Нефтяные загрязнения. Нефтяные загрязнения (нефтяные углеводороды - НУ) как химические загрязнения обладают собственной токсичностью для бионтов и при попадании в организм, благодаря липофиль- ности НУ, разрушают различные защитные барьеры организма, изменяют скорость транспорта БАВ, вызывая патологические изменения в тканях и органах, ферментативном аппарате, нервной и репродуктивной системах. Даже низколетучие нефтепродукты способны создать поражающие концентрации в воздухе. Так, во время северных конвоев моряки потопленных судов, находившиеся более часа на воде внутри мазутных пятен, получали тяжелые поражения легких и смертельные отравления.
НУ резко снижают продуктивность гидробионтов, особенно на ранних стадиях развития (молодь, икра). Так, оплодотворенная икра рыб в воде, даже слабо загрязненной нефтепродуктами (>ПДК В), гибнет на 30-100 %. Наркотическое действие НУ известно не только на человека, но и на бионтов и гидробионтов. Так, замечено, что рыбы, получившие нефть в трофической цепи, подвержены ее наркотическому действию. «Подсевшие на нефть» рыбы испытывают своеобразный абстинентный синдром, не стремятся уйти из загрязненной зоны в чистую воду и не ищут, как им полагается, где глубже или лучше, т. е. у них изменяются так называемые поведенческие реакции.
НУ показывают также определенную активность в онкогенезе, поскольку с нефтепродуктами транспортируются и концентрируются в тканях многие липофильные супертоксиканты (ПАУ, хлор- и элементорга- ника, диоксины и т. п.).
Загрязнения НУ не только снижают ресурсы и продуктивность водных ЭС, но падает и потребительская стоимость морепродуктов. Так, после аварий танкеров в зоне добычи устриц их коммерческая добыча не имеет смысла в течение, по крайней мере, пяти лет из-за резкого изменения их вкуса и потребительских качеств биомассы. Наряду с общей токсичностью НУ обладает в любых водных системах и высокой экотоксичностью, причем в основном за счет изменения физических эффектов на границах «воздух-вода» и «вода-почва». Следует отметить, что нефтяные загрязнения гидрофобны и склонны к выделению из воды в отдельные фазы (донные отложения или поверхностные пленки), что существенно замедляет процессы биодеструкции НУ.
Нефтяные загрязнения обладают способностью к депонированию в донных отложениях, причем поступление НУ из депо зависит от клима- топа, типа водоема и условий трансграничного переноса в ОС. В северных районах, где интенсивность систем биодеградации и так невелика, нефть консервируется во льдах и, постоянно присутствуя в трофических цепях, накапливается в биомассе и детрите. Появление нефтяной пленки может обусловливаться поступлением на поверхность нефти из донных отложений, после крупной аварии подобная подпитка может наблюдаться в течение 10-15 лет. В атмосфере легколетучие НУ и особенно метан имеют непосредственное отношение к проблеме истощения озонового слоя. Попадая в почву, НУ изменяют ее физико-химические свойства, поражают микробоценозы и практически лишают почву плодородия. Таким образом, нефтяные загрязнения могут изменять параметры всех компонентов ПС (воды, воздуха и почвы), обладают высокой токсичностью для бионтов и гидробионтов и не менее высокой экотоксичностью для водных ЭС, а в последнее время в связи с интенсификацией транспорта энергоносителей приобретают глобальный характер.
Нефтяные пленки на поверхности воды по сути дела являются физическим загрязнением в зоне интенсивного массообмена водных ЭС с атмосферой. Поверхностные пленки, захватывающие большие водные поверхности рек, морей и океанов резко нарушают продуктивность автотро- фов и трофические цепи водных ЭС и в конечном итоге биологическое равновесие. В среднем 1 т нефти может покрыть тонкой пленкой около 12 км 2 водной поверхности. Нефтяная пленка в морях и океанах наносит большой ущерб водным ЭС и прежде всего поражает нейстон, поверхностный слой воды (5-15 см), где под действием солнечного света происходит фотосинтез и осуществляется основная продукция фитоплактона и зоопланктона.
Тонкий слой НУ на поверхности существенно изменяет и нарушает физико-химические и гидробиологические характеристики поверхностной воды и границы «воздух-вода»: обмен газами (С0 2 и 0 2), влагой (испарение), теплом через границу «вода-воздух», меняет отражающую и поглощающую способность водной поверхности для солнечного света, альбедо и интенсивность фотосинтеза. В конечном случае подобные нарушения могут быть причиной региональных изменений климата, содержания кислорода в атмосфере.
Обычно потери нефти и нефтепродуктов при добыче и переработке составляют 1-2%, для России это - около 5 млн. тонн в год. По более пессимистическим оценкам, только при переработке нефти в почву просачивается 1,5% общего объема горючего. В грунтах вокруг многих нефтеперерабатывающих заводов за десятилетия их работы накопилось огромное количество нефти и нефтепродуктов - иногда это сотни тысяч тонн. Неудивительно, что под большинством фабрик, складов, заводов, транспортных парков и аэропортов существуют целые бензиновые озера. Например, грунты под Грозным в Чечне превратились в одно из крупнейших нефтяных «месторождений», созданных человеком: специалисты утверждают, что его запасы достигают миллиона тонн. Подмосковная земля, по некоторым подсчетам, ежегодно впитывает 37 тыс. тонн нефтепродуктов.
