Геомаркетинг » МОДЕЛИРОВАНИЕ МИГРАЦИИ РАСТВОРЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ГРУНТОВЫХ ВОДАХ НА ТЕРРИТОРИИ БАЙКАЛЬСКОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО КОМБИНАТА

DOI: https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-3-66-78

ПРИОБРЕСТИ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ за 300 руб.

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 3/2023

МОДЕЛИРОВАНИЕ МИГРАЦИИ РАСТВОРЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ГРУНТОВЫХ ВОДАХ НА ТЕРРИТОРИИ БАЙКАЛЬСКОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО КОМБИНАТА

Сорокоумова Я.В., Расторгуев А.В.

Сорокоумова Я.В., Расторгуев А.В., 2023. Моделирование миграции растворенных нефтепродуктов в грунтовых водах на территории Байкальского целлюлозно-бумажного комбината. Инженерная геология, Том ХVIII, № 3, с. 66–78, https://doi.org/10.25296/1993-5056- 2023-18-3-66-78.

Воды оз. Байкал и его побережье представляют собой уникальный биогеоценоз ввиду наличия большого количества эндемичных организмов, для которых загрязнение может представлять угрозу сохранения их биоразнообразия. Одним из источников загрязнения является разгрузка в озеро грунтовых вод, подверженных влиянию утечек с территорий производственных предприятий, расположенных в непосредственной близости к берегу. Пример такого объекта — Байкальский целлюлозно- бумажный комбинат (БЦБК), на площадке размещения которого еще в 1980-х гг. было выявлено наличие существенного загрязнения грунтовых вод по показателю минерализации, содержанию растворенных нефтепродуктов, формальдегидов и ряду других компонентов. Несмотря на предпринятые природоохранные мероприятия — ввод в эксплуатацию системы замкнутого водооборота, запуск перехватывающего водозабора и даже остановку производственной деятельности в 2013 г., — загрязнение воды в оз. Байкал происходит и в настоящее время. В данной работе в программном комплексе Visual Modflow выполнено
эпигнозное моделирование, которое воспроизводит 20-летнюю историю распространения растворенных нефтепродуктов в грунтовом водоносном горизонте на территории БЦБК. Путем анализа данных мониторинга и калибрации модели установлена локализация основных источников загрязнения грунтовых вод, их режим и интенсивность. На основе откалиброванной модели выполнены прогнозные расчеты распространения растворенных нефтепродуктов, результаты которых могут быть использованы для обоснования реабилитационных мероприятий по устранению выявленных источников загрязнения. Вычисления показали, что содержание растворенных нефтепродуктов в грунтовых водах на территории комбината не будет превышать норм для водоемов рыбохозяйственного назначения через четыре года после удаления источников загрязнения.

