ПРОГНОЗУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ МІГРАЦІЇ НАФТИ ВНАСЛІДОК ЇЇ НЕПЕРЕРВНОГО НАДХОДЖЕННЯ У ГІРСЬКУ РІЧКУ (НА ПРИКЛАДІ РІЧКИ СТРИЙ)
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.6.2023.16Ключові слова:
екологічна безпека, нафта, дифузія, міграція, математична модельАнотація
Річка Стрий, найбільша карпатська притока річки Дністер, через яку пролягає 5 нафтопроводів та 1 продуктопровід, піддається значущим антропогенним впливам. Це призводить до збільшення екологічного ризику та підвищення ймовірності аварій в разі викиду забруднюючих речовин, зокрема вуглеводневого складу. Основною метою дослідження є прогнозування параметрів міграції забруднювачів вуглеводневого складу, використовуючи як приклад нафту Карпатського нафтогазоносного регіону. Для досягнення мети використано теоретичні (аналіз, синтез, порівняння), польові (профільний та морфологічний) та експериментальні (спостереження, гравіметричний) методи дослідження. За допомогою математичної моделі, яка враховує вплив донних відкладів, проведено комплексне дослідження міграції нафти внаслідок її постійного викиду в гірську річку. Модель міграції включає два рівняння, що точно описують рух забруднюючих речовин у річковій системі, враховуючи такі фактори, як швидкість течії, дифузія, сорбція та десорбція річковими донними відкладами. За допомогою лабораторних експериментів визначено параметри розподілу, які визначають поведінку нафти в системі «вода – донні відклади». Використовуючи вдосконалене комп’ютерне моделювання, створено детальні просторово-часові профілі концентрації нафти як у воді, так і в донних відкладах. Встановлено послідовні закономірності в змінах концентрації вуглеводнів нафти, які тісно пов’язані зі специфічним складом донних відкладів річки. Зокрема, встановлено, що на 30 хвилині після початку неперервного надходження максимальний вміст вуглеводнів нафти становить 0,84 г/дм3. У районі гирла річки Стрий на 30 хвилині максимальний вміст вуглеводнів нафти становить 0,72 г/дм3. Окрім того, визначено, що швидкість поширення забруднюючих речовин вуглеводневого складу річковою системою менша від середньої швидкості течі, чим підтверджується вплив донних відкладів на параметри міграції цих забруднюючих речовин і важливість їх врахування при прогнозуванні в умовах надзвичайних ситуацій. Знайдені параметри міграції забруднюючих речовин вуглеводневого складу можна екстраполювати на різні інші річкові системи гірських регіонів.
Посилання
Volosetskyi, B.I., & Shpyrnal, T.H. (2013). Doslidzhennia perenesennia hraviino-halkovykh mas u rusli r. Stryi za danymy heodezychnoho monitorynhu [Study of gravel and pebble masses transfer in the Stryi River channel based on geodetic monitoring data]. Heodeziia, kartohrafiia i aerofotoznimannia [Geodesy, cartography and aerial photography], 77, 115–121 [in Ukrainian].
Karabyn, V.V. (2015). Zakonomirnosti zminy makrokomponentnoho khimichnoho skladu vod riky Biloho Cheremoshu [Patterns of changes in macrocomponent chemical composition of the waters of the White Cheremosh River]. Zbirnyk naukovykh prats UkrDGRI [Collection of scientific works of UkrSGRI], 1, 114–121 [in Ukrainian].
MVV № 081/12-0645-09 Vody zvorotni, poverkhnevi, pidzemni. Metodyka vykonannia vymiriuvan masovoi kontsentratsii naftoproduktiv hravimetrychnym metodom [Return water, surface water, groundwater. Methodology for measuring the mass concentration of oil products by the gravimetric method]. [Electronic resource] URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/docpage.html?id_doc=76578. (access date 27.11.2023) [in Ukrainian].
Pochaievets, O.O., & Rozlach, Z.V. (2014). Pavodky na richkakh baseinu Stryia ta yikh vplyv na morfolohichni zminy rusel [Floods on the rivers of the Stryi basin and their impact on morphological changes of riverbeds]. Melioratsiia i vodne hospodarstvo [Melioration and Water Management], 101, 259–272 [in Ukrainian].
Romashchenko, M.I., & Savchuk, D.P. (2002). Vodni stykhii. Karpatski poveni. Statystyka, prychyny, rehuliuvannia [Water elements. Carpathian floods. Statistics, causes, regulation]. Ahrarna nauka [Agrarian Science], 304 [in Ukrainian].
Rusyn, I.B., Moroz, O.M., Karabyn, V.V., Kulachkovskyi, O.R., & Hudz, S.P. (2003). Biodehradatsiia vuhlevodniv nafty drizhdzhamy Candida [Biodegradation of petroleum hydrocarbons by Candida yeast]. Mikrobilolohichnyi zhurnal [Microbiological Journal], 65 (6), 36–42 [in Ukrainian].
Susidko, M.M., & Lukianets, O.I. (1998). Mozhlyvosti otsiniuvannia richkovoho stoku v Karpatakh na naiblyzhchi roky z urakhuvanniam yoho bahatorichnykh kolyvan [Possibilities of estimation of river runoff in the Carpathians for the nearest years taking into account its long-term fluctuations]. Naukovi pratsi UkrNDHMI [Scientific works of UkrRHMI], 246, 46–55 [in Ukrainian].