Ежегодные мировые затраты на очистку и восстановление почвы от загрязнений углеводородами составляют десятки миллиардов долларов.
Источники загрязнения нефтью
Разумеется, основные источники загрязнения окружающей среды нефтепродуктами - предприятия и оборудование нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. В районах нефтедобычи все компоненты биосферы испытывают интенсивное воздействие, приводящее к нарушению равновесия в экосистемах.
В первую очередь загрязнение нефтью и нефтепродуктами окружающей среды вызвало серьезное беспокойство благодаря авариям на буровых скважинах, расположенных в море, и крушениях танкеров. При растекании пленки нефти по поверхности воды она образует слой углеводородов, различной толщины, покрывающий большие поверхности. Так 15 тонн мазута в течение 6-7 суток растекается, покрывая поверхность около 20 кв. км. Загрязнение почвы нефтью и продуктами ее переработки, как правило, имеет локальный характер, вызывая не менее разрушительные последствия.
Однако загрязнения, вызванные авариями, составляют лишь небольшую долю от общего количества загрязнения. Так, по данным Национальной академии Наук в Вашингтоне катастрофы и аварии при добыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов составляет менее 6%, в то же время потери при транспортных перевозках составляют 34,9% от общего количества загрязнения углеводородами, причем в реки попадает 31,1% нефтепродуктов, а в атмосферу всего 0,8%.
Отработанные газы автомобиля содержат более 200 соединений, 170 из которых представляют опасность для биоты, в первую очередь тяжёлые металлы, накапливающиеся в почве вдоль автодорожного полотна, и, прежде всего, свинец. Особенно прочно фиксируют тяжелые металлы верхние органогенные горизонты почвенного покрова. Поэтому объектом мониторинга служат лесные подстилки и верхний пятисантиметровый слой почвы на расстоянии 5-10 м и 20-25 м от края проезжей части.
Автомобили не единственные передвижные загрязнители окружающей среды нефтепродуктами. Как правило, неэлектрифицированные железные дороги имеют высокую замазученность в районе железнодорожного полотна, причем, постоянное поступление нефтепродуктов железнодорожного полотна, делает практически нецелесообразным биологическую очистку территории.
Способы устранения нефтяных загрязнений
С возрастанием масштабов добычи, транспорта, хранения и переработки нефти проблема борьбы с аварийными утечками и выбросами нефти и нефтепродуктов становится острой мировой проблемой, в которой решающими и первостепенными являются вопросы экологии и экономики. Методы и средства защиты от аварийного растекания разработаны еще недостаточно. В соответствии с новыми национальными и международными законами «об охране окружающей среды предпринимаются значительные усилия к практическому разрешению этой проблемы.
До сих пор очистка грунта и нефтешламов ведется недостаточно эффективно и по большому счету остается практически нерешенной проблемой, и это несмотря на то, что разработку и совершенствование очистного и восстанавливающего оборудования ведут практически все фирмылидеры в области создания химического оборудования.
В свое время первые в мире сепараторные станции для очистки нефтяных шламов были построены на Ярославском и Волгоградском НПЗ. Из-за неудачного опыта работы по применению сепараторов для очистки нефтяных шламов не были продолжены, а спустя 25 лет наша технология вернулась в Россию через западные фирмы. В 1971 году на Уфимском нефтеперерабатывающем заводе была построена установка для сжигания нефтяного шлама, донных осадков шламонакопителей и флотопены, однако в следствии не экономичности ее использование продолжалось до 1980 года. Примерно в это же время установку для очистки нефтешлама создала шведская фирма «Alfa-Laval». Увы, опыт эксплуатации показал, что на такой установке можно очищать только свежие, вновь образующиеся нефтешламы, она совершенно не предназначена для очистки донных осадков шламонакопителей. В 1990 году на ПО «Пермнефтеоргсинтез» была смонтирована установка очистки нефтешлама немецкой фирмы «KHD» (ее аналогом можно считать и установку фирмы «Flottweg»). В начале 90-х годов широкую известность получили методы деструкции разлитой нефти биоштаммами. В настоящее время применяются специально созданные биоштаммы: путедойл, деворойл и др. Собственный метод очистки грунта от нефтепродуктов разработала американская фирма «Bogart Еnvironmental Services». Несколько лет она вполне успешно работает в Кувейте, очищая песчаный грунт от аварийных разливов нефти.
Владимир Хомутко
Время на чтение: 5 минут
А А
Как происходит загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами?
Одними из самых вредных загрязнений окружающей среды химического характера является загрязнение нефтью и нефтепродуктами.
Рост добычи и, как следствие, увеличение масштабов транспортировки, переработки и потребления нефти и её производных приводят к глобальному ухудшению экологический ситуации. Нефть и продукты её переработки пагубно воздействуют на все без исключения звенья биологической цепочки.
Загрязнители водоемов образуют нефтяные пленки, которые способны нарушить энерго-, газо-, влаго- и теплообмен, непрерывно происходящий между мировым океаном и окружающей атмосферой, что не только негативно сказывается на физических, химических и гидробиологических условиях водной среды, но и способно серьезно повлиять на климат и кислородный баланс в атмосфере Земли.