1. Гольдберг В.М., Газда С., 1984. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. Недра, Москва.
2. Горшков А.Г., Маринайте И.И., Земская Т.И., Ходжер Т.В., 2010. Современный уровень нефтепродуктов в воде озера Байкал и его притоков. Химия в интересах устойчивого развития, Том 18, № 6, с. 711–718.
3. Другов Ю.С., Родин А.А., 2007. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. БИНОМ.Лаборатория знаний, Москва.
4. Конторович А.Э., Каширцев В.А., Москвин В.И., Бурштейн Л.М., Земская Т.И., Калмычков Г.В., Костырева Е.А., Хлыстов О.М., 2007. Нефтегазоносность отложений озера Байкал. Геология и геофизика, Том 48, № 12, с. 1346–1356.
5. Лехов А.В., 2010. Физико-химическая гидрогеодинамика. КДУ, Москва.
6. Павлова О.Н., Ломакина А.В., Горшков А.Г., Суслова М.Ю., Лихошвай А.В., Земская Т.И., 2012. Микробные сообщества и их
способность окислять n-алканы в районе разгрузки газо-нефтесодержащих флюидов в среднем Байкале (мыс Горевой Утес). Известия Российской академии наук. Серия биологическая, № 5, с. 540–545.
7. Расторгуев А.В., Куранов П.Н., 2002. Обоснование защиты озера Байкал от загрязнения подземными водами. Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики, Сборник докладов конференции, посвященной памяти члена-корреспондента РАН В.А. Мироненко, Санкт-Петербург, 2002, с. 141–146.
8. Румынин В.Г., 2011. Геомиграционные модели в гидрогеологии. Наука, Санкт-Петербург.
9. Сорокоумова Я.В., Расторгуев А.В., 2023. Моделирование тепломассопереноса на территории Байкальского целлюлозно-
бумажного комбината. Cовременная гидрогеология: актуальные вопросы науки, практики и образования, Труды Всероссийской научной конференции с международным участием, Сочи, 2023, с. 504–511.
10. Хлыстов О.М., Горшков А.Г, Егоров А.В., Земская Т.И., Гранин Н.Г., Калмычков Г.В., Воробьева С.С., Павлова О.Н., Якуп М.А., Макаров М.М., Москвин В.И., Грачев М.А., 2007. Нефть в озере мирового наследия. Доклады Академии наук, Том 414, № 5, с. 656–659.
11. Appelo C.A.J., Postma D.J., 2005. Geochemistry, groundwater and pollution. 2nd edition. CRC Press, London, UK,
https://doi.org/10.1201/9781439833544.
12. Doherty J., Brebber L., Whyte P., 1994. PEST — model-independent parameter estimation. User’s manual. Watermark Computing, Brisbane, Australia.
13. Chiang W.H., Kinzelbach W., 1998. 3D-groundwater modeling with PMWIN. Springer-Verlag, Berlin, Germany.
14. McDonald M.C., Harbaugh A.W., 1984. A modular three-dimensional finite difference ground-water flow model. Open-File Report 83-875. URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1705496796&tld=ru&lang=en&name=report.pdf (дата обращения: 15.08.2023).
15. Newell C.J., Gonzales J., McLeod R.K., 1996. BIOSCREEN natural attenuation decision support system. Report EPA/600/R-96/087. Publishing house of the U.S. EPA, Center for Subsurface Modeling Support, Ada, OK, USA.
16. Newell C.J., Rifai H.S., Wilson J.T, Connor J.A., Aziz J.A., Suarez M.P., 2002. Calculation and use of first-order rate constants for
monitored natural attenuation studies. US Federal Gov’t Report EPA/540/S-02/500. URL: https://archive.org/details/
CalculationAndUseOfFirst-orderRateConstantsForMonitoredNatural/page/n3/mode/2up (дата обращения: 15.08.2023).
17. Suarez M.P., Rifai H.S., 1999. Biodegradation rates for fuel hydrocarbons and chlorinated solvents in groundwater. Bioremediation Journal, Vol. 3, Issue 4, pp. 337–362, https://doi.org/10.1080/10889869991219433.
18. Zheng C., Wang P., 1999. MT3DMS: a modular three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; documentation and user’s guide. Publishing house of the University of Alabama at Birmingham, Alabama, AL, USA.
19. Официальный сайт Waterloo Hydrogeologic, 2023. Программы для моделирования Visual Modflow.
URL: https://www.waterloohydrogeologic.com/2018/03/02/retiring-visual-modflow-classic (дата обращения: 15.08.2023).

СОРОКОУМОВА Я.В.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, yana1992@gmail.com
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
РАСТОРГУЕВ А.В.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, alvr9@mail.ru

Engineering Geology World, Vol. ХVIII, No. 3/2023

MODELLING HYDROCARBONS TRANSPORT IN GROUNDWATER ON BAIKALSK PULP AND PAPER MILL SITE

Sorokoumova Ya.V., Rastorguev A.V.

Sorokoumova Ya.V., Rastorguev A.V., 2023. Modelling hydrocarbons transport in groundwater on Baikalsk Pulp and Paper Mill Site. Engineering Geology World, Vol. ХVIII, No. 3, pp. 66–78, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-3-66-78.

Baikal Lake and its coastline are a unique biogeocenosis due to the number of endemic species presence, for which even a small amount of anthropogenic contaminants can be fatal. Groundwater contaminated by leaks from industrial zones located on the coastline is one of the pollution sources of lake’s water. Baikalsk Pulp and Paper Mill may be an example of such an object due to groundwater pollution — relatively high mineralization, dissolved hydrocarbons, and formaldehydes were detected there in 1980. Even nowadays contamination exists in groundwater and discharge through the bottom sediments to the lake’s water in spite of special operations (exploitation of recirculation system, water catchment system operation, and finally production closure in 2013). This paper presents results of epignosis modelling of 20-year history of hydrocarbons transport in groundwater near Baikalsk Pulp and Paper Mill site in Visual Modflow software. Monitoring data analysis and model calibration provided the possibility to establish main pollution sources, their mode, and intensity. Forecast calculation of dissolved hydrocarbons transport in groundwater was provided according to calibrated model. The results obtained can be used to justify rehabilitation measures to eliminate identified pollution sources. Calculations showed that the content of dissolved hydrocarbons in groundwater on the mill site will not exceed the standards for fishery reservoirs four years after site remediation.

modeling migration groundwater dissolved hydrocarbons Baikal Lake Baikalsk Pulp and Paper Mill

1. Goldberg V.M., Gazda S., 1984. Hydrogeological basis for the protection of groundwater from pollution. Nedra, Moscow. (in Russian)
2. Gorshkov A.G., Marinaite I.I., Zemskaya T.I., Khodzher T.V., 2010. Current level of petroleum products in the water of Lake Baikal
and its tributaries. Chemistry for Sustainable Development, Vol. 18, No. 6, pp. 711–718. (in Russian)
3. Drugov Yu.S., Rodin A.A., 2007. Environmental analyzes during oil and oil product spills. BINOM.Laboratoriya znaniy, Moscow.
(in Russian)
4. Kontorovich A.E., Kashirtsev V.A., Moskvin V.I., Burshtein L.M., Zemskaya T.I., Kalmychkov G.V., Kostyreva E.A., Khlystov O.M.,
2007. Petroleum potential of Baikal deposits. Geology and Geophysics, Vol. 48, No. 12, pp. 1346–1356. (in Russian)
5. Lekhov A.V., 2010. Physico-chemical hydrogeodynamics. KDU, Moscow. (in Russian)
6. Pavlova O.N., Lomakina A.V., Gorshkov A.G., Suslova M.Yu., Likhoshvay A.V., Zemskaya T.I., 2012. Microbial communities and
their ability to oxidize n-alkanes in the area of discharge of gas-oil-containing fluids in middle Baikal (Gorevoy Utes Cape). Izvestiya Rossiyskoy Akademii Nauk. Series Biological, No. 5, pp. 540–545. (in Russian)
7. Rastorguev A.V., Kuranov P.N., 2002. Validation of Lake Baikal protection from contaminated groundwater. Modern problems of
hydrogeology and hydrogeomechanics, Collection of reports of the Conference dedicated to the memory of corresponding member of the RAS V.A. Mironenko, Saint Petersburg, pp. 141–146. (in Russian)
8. Rumynin V.G., 2011. Geomigration models in hydrogeology. Nauka, Saint Petersburg. (in Russian)
9. Sorokoumova Y.V., Rastorguev A.V., 2023. Modeling of heat and mass transfer on the Baikalsk pulp and paper mill site. Modern
hydrogeology: current issues of science, practice, and education, Proceedings of the All-Russian scientific Сonference with International participation, Sochi, 2023, pp. 504–511. (in Russian)
10. Khlystov O.M., Gorshkov A.G., Egorov A.V., Zemskaya T.I., Granin N.G., Kalmychkov G.V., Vorobyova S.S., Pavlova O.N., Yakup M.A., Makarov M.M., Moskvin V.I., Grachev M.A., 2007. Oil in a world heritage lake. Doklady Akademii Nauk, Vol. 414, No. 5,
pp. 656–659. (in Russian)
11. Appelo C.A.J., Postma D.J., 2005. Geochemistry, groundwater and pollution. 2nd edition. CRC Press, London, UK,
https://doi.org/10.1201/9781439833544.
12. Doherty J., Brebber L., Whyte P., 1994. PEST — model-independent parameter estimation. User’s manual. Watermark Computing, Brisbane, Australia.
13. Chiang W.H., Kinzelbach W., 1998. 3D-groundwater modeling with PMWIN. Springer-Verlag, Berlin, Germany.
14. McDonald M.C., Harbaugh A.W., 1984. A modular three-dimensional finite difference ground-water flow model. Open-File Report 83-875. URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1705496796&tld=ru&lang=en&name=report.pdf (accessed: 15 August 2023).
15. Newell C.J., Gonzales J., McLeod R.K., 1996. BIOSCREEN natural attenuation decision support system. Report EPA/600/R-96/087. Publishing house of the U.S. EPA, Center for Subsurface Modeling Support, Ada, OK, USA.
16. Newell C.J., Rifai H.S., Wilson J.T, Connor J.A., Aziz J.A., Suarez M.P., 2002. Calculation and use of first-order rate constants for
monitored natural attenuation studies. US Federal Gov’t Report EPA/540/S-02/500. URL: https://archive.org/details/
CalculationAndUseOfFirst-orderRateConstantsForMonitoredNatural/page/n3/mode/2up (accessed: 15 August 2023).
17. Suarez M.P., Rifai H.S., 1999. Biodegradation rates for fuel hydrocarbons and chlorinated solvents in groundwater. Bioremediation Journal, Vol. 3, Issue 4, pp. 337–362, https://doi.org/10.1080/10889869991219433.
18. Zheng C., Wang P., 1999. MT3DMS: a modular three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; documentation and user’s guide. Publishing house of the University of Alabama at Birmingham, Alabama, AL, USA.
19. The official site of the Waterloo Hydrogeologic, 2023. Simulation program Visual Modflow.
URL: https://www.waterloohydrogeologic.com/2018/03/02/retiring-visual-modflow-classic (accessed: 15 August 2023).

