Курсовая работа загрязнение окружающей среды нефтепродуктами и их опасность для здоровья человека
Министерство образования Республики
Беларусь
УО «Белорусский
государственный технологический университет»
Факультет
технологии органических веществ
Кафедра
биотехнологии и биоэкологии
Курсовая
работа на тему:
«
Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами
и их опасность для здоровья человека»
Выполнила: студентка 4 курса
факультета ТОВ
группа № 12
Мартынчик Ж.В.
Руководитель: Игнатовец О. С.
МИНСК 2008
РЕФЕРАТ
33 страницы, 2 таблицы,
11 источников литературы
НЕФТЬ
И НЕФТЕПРОДУКТЫ, НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ,
ОПАСНОСТЬ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА, МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ.
Целью
работы является изучение проблемы загрязнения
окружающей среды нефтепродуктами
и их опасность для здоровья человека.
Данная
курсовая работа содержит информацию
о химическом составе нефти, о свойствах
её компонентов; нефтяном загрязнении
почвы, воздуха и воды, а также влиянии
нефтепродуктов на здоровье человека.
Сделан вывод об опасности загрязнения
нефтью и предложены методы решения проблемы.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………….4
1.
Химический состав нефти, свойства
её компонентов………7
2.
Нефтяное загрязнение………….13
3.Методы
решения проблемы загрязнения нефтью……….25
Заключение…………………31
Список
использованной литературы……….33
ВВЕДЕНИЕ
Сырая
нефть впервые была добыта в значительных
количествах в 1880 г. С тех пор
ее добыча росла экспоненциально и
сейчас превышает 1012 л ежегодно
(в мире). Очищенные нефтяные продукты
постоянно расходуются на удовлетворение
более 60% мировых энергетических потребностей.
В связи с этим практически невозможно
применять продукты в таких количествах
без некоторых потерь. Количество таких
потерь, предусмотренных или случайных,
постоянно растет, и загрязнение окружающей
среды, как сырой нефтью, так и продуктами
ее переработки сейчас является предметом
серьезного беспокойства.
В
настоящее время, нефтепродукты
являются одним из важнейших энергоносителей
для человечества, и тенденция продлится,
как минимум, на ближайшие 20 лет. Проблема
попадания нефти в гидросферу Земли остается
достаточно актуальной. Вначале человек
не задумывался о том, что таит в себе интенсивная
добыча нефти и газа. Главным было выкачать
их как можно больше. Так и поступали. Но
вот в начале 40-х гг. прошлого столетия
появились первые настораживающие симптомы.
Это
случилось на нефтяном месторождении
Уилмингтон (Калифорния, США). Месторождение
протягивается через юго-западные
районы города Лос-Анджелеса и через
залив Лонг-Бич доходит до прибрежных
кварталов одноименного курортного города.
Площадь нефтегазоносности 54 км2.
Месторождение было открыто в 1936 г., а уже
в 1938 г. стало центром нефтедобычи Калифорнии.
К 1968 г. из недр было выкачано почти 160 млн.
т нефти и 24 млрд. куб. м газа, всего же надеются
получить здесь более 400 млн. т нефти.
Расположение
месторождения в центре высокоиндустриальной
и густонаселенной области южной
Калифорнии, а также близость его
к крупным нефтеперерабатывающи
заводам Лос-Анджелеса имело важное
значение в развитии экономики всего
штата Калифорния. В связи с этим с начала
эксплуатации месторождения до 1966 г. на
нем постоянно поддерживался наивысший
уровень добычи по сравнению с другими
нефтяными месторождениями Северной Америки.
В
1939 г. жители городов Лос-Анджелес и
Лонг-Бич почувствовали довольно ощутимые
сотрясения поверхности земли – началось
проседание грунта над месторождением.
В сороковых годах интенсивность этого
процесса усилилась. Наметился район оседания
в виде эллиптической чаши, дно которой
приходилось как раз на свод антиклинальной
складки, где уровень отбора не единицу
площади был максимален. В 60-х гг. амплитуда
оседания достигла уже 8,7 м. Площади, приуроченные
к краям чаши оседания, испытывали
растяжение. На поверхности
появились горизонтальные смещения с
амплитудой до 23 см, направленные к центру
района. Перемещение грунта сопровождалось
землетрясениями. В период с 1949 г. по 1961
г. было зафиксировано пять довольно сильных
землетрясений. Земля в буквальном смысле
слова уходила из-под ног. Разрушались
пристани, трубопроводы, городские строения,
шоссейные дороги, мосты и нефтяные скважины.
На восстановительные работы потрачено
150 млн. долларов. В 1951 г. скорость проседания
достигла максимума – 81 см/год. Возникла
угроза затопления суши. Напуганные этими
событиями, городские власти Лонг-Бича
прекратили разработку месторождения
до разрешения возникшей проблемы.
К
1954 г. было доказано, что наиболее эффективным
средством борьбы с проседанием
является закачка в пласт воды.
Это сулило также увеличение коэффициента
нефтеотдачи. Первый этап работы по заводнению
был начат в 1958 г., когда на южном крыле
структуры стали закачивать в продуктивный
пласт без малого 60 тыс.м3 воды в
сутки. Через десять лет интенсивность
закачки уже возросла до 122 тыс.м3
сут. Проседание практически прекратилось.
В настоящее время в центре чаши оно не
превышает 5 см/год, а по некоторым районам
зафиксирован даже подъем поверхности
на 15 см. Месторождение вновь вступило
в эксплуатацию, при этом на каждую тонну
отобранной нефти нагнетают около 1600 л
воды. Поддержание пластового давления
дает в настоящее время на старых участках
Уилмингтона до 70 % суточной добычи нефти.
Всего на месторождении добывают 13700 т/сут
нефти.
В
последнее время появились сообщения
о проседании дна Северного моря
в пределах месторождения Экофиск после
извлечения из его недр 172 млн.т нефти и
112 млрд. м3 газа. Оно сопровождается
деформациями стволов скважин и самих
морских платформ. Последствия трудно
предсказать, но их катастрофический характер
очевиден.
Проседание
грунта и землетрясения происходят
и в старых нефтедобывающих районах
России. Особенно это сильно чувствуется
на Старогрозненском месторождении. Слабые
землетрясения, как результат интенсивного
отбора нефти из недр, ощущались здесь
в 1971 г., когда произошло землетрясение
интенсивностью 7 баллов в эпицентре, который
был расположен в 16 км от г. Грозного. В
результате пострадали жилые и административные
здания не только поселка нефтяников на
месторождении, но и самого города. На
старых месторождениях Азербайджана –
Балаханы, Сабунчи, Романы (в пригородах
г. Баку) происходит оседание поверхности,
что ведет к горизонтальным подвижкам.
В свою очередь, это является причиной
смятия и поломки обсадных труб эксплуатационных
нефтяных скважин.
Совсем
недавние отголоски интенсивных нефтяных
разработок произошли в Татарии, где в
апреле 1989 г. было зарегистрировано землетрясение
силой до 6 баллов (г. Менделеевск). По мнению
местных специалистов, существует прямая
зависимость между усилением откачки
нефти из недр и активизацией мелких землетрясений.
Зафиксированы случаи обрыва стволов
скважин, смятие колонн. Подземные толчки
в этом районе особенно настораживают,
ведь здесь сооружается Татарская АЭС.
Во всех этих случаях одной из действенных
мер также является нагнетание в продуктивный
пласт воды, компенсирующей отбор нефти.
В
связи с этим, представляется очень
актуальной и насущной проблема
загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.
Не секрет, что энергетическая
программа России на длительную перспективу
предусматривает увеличение
добычи «черного золота», а это, в свою
очередь, ведет к расширению сети
трубопроводов, возрастает количество
перевозок нефти и нефтепродуктов.
Таким образом,
невозможно полностью исключить вероятность
новых аварий, разливов нефти и нефтепродуктов.
В то же время нормативы контроля природопользования
становятся с каждым годом все жестче,
соответственно возрастают размеры штрафов.