Нефть – продукт природного происхождения, об источниках которого по сей день ведутся споры в ученой среде. Самые крупные нефтяные месторождения (30 из 45 самых больших) расположены в Азии, а точнее – на Ближнем и Среднем Востоке. Остальные 15-ть рассредоточены по разным земным регионам – Латинская и Северная Америка, Африка, Западная Сибирь и Юго-Восточная Азия.
Нефтяное пятно
Основными фракциями, выделяемыми из нефти-сырца на предприятиях нефтепереработки, являются:
- бензины;
- промежуточные дистилляты:
- дизельное топливо;
- керосин;
- газотурбинное топливо.
- газойль;
- котельное топливо (мазуты);
- гудрон;
- нефтяные масла.
Экспертная группа, исследующая нефтяное загрязнение водоемов нефтепродуктами, основные источники таких загрязнений классифицирует следующим образом:
- транспортировки по трубопроводам и с помощью наземных транспортных средств;
- операции на морских нефтяных терминалах, катастрофы на нефтеналивных судах и морских буровых платформах и так далее;
- промышленные, муниципальные и бытовые стоки, содержащие в себе отходы, загрязненные нефтепродуктами;
- миграционные нефтепотоки, просачивающиеся с морского дна из разломов и трещин.
Данные последних проведенных исследований говорят, что только за счет миграционного просачивания в морскую среду ежегодно попадает от 0,2 до 2 миллионов тонн нефти, что равно примерно половине всего нефтяного потока, который вливается в Мировой океан.
Морская транспортировка нефти посредством танкеров и подводных трубопроводов загрязняет морскую среду примерно на 20 процентов от общего нефтяного загрязнения из всех источников.
Доля загрязнений, происходящих в процессе бурения и последующей эксплуатации морских скважин, составляет меньше 0.2 процента.
Потери нефти и нефтепродуктов, которые происходят в результате аварий на береговых нефтяных терминалах и в процессе перекачке нефтепродуктов посредством подводных трубопроводов, составляют 5 и 10 процентов соответственно.
Основные транспортные потери составляют аварийные разливы нефти и нефтепродуктов в процессе танкерных перевозок (примерно 85 процентов всех потерь). Справедливости ради, стоит сказать, что в последнее время вклад этого источника в общий объем загрязнений сильно снизился.
Чаще всего утечки происходят в малых объемах и поддаются быстрой ликвидации. К примеру, в 2010-ом году всего произошло 12 тысяч разливов, и 85 процентов из них – это утечки объемов менее 7-ми тонн. Однако, именно такие постоянные небольшие разливы создают устойчивые загрязняющие радужные пленки в местах наибольшего трафика транспортировки и в местах нефтедобычи.
37 процентов таких загрязнений попадает в водную среду без аварий. Это связано с экологическим несовершенством существующих технологий нефтепереработки, в результате чего загрязняющие продукты попадают в окружающую среду через бытовые и промышленные стоки.
Посредством атмосферного переноса в крупнейшие водоемы Земли (реки, моря и океаны) попадает примерно 5 процентов всех нефтяных загрязнений, поскольку в атмосфере (по сравнению с почвами, донными отложениями и водой) содержится сравнительно немного загрязняющих веществ. Однако, большая скорость перемещения воздушных масс делает атмосферный перенос важным каналом, посредством которого вредные продукты попадают на морскую поверхность. Таким образом возможен перенос любого химически устойчивого вещества или материала.
Основные источники загрязнения в процессе деятельности по разведке и последующей добыче углеводородного сырья:
- аварийные выбросы растворов (тампонажных и буровых);
- аварийные выбросы самого добываемого сырья;
- несанкционированные сбросы пластовых вод и шламов;
- случайные утечки небольшого масштаба;
- взмучивание донных отложений при бурении скважин (кратковременное загрязнение морей и других водоемов).
Кроме того, если платформа расположена на ледовой акватории, существует риск её разрушения под действием ледяных масс.
Несмотря на сложившееся мнение, аварийные разливы – не самые главные источники загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Их доля в общем загрязняющем потоке колеблется от 9-ти до 13-ти процентов. Несмотря на постоянное увеличение объемов перевозимой по морю нефти и её производных, тенденция снижения связанных с этим процессом нефтяных сохраняется. Стоит сказать, что катастрофы, при которых происходят разливы более, чем 30 тысяч тонн, достаточно редкое явление.
Точечными источниками загрязнений окружающей среды в течение длительного времени являются энергоустановки плавучих буровых платформ, в которых постоянно сжигаются нефтяное топливо и попутные газы.
Промышленные выбросы предприятий нефтегазовой сферы составляют примерно 20 процентов всех вредных промышленных выбросов. При этом основными источниками загрязнения атмосферы являются факелы, сжигающие попутные нефтяные газы.
Нефтегазодобыча приводит к образованию большого объема отходов.
Технически их размещают тремя главными способами:
- хранение в особых типах земляных сооружений, называемых шламовыми амбарами;
- захоронение путем закачивания в подземные горизонты;
- вывоз на специальные полигоны.
