Геохимия нефти и газа - Географический факультет МГУ

Программа дисциплины «Геохимия нефти и газа»
Автор: д.г.н., в.н.с. Ю.И. Пиковский
Цель: формирование у студентов представлений о геохимии природных и
техногенных углеродистых веществ в ландшафтах, в первую очередь, нефти,
нефтепродуктов,
углеводородных
газов
и
полициклических
ароматических
углеводородов, их геоэкологическом значении и роли в эволюции и антропогенных
изменениях биосферы.
Задачи:
 дать представление о геохимических циклах углерода и углеводородов в биосфере;
 ознакомить с химическим составом и геохимическими особенностями природных и
техногенных углеродистых веществ, процессами их миграции, аккумуляции и
эволюции в биосфере;
 ознакомить с природными источниками и естественными проявлениями в ландшафтах
нефти, углеводородного газа и полициклических ароматических углеводородов
(ПАУ);
 ознакомить с техногенными источниками загрязнения окружающей среды при добыче,
транспортировке и переработке нефти и газа
 дать представление о характере и последствиях воздействия углеводородов на
экосистемы в разных природных условиях;
 познакомить с научными концепциями рекультивации земель, загрязненных нефтью и
нефтепродуктами;
 дать представления о методах экологической геохимии;
Место в структуре ООП:
Дисциплина «Геохимия нефти и газа» входит в модуль «Геохимия и биогеохимия
ландшафтов»
вариативной
части
ООП
по
специальности
«Экология
и
природопользование». Курс имеет объем 72 часа общей трудоемкости и читается
студентам в 7 семестре.
Дисциплина объединяет теоретическое, экспериментальное и практическое
направления экологической геохимии. Она обобщает и систематизирует знания,
полученные студентами в течение всего предшествующего периода обучения.
Изучению данной дисциплины предшествуют дисциплины: почвоведение,
геохимия ландшафтов, химия почв, количественный и качественный анализ, геохимия
природных и техногенных ландшафтов, геохимия природных вод. Кроме того, изучение
данной дисциплины необходимо для освоения последующих дисциплин: биогеохимия,
оценка воздействия на окружающую среду, антропогенные почвы, аналитические методы
контроля окружающей среды.
Освоение дисциплины способствует формированию у студентов ясного
представления о роли нефти и нефтепродуктов в изменении окружающей среды, методах
их диагностики, концепциях охраны и восстановления экосистем, находящихся под
влиянием нефтегазового комплекса.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
 особенности и значение для экологии химического состава нефти, нефтепродуктов,
углеводородного газа и их геохимических спутников;
 основные источники загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами;
 влияние нефти и нефтепродуктов на компоненты экосистем (почвы, поверхностные и
подземные воды, растительность, животный мир, человека) в разных природных
зонах;
 основные современные концепции рекультивации земель, загрязненных нефтью и
нефтепродуктами;
 основные принципы оценки устойчивости ландшафтов к углеводородному
загрязнению и подходов к геоэкологическому нормированию нефти и нефтепродуктов
в почвах;
 принципы физико-химической диагностики нефти, нефтепродуктов, ПАУ в
компонентах ландшафта.
уметь:
 квалифицированно
интерпретировать
результаты
химических
анализов
нефтепродуктов и ПАУ в природных средах (воздуха, воды, почвы);
 давать оценку устойчивости ландшафтов и их компонентов к загрязнению нефтью и
нефтепродуктами с учетом состава загрязняющих веществ и природных условий.
 квалифицированно намечать точки отбора проб для анализа нефтепродуктов и ПАУ,
выбирать оптимальные методы такого анализа, выбирать дополнительные
исследования, необходимые для интерпретации результатов.
владеть:
 экспрессными методами анализа и оценки загрязнения компонентов ландшафта
нефтью и нефтепродуктами;
 навыками практического использования геоинформационных технологий для оценки
устойчивости почв к углеводородному загрязнению.
Содержание
Введение в дисциплину.