Sirenko, H.O., Kyrychenko, V.I., & Sulyma, I.V. (2017). Fizyko-khimiia palyvno-mastylnykh materialiv: monohrafichnyi pidruchnyk (spetsialnyi kurs lektsii) [Physicochemistry of fuels and lubricants: a monographic textbook (special course of lectures)]. Ivano-Frankivsk : Suprun V. P. [in Ukrainian].
Adams, R.H., Ojeda-Castillo, V., Guzmán-Osorio, F., Álvarez-Coronel, G., & Domínguez-Rodríguez, V. (2020). Human health risks from fish consumption following a catastrophic gas oil spill in the Chiquito River, Veracruz, Mexico. Environmental Monitoring and Assessment, 192 (12). https://doi.org/10.1007/s10661-020-08742-z [in English].
Bhattacharjee, S., & Dutta, T. (2022). An overview of oil pollution and oil-spilling incidents. Advances in Oil-Water Separation, 3–15. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-89978-9.00014-8 [in English].
Chowdury, M.S.U., Emran, T.B., Ghosh, S., Pathak, A., Alam, M.M., Absar, N., Andersson, K., & Hossain, M.S. (2019). IoT Based Real-time River Water Quality Monitoring System. Procedia Computer Science, 155, 161–168. https://doi.org/10.1016/j.procs.2019.08.025 [in English].
Dodman, D., Hayward, B., & Pelling, M. et al. (2023). Cities, Settlements and Key Infrastructure. Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability, 907-1040. https://doi.org/10.1017/9781009325844.008 [in English].
Hu, W., Jørgensen S.E., & Zhang, F. (2006). A vertical-compressed three-dimensional ecological model in Lake Taihu, China. Ecological Modelling, 190 (3-4), 367–398. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2005.02.024 [in English].
Kuzyk, A., Karabyn, V., Shuryhin, V., Sushko, Y., Stepova, K., & Karabyn, O. (2023). The River System Pollutant Migration in the Context of the Sudden One-Time Discharge with Consideration of the Bottom Sediments Influence (Case of Benzene Migration in the Stryi River, Ukraine). Ecological Engineering & Environmental Technology. 24 (1), 46–54. https://doi.org/10.12912/27197050/154909[in English].
Lazaruk, Y., & Karabyn, V. (2020). Shale gas in Western Ukraine: Perspectives, resources, environmental and technogenic risk of production. Pet Coal, 62. (3), 836–844 [in English].
Loboichenkoа, V., Leonova, N., Shevchenko, R., Kapustnik, A., Yeremenko, S., & Pruskyi, A. (2021). Аssessment of the impact of natural and anthropogenic factors on the state of water objects in urbanized and non-urbanized areas in Lozova District (Ukraine). Ecological Engineering &Environmental Technology, 22 (2), 59-66. https://doi.org/10.12912/27197050/133333 [in English].
Loboichenkob, V., Leonova, N., & Shevchenko, R. et al. (2021). Spatiо-temporal study of the ecological state of water bodies located within the detached objects of the urbanized territory of Ukraine. Ecological Engineering & Environmental Technology, 22 (6), 36–44. https://doi.org/10.12912/27197050/141610 [in English].
Odnorih, Z., Manko, R., Malovanyy, M., & Soloviy, K. (2020). Results of surface water quality monitoring of the Western Bug river basin in Lviv Region. Journal of Ecological Engineering, 21 (3), 18-26. https://doi.org/10.12911/22998993/118303 [in English].
Park, J., Kim, K.T., & Lee, W.H. (2020). Recent Advances in Information and Communications Technology (ICT) and Sensor Technology for Monitoring Water Quality. Water, 12. (2), 510. https://doi.org/10.3390/w12020510 [in English].
Posthuma, L., Zijp, M.C., De Zwart, D., Van de Meent, D., Globevnik, L., Koprivsek, M., Focks, A., Van Gils, J., & Birk, S. (2020). Chemical pollution imposes limitations to the ecological status of European surface waters, Scientific Reports, 10 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-71537-2[in English].
Robson, B., & Hamilton, D. (2004). Three-dimensional modelling of a Microcystis bloom event in the Swan River estuary, Western Australia. Ecological Modelling, 174 (1-2), 203–222. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2004.01.006 [in English].
Shevchenko, R.I. et al. (2021). Review of up-to-date approaches for extinguishing oil and petroleum products. SOCAR Proceeding, 1, 169–174. https://doi.org/10.5510/OGP2021SI100519[in English].
Shuryhin, V., Karabyn, V., & Kuzyk, A. (2023). Prediction of Benzene Migration Parameters Resulting from Continuous Flow in a Mountain River. Ecological Engineering & Environmental Technology, 24 (8), 73–81. https://doi.org/10.12912/27197050/171529 [in English].
Starodub, Y., Karabyn, V., Havrys, A., Shainoga, I.,& Samberg, A. (2018). Flood risk assessment of Chervonograd mining-industrial district. Remote Sensing for Agriculture, Ecosystems, and Hydrology XX. SPIE. Berlin, Germany, р. 10783. https://doi.org/10.1117/12.2501928 [in English].
Wang, X., Wang, Y., Guo, F., Wang, D., & Bai, Y. (2020). Physicochemical characteristics of particulate matter emitted by diesel blending with various aromatics. Fuel, 275, p. 117928. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117928 [in English].