Только научно – исследовательские работы
могут помочь в решении столь сложной
и многоплановой задачи, как загрязнение
почв нефтью и нефтепродуктами. Для того,
чтобы рассматривать любую экологическую
проблему, необходимо прежде всего, знать
«участников» этой проблемы. В нашем
случае «участниками» проблемы являются:
нефть, нефтепродукты, окружающая среда
и человек.
1. Химический состав
нефти, свойства её компонентов
Нефть
– это жидкий природный раствор, состоящий
из большого числа углеводородов (УВ)
разнообразного строения и высокомолекулярных
смолисто-асфальтено ых веществ. В нем
растворено некоторое количество воды,
солей, микроэлементов. Главные элементы:
С – 83-87%, Н – 12-14%, N, S, O – 1-2%, реже 3-6% за счет
S. Азотистые соединения – пиридины, гидропиридины,
хинолины и другие. Кислородные соединения
– нафтеновые кислоты, смолистые вещества.
Десятые и сотые доли процента нефти составляют
многочисленные микроэлементы.
В
качестве эколого-геохимически характеристик
основного состава нефти приняты
содержание легкой фракции (температура
начала кипения 2000 С), метановых УВ (включая
твердые парафины), циклических УВ, смол,
асфальтенов и сернистых соединений.
Легкая
фракция нефти
Включает
низкомолекулярные метановые (алканы),
нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические
УВ – наиболее подвижная часть нефти.
Большую
часть легкой фракции составляют
метановые УВ (алканы с 5-11 С-атомами
– пентан, гексан и т.д.). Метановые УВ,
находясь в почвах, водной или воздушной
средах, оказывают наркотическое и токсическое
действие на живые организмы. Особенно
быстро действуют нормальные алканы с
короткой углеводородной цепью. Они лучше
растворимы в воде, легко проникают в клетки
организмов через мембраны, дезорганизуют
цитоплазменные мембраны организма. Большинством
микроорганизмов нормальные алканы, содержащие
в цепочке менее 9 атомов С, не ассимилируются,
хотя и могут быть окислены. Вследствие
летучести и более высокой растворимости
низкомолекулярных алканов их действие
обычно не бывает долговременным. В соленой
воде нормальные алканы с короткими цепями
растворяются лучше и, следовательно,
более ядовиты. Многие исследователи отмечают
сильное токсическое действие легкой
фракции на микробные сообщества и почвенных
животных. Легкая фракция мигрирует по
почвенному профилю и водоносным горизонтам,
значительно расширяя ареал первичного
загрязнения. С уменьшением содержания
легкой фракции токсичность нефти снижается,
но возрастает токсичность ароматических
соединений, относительное содержание
которых растет. Путем испарения из почвы
удаляется от 20 до 40% легких фракций.
Метановые
УВ
В
нефтях, богатых легкой фракцией, существенную
роль играют более высокомолекулярные
метановые УВ (12-27 С-атомами), состоящие
из нормальных алканов и изоалканов в
соотношении 3:1. Метановые УВ с температурой
кипения выше 2000 С практически нерастворимы
в воде и их токсичность выражена гораздо
слабее, чем у УВ с более низкомолекулярной
структурой.
Содержание
твердых метановых УВ (парафинов)
в нефти – важная характеристика при
изучении нефтяных разливов на почвах.
Парафины не токсичны для живых организмов
и в условиях земной поверхности переходят
в твердое состояние, лишая нефть подвижности.
Алканы
ассимилируются многими микроорганизмами
(дрожжи, грибы, бактерии). Легкие нефтепродукты
типа дизельного топлива при первоначальной
концентрации в почве 0,5% за 1,5 месяца
деградируют на 10-80% от исходного количества
в зависимости от содержания летучих УВ.
Более полная деградация происходит при
рН 7,4 (64,3-90%), в кислой среде (рН 4,5) деградируют
лишь до 18,8%.
Твердый
парафин очень трудно разрушается,
с трудом окисляется на воздухе. Он надолго
может «запечатать» все поры почвенного
покрова, лишив почву возможности свободного
влагообмена и дыхания. Это, в первую очередь,
приводит к полной деградации биоценоза.
Циклические
УВ
К
ним в нефти относятся нафтеновые
и ароматические УВ.
Нафтеновые
УВсоставляют от 35 до 60 %
О
токсичности нафтенов сведений почти
не имеется. Вместе с тем имеются
данные о нафтенах как о стимулирующих
веществах при действии на живой организм
(лечебная нефть Нафталанского месторождения
в Азербайджане). Биологически активным
фактором этой нефти служат полициклические
нафтеновые структуры. Основные продукты
окисления нафтеновых УВ- кислоты и оксикислоты.
К
ароматическим УВ (аренам) относятся как
собственно ароматические структуры –
6-ти членные кольца из радикалов -СН-, так
и «гибридные» структуры, состоящие из
ароматических и нафтеновых колец. Содержание
в нефти ароматических УВ от 5 до 15 %, чаще
всего от 20 до 40 %. Основная масса ароматических
структур составляют моноядерные УВ –
гомологи бензола. Полициклические ароматические
УВ (ПАУ) с двумя и более ароматическими
кольцами содержатся в нефти от 1 до 4 %.
Среди голоядерных ПАУ большое внимание
обычно уделяется 3,4-бензпирену как наиболее
распространенному представителю канцерогенных
веществ.
Ароматические
УВ – наиболее токсичные компоненты
нефти. В концентрации всего 1 % в
воде они убивают все водные растения.
Нефть содержащая от 30 до 40 % ароматических
УВ значительно угнетает рост высших
растений. Моноядерные УВ – бензол и
его гомологи оказывают более быстрое
токсическое воздействие на организмы
чем ПАУ, так как ПАУ медленнее проникают
через мембраны клеток. Однако, в целом,
ПАУ действуют более длительное время,
являясь хроническими токсикантами.
Ароматические
УВ трудно поддаются разрушению. Экспериментально
показано, что главным фактором деградации
ПАУ в окружающей среде, в особенности
в воде и воздухе, является фотолиз, инициированный
ультрафиолетовым излучением. В почве
этот процесс может происходить только
на ее поверхности.
Смолы
и асфальтены содержат основную часть
микроэлементов нефти, в том
числе почти все металлы. Среди нетоксичных
и малотоксичных металлов можно
выделить: Si, Fe, Al, Mn, Ca, Mg, P. Другие микроэлементы:
V, Ni, Co, Pb,
Cu, U, As, Hg, Mo, в случае повышенных концентраций
могут оказывать
токсическое воздействие на биоценоз.
Вредное экологическое
влияние смолисто-асфальтенов х компонентов
на
почвенные экосистемы заключается не
в химической токсичности, а в
значительном изменении водно-физических
свойств почв. Если нефть
просачивается сверху, ее смолисто-асфальтенов е
компоненты сорбируются в
основном в верхнем, гумусовом горизонте
иногда прочно цементируя его. При
этом уменьшается поровое пространство
почв. Смолисто-асфальтенов е компоненты
гидрофобны. Обволакивая корни растений,
они резко ухудшают поступление к ним
влаги, в результате чего растения погибают.
Эти вещества малодоступны микроорганизмам,
процесс их метаболизма идет очень медленно,
иногда десятки лет. В целом при окислительной
деградации нефти в почвах, независимо
от того, происходит механическое вымывание
загрязняющих веществ или нет, идет накопление
смолисто-асфальтено ых веществ. Разрушение
и вынос компонентов УВ фракций происходят
гораздо быстрее.
Сера
широко распространена в нефти и углеводородном
газе и содержится как в свободном состоянии,
так и в виде соединений (сероводород,
меркаптаны).
Зольная
часть представляет собой остаток,
образующийся при сжигании нефти. Это
различные минеральные соединения,
чаще всего железо, никель, ванадий,
иногда соли натрия.
Свойства
нефти определяют направление ее
переработки и влияют на продукты,
получаемые из нефти, поэтому существуют
различные виды классификации, которые
отражают химическую природу нефти и определяют
возможные направления переработки.
Например,
в основу классификации, отражающей
химический состав, положено преимущественное
содержание в нефти какого-либо одного
или нескольких классов углеводородов.
Различают нафтеновые, парафиновые,
парафино-нафтеновые парафино-нафтено-ароматические,
нафтено-ароматическ е, ароматические.