YANA V. SOROKOUMOVA*
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; yana1992@gmail.com
Address: Bld. 1, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
ALEXANDR V. RASTORGUEV
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; alvr9@mail.ru

Статьи из журнала

ВЛИЯНИЕ ГИПЕРГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА, СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ МОРЕННЫХ СУГЛИНКОВ ДОНСКОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 3/2023

Авторы: Манухин И.В., Николаева С.К., Махлаев В.Д., Чернов М.С., Лобастов Б.М.

Гипергенные процессы оказывают влияние на отложения, залегающие с дневной поверхности. В результате их деятельности могут формироваться покровные образования, развитые на значительной части территории нашей страны, которые, вследствие своего приповерхностного залегания, ...

ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТУКУЛАНОВ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 3/2023

Авторы: Королев В.А., Балыкова С.Д.

Рассмотрены общие эколого-геологические особенности тукуланов — малоизученных синкриогенных и эпикриогенных песчаных массивов, распространенных в криолитозоне Якутии и других регионах России, на территории которых формируются специфические экосистемы. В основу работы положены ...

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОХРАНЕНИЯ ИЗВЕСТНЯКОВОЙ КЛАДКИ НА ПРИМЕРЕ ИСТОРИЧЕСКОГО ПАМЯТНИКА МОСКВЫ XV–XVII вв.

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 3/2023

Автор: Абрамова Т.Т.

Построенный с использованием «белого камня» более пяти веков тому назад уникальный архитектурный памятник — единственное строение, которое сохранилось от усадьбы бояр Романовых (музей «Палаты Бояр Романовых»), расположен в древней части ...

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТЫХ ГРУНТОВ МОДИФИЦИРОВАННЫМ РАСТВОРОМ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 3/2023

Авторы: Пензев А.П., Самарин Е.Н., Чернов М.С., Ермолинский А.Б., Фуникова В.В., Соколов В.Н.

При том наборе вяжущих веществ, которые применяются в настоящее время для инъекционной обработки массивов дисперсных грунтов, характеризующихся значениями коэффициента фильтрации K_ф меньше 2–5 м/сут, использование метода пропитки сопряжено с серьезными ...