По данным, получаемым из неофициальных источников, существующие специально оборудованные хранилища таких отходов переполнены. Кроме того, их вывоз на спецполигоны, находящиеся на значительном расстоянии, весьма дорог и также не безопасен с экологической точки зрения. В связи с этим существует практика сброса этих видов отходов, что называется, «за борт», а также путем закачивания под землю, что является прямым нарушением экологического законодательства.
Также, с точки зрения попадания вредных углеводородов в окружающую среду, очень опасны аварийные разрывы трубопроводов, а также разрывы, возникающие в процессе незаконных врезок.
Попадание нефти и её производных на поверхность воды является самым распространенным видом нефтяных загрязнений.
Такие сбросы за короткое время покрывают большие поверхности. Толщина загрязняющего слоя при этом бывает разной. Низкие температуры атмосферы и самой воды замедляют растекание. Возле береговой линии толщина слоя больше, нежели в открытом море. Движение разлива происходит под действием течений, приливов/отливов и ветра, при этом некоторые виды нефтей «тонут», и движение пятна происходит под толщей воды.
Состав нефти-сырца и её производных меняется в зависимости от текущей температуры атмосферы и воды, а также под воздействием света. Вещества, обладающие с низким значением молекулярного веса, легко испаряются. Объем таких испарений варьируется от 10 процентов (тяжелые нефти и нефтепродукты) до 75 процентов (легких нефти и их фракции).
Кроме того, некоторые вещества с низким молекулярным весом, входящие в состав нефтепродуктов, способны растворяться в воде (обычно – не более пяти процентов от общего объема). Этот процесс останавливает движение разлива по поверхности из-за увеличения плотности оставшейся нефти.
Воздействие солнечных лучей приводит к окислению нефти. Чем меньше толщина слоя, тем легче происходит окисление. Кроме того, нефть, на скорость окисления влияет содержание в продукте металла и серы: чем больше концентрация первого и меньше второго – тем быстрее идет процесс.
Течение и ветер приводят к смешиванию нефти и воды. В результате образуется либо нефте-водяная (быстро растворяющаяся) эмульсия, либо водо-нефтяная эмульсия, растворения которой не происходит. В водо-нефтяной эмульсии вода может составлять от 10-ти до 80-ти процентов. 50-ти – 80-ти процентные эмульсии распространяются крайне медленно, и способны оставаться на водной поверхности или на берегу долгое время без каких-либо изменений.
В процессе превращения в эмульсию движение нефти приводит к попаданию её частиц и молекул к живым организмам. Бактерии, грибки и дрожжи, находящиеся в воде, разлагают нефть на простые углеводороды и не углеводороды. В свою очередь, нефтяные частицы прилипают к различным обломкам, микробам, тине, фитопланктону и вместе с ними оседают на дно. Тяжелые нефтяные вещества обладают большей устойчивостью к воздействию микроорганизмов, поэтому оседают на дно в неизмененном виде.
Эффективность микробного воздействия зависит от следующих факторов:
- температуры воды;
- содержания в ней водорода;
- концентрации соли;
- количества кислорода;
- химического состава нефти;
- состава питательных веществ в воде;
- вида микроорганизмов.
В связи с этим, ухудшение микробиологического характера чаще всего происходит в условиях дефицита кислорода и питательных веществ и приводит к повышению температуры воды.
Нефть может попадать и в более сложные живые организмы. Например, двустворчатые моллюски, фильтрующие зоопланктон, вместе с ним поглощают и нефтяные частицы.
Поскольку они не могут эти частицы переварить, моллюски выступают в роли их переносчиков. Рыбы, морские млекопитающие, птицы и некоторые виды ракообразных и червеобразных беспозвоночных могут частично переваривать углеводороды, попадающие в их организм в процессе дыхания и питания.
Если разлив нефти произошел не зимой или не в холодных серверных широтах, время нахождения в воде нефти и её производных чаще всего – не более полугода. При низких температурах окружающей среды, нефть может сохраняться до наступления потепления, когда и начнется её разложение под действием теплого воздуха, ветра и солнечных лучей, а также при усиленном воздействии на неё микроорганизмов. Период сохранности нефти в прибрежной зоне колеблется от нескольких дней (если эта зона – скалистая) до 10 лет и более в сырых и защищенных от приливов и отливов местах.
Нефть, задержавшаяся в прибрежных и береговых отложениях, может спровоцировать загрязнение океана и прибрежных вод.
Разлитая по земле нефть не успевает подвергнуться погодным воздействиям до того, как проникнет в почву. Если разлив произошел на небольшой площади водной поверхности (в озере или ручье), то нефть также слабо подвергается влиянию погоды, пока не попадет на берег.
Нефть, попавшая сразу на землю, испаряется и окисляется под действием микробов. Если почва – сильно пористая, то возможно загрязнение грунтовых вод.
Нефть оказывает серьезное негативное воздействие на птиц и их яйца. Такое загрязнение спутывает перья и вызывает глазные раздражения. Гибель водоплавающих птиц чаще всего происходит от того, что, испачкавшись в нефтепродуктах, они «тонут».
Кроме того, нефть попадает в организм птиц во время чистки оперения, поглощения загрязненной еды и питья, а также через органы дыхания. Это приводит к смерти от болезней, голода или отравлений. Птичьи яйца также очень чувствительны к нефтяному воздействию.
