г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
Россия
Россия
ВАК 1.6.9 Геофизика
ВАК 1.6.21 Геоэкология
УДК 550.8 Прикладная геология и геофизика. Геологические методы поисков и разведки, интерпретация их результатов
ГРНТИ 37.01 Общие вопросы геофизики
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ГРНТИ 37.25 Океанология
ГРНТИ 37.31 Физика Земли
ГРНТИ 38.01 Общие вопросы геологии
Для решения экологических задач по поиску углеводородных загрязнений довольно часто используются методы малоглубинной геофизики. На загрязнённых участках знания о геологическом строении и гидрогеологических условиях, а также качественных и количественных характеристиках загрязнения необходимы для оценки рисков и планирования реабилитации территории. В статье рассматривается влияние различных факторов на формирование аномалий, выявляемых методами малоглубинной геофизики в процессе изучения загрязнения геологической среды нефтепродуктами. Основной целью подобных работ является обнаружение, оконтуривание и определение путей миграции лёгких нефтепродуктов. В работе описывается несколько обобщённых моделей распространения углеводородного загрязнения, каждая из которых может использоваться для решения поставленных задач, а также быть полезным инструментом для прогнозирования распространения нефтепродуктов и моделирования геофизических откликов от многофакторной среды.
лёгкие нефтепродукты, малоглубинная геофизика, микроорганизмы, гедрогеология, подземное пространство, мониторинг.
1. Алексеев И. В., Дашко Р. Э. К вопросу о роли биокоррозионных процессов в подземной среде мегаполисов // Инженерная геология. - 2016. - № 1. - С. 22-29.
2. Глазунов В. В., Агеев А. С., Горелик Г. Д. и др. Результаты комплексных геофизических исследований по поиску склепов на территории загородного некрополя Херсонеса Таврического в Карантинной балке // Записки Горного института. - 2021. - Т. 247. - С. 1-9. - DOI:https://doi.org/10.31897/PMI.2021.1.2.
3. Григорьев Г. С., Салищев М. В., Сенчина Н. П. О применимости способа электромагнитного мониторинга гидроразрыва пласта // Записки Горного института. - 2021. - Т. 250. - С. 492-500. - DOI:https://doi.org/10.31897/PMI.2021.4.2.
4. Гупало В. С. Приоритетные параметры физических процессов в массиве пород при определении безопасности захоронения радиоактивных отходов // Записки Горного института. - 2020. - Т. 241. - С. 118. - DOI:https://doi.org/10.31897/pmi.2020.1.118.
5. Максимович Н. Г., Хайрулина Е. А. Геохимические барьеры и охрана окружающей среды: учебное пособие. - Пермь : Перм. гос. у-т., 2011. - С. 248.
6. Мовчан И. Б., Шайгаллямова З. И., Яковлева А. А. Выявление факторов структурного контроля коренных золоторудных проявлений методом беспилотной аэромагниторазведки на примере Нерюнгринского района Якутии // Записки Горного института. - 2022. - Т. 254. - 217-233. - DOI:https://doi.org/10.31897/pmi.2022.23.
7. Пашкевич М. А., Бек Д., Матвеева В. А. и др. Биогеохимическая оценка состояния почвенно-растительного покрова в промышленных, селитебных и рекреационных зонах СанктПетербурга // Записки Горного института. - 2020. - Т. 241. - С. 125. - DOI:https://doi.org/10.31897/pmi.2020.1.125.
8. Путилина В. С., Галицкая И. В., Юганова Т. И. Трансформация нефти и нефтепродуктов в почвах, горных породах, подземных водах. Загрязнение, инфильтрация, миграция, деградация. Метаболиты // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. - 2019. - Т. 108. - С. 111.
9. Рязанцев П. А., Нилова М. В., Белохвостик Д. М. Мониторинг миграции нефтепродукта в лабораторных условиях с использованием методики электротомографии // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. - 2017. - № 6. - С. 83-94.