Так, в парафиновых нефтях все фракции
содержат значительное количество алканов;
в парафино-нафтено-аро атических углеводороды
всех трех классов содержатся примерно
в равных количествах; нафтено-ароматически
нефти характеризуются преимущественным
содержанием циклоалканов и аренов, особенно
в тяжелых фракциях. Также используется
классификация по содержанию асфальтенов
и смол. В технологической классификации
нефти подразделяют на классы – по содержанию
серы; типы – по выходу фракций при определенных
температурах; группы – по потенциальному
содержанию базовых масел; виды – по содержанию
твердых алканов (парафинов). При выходе
из нефтяного пласта нефть содержит взвешенные
частицы горных пород, воду, растворенные
в ней соли и газы. Нефть, получаемую непосредственно
из скважин называют сырой нефтью, которая
иногда сразу транспортируется в ближайшие
центры нефтепереработки. Но в большинстве
случаев добываемая нефть проходит промысловую
подготовку, так как она может быть предназначена
для экспорта или для транспортирования
в отдаленные от мест добычи нефтеперерабатывающи
заводы.
Перечисленные
выше примеси вызывают коррозию оборудования
и серьезные затруднения при
транспортировании и переработки
нефтяного сырья. Именно поэтому перед
транспортированием сырая нефть подготавливается:
из нее удаляется вода, большое количество
механических примесей, солей и выпавших
твердых углеводородов. Также следует
выделить из нефти газ и наиболее летучие
ее компоненты. Если этого не сделать,
то при хранении нефти даже за то время,
которое пройдет, пока она не попадет на
нефтеперерабатывающ й завод, газ и наиболее
легкие углеводороды будут утеряны. А
между тем газ и летучие жидкие УВ являются
ценными продуктами. Кроме того, при трубопроводной
транспортировке нефти из неё необходимо
удалять все легкие газы. В противном случае
на возвышенных участках трассы возможно
образование газовых мешков.
Перечислим
важнейшие показатели качества: фракционный
состав, плотность, содержание воды, хлористых
солей, механических примесей и серы. Также
определяют технологические показатели
нефти. К ним можно отнести: давление насыщенных
паров, вязкость, содержание парафинов,
температура застывание и вспышки, содержание
асфальтенов и смол, иногда определяют
кислотность, молекулярную массу, объемную
долю газа, массовую долю тяжелых металлов.
Некоторые показатели качества нефти
могут определяться согласно договоренности
между поставщиком и покупателем. Рассмотрим
значения этих показателей для характеристики
нефти и получаемых из нее нефтепродуктов.
Плотность
является одним из наиболее общих
показателей, характеризующий свойства
нефти и нефтепродуктов, измерение
которого предусмотрено стандартами
различных стран. По плотности можно
ориентировочно судить об углеводородном
составе различной нефти и нефтепродуктов,
поскольку ее значение для углеводородов
различных групп различна. Например, более
высокая плотность указывает на большее
содержание ароматических углеводородов,
а более низкая – на большее содержание
парафиновых УВ. Углеводороды нафтеновой
группы занимают промежуточное положение.
Таким образом, величина плотности до
известной степени будет характеризовать
не только химический состав и происхождение
продукта, но и его качество. При характеристике
плотности отдельных фракций нефти следует
прежде всего отметить возрастание плотности
с увеличением температуры кипения. Однако
это положение, справедливое для большей
части случаев, имеет исключения.
Важнейшим
показателем качества нефти является
фракционный состав. Фракционный состав
определяется при лабораторной перегонке
с использованием метода постепенного
испарения, в процессе которой при постепенно
повышающейся температуре из нефти отгоняют
части – фракции, отличающиеся друг от
друга пределами кипения. Каждая из фракций
характеризуется температурами начала
и конца кипения.
Промышленная
перегонка нефти основывается на
схемах с так называемым однократным
испарением и дальнейшей ректификацией.
Фракции, выкипающие до 350°С, отбирают
при давлении несколько превышающим
атмосферное, называют светлыми дистиллятами
(фракциями). Названия фракциям присваиваются
в зависимости от направления их дальнейшего
использования. В основном, при атмосферной
перегонке получают следующие светлые
дистилляты: 140°С (начало кипения) – бензиновая
фракция, 140-180°С – лигроиновая фракция
(тяжелая нафта), 140-220°С (180-240°С ) – керосиновая
фракция, 180-350°С (220-350°С, 240-350°С) – дизельная
фракция (легкий или атмосферный газойль,
соляровый дистиллят). Фракция, выкипающая
выше 350°С является остатком после отбора
светлых дистиллятов и называется мазутом.
Мазут разгоняют под вакуумом и в зависимости
от дальнейшего направления переработки
нефти получают следующие фракции: для
получения топлив – 350-500°С вакуумный газойль
(дистиллят), >500°С вакуумный остаток
(гудрон); для получения масел – 300-400°С (350-420°С)
легкая масленная фракция (трансформаторный
дистиллят), 400-450°С (420-490°С) средняя масленная
фракция (машинный дистиллят), 450-490°С тяжелая
масленная фракция (цилиндровый дистиллят),
>490°С гудрон. Мазут и полученные из него
фракции – темные. Таким образом, фракционирование
– это разделение сложной смеси компонентов
на более простые смеси или отдельные
составляющие. Продукты, получаемые как
при первичной, так и при вторичной переработки
нефти, относят к светлым, если они выкипают
до 350°С, и к темным, если пределы выкипания
350°С и выше.
Нефти
различных месторождений заметно
отличаются по фракционному составу, содержанию
светлых и темных фракций. В технических
условиях на нефть и нефтепродукты
нормируются:
•
температура начала кипения;
•
температура, при которой отгоняется
10,50,90 и 97.5% от загрузки, а также остаток
в процентах;
•
иногда лимитируется температура конца
кипения.
При
добыче и переработке нефть дважды
смешивается с водой: при выходе
с большой скоростью из скважины вместе
с сопутствующей ей пластовой водой и
в процессе обессоливания, т.е. промывки
пресной водой для удаления хлористых
солей. В нефти и нефтепродуктах вода может
содержаться в виде простой взвеси, тогда
она легко отстаивается при хранении,
либо в виде стойкой эмульсии, тогда прибегают
к особым приемам обезвоживания нефти.
Образование устойчивых нефтяных эмульсий
приводит к большим финансовым потерям.
При небольшом содержании пластовой воды
в нефти удорожается транспортировка
ее по трубопроводам, потому что увеличивается
вязкость нефти, образующей с водой эмульсию.
После отделения воды от нефти в отстойниках
и резервуарах часть нефти сбрасывается
вместе с водой в виде эмульсии и загрязняет
сточные воды. Часть эмульсии улавливается
ловушками, собирается и накапливается
в земляных амбарах и нефтяных прудах,
где из эмульсии испаряются легкие фракции
и она загрязняется механическими примесями.
Такие нефти получили название «амбарные
нефти». Они высоко-обводненные и смолистые,
с большим содержанием механических примесей,
трудно обезвоживаются.
Содержание
воды в нефти является самой весомой
поправкой при вычислении массы
нетто нефти по массе брутто. Этот
показатель качества, наряду с механическими
примесями и хлористыми солями, входит
в уравнение для определения массы балласта.
Присутствуя в нефти, особенно с растворенными
в ней хлористыми солями, вода осложняет
ее переработку, вызывая коррозию аппаратуры.
Имеющаяся в карбюраторном и дизельном
топливе, вода снижает их теплотворную
способность, засоряет и вызывает закупорку
распыляющих форсунок. При уменьшении
температуры кристаллики льда засоряют
фильтры, что может служить причиной аварий
при эксплуатации авиационных двигателей.
Содержание
воды в масле усиливает ее склонность
к окислению, ускоряет процесс коррозии
металлических деталей, соприкасающихся
с маслом. Следовательно, вода оказывает
негативное влияние как на процесс переработки
нефти, так и на эксплуатационные свойства
нефтепродуктов и количество ее должно
строго нормироваться.