О влиянии нефтяных разливов на млекопитающих известно меньше. Чаще других от таких загрязнений погибают те виды млекопитающих, которые покрыты мехом (полярные медведи, выдры, тюлени). Это связано с тем, что их меховой покров спутывается и перестает сохранять тепло и отталкивать воду. Сивучи и китообразные (дельфины, косатки и киты) обладают толстым жировым слоем, который под действием нефти усиленно расходует тепло. Помимо этого, на коже и глазах появляются раздражения, что мешает этим животным полноценно плавать.
Тюлени и китообразные менее подвержены нефтяному загрязнению и обладают способностью быстро переваривать нефтепродукты. Однако и они не застрахованы от желудочно-кишечных кровотечений, почечной недостаточности, печеночной интоксикации и нарушений кровяного давления. Нефтяные испарения вызывают проблемы с органами дыхания.
Морские черепахи едят как частицы нефти, так и предметы, сделанные из пластмассы. Зародыши черепах, зарытые в зараженный нефтью песок, чаще всего либо гибнут, либо развиваются с патологиями.
Рыбы обычно гибнут при разливах большого масштаба. Нефть-сырец и её производные обладают разной токсичностью, и на разные виды рыб воздействуют по-разному. Личинки и молодь – более чувствительны к нефтяным загрязнениям.
Беспозвоночные – хорошие индикаторы нефтяных загрязнений, поскольку малоподвижны. Влияние таких разливов на них может продолжаться до десяти лет. Колонии зоопланктона, обитающие в больших водных объемах, восстанавливаются быстрее, чем те, среда обитания которых ограничена.
Методы очистки нефтепродуктов при загрязнении ими окружающей среды
Применение тех или иных методов по очистке нефтяных загрязнений во многом зависят от характера и условий разлива. Близость нефтяного пятна к густонаселенным районам, пляжам, портам, рыболовным угодьям, важным природоохранным зонам, заповедникам, и так далее, напрямую влияют на масштаб и комплекс очистных работ. Если берег – скального типа, либо имеет слабопористую структуру, к тому же открыт для приливов/отливов и волн, то его обычно специально не чистят, поскольку природа за довольно короткое время справляется сама. Пляжи, покрытые крупнозернистым песком и галькой, очищают при помощи тяжелой строительной техники.
Очистка нефтепродуктов с поверхности морей, океанов и озер чаще всего производится отсасыванием нефтяного слоя с помощью специальных насосов и методами абсорбции. Быстрое расползание нефтяного пятна под действием течений и ветра требует от соответствующих служб скорейшего реагирования.
Один из самых современных и эффективных методов борьбы с загрязнениями нефтепродуктами и нефтью – мониторинг разливов с помощью дистанционного зондирования.
Сенсоры космических аппаратов позволяют следить за движениями нефтяного пятна с высоким разрешением, а также дают возможность классифицировать загрязнение по насыщенности его цвета.
С помощью этого метода можно различать загрязнения:
- сырой нефтью;
- бензинами, мазутами, дизельными видами топлива и так далее;
- загрязненные речные стоки;
- сбросы с нефтеналивных судов технологического характера;
- загрязнения буровыми водами и шламом;
- выходы нефти с морского дна;
- отходы нефтяной и рыбной промышленности.
Проблема нефтяного загрязнения и
11 А класса МОУ СОШ №4 г. Лангепаса
Научный руководитель: ,
учитель химии и биологии МОУ СОШ №4 г. Лангепас
Для снижения опасности шламовых амбаров их рекультивируют засыпая грунтом. Засыпка амбаров грунтом не препятствует миграции растворов с грунтовыми водами, не устраняет утечек раствора с поверхностными водами в случае разрушения обвалов, не связывает и не ускоряет процесс разложения химических элементов и не снижает, тем самым, их токсичность.
Экологически эффективная и технологически грамотная утилизация огромного количества накопленных в шламовых амбарах нефтешламов представляет собой актуальную экологическую и ресурсосберегающую проблему. Иными словами, шламовые амбары как технологический анахронизм , необходимо ликвидировать, сбор и переработку нефтешламовых отходов нужно организовать по новым технологиям , в соответствии с требованиями времени. В этой связи актуальными являются технологии переработки и утилизации нефтешламов, предусматривающие использование физических и химических методов на полигонах ТБ и ПО.
На сегодняшний день мировым сообществом накоплен значительный опыт по утилизации нефтешламов и обезвреживанию нефтезагрязненных грунтов. Разработанные и используемые за рубежом технологии и техника ориентированы на относительно свежее исходное сырье, которое не было подвержено значительному воздействию окружающей среды – это накопления нефтешламов, образовавшиеся в течение календарного года . В Западной Сибири приходится иметь дело с нефтешламами, накопленными в открытых амбарах в течение 30-50 лет. Нефтепродукты в этих нефтешламах окислены, в них отсутствуют легкие и средние углеводородные фракции, содержатится значительное количество твердой фазы (пыль, глина, песок, растительность, мусор), дождевые и талые воды. В связи с этим затруднена и затратная их переработка и утилизация. Для таких нефтешламов невозможно применение импортных технологий и техники без модернизации и адаптации.
2.5.Способы очистки нефтяных загрязнений на территории
ТПП «Лангепаснефтегаз».