10. Сарапулова Г. И. Геохимический подход в оценке воздействия техногенных объектов на почвы // Записки Горного института. - 2020. - Т. 243. - С. 388. - DOI:https://doi.org/10.31897/pmi.2020.3.388.
11. Титов К. В., Ильин Ю. Т., Коносавский П. К. и др. Изменение геофизических свойств загрязненного нефтепродуктами песка при бактериальном воздействии // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. - 2012. - №5. - С. 455-469.
12. Шулаев Н. С., Пряничникова В. В., Кадыров Р. Р. Закономерности электрохимической очистки нефтезагрязненных грунтов // Записки Горного института. - 2021. - Т. 252. - С. 937- 946. - DOI:https://doi.org/10.31897/PMI.2021.6.15.
13. Abdel Aal G. Z., Atekwana E. A., Slater L. D., et al. Effects of microbial processes on electrolytic and interfacial electrical properties of unconsolidated sediments // Geophysical Research Letters. - 2004. - Vol. 31, no. 12. - P. L12505. - DOIhttps://doi.org/10.1029/2004gl020030.
14. Amos R. T., Mayer K. U., Bekins B. A., et al. Use of dissolved and vapor-phase gases to investigate methanogenic degradation of petroleum hydrocarbon contamination in the subsurface // Water Resources Research. - 2005. - Vol. 41, no. 2. - W02001. - DOI:https://doi.org/10.1029/2004WR003433.
15. Atekwana E. A., Atekwana E., Legall F. D., et al. Biodegradation and mineral weathering controls on bulk electrical conductivity in a shallow hydrocarbon contaminated aquifer // Journal of Contaminant Hydrology. - 2005. - Nov. - Vol. 80, no. 3/4. - P. 149-167. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2005.06.009.
16. Atekwana E. A., Atekwana E. A., Rowe R. S., et al. The relationship of total dissolved solids measurements to bulk electrical conductivity in an aquifer contaminated with hydrocarbon // Journal of Applied Geophysics. - 2004. - Vol. 56, no. 4. - P. 281-294. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2004.08.003.
17. Atekwana E. A., Atekwana E. A. Geophysical Signatures of Microbial Activity at Hydrocarbon Contaminated Sites: A Review // Surveys in Geophysics. - 2010. - Vol. 31, no. 2. - P. 247-283. - DOI:https://doi.org/10.1007/s10712-009-9089-8.
18. Che-Alota V., Atekwana E. A., Atekwana E. A., et al. Temporal geophysical signatures from contaminant-mass remediation // Geophysics. - 2009. - Vol. 74, no. 4. - B113-B123. - DOIhttps://doi.org/10.1190/1.3139769.
19. Deceuster J., Kaufmann O. Improving the delineation of hydrocarbon-impacted soils and water through induced polarization (IP) tomographies: A field study at an industrial waste land // Journal of Contaminant Hydrology. - 2012. - Vol. 136/137. - P. 25-42. - DOIhttps://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2012.05.003.
20. DeRyck S. M., Redman J. D., Annan A. P. Geophysical Monitoring Of A Controlled Kerosene Spill // 6th EEGS Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems. - European Association of Geoscientists & Engineers, 2020. - DOI: pdb.209.1993_003.
21. Essaid H. I., Bekins B. A., Herkelrath W. N., et al. Crude Oil at the Bemidji Site: 25 Years of Monitoring, Modeling, and Understanding // Ground Water. - 2011. - Vol. 49, no. 5. - P. 706- 726. - DOI:https://doi.org/10.1111/j.1745 6584.2009.00654.x.
22. Fiori A., Benedetto A., Romanelli M. Application of the effective medium approximation for determining water contents through GPR in coarse-grained soil materials // Geophysical Research Letters. - 2005. - Vol. 32, no. 9. - P. L09404. - DOI:https://doi.org/10.1029/2005GL022555.
23. Flores Orozco A., Micić V., Bücker M., et al. Complex-conductivity monitoring to delineate aquifer pore clogging during nanoparticles injection // Geophysical Journal International. - 2019. - June. - Vol. 218, no. 3. - P. 1838-1852. - DOI:https://doi.org/10.1093/gji/ggz255.