Присутствие
механических примесей объясняется
условиями залегания нефти и
способами ее добычи. Механические
примеси нефти состоят из взвешенных
в ней высокодисперсных частиц песка,
глины и других твердых пород,
которые, адсорбируясь на поверхности
глобул воды, способствуют стабилизации
нефтяной эмульсии. При перегонке нефти
примеси могут частично оседать на стенках
труб, аппаратуры и трубчатых печей, что
приводит к ускорению процесса износа
аппаратуры.
В
отстойниках, резервуарах и трубах
при подогреве нефти часть высокодисперсных
механических примесей коагулирует, выпадает
на дно и отлагается на стенках, образуя
слой грязи и твердого осадка. При этом
уменьшается производительность аппаратов,
а при отложении осадка на стенках труб
уменьшается их теплопроводность. В ГОСТ
6370-83 приводятся следующие оценки достоверности
результатов определения содержания механических
примесей при доверительной вероятности
95%. Массовая доля механических примесей
до 0.005% включительно оценивается как их
отсутствие.
ГОСТ
9965-76 устанавливает массовую долю механических
примесей в нефти, которая может быть не
более 0.05%.
Таким
образом, знание содержания в нефти
и нефтепродуктах количества парафина
и температуры его массовой кристаллизации
позволяет определить технологический
режим эксплуатации магистральных трубопроводов.
2. Нефтяное загрязнение
Добыча
полезных ископаемых, их переработка
и транспортировка тяжело сказываются
на состоянии и плодородии почвенного
покрова Земли. Общеизвестно, что
хорошие почвы – это обильное плодородие.
Но почвы на нашей планете играют
и другую, менее известную, но не
менее важную роль. В почвенном покрове
Земли и ее гумусовой оболочке сосредоточена
основная доля живого вещества суши и
его биогенной энергии. Отсюда экологическая
система «почва – организмы» оказывается
одним из главнейших механизмов формирования
всей биосферы, ее стабильности и продуктивности
в целом.
Загрязнение
нефтепродуктами создает новую экологическую
обстановку, что приводит к глубокому
изменению всех звеньев естественных
биоценозов или их полной трансформации.
Общая особенность всех нефтезагрязненных
почв – изменение численности и ограничение
видового разнообразия педобионтов (почвенной
мезо- и микрофауны и микрофлоры). Типы
ответных реакций разных групп педобионтов
на загрязнение неоднозначны.
Происходит
массовая гибель почвенной мезофауны:
через три дня после аварии большинство
видов почвенных животных полностью исчезает
или составляет не более 1% контроля. Наиболее
токсичными для них оказываются легкие
фракции нефти.
Комплекс
почвенных микроорганизмов после
кратковременного ингибирования отвечает
на загрязнение нефтепродуктами повышением
валовой численности и усилением активности.
Прежде всего, это относится к углеводородокисляющи
бактериям, количество которых резко возрастает
относительно незагрязненных почв. Развиваются
«специализированные» группы, участвующие
на разных этапах в утилизации УВ.
Максимум
численности микроорганизмов соответствует
горизонтам ферментации и снижается в
них по профилю почв по мере уменьшения
концентраций УВ. В процессе разложения
нефтепродуктов в почвах общее количество
микроорганизмов приближается к фоновым
значениям, но численность нефтеокисляющих
бактерий еще долгое время превышает те
же группы в незагрязненных почвах (южная
тайга 10-20 лет).
Изменение
экологической обстановки приводит к
подавлению фотосинтезирующей активности
растительных организмов. Прежде всего,
это сказывается на развитии почвенных
водорослей: от их частичного угнетения
и замены одних групп другими до выпадения
отдельных групп или полной гибели всей
альгофлоры. Особенно значительно ингибирует
развитие водорослей сырая нефть и минеральные
воды. Изменяются фотосинтезирующие функции
высших растений, в частности злаков.
Эксперименты
показали, что в условиях южной тайги при
высоких дозах
загрязнения – более 20 л/кв.м растения и
через год не могут нормально
развиваться на загрязненных почвах.
Исследования показали, что в загрязненных
почвах снижается активность большинства
почвенных ферментов. При любом уровне
загрязнения ингибируются гидролазы,
протеазы, нитратредуктазы, дегидрогеназы
почв, несколько повышается уреазная и
каталазная активности почв.
Дыхание почв также
чутко реагирует на загрязнение нефтепродуктами.
В первый период, когда микрофлора подавлена
большим количеством УВ,
интенсивность дыхания снижается, с увеличением
численности микроорганизмов интенсивность
дыхания возрастает.
Исследование
трансформации нефти, попавшей в
почву в результате разливов
или утечек в местах хранения или транспортировки,
необходимо для понимания механизмов
самоочищения и восстановления
почв, нарушенных техногенезом.
Знание
стадий трансформации нефти позволит
определить давность загрязнения
и сроки восстановления
почв, повысить эффективность
контроля за загрязнением среды нефтью
и нефтепродуктами. Окисление отдельных
классов УВ, входящих в состав нефти,
в частности микробиологическое
окисление, изучается в настоящее время
довольно подробно, существует достаточно
много работ по этим вопросам (Н.
М. Исмаилов 1985, Ф. Х. Хазиев
1981, М. А. Глазовская 1979 и др. ). Авторы
выделяют следующие наиболее общие
этапы трансформации нефти:
-Физико-химическое
и частично микробиологическое разрушение
алифатических УВ.
–
Микробиологическое разрушение низкомолекулярных
структур разных классов, новообразование
смолистых веществ.
–
Трансформация высокомолекулярных
соединений – смол, асфальтенов,
полициклических УВ.
В
соответствии с этапами биодеградации
происходит регенерация биоценозов.
Процессы идут разными темпами
на разных ярусах экосистем.
Значительно медленнее, чем микрофлора
и растительный покров, формируется
сапрофитный комплекс животных.
Полной обратимости процесса,
как правило, не наблюдается.
Наиболее сильная вспышка
микробиологической активности
приходится на второй этап биодеградации
нефти. При дальнейшем снижении
численности всех групп микроорганизмов
до контрольных значений, численность
углеводородокисляющ х организмов на
многие годы остается аномально
высокой по сравнению с контролем.
Ю.И.
Пиковский (1988) отмечает,
что при нефтяном
загрязнении взаимодействуют три
экологических фактора:
а) сложность, уникальная поликомпонентность
состава нефти, находящегося
в состоянии постоянного изменения;
б)
сложность, гетерогенность состава
и структуры любой экосистемы,
находящийся в процессе постоянного
развития и изменения;
в)
многообразие и изменчивость внешних
факторов, под воздействием
которых находится экосистема:
температура, давление, влажность,
состояние атмосферы, гидросферы
и др.
Исходя
из этого, оценивать последствия
нефтяного загрязнения необходимо с учетом
конкретного сочетания этих
трех групп факторов.
Рассматривая
общие закономерности трансформации
нефти в почве, Ю.И. Пиковский
(1988) отмечает, что нефть – это высокоорганизованная
субстанция, состоящая из множества различных
компонентов. Она деградирует в почве
очень медленно, процессы
окисления одних структур
ингибируются другими структурами,
трансформация отдельных соединений идет
по пути приобретения форм, трудноокисляемых
в дальнейшем. На земной
поверхности нефть оказывается
в другой обстановке – в аэрируемой
среде. Основной механизм окисления
УВ разных классов в аэробной среде следующий:
внедрение кислорода в молекулу, замена
связей с малой энергией разрыва
(С-С, С-Н) связями с большой энергией,
следовательно, процесс протекает самопроизвольно.
Главный
абиотический фактор трансформации
– ультрафиолетовое излучение.
Фотохимические
процессы могут разлагать
даже наиболее стойкие
полициклические УВ за несколько часов.
Конечные
продукты метаболизма нефти в
почве следующие:
-Углекислота,
которая может связываться в карбонаты,
и вода.
-Кислородные
соединения (спирты, кислоты,
альдегиды, кетоны), которые
частично входят в почвенный гумус, частично
растворяются в воде и удаляются из
почвенного профиля.
-Твердые
нерастворимые продукты метаболизма
– результат дальнейшего уплотнения
высокомолекулярных продуктов
или связывания их в
органо-минеральные комплексы.
-Твердые
корочки высокоминеральных компонентов
нефти на поверхности почвы
(киры).