В условиях Западной Сибири деградация нефти происходит крайне медленно и также медленно происходит восстановление исходной растительности. Нами предложено для размещения отходов нефтегазодобычи задействовать территории старых кустовых площадок с ликвидированными скважинами. В процессе добычи, подготовки и транспортировки нефти образуются различные отходы, нефтешлама представляют продукты разрушения скелета. Чтобы утилизировать отходы необходимо строительство полигона, что требует оформления земельного отвода, проведения изыскательных работ, выполнение проекта. Сопряжено со сравнительно большими материальными затратами и отчуждением земель.
Анализ показал, что экономическая эффективность и полезность данного предмета заключается в рациональным использовании земельных ресурсов , снижение уровня вредного воздействия на
окружающую природную среду, эффективность использования площадей для производственных потребностей сокращения затрат на строительство природоохранных объекта, таким является полигон для размещения производственных потребностей сокращения затрат на строительство природоохранного объекта, таким является полигон для размещения производственных отходов.
Данное техническое решение направлено на оздоровление экологической обстановки на месторождения и может использоваться другими нефтяными компаниями.(см. приложениеV)
2.5.1. Рекультивация загрязнений территории ТПП « Лангепснефтегаз »
Основной технологией рекультивации является технология микробиологического расщепления нефти, нефтепродуктов или других органических токсикантов с помощью специфических биопрепаратов, микроорганизмов.Комплексная рекультивация включает в себя следующие этапы:
1.Лабораторные тесты биодеградации реальной пробы загрязненных грунтов, с целью определения оптимальных параметров биорекультивации:
Определение исходного уровня загрязнения пробы
Микробиологические анализы
Оценка токсичности загрязнителей веществ на штаммы бактерий.
Наблюдение за влиянием процесса биодеградации на всхожесть травяных семян в
обработанном грунте и возможность оказания влияния на неё посредством добавления
подходящих добавок.
2.Проверка отработанной в лаборатории выбранной оптимальной технологии на небольшом нефтезагрязненном участке с целью апробации включает следующие работы:
Взятие пробы с выделенного участка
Создание дренажной сети для откачки и очистки загрязненных грунтовых вод
Подготовка и регулярное применение биопрепарата и удобрений
Рекультивация и увлажнение грунта. Для очистки нефтяных загрязнений используют два этапа:
первый этап – механическая очистка (откачка нефти с поверхности воды)
второй этап – фрезерование; перемешивают загрязненную почву фрезой, установленной на болотоходе, проводят аэрацию, т. е. обогащают почву кислородом.
Поливают загрязненную территорию биопрепаратами, которые содержат микроорганизмы, расщепляющие углеводороды на углерод и водород . Добавляют сорбент и минеральные удобрения, состав которых различенный для рекультивации многолетних трав. По нашим исследованиям лучше всего использовать такие культуры, как овес, овсюг, тимофеевка;
удобрения - калийные. Проведя микроисследование почвы возле корневых систем, всех экспериментальных вариантов, выяснилось, что количество микроорганизмов значительно больше у растений, которые обрабатывали калийными удобрениями. Даже на замазученной почве калийные удобрения усиливают рост корневой системы, поэтому в области ризосферы корня образуется повышенная численность микроорганизмов, в том числе и деструктор нефти. Всхожесть семян различна: калийные удобрения – 12 растений, мука фосфориcтая – 10,почва без удобрений и карбамид по 7, аммофос – 4, кальциевая селитра – 4(в каждом варианте посеяно по 15 семян).
Итак, лабораторные опыты показали, что лучшими удобрениями являются калийные для рекультивации замазученных нефтепродуктами соединениями земель.
Результаты, полученные в ходе исследований могут быть использованы в рекультивации нефтезагрязненных месторождений ТПП «Лангепаснефтегаз»
Проводят рекультивацию многолетних трав, которые образуют устойчивый травяной покров. Восстановление земель рассчитано на 2-3года. (см. приложение IV)
2.5.2.Утилизация нефтешлама на полигоне ТБ и ПО.
ТПП «Лангепаснефтегаз» как подразделение передовой компании России ОАО А «Нефтяная компания ЛУКОЙЛ», принимая высокие требования к охране окружающей среды , большое внимание уделяет вопросу утилизации нефтешламов. За период с 2001 по 2003год по специально разработанному проекту, получившему положительное заключение экологической экспертизы, был построен полигон по захоронению твердых бытовых и промышленных отходов.
Полигон ТБ и ПО расположен на северо-западной окраине Урьевского месторождения в 18 м к северу от города Лангепас в районе КП 317.Местоположение полигона выбрано с учетом наличия в данном месте слабофильтрующих мягко - и текучепластичных суглинков, которых в сумме с проектными решениями работают на снижение проникновения загрязнённого производственного фильтра в почву. Терриория санитарно-защитной зоны благоустроена и озелена. На полигоне имеются бытовые и хозяйственные сооружения, отвечающим всем санитарным требованиям Основной объем промышленных отходов, размещаемых на полигоне составляют нефтесодержащие отходы. Для складирования нефтешламов оборудованы два искусственных котлована объемом 5800 м3 целью предотвращения загрязнения грунтовых вод
фильтрационными стоками дно и откосы котлованов выстланы противофильтрационным
покрытием – геомембраной на основе полиэтилена высокого давления. Покрытие устойчиво к разрыву, имеет высокую температуру плавления, обладает морозоустойчивостью до -60 градусов. Данные характеристики гарантируют целостность покрытия на многие годы. Кроме того, на полигоне организована дренажная система сбора образующегося фильтрата с участков складирования производственных отходов. Фильтрат собирается в дренажную емкость, а оттуда направляется на
ЦППН для переработки. Отведение фильтрата производится по перфорированным полиэтиленовым трубам, уложенным поперек траншей в щебеночной засыпке на противофильтрационном экране на дне полигона. Таким образом, осуществляется первичное отделение жидкой фракции нефтешламов.