Предмет геохимии нефти и газа. Экологическая геохимия нефти и газа как раздел
нефтегазовой геоэкологии. Программа курса. Распространение углерода и углеводородов
в Космосе и в геосферах Земли. Углеродистые вещества как форма существования
углерода. Значение углерода и углеводородов для биосферы. Место биосферы в
геохимических циклах углерода и углеводородов. Человек и нефть: история
взаимоотношений.
Раздел 1. Природные и техногенные углеродистые вещества в окружающей среде:
химический состав, типология, диагностика.
Природные
углеродистые
вещества:
формы,
типология,
распространение,
происхождение. Горючие полезные ископаемые. Компоненты углеродистых веществ и их
свойства. Классы углеводородов: алканы, циклоалканы, арены. Гетероатомные
соединения. Смолы и асфальтены. Модификации аморфного углерода (карбоиды). Нефть,
элементный и молекулярный состав, физические свойства, распространение,
классификации.
Микроэлементы
нефти.
Токсичность
нефти.
Экологическая
классификация нефти. Природный газ и газовый конденсат: состав, распространение,
классификации. Сланцевый газ. Газовые гидраты. Нефтегазовый флюид: миграция в
земной коре и образование скоплений. Геохимические спутники нефти и газа и их
токсичность: твердые битумы, пластовые воды, сернистые соединения, ртуть.
Техногенные углеродистые вещества. Нефтепродукты: виды, способы получения, состав,
свойства. Токсичность нефтепродуктов. Полициклические ароматические углеводороды:
структура молекул, происхождение, распространение. Канцерогенные представители
ПАУ. ПАУ как индикаторы геохимических процессов в ландшафтах и земной коре.
Диагностика углеродистых веществ в окружающей среде. Люминесцентные свойства
углеродистых веществ. Люминесцентное определение битуминозных веществ, нефти,
нефтепродуктов и ПАУ в почве и воде.
органического углерода.
Спектрофотометрическое определение
Раздел 2. Природные и техногенные источники нефти, нефтепродуктов, ПАУ в
ландшафтах.
Природная генерация углеводородов в ландшафтах. Углеводороды в атмосфере Земли.
Естественные проявления нефти и газа на поверхности суши и дне Мирового океана.
Добыча нефти и газа. Нефтегазоносные бассейны и нефтедобывающие провинции.
Природные зоны, в которых производится добыча нефти и газа. Нефтяные и газовые
промыслы: структура, объекты и потенциальные источники загрязнения. Пластовая
жидкость, буровые растворы, химические реагенты как промысловые загрязняющие
вещества. Транспортировка нефти и газа. Нефте-, газо- и продуктопроводы. Основные
причины порыва трубопроводов. Морские и железнодорожные перевозки нефти и
нефтепродуктов, аварии с ними связанные. Нефтеперерабатывающие комплексы:
структура, объекты и источники загрязнения среды. Огне- и взрывоопасность на
нефтеперерабатывающих предприятиях. Хранилища и распределительные объекты нефти,
газа и нефтепродуктов.
Раздел 3. Поведение нефти и нефтепродуктов в ландшафтах: миграция,
аккумуляция, естественная деградация.
Миграция нефти в почвенном профиле. «Нефтеемкость» почв. Геохимические барьеры
для нефти и нефтепродуктов в почвах. Структура и динамика ареалов загрязнения почв
при разливах нефти. Первичные и вторичные ареалы нефтяного загрязнения. Первичные и
вторичные ареалы засоления почв пластовой жидкостью. Естественные процессы
разложения нефти и нефтепродуктов в ландшафтах. Углеводородоокисляющий
бактериальный фильтр. Факторы закрепления, рассеяния, окисления и деградация нефти и
нефтепродуктов в ландшафтах разных природных зон. Понятия об углеводородном
состоянии почв и об углеводородном геохимическом поле в почвах.
Раздел 4. Влияние нефти и нефтепродуктов на наземные и морские экосистемы.
Механические нарушения и геохимические изменения почв и почвенного покрова.
