Features of the study of the unfrozen water content in permafrost soils under oil-salt contamination

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to investigate the effect of oil-salt pollution on moisture due to unfrozen water in clay and to identify methodological peculiarities when working with soils containing oil. The object of the study was a model clay soil, and tests were conducted on model samples. The research was conducted for "clean," saline, and oil-contaminated soils, as well as soils with oil-salt pollution. The authors pay special attention to aspects such as the preparation of soil pastes, as laboratory modeling of such a complex system as "soil-water-ice-salt-oil" is associated with a number of methodological peculiarities. The authors also highlight the requirements and methods traditionally used in conducting engineering and geological surveys in accordance with regulatory documentation. The tests were carried out using standard contact and cryoscopic methods. For comparison, tests were conducted using nuclear magnetic resonance (NMR) method. The moisture due to unfrozen water in a wide temperature range for soils with oil-salt pollution was investigated for the first time. When examining this characteristic, not only was the dependence of unfrozen water content on temperature obtained, but the limitations of standard methods for determining moisture due to unfrozen water were also identified. It was established that the contact method for determining moisture due to unfrozen water cannot be applied when investigating unsalinated and saline soils containing oil. To obtain correct results, methods should be used that do not change the ratio of oil, water (or solution), and ice. The results of the cryoscopic and NMR methods showed that the effect of oil-salt pollution on the content of unfrozen water is identical to the effect of salinity, with a discrepancy of less than 8%.