Происходит первичное механическое разделение. Твердые фракции оседают, жидкие откачиваются по трубопроводу подаются на ДНС там разделяются по фазам. Вода идет в систему поддержания пластового давления, нефть направляется в цех подготовки и перекачки нефти, где она очищается.
Для контроля состояния грунтовых вод в районе полигона пробурены четыре наблюдательные скважины глубиной 10 м. Отбор проб воды и химический анализ проводится специалистами лаборатории экологии. Один раз в год результаты анализов подтверждаются специалистами ГФУ «ЦГСЭН в г. Лангепас ». Лабораторией экологии также ведется контроль за состоянием атмосферного воздуха в районе полигона. Исследования показали, что концентрация углеводородов в атмосферном воздухе практически соответствует фоновым значениям по Урьевскому месторождению. Ввод в эксплуатацию полигона ТБ и ПО позволил отказаться о размещения нефтешламов в шламовые амбары. В настоящее время полностью завершены работы по рекультивации 769 шламовых амбаров прошлых лет.
2.5.3.Переработка нефтяных отходов в дорожно-строительный
материал.
Твердая фаза – песок используется на изготовление кирпича. На Невагальском месторождении подрядчики изготавливают кирпич, который используют как облицовочный материал.
Мы использовали нефтезагрязненный грунт для получения асфальта. Используя технологию получения асфальта. Были проведены исследования твердых остатков после термического извлечения органической части на их пригодность как компонента для приготовления холодных асфальтобетонных смесей. Твердый остаток с содержанием нефтепродуктов 15-20% в холодном состоянии 40-46% по массе, перемешивали с природным песком, 30 % по массе и ракушечной пылью,20-26 % по массе. Пыль ракушечника используется в качестве минерального наполнителя. В смесь добавили горячий жидкий битум БНД 90/130,4-5 % по массе, и смешивали в течение 15 мин до получения однородной вязкой массы.
Прикатывали сначала легким катком, затем более тяжелым. Получили асфальтобетон.
2.5.4.Свойства асфальта.
Материал прошел в нашей лаборатории комплекс испытаний. Проверен такой показатель как стойкость асфальта против воздействия ультрафиолетового излучения. Для этого мы облучали асфальт кварцевыми, синими лучами в течение 17 часов, создающей условия искусственной погоды.
После облучения материал замачивали на два часа в воде и замораживали в течение двух часов при температуре минус 20 градусов. В замороженном состоянии изделие испытывали на изгиб, имитировали процесс службы асфальта зимой под снеговой нагрузкой.
Результаты показали, что асфальт стал прочнее. Таким образом, первые годы службы асфальт набирает прочность.
При проверки на кислостойкость, опускали в раствор кислоты и щелочи, реакции не происходило. Асфальт водонепроницаем. В течение суток вода находилось на поверхности асфальта.
Этот асфальт оказался чрезвычайно прочным, что позволит ей выдерживать большие снеговые нагрузки сибирского климата.
В начальный момент остатки нефти имеют разбавляющий эффект на применяемый битум и со временем, за счет окисления на открытом воздухе и по мере увеличения вязкости битума прочность асфальтового покрытия возрастает. Преимуществом асфальтобетона является низкая стоимость и однородность за счет использования природного песка, а также использование отходов и местных материалов для получения асфальтового бетона. При получении асфальтобетона не требуются дефицитные каменистые материалы, и уменьшается количество добавляемого битума.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности целенаправленного получения битума и асфальтобетона из нефтепродуктов при этом вредные вещества, содержащиеся в отходах, предотвращаются в ценные и безопасные продукты.
3.Заключение
Интенсивное развитие нефтегазовой отрасли Севера привело к негативным последствиям, особенно для окружающей среды. В настоящее время все процессы, имеющие отношение к нефти представляют экологическую опасность.
Нефтяные шламы образовались в результате сброса в специально отведенные амбары отходов процессов подготовки нефти, продуктов зачистки резервуаров, некондиционной нефти.
Кроме того, в них сбрасывалась нефть, уловленная из канализационных линий, с площадок обслуживания оборудования, насосов, а также нефть вместе с почвой с мест порыва трубопроводов, аварий. Экологически эффективная и технологически грамотная утилизация огромного количества накопленных в шламовых амбарах нефтешламов представляет собой актуальную экологическую и ресурсосберегающую проблему.