Вместе
с тем изучению трансформации
всей системы соединений, входящих
в состав нефти, на природных моделях
уделялось еще мало внимания.
М. А. Глазовская., Ю. И Пиковский. (1985)
отмечают, что главной целью
изучения загрязнений природной среды
является быстрейший возврат
непригодных для использования земель
в сельскохозяйственное производство,
восстановление их первоначальной
продуктивности или рекреационных
качеств. Скорость разложения
нефти по данным разных авторов различается
в пять и более раз, восстановление
первоначальной продуктивности
земель при активной рекультивации
происходило в одних случаях
в течение года, в других
растягивалось от нескольких лет до 12
и более. Так, А. А Оборин.,
И. Г. Калочникова., Т. А Масливец.
(1988), изучая процессы
самоочищения нефтезагрязненных
почв Предуралья и
Западной Сибири на
примере экспериментальных пробных
площадок, выделили следующие
этапы деградации нефти в почве:
I
этап (первые 1-1,5 года). Имеют
место физико-химические
процессы:
распределение
УВ по профилю, испарение,
вымывание, ультрафиолетовое облучение.
К концу первого года полностью
исчезают н-алканы. Биота
подавлена, идет адаптация к
новым условиям и постепенное
повышение количества микроорганизмов,
особенно углеродокисляющих.
II
этап (3-4 года). Частичная биохимическая
деструкция сложных гибридных
молекул, изменение состава нефти.
Вспышка численности микроорганизмов,
к концу этапа – ее снижение.
III
этап (для исследуемых зон через
58-62 месяца). Исчезновение остаточной
нефти в исходных и вторичных парафиновых
УВ.
Нефть
и нефтепродукты относятся к числу
наиболее распространенных и опасных
веществ, загрязняющих объекты окружающей
среды, в том числе и морские воды. Они
оказывают вредное воздействие на многие
живые организмы и на все звенья трофической
цепи. Попадание нефтепродуктов в природные
водоемы вызывает изменение качества
природных вод, что проявляется в увеличение
численности бактерий, в изменении органолептических
свойств воды, в увеличении концентрации
растворимых органических соединений,
в том числе и таких токсичных как фенолы,
нафтолы и др., в росте содержания биогенных
элементов, в интенсивном развитии зоо-
и фитопланктона.
Нефтяное
загрязнение угрожает, прежде всего,
морским и прибрежным экосистемам. Основные
его причины следующие:
–
аварии нефтеналивных судов (танкеров)
в результате столкновений, пожаров или
крушений;
–
утечка нефти из береговых
резервуаров;
–
промывание грузовых емкостей
танкеров в море.
Такие
примеры очень серьезны, однако загрязнения,
вызванные ими, составляют лишь небольшую
долю от общего количества загрязнений
нефтяными углеводородами акватории мирового
океана. Большинство нефтяных загрязнений
океана не являются результатами несчастных
случаев, привлекающих к себе так много
внимания.
Таблица
1. Распределение вклада в загрязнение
мирового океана нефтью различных источников.
Так
сколько же нефти ежегодно попадает
в Мировой океан из различных
источников в результате деятельности
человека? Несмотря на ненадежность существующих
оценок, большинство авторов придерживается
мнения, что количество этой нефти равно
5 млн. т. Однако некоторые эксперты оценивают
его в 10 млн. т. Поскольку 1 тонна нефти,
растекаясь по поверхности океана, занимает
площадь 12 км2, Мировой океан, вероятно,
уже давно покрыт тонкой поверхностной
пленкой углеводородов.
Из
ранее приведенной Таблицы 1 видно, что
реки и городские стоки, например, дают
почти такой же вклад в загрязнения, как
и транспортирование. Значительная доля
нефтяных углеводородов осаждается в
районах больших городов, попадая сюда
из разных источников. К ним относятся
системы отопления, работающие на нефти,
операции обслуживания автомобилей, свалки
израсходованных смазочных материалов,
смазочные материалы, охлаждающие эмульсии
и т. д. Дожди неизбежно вымывают эти остатки
вначале в дренажные сооружения, а затем
в воду. Все это приводит к загрязнению
источников воды и водоносных слоев.
Поскольку
бензин проникает в почву в семь раз быстрее,
чем вода, и придает неприятный вкус питьевой
воде даже при таких низких концентрациях,
подобное загрязнение способно сделать
неприемлемой для питья довольно значительное
количество подземных вод. Кроме того,
следует отметить, что воды всех рек в
промышленно развитых странах содержат
углеводороды. Так, Рейн в своем нижнем
течении переносит около 12000 т нефтепродуктов
в день.
Как
правило, половина нефти, загрязняющей
природные водоемы, – это отработанное
масло автомобильных и промышленных
двигателей, попадающее в водоемы с промышленными
сточными водами и дождевыми потоками.
Любой, кто осмелится слить масло или горючее
в природный водоем в пределах США, подвергается
крупному штрафу, однако до сих пор в США
мало общедоступных мест для сбора таких
отходов, как отработанное масло из автомобильных
двигателей. Вот почему отработанное масло
чаще всего обнаруживается на земле у
автостоянок и гаражей. Отсюда нефть и
техническое масло попадают в близлежащие
природные водоемы.
Огромное
количество нефти выносят в океан
реки из нефтедобывающих районов и промышленных
центров. Особенно сильно загрязнены устья
рек. Например, на дне Обской губы (Обь
протекает через главные месторождения
Западной Сибири) осевшая нефть составляет
местами 10% донных осадков (ила и песка).
Примерно 40 % попавшей в водоем нефти оседает
на дно в виде донных отложений, причем
осевшие на дно нефтепродукты окисляются
в 10 раз медленнее, чем находящиеся на
поверхности воды.
Нефть и нефтепродукты относятся
к числу трудно-окисляемых микроорганизмами
веществ, поэтому самоочищение водоемов,
загрязненных нефтью, происходит на очень
больших расстояниях по длине реки; иногда
на протяжении 500-900 километров от места
загрязнения можно обнаружить следы углеводородов.
Смешиваясь
с водой, нефть образует эмульсии
двух типов: прямые «нефть в воде»
и обратные «вода в нефти». Прямые
эмульсии, составленные капельками нефти
диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы
и особенно характерны для нефтей, содержащих
поверхностно-активн е вещества. После
удаления летучих и растворимых фракций
остаточная нефть чаще образует вязкие
обратные эмульсии, которые стабилизируются
высокомолекулярными соединениями типа
смол и асфальтенов и содержат 50-80 % воды
(«шоколадный мусс»). Под влиянием абиотических
процессов вязкость «мусса» повышается
и начинается его слипание в агрегаты
– нефтяные комочки размерами от 1 мм до
10 см. Агрегаты представляют собой смесь
высокомолекулярных углеводородов, смол
и асфальтенов. Потери нефти на формирование
агрегатов составляют 5-10 %. Высоковязкие
структурированные образования – «шоколадный
мусс» и нефтяные комочки – могут длительное
время сохраняться на поверхности воды,
переносится течениями, выбрасываться
на берег и оседать на дно. Нефтяные комочки
нередко заселяются перифитоном (сине-зеленые
и диатомовые водоросли, усоногие рачки
и другие беспозвоночные).
Соотношение
всех процессов, способствующих удалению
нефтяных углеводородов из водной среды,
изучено слабо. Вместе с тем установлено,
что именно активность бактерий определяет
окончательную судьбу нефти в воде.
Эффекты
влияния нефтяных загрязнений на
жизнь океана до некоторой степени
спорны. Обычно мнение общественности
единодушно в том, что эти эффекты нежелательны,
но из многочисленных отчетов, обзоров
и материалов конференций, посвященных
этой теме, можно почерпнуть очень мало
сходящихся мнений. Эти расхождения можно
объяснить тем, что исходные параметры
нефтяного пятна не приводятся при сравнении
результатов измерений, не сформулирована
область применения данных по токсичности,
полученных в лабораторных условиях, отсутствует
информация о составе нефти, размерах
пятна и других параметрах. Таким образом,
выводы, сделанные в результате исследований,
необходимо рассматривать в большинстве
случаев лишь как предположительные, а
также считать, что они являются скорее
качественными, чем количественными.
