Oil pollution effects on the physical properties of soils of various textures

Abstract

Изучено влияние загрязнения дизельным топливом и мазутом на физические свойства почв разного гранулометрического состава, кварцевого песка и кембрийской глины, в условиях лабораторного эксперимента с концентрацией загрязнителя 5% и 15% от массы. Установлено, что при загрязнении нефтепродуктами происходит ухудшение гидрофизических свойств исследованных почв и грунтов, отражающееся в существенном снижении величин практически всех гидрофизических параметров. Особенно сильно эти негативные изменения заметны в образцах лёгкого гранулометрического состава, а также при увеличении концентрации загрязнителя (15% от массы). Наблюдается изменение поведения влаги в диапазоне влажности от адсорбционной влагоёмкости до максимальной гигроскопичности, в капиллярной области и области, близкой к насыщению. Загрязнение нефтепродуктами приводит к трансформации характера поверхности твёрдой фазы, изменению ее отношения к сорбции воды. Дизельное топливо, по всей вероятности, усиливает энергетическую и геометрическую неоднородности поверхности, создаёт условия для формирования «гроздьев» молекул воды при образовании мономолекулярной водной пленки, выступает в роли некоего клеящего агента, способствуя слипанию частиц и стабилизации пор. Мазут, особенно в больших концентрациях, наоборот, сглаживает поверхность, возможно, образуя новую гидрофобную фазу, и, вероятно, заполняет часть порового пространства твердой фазы. Загрязнение дизельным топливом и мазутом оказывает влияние на водоудерживающую способность изученных почв, кварцевого песка и кембрийской глины, как правило, увеличивая её в области сорбции, но снижая ближе к области насыщения, особенно при 15% загрязнении мазутом. Загрязнение нефтепродуктами резко сужает диапазон активной влаги, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности растений и почвообитающих организмов.

This work observes the influence of diesel fuel and mazut pollution on physical properties of soils with different granulometric compositions and model objects, such as quartz sand and Cambrian clay. The research work was carried out in the laboratory conditions with the pollution concentration of 15% and 5% by the weight of soil. It is established, that the pollution deteriorates hydrophysical properties of researched objects. The main trend is the decrease of practically all hydrophysical parameters. Significantly these changes are observed in sandy soil as well as during tne increasing of pollutant concentration (15% of the weight). There is a change in the behavior of water in the humidity range from adsorption moisture capacity to maximum hygroscopicity and in the capillary region and near the saturation region. The oil pollution leads to transformation of pattern of solid phase surface and changes water sorption. Probably, diesel fuel enlarges the energetic and geometric heterogeneity of solid phase surface, as well as produces the conditions for the formation of "clusters" of water molecules in the formation of a water monolayer, acts as an adhesive, promoting particle adherence and pore stabilization. Mazut, especially at high concentrations, smooths the surface, possibly forming a new hydrophobic phase, and probably fills a part of the pore space of the solid phase. Oil products pollution affects the water holding capacity of the investigated soils, quartz sand and Cambrian clay, increasing it in the sorption region, but reducing it closer to the saturation region, especially at 15% concentration of mazut. Oil products pollution sharply narrows the range of active moisture, that adversely affects the vital activity of plants and soil organisms.