Были проведены исследования твердых остатков после термического извлечения органической части на их пригодность как компонента для приготовления асфальтобетона. Твердый остаток загрязненного грунта с содержанием нефтепродуктов до 20% перемешивали с природным песком и щебнем размером 3-10 мм в соотношении 4:3:3. В смесь добавили горячий жидкий битум – 5% по массе, перемешивали в течение 15 минут до получения однородной вязкой массы, прикатывали. Получили асфальтобетон
В начальный момент остатки нефти имеют разбавляющий эффект на применяемый битум, по мере увеличения вязкости битума прочность асфальтового покрытия возрастает.
Были изучены физико-механические показатели асфальтобетона из нефтеотходов, они соответствуют стандартам, и даже асфальтобетон становится прочнее после нагревания, выдерживания в воде и охлаждении до -20 градусов.
Преимуществом такого асфальтобетона является низкая себестоимость и однородность за счет использования природного песка, отходов, уменьшения количества добавленного битума, не требуется дефицитный крупный щебень. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности целенаправленного получения асфальтобетона из нефтеотходов. При этом вредные вещества, содержащиеся в отходах, превращаются в ценные и безопасные продукты.
Предлагаем пути решения проблемы нефтяного загрязнения :
Рекультивация загрязненных земель
Использование гигантских пластиковых мешков для изъятия нефиепродуктов в водной среде.
Изготовление асфальтобетона с использованием нефтезагрязненной земли.
Изготовление кирпича
4.Список используемой литературы:
1.Киреева Н. А . Некоторые гигиенические аспекты загрязнения почв нефтью. Уфа.- 1988.
2., Эффективные способы предпосевной обработки семян; Земледелие, -2000
3., Хольнов А. П . Биологическая рекультивация нарушенных земель на участках северных газопроводов. – М.,1990
4. Рекультивация земель на Севере. (Рекомендации по рекультивации земель на Крайнем Севере), - Сыктывкар, 1997.
5. Плотников В. В . Экология Ханты-Мансийского автономного округа.- Тюмень,1997.
6. Крючков В. В . Север на грани тысячелетий. М.,1987.
Нефтяное загрязнение водоемов
Выполнила: Курбангалеева К.Р.,
группа №292
Проверила: Яковлева А.В.
Казань, 2012
Введение
Нефтяное загрязнение
Загрязнение океанов и морей
Крупнейшие аварии
Загрязнение рек и озер
Методы борьбы с нефтяным загрязнением
Заключение
Список используемых материалов
Введение
Вода - важнейший минерал на Земле, который нельзя заменить никаким другим веществом. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Вода является средой обитания многих организмов, определяет климат и изменение погоды, способствует очищению атмосферы от вредных веществ, растворяет, выщелачивает горные породы и минералы и транспортирует их из одних мест в другие и т.д. Для человека вода имеет важное производственное значение: она и транспортный путь, и источник энергии, и сырье для получения продукции, и охладитель двигателей, и очиститель и т.д.
Проблема загрязнения среды в настоящее время приобрела глобальное значение. В водоемы планеты ежегодно сбрасывается около 7003 км загрязненных вод. Погибают наиболее чувствительные организмы, разрушаются сбалансированные сообщества, ограничивается хозяйственное и рекреационное использование водоемов. Полное прекращение антропогенного загрязнения среды нереально, поэтому следует применять разумные меры ограничения поступления в водоемы токсикантов и загрязнителей, применять эффективную очистку вод.
Нефтяное загрязнение
Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. Около 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.
Нефтяное загрязнение угрожает прежде всего морским и прибрежным экосистемам. Основные его причины следующие:
1) аварии нефтеналивных судов (танкеров) в результате столкновений, пожаров или крушений;
2) утечка нефти из береговых резервуаров;
3) промывание грузовых емкостей танкеров в море.
Каждый год такие происшествия приводят к попаданию в мировой океан примерно 10 млн. т сырой нефти.
Нефть не смешивается с водой, но ее выбрасывание на берег губит водоросли, моллюсков, ракообразных и других литоральных животных. Морские млекопитающие страдают от нефтяного загрязнения из-за того, что их мех покрывается нефтью. Однако самыми явными жертвами становятся рыбоядные птицы: нефть пропитывает и склеивает перья, делая невозможным полет и ухудшая теплоизоляцию тела, а это грозит гибелью от переохлаждения; параллельно снижается плавучесть, и в воде птица тонет; наконец, попытки чистить перья приводят к заглатыванию углеводородов и отравлению. Фитопланктон от нефтяного загрязнения, по-видимому, особо не страдает, хотя темная пленка на поверхности моря снижает освещенность толщи воды, и интенсивность фотосинтеза временно ослабевает.
В долгосрочной перспективе ущерб для экосистем от разливов нефти минимален. Восстановление идет быстрее, если дать нефти диспергироваться естественным путем. Бактериальное разложение углеводородов, которому способствует разрушение сплошной пленки ветром и волнами, в условиях теплого и умеренного климата завершается через 3-4 года. В условиях холодного климата, например у берегов Аляски, где в 1989 г. произошло крушение танкера «Exxon Valdez», отрицательный эффект сохраняется дольше из-за пониженной бактериальной активности. Применение поверхностно-активных диспергирующих агентов ускоряет процесс, но сами эти вещества часто усугубляют экологический ущерб, поскольку токсичны и с трудом поддаются биоразложению.