Некоторые
из фракций, содержащихся в нефти, весьма
токсичны, причем их токсичность возрастает
по мере увеличения концентрации этих
фракций при поглощении или растворении
их в водной системе. Низкокипящие насыщенные
углеводороды и некоторые ароматические
соединения (бензол и ксилол) токсичны
и в разной степени растворимы в воде.
В состав высококипящих фракций входят
канцерогенные вещества, по-видимому,
относящиеся к полициклическим соединениям.
Нефть сама по себе тоже токсична, но данных
об отравлении нефтью, попадающей внутрь
организма немного. Нефть эмульгируется,
образующиеся эмульсии с разным содержанием
нефти могут быть токсичны, и физически
воздействовать на организмы, вызывая
удушье.
Общее
воздействие нефтепродуктов на морскую
среду можно разделить на 5 категорий:
непосредственное отравление с летальным
исходом, серьезные нарушения физиологической
активности, эффект прямого обволакивания
живого организма нефтепродуктами, болезненные
изменения, вызванные внедрением углеводородов
в организм, а также изменения в биологических
особенностях среды обитания.
Летальное
отравление возможно в результате прямого
воздействия углеводородов на некоторые
важные процессы в клетках и, особенно
на процессы обмена между клетками.
Растворимые
в воде ароматические углеводороды
представляют наибольшую опасность
для морской среды. Воздействие
парафиновых углеводородов низкой
молекулярной массы (С10 и менее)
может вызвать наркотическое действие,
но необходимая для этого концентрация
крайне высока и отсутствует в нефтяных
пятнах. Имеющиеся данные указывают, что
смерть взрослых морских организмов может
наступить после контакта в течение нескольких
часов с растворимыми ароматическими
углеводородами, содержание которых составляет
10-4-10-2%. Смертельные концентрации
таких компонентов для икринок и мальков
ниже и равны 10-5%. Таким образом,
икринки и мальки в 10—100 раз чувствительнее
к действию углеводородов, чем взрослые
организмы.
Смертельные
концентрации ароматических углеводородов
возможны в нефтяных пятнах, не подвергшихся
атмосферному воздействию, однако уже
говорилось, что после длительного
пребывания в воде нефть теряет многие
летучие и растворимые компоненты. В таблице
№2 дана оценка токсической чувствительности
различных морских организмов в виде концентрации
ароматических соединений, вызывающей
отравления.
Как
установлено, гибель морских организмов
ассоциируется с определенным изучаемым
нефтяным загрязнением. Токсичные эффекты
обычно локализованы, и смертность наибольшая
там, где загрязнение ограничено прибрежными
районами с большим содержанием живых
организмов. Большинство нефтяных загрязнений
находится вдали от берегов, в районах
с большими глубинами, поэтому токсичные
нефтяные фракции частично испаряются
либо разбавляются водой до безопасной
концентрации еще до того, как нефтяное
пятно достигнет прибрежных районов. Компоненты,
являющиеся причиной смертельных исходов
при больших концентрациях, могут создавать
серьезные проблемы и при меньших концентрациях.
Эти проблемы заключаются в том, что нефтяные
углеводороды взаимодействуют с морскими
организмами, чувствительными к химическим
веществам, влияя на их выживаемость.
Таблица
2. Чувствительность водных организмов
в виде концентрации ароматических соединений,
вызывающих отравления
После
аварии танкера «Торри-Каньон» были
получены ценные данные о последствиях
загрязнения биоценозов морских вод
нефтепродуктами.
Исследования,
проведенные на биологической станции
в Плимуте, показали, что весь планктон
серьезно пострадал от контактов
с углеводородами, особенно Halosphaera и
Pterosperma, планктонные водоросли из группы
Prasinophycea, которые обитают в верхних слоях
океана. Пострадал также и зоопланктон,
находящийся в зараженной зоне. По имеющимся
данным, погибло около 90 % пелагических
яиц икринок европейской сардины в районе
так называемого «черного моря», и количество
мальков резко сократилось.
Эффекты
покрытия и удушения являются основными
вредными последствиями при загрязнении
нефтепродуктами. В последние годы
частой темой для обсуждения были
пляжи, покрытые нефтью и смолистыми
отложениями, гибель находящихся в
зоне прилива низко растущих растений,
планктона, птицы.
Морские
птицы стали первыми жертвами
загрязнения вод нефтью. Чистиковые,
утиные, чайки, трубконосые, опускаясь
на нефтяные слики, сильно пачкали свое
оперение. Углеводороды обволакивали
перья птиц, нарушая их гидрофобность
и сводя на нет защитную функцию оперения,
поэтому, покрытые мазутом, птицы переохлаждались
и гибли от гипотермии. Кроме того, птицы
интоксицировались нефтью, поглощаемой
ими во время ныряния или при попытках
очистить перья. В результате этой интоксикации
произошло серьезное нарушение эндокринной
системы, в частности функции надпочечной
железы.
Авария
танкера «Торри-Каньон» стала
настоящей гекатомбой для колоний
морских птиц, как в Бретани, так
и в Корнуолле. Заповедник на островах
Ле-Сет-Иль, где в течение 60 лет
напряженного труда удалось воссоздать
процветающие колонии птиц, был полностью
заражен. Количество тупиков (Fratercula arclica),
населявших заповедник, после катастрофы
уменьшилось с 4000 до 600 особей, а численность
гагарок (Aica torda) и тонкоклювых или длинноклювых
кайр (Uria aalge) – с 700 до 100 особей. С другой
стороны, северная олуша (Sula bassana) – удивительно
устойчивый вид – значительно легче перенесла
катастрофу.
В
настоящее время Ла-Манш, Северное
и Средиземное моря, все в большей
степени загрязняемые нефтью, постепенно
становятся непригодными для обитания
морских птиц. Так, было подсчитано, что
ежегодно от 2000 до 5000 особей, представителей
50 видов (из которых 14 утиные), населяющих
побережье Нидерландов, становятся жертвами
этого катастрофического загрязнения.
В Великобритании погибает до 25000 птиц
в год! Это касается и популяций, населяющих
окрестности Новой Земли, где колонии
тупиков, насчитывавших сотни тысяч особей,
за несколько лет сильно поредели.
В
результате ряда аварий танкеров был нанесен
невосполнимый урон различным колониям
морских птиц. Авария танкера «Gerd Maersk»
в эстуарии Эльбы повлекла за собой гибель
от 25000 до 5000 особей турпана (Melanitta fusca).
Некоторые
ученые считают, что из-за загрязнения
океана нефтью в Северной Атлантике
ежегодно погибает до 4000 птиц. Так, сильно
поредели колонии тупиков на островах
Силли в Корнуолле, что очень показательно.
Если в 1907 г там насчитывалось до 1000 птиц,
то к 1967 г. – только 100 особей.
Загрязнение
океана углеводородами является основной
причиной массовой гибели птиц. Кроме
того, следует учитывать и то обстоятельство,
что малочисленные колонии больше подвержены
случайностям при воспроизводстве, что
влечет за собой высокий процент смертности
эмбрионов и птенцов.
Поражение
в результате накопления углеводородов
в тканях характерно для многих, если не
для всех морских организмов. Можно ожидать,
что любой организм, живущий в водной среде,
должен находиться с ней в химическом
равновесии. Если содержание углеводородов
в воде даже меньше 10-7% они могут
поглощаться организмом и накапливаться
в различных тканях. Такое внедрение химических
веществ, содержащих полициклические
ароматические углеводороды, изменяет
вкус съедобных организмов, кроме того,
это опасно, так как подобные вещества
являются канцерогенными.
Если
воздействие загрязнений невелико
и концентрация их мала, то они могут
полностью выводиться из организма.
Однако при продолжительном пребывании
в этих условиях возможно постоянное
загрязнение организма. Показано, например,
что у ракообразных и рыб выведение большинства
углеводородов происходит в течение двух
недель. Однако обмен веществ у низших
организмов происходит гораздо медленнее
и механизм его еще недостаточно понятен.
Так, например, нет доказательств и связи
между качеством пищи и увеличением количества
нефтяных углеводородов в морских организмах.