Воздействие на почвенные экосистемы. Воздействие на высшую растительность и
животный мир. Загрязнение поверхностных и грунтовых вод продуктами нефтегазового
производства. Влияние нефти и нефтепродуктов на морскую биоту.
Раздел 5. Геохимическая устойчивость ландшафтов к загрязнению нефтью и
нефтепродуктами, экологичекое нормирование.
Природные механизмы защиты и самовосстановления загрязненных и нарушенных
экосистем. Понятие об устойчивости ландшафтов суши к техногенному воздействию.
Ресурсный потенциал устойчивости ландшафтов к загрязнению органическими
веществами.. Природные механизмы самоочищения почв от углеводородных
поллютантов. Восстановление почвенной биоты в самоочищающихся нефтезагрязненных
почвах. Восстановление растительного покрова на нарушенных и загрязненных землях.
Карты устойчивости почв к углеводородному загрязнению. Подходы к нормированию
загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами. Природные механизмы защиты морских
экосистем к техногенному загрязнению.
Раздел 6. Рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.
Основные подходы к рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.
Экстренная ликвидация залповых разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности почвы.
Общие принципы ликвидации остаточного загрязнения в почвах. Кpитеpии загpязнения
почв нефтью и нефтепpодуктами. Технический проект рекультивации земель..
Особенности рекультивации земель в разных природных зонах. Экологическая оценка
методов рекультивации загрязненных земель. Современные методы и технологии.
Ликвидация разливов нефти и очистка морской среды.
Раздел 7. Методы экологической геохимии нефти и газа.
Химико-аналитическая диагностика загрязнения объектов окружающей среды нефтью и
нефтепродуктами. Биологическая индикация нефтяного загрязнения компонентов
ландшафта (биотестирование). Ландшафтно-геохимический мониторинг природной среды
в сфере влияния нефтегазовых комплексов. Анализ углеводородных состояний почв и
углеводородных геохимических полей в ландшафтах.
Рекомендуемая литература
а) Основная
1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем: Учебник. М.: Химия,
2002. – 608 с.
2. Баженова О.К., Бурлин Ю.К., Соколов Б.А., Хаин В.Е. Геология и геохимия нефти и
газа: Учебник. 2 изд.М.: Изд-во Моск. ун-та. Изд. Центр «Академия». 2004. 415 с.
3. Соболева Е.В., Гусева А.Н. Химия горючих ископаемых: Учебник. М.: Изд-во Моск.
ун-та., 2010. 312 с.
4. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. Учеб. пособие._
М.: Географический факультет МГУ, 2007. – 350 с.
5. Экология нефтегазового комплекса. Учеб. пособие. Под ред. А.И. Владимирова и В.В.
Ремизова. – М.: ГУПИзд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. М.И. Губкина, 2003.
416 с.Т.1. Э.Б. Бухгалтер, И.А. Голубева, О.П. Лыков и др. 2003. – 416 с.
б) Дополнительная
1. Бухгалтер Э.Б., Самсонов Р.О., Будников Б.О. и др. Экология газового комплекса. М.:
Научный мир, 2007. – 383 с.
2. Восстановление нефтезагрязнённых почвенных экосистем/ Ред. М.А. Глазовская. М.:
Наука, 1988. 254 с.
3. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в горных породах и почвах/
Ред. А.Н. Геннадиев и Ю.И. Пиковский – М. Изд. МГУ, 1996.- 192 с.
4. Доценко В.В. Геохимия и происхождение нефти и газа. Учебное пособие для вузов. –
Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2007. – 308 с.
5. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и
нефтепродуктов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 270 с.
6. Илларионов С.А. Экологические аспекты восстановления нефтезагрязнённых почв.
Екатеринбург: УрО РАН. 2004. 194 с.
7. Ландшафтно-геохимическое районирование и охрана среды. Вопросы географии.
Сборник 120. М.: Мысль, 1983. 206 с.
8. Немировская И.А. Углеводороды в океане. М.: Научный мир. 2004. 328 с.