24. Flores Orozco A., Williams K. H., Long P. E., et al. Using complex resistivity imaging to infer biogeochemical processes associated with bioremediation of an uranium-contaminated aquifer // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. - 2011. - Vol. 116. - G03001. - DOI:https://doi.org/10.1029/2010JG001591.
25. Garg S., Newell C. J., Kulkarni P. R., et al. Overview of Natural Source Zone Depletion: Processes, Controlling Factors, and Composition Change // Groundwater Monitoring & Remediation. - 2017. - Vol. 37, no. 3. - P. 62-81. - DOIhttps://doi.org/10.1111/gwmr.12219.
26. Giampaolo V., Rizzo E., Titov K., et al. Selfpotential monitoring of a crude oil-contaminated site (Trecate, Italy) // Environmental Science and Pollution Research. - 2014. - Vol. 21, no. 15. - P. 8932-8947. - DOI:https://doi.org/10.1007/s11356-013-2159-y.
27. Gieg L. M., Fowler S. J., Berdugo-Clavijo C. Syntrophic biodegradation of hydrocarbon contaminants // Current Opinion in Biotechnology. - 2014. - Vol. 27. - P. 21-29. - (Energy biotechnology, Environmental biotechnology). - DOI:https://doi.org/10.1016/j.copbio.2013.09.002.
28. Griebler C., Lueders T. Microbial biodiversity in groundwater ecosystems // Freshwater Biology. - 2009. - Vol. 54, no. 4. - P. 649-677. - DOIhttps://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2008.02013.x.
29. Irianni-Renno M., Akhbari D., Olson M. R., et al. Comparison of bacterial and archaeal communities in depth-resolved zones in an LNAPL body // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2016. - Vol. 100, no. 7. - P. 3347-3360. - DOI:https://doi.org/10.1007/s00253-015-7106-z.
30. Johansson S., Fiandaca G., Dahlin T. Influence of non-aqueous phase liquid configuration on induced polarization parameters: Conceptual models applied to a time-domain field case study // Journal of Applied Geophysics. - 2015. - Vol. 123. - P. 295-309. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2015.08.010.
31. Khan F. I., Husain T., Hejazi R. An overview and analysis of site remediation technologies // Journal of Environmental Management. - 2004. - Vol. 71, no. 2. - P. 95-122. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2004.02.003
32. Kulkarni P. R., King D. C., McHugh T. E., et al. Impact of Temperature on Groundwater Source Attenuation Rates at Hydrocarbon Sites // Groundwater Monitoring & Remediation. - 2017. - Vol. 37, no. 3. - P. 82-93. - DOI:https://doi.org/10.1111/gwmr.12226
33. Martinho E., Almeida F., Senos Matias M. An experimental study of organic pollutant effects on time domain induced polarization measurements // Journal of Applied Geophysics. - 2006. - Vol. 60, no. 1. - P. 27-40. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2005.11.003.
34. Meckenstock R. U., Netzer F. von, Stumpp C., et al. Water droplets in oil are microhabitats for microbial life // Science. - 2014. - Vol. 345, no. 6197. - P. 673-676. - DOI:https://doi.org/10.1126/science.1252215.
35. Mellage A., Smeaton C. M., Furman A., et al. Linking Spectral Induced Polarization (SIP) and Subsurface Microbial Processes: Results from Sand Column Incubation Experiments // Environmental Science & Technology. - 2018. - Vol. 52, no. 4. - P. 2081-2090. - DOI:https://doi.org/10.1021/acs.est.7b04420.
36. Miller A. A., Gorelik G. D., Budanov L. M. Substantiation of the Optimal Gis Complex for the Allocation of Water-Containing Reservoirs on the Example of the Analysis of Well Logging Results in the Leningrad Region. - 2019. - DOIhttps://doi.org/10.3997/2214-4609.201901693.