Прожорливые
морские рыбы, такие, как скумбрещука
(Scombere-sox sann.s), – основное звено пищевой
цепи в морях умеренных широт нередко
проглатывают мелкие комочки нефти. Таким
образом, рыбы накапливают значительные
количества токсичных веществ, которые,
продвигаясь по пищевым цепям, могут дойти
до человека!
Эффект
долгосрочных воздействий непосредственно
не обнаруживается и обычно носит
кумулятивный характер. Эти эффекты
могут быть вызваны периодическим введением
веществ с большим временем «жизни» или
непрерывным введением устойчивых либо
неустойчивых веществ; они зависят от
реакционной способности этих веществ.
Протекающие при этом химические и биохимические
процессы как физически, так и биологически
влияют на окружающую среду.
Очень
часто опасные концентрации соответствуют
максимально допустимым уровням, не
допускающим никаких отклонений
в наборе веществ. Например, сточные
воды поставляют в систему питательные
вещества, но не все организмы могут извлечь
из этого пользу. В связи с этим некоторые
организмы получают преимущество перед
остальными и экологическое равновесие
в той или иной степени нарушается.
В
пределах одного вида, при переходе
от молодого организма к взрослой
особи, требования к питательным веществам
изменяются, что отражается и в разной
реакции на отклонения от нормы. Так, взрослые
организмы могут перенести определенный
уровень загрязнения, который в то же время
уничтожает молодые организмы. Поэтому
наличие взрослой рыбы в определенной
водной системе не означает, что вода подходит
для жизни водных организмов.
Как
нефть, так нефтяные смолы (гудрон) содержат
некоторые канцерогенные вещества.
Результаты нескольких исследований,
проведенных на моллюсках в загрязненных
водах, свидетельствуют о том, что у этих
животных обнаруживаются аномально большое
число новообразований, сходных с раковыми
опухолями человека. Нефть, концентрирующаяся
в моллюсках, в частности двустворчатых,
может быть отнесена к числу причин, вызывающих
эти новообразования.
Отличительной
чертой экологических правонарушений,
связанных с загрязнением окружающей
природной среды, является, как правило,
значительный размер причиненного ущерба,
реальная возможность причинения вреда
здоровью большого числа граждан. Последствия
экологических эксцессов и противоправных
действий в данной сфере в течение длительного
времени трудно устранимы, а природной
среде наносится непоправимый ущерб. Экономический
ущерб равняется сокращению доходов общества
из-за ухудшения природного ресурса или
вредного влияния на него загрязнений.
Под
экологическим ущербом следует
понимать уменьшение полезности окружающей
природной среды вследствие ее загрязнения.
Плата
за выбросы, сбросы опасных для человека
и природных объектов веществ в атмосферу
или в водоемы, размещение отходов, а также
штрафы за несоблюдение норм предельно
допустимых норм воздействия на окружающую
природную среду, не могут в полной мере
компенсировать наносимый ущерб природной
среде. Превышение норм ПДК фактически
создает опасность для здоровья и жизни
человека, а юридически означает совершение
экологического правонарушения.
Отравления
или кожные поражения у человека возможны
на нефтяных промыслах, на нефтеперерабатывающи
заводах, при применении нефти для флотации
руд, в качестве топлива, смазочного материала,
средства для удержания пыли и т.д.
Наркотическое
действие углеводородов, составляющих
основную массу естественных нефтяных
газов (летучих веществ нефти) –
метана и его ближайших гомологов,
– сравнительно слабое. Значительно сильнее
действуют пары менее летучих (жидких)
составных частей нефти. Именно они определяют
характер действия сырой нефти. Нефтепродукты,
содержащие мало ароматических УВ, действуют
на человека так же, как смеси метановых
и нафтеновых УВ – их пары вызывают наркоз
и судороги. Высокое содержание ароматических
УВ может угрожать хроническими отравлениями
с изменениями крови и кроветворных органов.
Сернистые соединения в нефти могут быть
причиной острых и хронических отравлений;
главную роль при этом играет сероводород.
Неоднократно
описывались острые отравления при
очистке цистерн из-под нефти.
На вскрытии – значительное полнокровие
головного мозга, кровоизлияние
в бронхах и отек легких. Во время
зачистки нефтеналивных судов (танкеров)
при концентрации суммы УВ нефти 0,3-0,494
мг/л у работающих к концу вахты отмечалось
снижение обоняния и возбудимости нервной
системы, жалобы на головную боль, слабость,
сердцебиение, боли в области сердца.
У рабочих этих профессий при стаже более
2-х лет наблюдалось повышение сухожильных
рефлексов, гипотония, дерматиты, повышенная
общая заболеваемость. У моряков нефтеналивных
танкеров при стаже около 1,5 лет большое
количество вегетативных дисфункций,
неврастенических симптомов.
Функциональные
нарушения деятельности центральной
нервной системы при массовом обследовании
рабочих нефтепромыслов и нефтеперерабатывающи
заводов обнаружены у 18 % при стаже до 5
лет и до 45 % со стажем свыше 10 лет. Субъективные
нарушения сводятся к головной боли, повышенной
утомляемости, раздражительности, расстройству
сна, головокружению, нерезкому чувству
боли в области сердца, парестезиям в конечностях.
Объективно некоторая заторможенность,
рассеянность. Чаще всего умеренное оживление
сухожильных и периостальных, иногда снижение
корнеальных и конъюнктивных рефлексов,
их асимметрия; нарушение обоняния; неравномерность
зрачков и сужение полей зрения. Отмечается
дрожание языка и пальцев, повышенная
потливость, стойкий красный дермографизм,
изменение глазо-сердечного рефлекса,
повышенная пиломоторная реакция (астенический,
астено-вегетативный и церебро-астенический
синдром).
В
крови обнаруживается умеренная
лейкопения с относительным лимфоцитозом
и такая же тромбоцитопения без
выраженных изменений в содержании
гемоглобина и эритроцитов. Наиболее
закономерные изменения сердечно-сосудистой
системы: артериальная гипотония, тенденция
к урежению пульса, умеренные мышечные
изменения в сердце, нарушение его сократильной
способности; умеренно выраженный коронарный
синдром, нарастающий с возрастом.
Часты
жалобы на нарушения со стороны желудочно-кишечного
тракта (почти у 70 % обследованных),
нарастающие со стажем. Обнаружено, что
у большинства рабочих нефтеперерабатывающи
заводов диспептические расстройства
связаны с нарушением секреторной деятельности.
Выявлена большая частота хронических
гастритов, часто с пониженной кислотностью;
относительно большое количество язв
желудка и двенадцатиперстной кишки. Нарушение
функции печени (снижение её антитоксической
и регулирующей углеводный обмен деятельности,
наличие билирубина в крови, нарушение
соотношения белковых и липидных фракций
сыворотки крови), повышена заболеваемость
холесциститом (функционально-двига ельные
нарушения в желчевыводящей системе, связанные
со сдвигом в нервной системе). Отмечаются
случаи повышения активности щитовидной
среды.
У
женщин отмечаются признаки гипофункции
яичников; число заболеваний с
гипоменструальным симптомом с
увеличением стажа возрастает; работницы
часто жалуются на отказ детей
от грудного молока. Указывают, однако,
что работа в условиях воздействия нефти
при Нерезко выраженной картине воздействия
не отражается на специфической заболеваемости
среди женщин и на их детородной функции,
на состоянии их потомства.
Соприкосновение
с нефтепродуктами или воздействие
их паров вызывает вначале сухость,
шелушение кожи, трещины. Среди 4826 обследованных
у 15,9 % имелись плоские бородавки на тыльной
поверхности кистей; у 18,1 % сетчатость,
складчатость кожи. У пяти человек выявлены
изменения, сходные с предраковыми, однако
в дальнейшем не отмечено злокачественного
перерождения.
Травматическое
повреждение кожи струей нефти, распыленной
под давлением, вызывает образование флегмон
с последующим развитием липогранулем.
Гистологически видны скопления гигантских
клеток вокруг капель, разрастание эпителиальной
и соединительной ткани вокруг полостей,
заполненных нефтью.
Вследствие
этого единственно действенным
механизмом взимания платы за ущерб,
причиняемого различным природным
средам и человеку, является механизм
предъявления претензий за загрязнение
окружающей природной среды.
