Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Географиялық орта химиясы» «5В011200 – Химия» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Аспаптық өлшемдер негізінде ластайтын заттардың құрамын анықтау әдістері. Түтін газдардағы ластайтын заттардың құрамы олардың концентрациясын азайту жөніндегі режимдік іс-шаралар мен технологиялық әдістерді жүргізу барысында құралдар арқылы өлшеу негізінде анықталады.

Ластайтын заттардың концентрациясы қазандық қондырғылардан алынатын сынамалардағы аспаптық өлшемдердің мағлұматтары бойынша анықталады. Қалыпты жағдайларға өлшеніп келтірілген і шығарындысының концентрациясы , г/нм³ мына формула бойынша анықталады:

мұнда талданатын сынамадағы і-затының А - мөлшері, г;

V_al - анализге алынған сынаманың көлемі, мл;

V - барлық зерттелетін сұйықтықтың көлемі, мл;

V₀ - анализге алынған және қалыпты жағдайларға келтірілген газды сынаманың көлемі (қалыпты жағдайлар t= 0⁰С, Р = 101,3 КПа).

і шығарындысы дегеніміз түтінді газдардың бір бөлшегінің шығарындысы болып саналады.

Түтінді газдармен атмосфераға келіп түсетін г/с, ластайтын заттардың жаппай шығарындысы мына формула бойынша есептеледі:

(2)

мұнда В_Р - сынақтар уақытына отынның шығыны, кг/с;

V_г - түтінді газдардың көлемі, м³/кг.

Күкірт оксидтерінің, азот оксидтерінің концентрациясын анықтаған кезде V_г мына формула бойынша құрғақ газға қайта есептейді:

мұнда , _, - отынның элементарлы құрамы немесе нормативті әдіс бойынша «Қазандық агрегаттардың жылу есебі» анықталады;

Кейіннен эмиссиялардың есебін жүргізу үшін мына формулаларды пайдалану керек (4-7).

4-8 формулалары бойынша есептеулер техникалық регламентке сәйкес келтірілген.

а) Ластайтын заттың грамның жылу бірлігіне г/МДж қатысты меншік шығарындысы мына формула бойынша анықталады:

мұнда М - грамның уақыт бірлігіне г/с, кг/сағ, т/жылға шаққандағы шығарынды шамасы,

В - кг/с, кг/сағ, кг/жыл қатысындағы отын шығыны, газ тәріздестер үшін - м³/с, м³/сағ, м³/жыл,

- жұмыс массасына жанудың төменгі жылуы МДж/ кг (газ тәріздес үшін МДж/м³).

б) шартты отынның килограмның тоннаға шаққандағы кг/т.ш.о. немесе шартты отынның грамның килограмға шаққандағы г/кг ш.о. ластайтын заттың меншікті шығарындысы (m) мына формула бойынша анықталады:

мұнда - жану жылуы 7000 ккал/кг (29,33 Мдж/кг) құрайтын отын.

в) n меншікті көрсеткішіне сәйкес келетін мг/м³ түтінді газдардағы ластанатын заттың концентрациясын мына формула бойынша есептейді:

, (6)

мұнда – қалыпты жағдайларда: температурасы 0С, қысымы 101,3 кПа, a = 1,4 түтінді газдардың көлемі м³/кг (газ тәріздес отын үшін м³/м³);

мұнда - қалыпты жағдайларда түтінді газдардың теориялық мөлшері м³/кг (м³/м³- газ тәрізді отын үшін);

Күкірт оксидтерінің, азот оксидтерінің концентрациясын V_г анықтаған кезде құрғақ газға мына формула бойынша қайта есептейді:

мұнда , _, мәндері отынның элементарлы құрамы немесе «Қазандық агрегаттардың жылу есебі» нормативті әдісі бойынша анықталады;

Жаппай шығарындыны анықтаған кездегі М₁ - оны шығарындыларда азайту шараларына дейін түтінді газдарда ластанатын зат және М₂ - шарадан кейін жаппай шығарындының айырмасы жаппай шығарындыны азайту шамасын - М , г/сек береді және мына формула бойынша есептеледі:

г/МДж меншікті шығарындыны (4) формуласымен, кг/т.у.т. меншікті шығарындыны (5) формуласы, түтінді газдарда ластанатын заттың концентрациясын мг/м³ (6) формуласымен кейіннен есептеу керек.

  3.Мұнай химиясы және оның қоршаған ортаға әсері

      Мұнай – ашық сары, жасыл және қоңыр қошқыл, кейде қара түсті болып келетін, өзіне  тән иісі бар, ультракүлгін сәуле жарығын шығаратын сұйықтық. Оның түсі, құрамындағы элементтерге байланысты. Мұнайдың физикалық қасиеттеріне оның тығыздығы жатады. Салмағына қарай мұнай ауыр және жеңіл болып екіге бөлінеді. Жеңіл мұнай қатарына тығыздығы – 0,9 г/см³-ден төмен мұнайлар жатады. Мұнайдың тығыздығы жоғарлаған сайын қайнау температурасы арта бастайды. Электр тогын нашар өткізеді. Мұнай суда ерімейді, бірақ кейбір органикалық – бензин, хлороформ, эфир сияқты еріткіштерде ериді. Мұнайдың жылу бөлгіштік қабілетін 10400-11000 ккал/кг шамасында, ең жоғары жылу беретін отын қатарына жатады. Мұнай тектес табиғи газдар жер қойнауында өз алдына жеке-жеке таза кен, газ кендері, болмаса, мұнай ішінде еріп, тұтас мұнай – газ горизонттарын құрастырып немесе тікелей мұнай бетінде шоғырланып орналасқан. Каспий теңізінде мұнай және газ өндіру өндірісі 150 жылдан бері жүргізіледі. Мамандардың жобалауы бойынша өндірілетін мұнайдың жалпы қоры 200 млрд баррель көлеміндей деп болжанады. Ең ірі көмірсутектердің қоры Қазақстан шельфінде орналасқан. Мұнай мен газды өндіру және өңдеу көлемінің біздің облыс аймағында ұлғаюы да, жергілікті экологиялық проблемалар қатарын көбейтуде. Мұнай және газ адамзат тіршілігінде қажетті шикізат болып табылады. Мұнай өндіру және жаңа мұнай-газ кен орындарын ашу еліміздің экономикасын көтеретін факторлардың біріне жатады. Дегенмен, мұнай-газ кешендерінің қарқынды түрде дамуы елімізде экологиялық дағдарысқа қарай бет бұрып барады. Мұнай кен орындарының технологиялық желісін құрастыру көптеген міндеттерді қарастырады, оның ішінде өндірістің экологиялық талаптарды қанағаттандыруы маңызды роль атқарады. Мұнай өндірудің технологиялық үрдістерінде және мұнай өнімдерін өндіру, оны сақтау  мен тасымалдау кезінде өндірілген мұнайдың 7%-і жоғалады. Мұнайды бұрғылауда, құбырлардың жалғасқан жерлерінен шикізаттың төгілуі топырақ, атмосфера, судың ластануына әкеліп соғады және биосфераны ластап қана қоймай адамзат денсаулығына зиянды әсерін тигізеді. Топырақ мұнай қалдықтарымен аз мөлшерде ластанған жағдайда, оны қайта қалпына келтіруге болады. Ал егер көп мөлшерде ластанса, оған қарсы күрес жүргізуге тура келеді. Қоршаған ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен ластауы – ең күрделі мәселелердің бірі. Топыраққа түскен мұнай гравитациялық күштердің әсерінен төмен қарай сіңеді де, сыртқы және капиллярлық күштердің әсерінен кеңінен таралады.

Топрақтың мұнай қалдықтарымен және әр түрлі химиялық реагенттермен, өндіріс қалдықтарымен, радиоуклидтермен ластануы, лоардың техногенезді бұзылуы, эрозия, дефляция, топрақтың тұздануы- техногенез өршуінің тікелей жолдары болып табылады. Қатты ластанған аймақтарда топырақтың тығыз карбонатты-иллювиалды горизрнты жалаңаштанады, нәтижесінде тақыр баттар түзіліп, топырақтың қуаңдануы мен тұздануына әкеліп соғады. Қазақстанда мұнай қалдықтарының ластанған топырақ биогиоценоздарын қайта қалпына келтіру мақсатында топырақты тазарту және рекультивациялау технологиясын жасау үшін топырақтың қаншалықты мұнай қалдықтарымен ластануын, құрамын білу қажет. Мұнай қалдықтарының топырақ құрамына әсерін білу мақсатында мұнай қалдықтарымен ластанған топырақты зерттеуге химиялық және физика-химиялық талдаулар пайдаланылды. Зерттеулер Қызылорда облысында орналасқан Құмкөл мұнай кен орнында жүргізіледі. Талдауға кен орынның әр тереңдіктегі топырағы алынды. Химиялық талдау мәліметтері бойынша кен орынның топырақ құрамында гумус мөлшері аз, сілтілі, сіңіргіш қабілеті төмен, сульфат, хлорид және негіздермен тұздалғаны анықталынды. Толық мәліметтерді келесі еңбектерден көруге болады. Топырақ құрамында гумус мөлшерінің аз болуы, құрылымсыздық, сіңіру қабілетінің төмен болуы, сонымен қатар карбонаттылық пен тұздалуы топырақты техногенді әсерлерге тұрақсыз етеді. Мұнай қалдықтарымен ластанған топырақ үлгілерінде, әсіресе жоғарғы қабаттарында алифаттық және парафинді көмірсутектердің сіңіру жолақтары анық байқалады, сонымен қатар карбонилдік топ, жай эфирлі байланыстардың жолақтары кездеседі. Топырақ құрамындағы мұнай көмірсутектері химиялық және фотототығу үрдісіне қатысады, яғни әртүрлі факторлардың әсерінен (ультракүлгін сәулелердің, температураның өзгеруінен және т.б.) өзінің химиялық құрамы мен қасиетін өзгертеді, нәтижесінде ұшқыш, зиянды және химиялық белсенді заттар түзеді. Қортындылай келгенде, кен орнының топырақ жамылғысының мұнай қалдықтарымен ластанғаны химиялық және физика-химиялық әдістермен анықталынды. Топырақ құрамында гумус мөлшерінің аз болуынан, топырақтың құрылымсыздығынан, сіңіру қабілетінің төмен болуынан, тұздалуынан, жалпы айтқанда, табиғи және антропогендік факторлардың әсерінен бұл аймақта топырақ қуаңданып шөлейттену үрдістері жүруде. Кен орнында топырақты қайта қалпына келтіру үшін микробиологиялық, агрофитомелиоративтік әдістер, срндай-ақ сапалы мұнай сорбенттерін пайдаланудың мәні өте зор. Топырақты қайта қалпына келтіру мақсатында пайдаға асыру және рекультивациялау технологиясының экологиялық және экономикалық тұрғыда тиімді жолдарын іздестіруді қажет етеді.

Соңғы уақыттарда мұнай өнімдерін ыдырату үшін биологиялық әдіс кеңінен пайдаланылуда. Ол түрлі биопрепараттарды қолдануға негізделіп, артықшылығы экологиялық тұрғыдан қауіпсіз болады. Ұсынылып отырған әдісте, технологиялық қондырғылар, жабдықтар тікелей мұнай шламдары орналасқан орындарда қолданылады және энергетикалық шығындарды талап етпейді, сондықтан бұл әдістің болашағы зор.