37. Naudet V., Revil A., Bottero J.-Y., et al. Relationship between self-potential (SP) signals and redox conditions in contaminated groundwater // Geophysical Research Letters. - 2003. - Vol. 30, no.21. - P. 2091. - DOI:https://doi.org/10.1029/2003GL018096.
38. Ng G.-H. C., Bekins B. A., Cozzarelli I. M., et al. Reactive transport modeling of geochemical controls on secondary water quality impacts at a crude oil spill site near Bemidji, MN // Water Resources Research. - 2015. - Vol. 51, no. 6. - P. 4156- 4183. - DOI:https://doi.org/10.1002/2015WR016964.
39. Ntarlagiannis D., Yee N., Slater L. On the low-frequency electrical polarization of bacterial cells in sands // Geophysical Research Letters. - 2005. - Vol. 32, no. 24. - P. L24402. - DOI:https://doi.org/10.1029/2005GL024751.
40. Rosenberry D. O., Glaser P. H., Siegel D. I. The hydrology of northern peatlands as affected by biogenic gas: current developments and research needs // Hydrological Processes. - 2006. - Vol. 20, no. 17. - P. 3601-3610. - DOI:https://doi.org/10.1002/hyp.6377.
41. Sauck W. A. A model for the resistivity structure of LNAPL plumes and their environs in sandy sediments // Journal of Applied Geophysics. - 2000. - Vol. 44, no. 2. - P. 151-165. - DOI:https://doi.org/10.1016/S0926-9851(99)00021-X.
42. Schmutz M., Blondel A., Revil A. Saturation dependence of the quadrature conductivity of oilbearing sands // Geophysical Research Letters. -2012. - Vol. 39, no. 3. - P. L03402. - DOI:https://doi.org/10.1029/2011GL050474.
43. Shestakov A. K., Sadykov R. M., Petrov P. A. Multifunctional crust breaker for automatic alumina feeding system of aluminum reduction cell // E3S Web Conf. - 2021. - Vol. 266. - P. 09002. - DOI:https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126609002.
44. Smith K. A., Ball T., Conen F., et al. Exchange of greenhouse gases between soil and atmosphere: interactions of soil physical factors and biological processes // European Journal of Soil Science. - 2018. - Vol. 69, no. 1. - P. 10-20. - DOI:https://doi.org/10.1111/ejss.12539.
45. Spokas K. A., Bogner J. E. Limits and dynamics of methane oxidation in landfill cover soils // Waste Management. - 2011. - Vol. 31, no. 5. -P. 823-832. - DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.12.018.
46. Suthersan S., Koons B., Schnobrich M. Contemporary Management of Sites with Petroleum LNAPL Presence // Groundwater Monitoring & Remediation. - 2015. - Vol. 35, no. 1. - P. 23-29. - DOI:https://doi.org/10.1111/gwmr.12099.
47. Titov K., Kemna A., Tarasov A., et al. Induced Polarization of Unsaturated Sands Determined through Time Domain Measurements // Vadose Zone Journal. - 2004. - Vol. 3, no. 4. - P. 1160-1168. - DOI:https://doi.org/10.2136/vzj2004.1160.
48. Wang Y.-y., Guo X.-j., Shao S., et al. Abnormal features analysis and status evaluation for oil contaminated site in capillary zone based on ground penetrating radar // Progress in Geophysics. - 2018. - Vol. 33, no. 5. - P. 2172-2180. - DOI:https://doi.org/10.6038/pg2018BB0365.
49. Yang M., Yang Y. S., Du X., et al. Fate and Transport of Petroleum Hydrocarbons in Vadose Zone: Compound-specific Natural Attenuation // Water, Air, & Soil Pollution. - 2013. - Vol. 224, no.3- P. 1439. - DOI:https://doi.org/10.1007/s11270013-1439-y.
50. Zeman N. R., Irianni Renno M., Olson M. R., et al. Temperature impacts on anaerobic biotransformation of LNAPL and concurrent shifts in microbial community structure // Biodegradation. - 2014. - Vol. 25, no. 4. - P. 569-585. - DOIhttps://doi.org/10.1007/s10532-014-9682-5.