3.Методы
решения проблемы
загрязнения окружающей
среды нефтью
Одним
из наиболее перспективных путей
ограждения среды от загрязнения
является создание комплексной автоматизации
процессов добычи, транспорта и хранения
нефти. В России такая система впервые
была создана в 70-х гг. и применена в районах
Западной Сибири. Потребовалось создать
новую унифицированную технологию добычи
нефти. Раньше, например, на промыслах
не умели транспортировать нефть и попутный
газ совместно по одной системе трубопроводов.
С этой целью сооружались специальные
нефтяные и газовые коммуникации с большим
количеством объектов, рассредоточенных
на обширных территориях. Промыслы состояли
из сотен объектов, причем в каждом нефтяном
районе их строили по-своему, это не позволяло
связать их единой системой телеуправления.
Естественно, что при такой технологии
добычи и транспорта много продукта терялось
за счет испарения и утечки. Специалистам
удалось, используя энергию недр и глубинных
насосов, обеспечить подачу нефти от скважины
к центральным нефтесборным пунктам без
промежуточных технологических операций.
Число промысловых объектов сократилось
в 12-15 раз.
По
пути герметизации систем сбора, транспорта
и подготовки нефти идут и другие
крупные нефтедобывающие страны земного
шара. В США, например, некоторые промыслы,
расположенные в густонаселенных районах,
искусно скрыты в домах. В прибрежной зоне
курортного городах Лонг-Бич (Калифорния)
построено четыре искусственных острова,
где производится разработка морских
площадей. С материком эти своеобразные
промыслы связаны сетью трубопроводов
длиной свыше 40 км и электрокабелем протяженностью
16,5 км. Площадь каждого острова 40 тыс. м2,
здесь можно разместить до 200 эксплуатационных
скважин с комплектом необходимого оборудования.
Все технологические объекты декорированы
– они спрятаны в башни из цветного материала,
вокруг которых размещены искусственные
пальмы, скалы и водопады. Вечером и ночью
вся эта бутафория подсвечивается цветными
прожекторами, что создает весьма красочное
экзотическое зрелище, поражающее
воображение многочисленных отдыхающих
и туристов.
Итак,
можно сказать, что нефть – это
друг, с которым надо держать ухо
востро. Небрежное обращение с «черным
золотом» может обернуться большой бедой.
Очевидно, что для такой обширной
территории, как Россия не может
быть разработано единых рекомендаций
для всех районов по защите и рекультивации
земель нарушенных при транспортировке,
добыче и переработке нефти. В качестве
доказательства можно привести пример
рекультивации с применением выжига
нефти.
Допустимый
для одних районов он может быть пагубным
для природной среды в других
(вследствие, например, деградации
мерзлого слоя). Проведенная
дифференциация территории служит научным
обоснованием мероприятий по защите
и восстановлению природной среды. Чтобы
сделать эти мероприятия наиболее
эффективными, для каждого ландшафтного
района необходимо знать природные
механизмы самоочищения, факторы, ускоряющие
этот процесс, количественные критерии,
характеризующие разные
стадии изменения нефти,
почв, растительности, а также скорость
восстановления последних. Получить
такие данные (на которые должен
ориентироваться контроль
за загрязнением окружающей
среды нефтью и нефтепродуктами)
можно путем постановки специальных
экспериментов на природных моделях. Суть
эксперимента состоит в следующем.
В пределах выбранных природных
моделей на экспериментальных площадках,
в почву с поверхности вносится
определенное количество нефти
того, состава который наиболее
распространен в данном районе.
Через фиксированные промежутки времени
на загрязненном и контрольном
участках проводятся наблюдения за состоянием
растительности и отбираются пробы
почти по генетическому профилю
для исследования в
лаборатории. Отличие предложенного
Глазовской М. А. и др. (1985) эксперимента,
прежде всего в том, что впервые задумана
система опытов, охватывающих различные
природные зоны, резко контрастные
в климатическом отношении. В этих опытах
равное значение имеют биолого-почвенные,
геохимические, битуминологические
исследования, которые для всех районов
выполняются на единой методической
основе. По времени в каждом районе
эксперимент рассчитан на несколько лет
(не менее трех). Первые результаты
работ по комплексному эксперименту
были получены на целинных участках
в следующих природных зонах: лесотундра
в низовье реки Оби ( тундрово-глеевые
почвы), средняя тайга в Среднем Приобье
(песчано-подзолисты почвы), южная
тайга в Пермском Прикамье (дерново-подзолистые
почвы), сухие субтропики Апшеронского
полуострова (светлые серо-коричневые
почвы ). Исследования ведутся также
в Белоруссии, Татарии, Башкирии,
намечается распространить эксперимент
и на другие районы.
Проведенные
наблюдения позволили выявить некоторые
общие черты процесса самоочищения
почв и его особенности в природных зонах.
На
всех экспериментальных площадках
содержание нефти в почве
резко снижалось в первые три
месяца после начала опытов
и в дальнейшем продолжало снижаться,
но с меньшей скоростью. Основные
причины снижения содержания нефти
следующие: испарение легких фракций,
минерализация нефти, физический вынос
водными потоками, лимификация (превращение
в нерастворимые в нейтральных
органических растворителях
продукты микробиологического
метаболизма). Соотношение этих факторов
самоочищения зависит от почвенно-климатических
условий, состава и свойств самой
нефти и глубины ее проникновения
в почву.
Сложившаяся
на сегодняшний день в России экологическая
ситуация обуславливает весьма интенсивный
спрос на создание современных технологий,
обеспечивающих предотвращение и ликвидацию
последствий разливов нефти и нефтепродуктов
в окружающую среду и диктует необходимость
развития для этих целей рынка эффективных,
мобильных и доступных по стоимости экологических
услуг.
Успешное
решение данной проблемы требует
концептуального подхода, который
должен базироваться на новейших технических
достижениях в области охраны окружающей
среды, учитывать специфику источников
загрязнения, а также финансовые возможности
объектов загрязнения, в круг которых
наряду с нефтедобывающими, транспортирующими
и перерабатывающими комплексами, входит
большое количество мелких предприятий
автосервиса.
Основным
требованием к технологии очистки
окружающей среды от загрязнения
нефтепродуктами в рамках предлагаемой
концепции является создание ресурсосберегающей
замкнутой системы, исключающей образование
вторичных источников загрязнений в процессе
ликвидации разливов и протечек из окружающей
среды.
Анализ
научно-технической информации и
многолетний опыт работ института
в создании средств защиты окружающей
среды от негативного воздействия
промышленных объектов показал, что указанным
требованиям удовлетворяют созданные
институтом нетканые сорбционно-защитные
превентивные средства и разработанная
на их основе ресурсосберегающая технология
сбора нефтепродуктов с любой твердой
поверхности, а также с поверхности воды.
Новое
поколение средств защиты окружающей
среды на основе нетканых сорбентов
отличается многофункциональност ю (сорбция,
фильтрация, защита) и обладает комплексом
необходимых потребительских свойств.
Нетканый сорбент практически мгновенно
впитывает разлитые нефтепродукты с любой
поверхности, обладает неограниченной
плавучестью, способен к многократной
механической регенерации и утилизации
известными способами (сжигание), что позволяет
применить новые технические решения
на основе сорбционного метода в технологии
предупреждения и сбора нефтяных загрязнений.
Именно
применение нетканых сорбентов с
комплексом указанных свойств в
технологиях ликвидации загрязнений
нефтепродуктами позволяет осуществить
принципиально новый подход к
решению данной проблемы: сбор и возврат
нефтепродуктов для дальнейшего их использования
по прямому назначению и создание замкнутой
ресурсосберегающей системы защиты. Такая
система строится по схеме:
-локализация
и сбор нефтяных разливов и протечек с
поверхности земли или воды сорбирующими
нефтепродукты превентивными средствами;
-многократная
механическая регенерация превентивных
средств простым в исполнении и доступным
методом на мобильном отжимном устройстве
с одновременным сбором нефтепродукта
в специальную емкость;
-утилизация
отработанных изделий на мобильной установке
без образования отходов, являющихся вторичным
источником загрязнения.
Как
известно, основной причиной загрязн
и т.д……………..