References

  1. Солнцева, Н. П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов / Н. П. Солнцева. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 376 с. – Текст: непосредственный.
  2. Вечная мерзлота и освоение нефтегазоносных районов / под ред. У. С. Мельникова, С. Е. Гречищева. – М.: ГЕОС, 2002. – 402 с. – Текст: непосредственный.
  3. Бузмаков, С. А., Кулакова, С. А. Оценка состояния почвенного покрова на территории нефтяных месторождений // Экология и природопользование. – 2010. – № 4. – С. 75-79. – Текст: непосредственный.
  4. Иванова, Н. В., Ривкин, Ф. М., Власова, Ю. В. Строение и закономерности формирования криогенной толщи на побережье Печорского моря // Криосфера Земли. – 2020. – Т. XII, № 2. – С. 19-24. – Текст: непосредственный.
  5. Гаретова, Л. А., Харитонова, Г. В., Имранова, Е. Л. Влияние углеводородного загрязнения на экологическое состояние песчаных почв территории месторождения Дзунбаян (Восточная Монголия) // Геоэкология. – 2023. – № 4. – С. 74-85. doi: 10.31857/S0869780923030037 EDN: WMITLW.
  6. Безродный, Ю. Г., Ботвинкин, В. Н. Результаты натурных исследований загрязнения почвогрунтов на рабочих площадках добывающих скважин ООО "Лукойл-Нижневолжскнефть" // Нефтяное хозяйство. – 2006. – № 11. – С. 120-123. – Текст: непосредственный. EDN: JWWGTV.
  7. Батоян, В. В. Принципы районирования территории СССР по устойчивости поверхностных вод к загрязнению при нефтедобыче // Ландшафтно-геохимическое районирование и охрана среды. – М.: Изд-во Мысль, 1983. – С. 118-130.
  8. Панов, Г. Е., Петряшин, Л. Ф., Лысяный, Г. Н. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. – М.: Недра, 1986. – 244 с. – Текст: непосредственный.
  9. Васильев, С. В. Воздействие нефтедобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы / С. В. Васильев. – Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1998. – 136 с. – Текст: непосредственный.
  10. Казанцева, М. Н. Влияние нефтедобычи на живой напочвенный покров таежных лесов Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. – 2011. – Т. 18, № 6. – С. 789-796. – Текст: непосредственный. EDN: OKKYGZ.
  11. Белозерцева, И. А. Изменение почв в мерзлотно-таежных условиях в районе освоения газоконденсатного месторождения // Геоэкология. – 2012. – № 3. – С. 221-228. – Текст: непосредственный. EDN: NNFQVS.
  12. Шепелев, А. И., Мазитов, Р. Г. Влияние нефтесолевых загрязнений на свойства почв поймы средней Оби // Геосибирь. – 2006. – Т. 3, № 1. – С. 144-149. – Текст: непосредственный. EDN: PIEJPN.
  13. Шишконакова, Е. А., Трофимов, С. Я., Аветов, Н. А. Восстановление верховых болот Ханты-Мансийского Приобья после рекультивации нефте-и солезагрязненных торфяных почв в 2003–2005 гг. // Вестник Московского Университета. Серия 17: Почвоведение. – 2020. – № 3. – С. 28-38. – Текст: непосредственный.
  14. Носова, М. В., Середина, В. П. Экологическое состояние почв пойменных экосистем при нефтесолевом загрязнении // Актуальные вопросы устойчивого природопользования: научно-методическое обеспечение и практическое решение. Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию НИЛ экологии ландшафтов факультета географии и геоинформатики БГУ / Редколлегия: Д. С. Воробьёв (отв. ред.) [и др.]. – Минск, 2022. – С. 421-422. – Текст: непосредственный. EDN: RUXCJM.
  15. Ананьева, Г. В., Дроздов, Д. С., Инстанес, А., Чувилин, Е. М. Нефтяное загрязнение слоя сезонного оттаивания и верхних горизонтов многолетнемерзлых пород на опытной площадке "мыс Болванский" в устье р. Печора // Криосфера Земли. – 2003. – № 1. – С. 49-59. – Текст: непосредственный.
  16. Чувилин, Е. М., Микляева, Е. С. Полевой эксперимент по оценке нефтяного загрязнения верхних горизонтов многолетнемерзлых пород // Криосфера Земли. – 2005. – Т. IX, № 2. – С. 60-66. – Текст: непосредственный.
  17. СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.
  18. Collins, C. M., Racine, C. H., Walsh, M. E. Fate and Effects of Crude Oil Spilled on Subarctic Permafrost Terrain in Interior Alaska: Fifteen years later. – Cold Regions Research and Engineering Laboratory Hanover, NH. CRREL Report 93-13. – 1993.
  19. Ершов, Э. Д., Нефедьева, Ю. А., Мотенко, Р. Г., Пармузин, С. Ю. Прогноз изменения глубины сезонного оттаивания и промерзания грунтов под влиянием нефтяного загрязнения // Вестник МГУ. Сер. 4. Геология. – 2008. – № 6. – С. 47-50. – Текст: непосредственный.
  20. СП 11-105-97. Часть IV. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Правила производства работ в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.
  21. ГОСТ Р 59537-2021. Грунты. Метод лабораторного определения влажности за счет незамерзшей воды.
  22. Методы геокриологических исследований / под ред. Э. Д. Ершова. – М.: Изд-во МГУ, 2004. – 507 с. – Текст: непосредственный.
  23. ГОСТ Р 71043-2023. Грунты. Метод лабораторного определения температуры начала замерзания и конца оттаивания.
  24. Кравцова, О. Н., Малышев, А. В., Старостин, Е. Г. Влияние загрязнения нефтепродуктами на фазовый состав воды в грунтах // Материалы 3-й конференции геокриологов России. – М.: Изд-во МГУ, 2005. – С. 66-71. – Текст: непосредственный.
  25. Bukhanov, B. B., Chuvilin, E. M., Mukhametdinova, A. Z. Freezing point and unfrozen water contents of permafrost soils: estimation by the water potential method // Cold Regions Science and Technology. – 2022. – Vol. 196. – P. 103488. doi: 10.1016/j.coldregions.2022.103488. EDN: BWWNVI.
  26. Вознесенский, Е. А. Модельные грунты, модельные образцы и моделирование при испытаниях грунтов / Е. А. Вознесенский // Полевые и лабораторные методы исследования грунтов – проблемы и решения. – Москва, 2025. – Текст: непосредственный.
  27. ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация.
  28. Соромотин, А. В. Экологические последствия различных этапов освоения нефтегазовых месторождений в таежной зоне Западной Сибири // Антропогенная трансформация природной среды. – 2014. – № 1. – С. 30-34. – Текст: непосредственный. EDN: ULNZZZ.
  29. Шепелев, А. И., Шепелева, Л. Ф. Геохимическая трансформация состава и свойств почв тайги Западной Сибири под влиянием нефтесолевых загрязняющих веществ // Мир науки, культуры, образования. – 2014. – Т. 49, № 6. – С. 552-554. – Текст: непосредственный. EDN: TJLOMT.
  30. Григорьева, В. Г. О понижении температуры замерзания воды в дисперсных грунтах // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. – М., 1957. – Вып. 3. – С. 177-194. – Текст: непосредственный.
  31. Фазовый состав влаги в мерзлых породах / Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; под ред. Э. Д. Ершова. – Москва: Изд-во Московского ун-та, 1979. – 190 с. – Текст: непосредственный.
  32. Теплофизические свойства горных пород / под ред. Э. Д. Ершова. – М.: Изд-во МГУ, 1984. – 204 с. – Текст: непосредственный.
  33. Лосева, С. Г., Харина, М. Г., Кулешова, В. Ю. Влияние засоления на водно-физические и теплофизические свойства грунтов. Засоленные мерзлые грунты как основания сооружений // Текст: непосредственный. – М.: Наука, 1990. – С. 24-33.
  34. Мотенко, Р. Г. Теплофизические свойства и фазовый состав влаги мерзлых засоленных дисперсных пород: автореф. дисс. на соискание степени канд. геол.-минерал. наук / Р. Г. Мотенко. – Москва, 1997. – 22 с. – Текст: непосредственный. EDN: ZJZJSX.
  35. Аксенов, В. И., Геворкян, С. Г. Засоленные и льдистые мерзлые грунты Арктического побережья как основание сооружений // М.: ООО "МАФ", 2023. – 280 с. – Текст: непосредственный.
  36. Алексеев, А. Г., Гречищева, Э. С., Вшивцева, Т. В. Современные методы лабораторных исследований свойств мерзлых грунтов // Фундаменты. – 2021. – № 4. – С. 16-18. – Текст: непосредственный. EDN: WIYMDE.
  37. Общая геокриология / под ред. Э. Д. Ершова. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 682 с. – Текст: непосредственный.
  38. Straley, C. et al. Core Analysis by Low-Field NMR. – Log Anal. – 1997. – 38.
  39. Bukhanov, B., Chuvilin, E., Mukhametdinova, A. Estimation of residual pore water content in hydrate-bearing sediments at temperatures below and above 0 °C by NMR // Energy & Fuels. – 2022. – Vol. 36, № 24. – P. 14789-14801. doi: 10.1021/acs.energyfuels.2c03089. EDN: IRTJSC.
  40. Чувилин, Е. М., Соколова, Н. С., Буханов, Б. А. Применение водно-потенциометрического метода для определения содержания незамерзшей воды в мерзлых грунтах различного состава // Криосфера Земли. – 2020. – Т. XXIV, № 5. – С. 16-28. doi: 10.21782/KZ1560-7496–2020-5(16-28). EDN: ZHKCXC.
  41. Ершов, Э. Д., Мотенко, Р. Г., Комаров, И. А. Экспериментальное исследование теплофизических свойств и фазового состава влаги засоленных мерзлых грунтов // Геоэкология. – 1999. – № 3. – С. 232-242. – Текст: непосредственный.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).