30‑50%;   
в) в суглинке, слагавшем дно нефтяного амбара, в результате 15‑летнего преобразования установлено трехкратное уменьшение коэффициента теплопроводности (&#955;м) при наибольшем   
увеличении асфальтеновой фракции (в 10 раз).   
  
3. Выполнен прогноз влияния трансформации нефтяного загрязнения на мощность слоев сезонного протаивания (промерзания) для различных геокриологических условий, в результате   
установлено:   
а) при совместном влиянии изменения альбедо поверхности и теплофизических свойств под влиянием трансформации нефтяного загрязнения увеличение глубины сезонного оттаивания   
в исследованных районах составило от 20% (в районах с длительно‑устойчивыми типами сезонного оттаивания) до ~70% (в районах с переходными типами сезонного оттаивания пород);   
уменьшение глубины сезонного промерзания в исследованных районах составило ~15‑20%;   
б) при угнетении и исчезновении растительного покрова для всех типов грунтов во всех районах распространения мерзлых пород зафиксировано начало развития процесса многолетнего   
оттаивания пород и увеличение его глубины через 5 лет более чем на 2 м;   
в) сравнение результатов моделирования с литературными данными по полевым исследованиям нефтяного загрязнения криолитозоны показали их хорошую сходимость.   
  
Практическая значимость работы. Экспериментальные результаты могут использоваться при прогнозировании свойств и состава нефтезагрязненных грунтов, а также являются входными   
параметрами для математического моделирования изменения геокриологических условий под влиянием нефтяного загрязнения. Полученные результаты моделирования могут быть использованы   
для прогноза негативных геологических процессов и явлений в местах, подвергающихся нефтяному загрязнению; а также при решении ряда инженерных задач: проектировании хранилищ   
нефти и нефтепродуктов в толщах мерзлых пород и других сооружений, связанных с добычей, транспортировкой, переработкой нефти и др. Часть экспериментальных результатов и выводов   
применяется в научно‑исследовательской работе сотрудников и студентов кафедры геокриологии геологического факультета МГУ.   
  
Личный вклад автора. В процессе работы автором проведено 54 эксперимента по исследованию изменения группового состава нефти в загрязненных дисперсных грунтах, свыше 200 экспериментов   
по исследованию теплофизических характеристик и температуры оттаивания грунтов, 44 эксперимента по определению электрических и акустических свойств, 38 определений гранулометрического   
и микроагрегатного состава загрязненных дисперсных пород. Выполнены многочисленные серии (около 150 вариантов) прогнозов влияния углеводородного загрязнения на динамику слоя   
сезонного промерзания (оттаивания) для грунтов разного состава в районах с различными геокриологическими условиями Европейского Севера, Западной Сибири и Аляски. Выполнена   
оценка влияния изменения альбедо поверхности, теплофизических свойств на глубину сезонного оттаивания и промерзания.   
  
Апробация работы. Основные положения диссертации были апробированы в журналах Вестник МГУ. Серия 4. Геология и Криосфера Земли (2008), а также на шестой международной   
конференции Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа /Москва, 2002/, международной научно‑практической конференции Техногенная трансформация геологической среды криолитозоны   
/Екатеринбург, 2002/, на конференции Актуальные проблемы механики, прочности и теплопроводности при низких температурах. Моделирование замораживания грунтов искусственным   
холодом /Санкт‑Петербург, 2003/, на международной конференции Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения /Пущино, 2003/, седьмой международной конференции Актуальные проблемы   
геологии и геохимии нефти и газа/ Москва, 2004/, 7‑ом международном симпозиуме по освоению вечной мерзлоты /Ланчжоу, Китай, 2004/, XV‑м Российском совещании по экспериментальной   
минералогии /Сыктывкар, 2005/, международной конференции Приоритетные направления в изучении криосферы Земли /Пущино, 2005/, третьей конференции геокриологов России /Москва,   
2005/, конференции по проблемам вечной мерзлоты /Ланчжоу, Китай, 2006/, международной конференции Криогенные ресурсы полярных регионов /Салехард, 2007/.   
  
Публикации. За время работы по данной теме автором совместно с сотрудниками кафедры и научными руководителями опубликовано 15 научных трудов, 2 из которых опубликованы в научных   
журналах, рекомендуемых ВАК  Вестник МГУ. Серия 4. Геология и Криосфера Земли.   
  
Структура и объем работы. Работа объемом 226 страниц содержит 92 рисунка, 19 таблиц и состоит из введения, 7 глав, выводов и списка литературы, который включает 131 наименование.   
  
Благодарности. В основу работы положены результаты экспериментальных исследований и расчетов, выполненные на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ с 2004 по 2008   
г. под научным руководством зав. кафедрой геокриологии, доктора геолого‑минералогических наук, профессора Ершова Э.Д. и старшего научного сотрудника, кандидата геолого‑минералогических   
наук, доцента Мотенко Р.Г., которым автор выражает особую признательность.   
  
Автор выражает искреннюю благодарность всем сотрудникам кафедры геокриологии за ценные советы и внимание к работе, особенно к.г.‑м.н., доценту Пармузину С.Ю., д.г.‑м.н. Зыкову   
Ю.Д., д.г.‑м.н., профессору Роман Л.Т. за ценные консультации, помощь в интерпретации полученных данных, содействие при подготовке работы и редакционные советы. Также автор   
признателен студентам кафедры геокриологии, участвовавшим в проведении экспериментальной программы: Анисимовой И.В., Гераскиной Е.В, Сазанской Е.В.   
  
Отдельную благодарность автор выражает сотрудникам кафедры инженерной и экологической геологии, в частности, к.г.‑м.н., доцентам Николаевой С.К. и Григорьевой И.Ю., сотрудникам   
кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых  с.н.с. Кирюхиной Т.А. и инженеру Натитник И.М., а также доценту кафедры геофизических методов исследования земной коры Модину   
И.Н. за помощь и консультации, оказанные при проведении экспериментов.   
  
Исследования по теме диссертации поддерживались грантами РФФИ (00‑05‑64454), РФФИ(04‑05‑64828) и Университеты России (УР.09.03.002).
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово