Загрязнение нефтью и нефтепродуктами

Ежегодно в мире добывается свыше 2,5 млрд. т сырой нефти. Негативное последствие интенсификации нефтедобычи – загрязнение природной среды нефтью и продуктами ее переработки. При добыче, транспортировке, переработке и использовании нефти и нефтепродуктов их теряется около 50 млн. т год. В результате загрязнения значительные территории становятся непригодными для сельскохозяйственного использования. С поступлением в почвы сырой нефти и нефтепродуктов нарушается процесс их естественного фракционирования. При этом легкие фракции нефти постепенно испаряются в атмосферу, некоторая часть нефти механически выносится водой за пределы площади загрязнения и рассеивается на путях движения водных потоков. Часть нефти подвергается химическому и биологическому окислению.

Нефть – это сложные смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов, различных их производных и органических соединений других классов. Основные элементы в составе нефти – углерод (83-87 %) и водород (12-14 %). Из других элементов в ее состав в заметных количествах входят сера, азот и кислород.

В состав нефти входят: алканы (парафины), циклоалканы (нафтены), ароматические углеводороды, асфальтены, смолы и олефины.

Кроме того, нефть, как правило, содержит незначительные количества микроэлементов. В составе нефти идентифицировано свыше 1000 индивидуальных соединений.

Для оценки нефти как вещества, загрязняющего природную среду, используются следующие признаки: содержание легких фракций, парафина и серы.

Легкие фракции обладают повышенной токсичностью для живых организмов, но их высокая испаряемость способствует быстрому самоочищению.

Парафин – не оказывает сильного токсического действия на живые организмы, но благодаря высокой температуре застывания существенно влияет на физические свойства почвы.

Сера – увеличивает опасность сероводородного загрязнения почв.

Основные загрязняющие вещества для почв:

- пластовая жидкость, состоящая из сырой нефти, газа, нефтяных вод;

- газ газовых шапок нефтяных залежей;

- законтурные воды нефтяных пластов;

- нефть, газ и сточные воды нефтяных пластов;

- нефть, газ и сточные воды, полученные в результате отделения пластовой жидкости и первичной подготовки нефти;

- подземные воды;

- буровые растворы;

- нефтепродукты.

Эти вещества попадают в окружающую среду вследствие нарушения технологии, различных аварийных ситуаций и т.д. При этом компоненты газовых потоков осаждаются на поверхности растений, почв, водоемов. Частично углеводороды возвращаются на земную поверхность с осадками, при этом происходит вторичное загрязнение суши и водоемов. С поступлением нефти и нефтепродуктов в окружающую среду с процессами микробиологического и химического разложения происходит их испарение, что может служить источником загрязнения атмосферы и почв.

Нефтяные вещества способны накапливаться в донных отложениях, а затем с течением времени включаться в физико-химическую, механическую и биогенную миграции вещества. Преобладание тех или иных процессов превращения, миграции и аккумуляции нефтепродуктов чрезвычайно сильно зависит от природно-климатических условий и свойств почв, в которые поступают эти загрязняющие вещества. При попадании нефти в почву происходят глубокие, необратимые изменения морфологических, физических, физико-химических, микробиологических свойств, а иногда и существенные изменения почвенного профиля, что приводит к потере загрязненными почвами плодородия и отторжению территорий из сельскохозяйственного использования.

К нефтепродуктам относят различные углеводородные фракции, получаемые из нефти. В более широком смысле понятие «нефтепродукты» принято представлять как товарное сырье из нефти, прошедшее первичную подготовку на промысле, а также как продукты переработки нефти, использующиеся в различных видах хозяйственной деятельности. Это бензины (авиационные и автомобильные), керосины (реактивные, тракторные, осветительные), дизельные и котельные топлива, мазуты, растворители, смазочные масла; гудроны; битумы и прочие нефтепродукты (парафин, присадки, нефтяной кокс, нефтяные кислоты и др.)

При испарении, например, с поверхности загрязненных нефтепродуктами грунтовых вод они образуют в зоне аэрации газовые ареолы. Имея такое свойство, как образование взрывоопасной смеси при определенном соотношении паров с воздухом, могут взрываться при внесении в эту смесь высокотемпературного источника.

Пары нефти и нефтепродуктов являются токсичными и оказывают отравляющие действия на организм человека. Особенно токсичны пары сернистых нефтей и нефтепродуктов, а также этилированны х бензинов. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных паров нефтепродуктов в воздухе рабочих зон нефтебаз приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2- ПДК вредных паров нефтепродуктов в воздухе рабочих зон нефтебаз

Нефтепродукт	Предельно допустимая концентрация, мг/л
Бензин – растворитель	0,3
Бензин	0,1
Керосин	0,3
Лигроин	0,3
Тетраэтилсвинец	0,000005
Уайт-спирит	0,3

Взаимодействие нефти и нефтепродуктов с грунтами, микроорганизмами, растениями, поверхностными и подземными водами имеют свои особенности в зависимости от типов нефти и нефтепродуктов.

Метановые углеводороды, находясь в почвах, водной и воздушной сферах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы: попадая в клетки через мембраны, дезорганизуют их.

Добыча, транспортировка, переработка нефти и газа довольно часто сопровождаются значительными потерями и катастрофическим воздействием на окружающую среду, которые особенно заметны в пределах морских акваторий. Главную опасность для прибрежно-морской зоны представляет освоение месторождений нефти и газа на шельфе.

В настоящее время в мире работают более 6500 буровых платформ. Более 3000 танкеров заняты перевозкой нефтепродуктов.

Поступление нефтепродуктов в мировой океан составляет примерно 0,23 % годовой мировой добычи нефти. Загрязнение морей и океанов нефтью происходит главным образом в результате слива за борт танкерами и судами нефтесодержащих вод (табл. 5.3).

Таблица 5.3 - Источники и пути поступления нефтяных углеводородов в Мировой океан

Источники загрязнения	% от общего поступления
Сбросы с судов в море, включая сбросы промывочных балластных вод в портах, в припортовых акваториях потери при переливе нефти в танкеры и из танкеров с берега, включая промышленные отходы и сточные воды
Поступление с ливневыми стоками из городов при катастрофах судов при бурении на шельфе с речными водами из атмосферы

На суше основная масса нефтепродуктов транспортируется по трубопроводам. Наиболее уязвимая масса часть магистральных трубопроводов – это переходы через реки, каналы, озера и водохранилища. Магистральные трубопроводы пересекаются с железнодорожными и шоссейными дорогами, реками, озерами каналами. И нередко на переходах возникают аварийные ситуации, тем более, что почти 40 % протяженности магистральных трубопроводов проработало более 20 лет и их срок службы на исходе.

Нефтяное загрязнение является тем техногенным фактором, который влияет на формирование и протекание гидрохимических и гидрологических процессов в морях, океанах и внутренних бассейнах. Существует понятие «фоновое состояние природной среды», под которым подразумевают состояние природных экосистем на обширных территориях, испытывающих умеренные антропогенные воздействия за счет загрязняющих веществ, поступающих от ближних и дальних источников эмиссии в атмосферу и сбросов сточных вод в водоемы.

Атмосфера способствует испарению летучих фракций нефти и нефтепродуктов. Они подвержены атмосферному окислению и переносу и могут вернуться на землю или в океан. Наземные (расположенные в пределах суши) объекты нефтедобычи служат антропогенными источниками загрязнения таких составных элементов геологической среды, как земная поверхность, почвы и подстилающие горизонты подземных вод, а также рек, водохранилищ, прибрежных зон морских акваторий и т.д.

Значительная часть легкой фракции нефти разлагается и улетучивается еще на поверхности почвы или смывается водными потоками. При испарении из почвы удаляется от 20 до 40 % легкой фракции. Частично нефть на земной поверхности подвергается фотохимическому разложению. Количественно сторона этого процесса еще не изучена.

Важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах – содержание твердых метановых углеводородов в нефти. Твердый парафин не токсичен для живых организмов, но вследствие высоких температур застывания и растворимости в нефти (+18°С и +40°С) он переходит в твердое состояние. После очистки его можно использовать в медицине.

При оценке и контроле загрязнения окружающей среды выделяют группы нефтепродуктов, различающиеся:

- степенью токсичности по отношению к живым организмам;

- скоростью разложения в окружающей среде;

- характером произведенных изменений в атмосфере, почвах, грунтах, водах, биоценозах.

В почвогрунтах техногенные нефтепродукты находятся в следующих формах:

- пористой среде – в жидком легкоподвижном состоянии;

- на частицах горной породы или почвы – в сорбированном, связанном состоянии;

- в поверхностном слое почвы или грунта – в виде плотной органоминеральной массы.

Почвогрунты считаются загрязненными нефтепродуктами, если концентрация нефтепродуктов достигает уровня, при котором:

- начинается угнетение или деградация растительного покрова;

- падает продуктивность сельскохозяйственных земель;

- нарушается экологическое равновесие в почвенном биоценозе;

- происходит вытеснение одним-двумя произрастающими видами растительности остальных видов, ингибируется деятельность микроорганизмов;

- происходит вымывание нефтепродуктов из почвогрунтов в подземные или поверхностные воды.

Безопасным уровнем загрязнения почвогрунтов нефтепродуктами рекомендуется считать уровень, при котором не наступает ни одного из негативных последствий, перечисленных выше, вследствие загрязнения нефтепродуктами. Нижний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почвогрунтах для территории России отвечает низкому уровню загрязнения и составляет 1000 мг/кг. При более низком уровне загрязнения в почвенных экосистемах происходят относительно быстрые процессы самоочищения, а негативное влияние на окружающую среду незначительно.

Для различных природных условий рекомендуются следующие верхние пределы безопасного уровня загрязнения почвогрунтов нефтепродуктами:

- мерзло-тундрово-таежные районы – низкое загрязнение (до 1000 мг/кг);

- таежно-лесные районы – умеренное загрязнение (до 5000 мг/кг);

- лесостепные и степные районы – среднее загрязнение (до 10000 мг/кг).

Для слежения за уровнем загрязнения почвогрунтов от хронических утечек нефтепродуктов, предотвращения критических экологических ситуаций, а также для оценки загрязненности почвогрунтов ведут отбор проб почвогрунта. Если же авария уже произошла, то при отборе проб устанавливают:

- глубину проникновения нефтепродуктов в почвогрунты, их направление и скорость внутрипочвенного потока;

- возможность и масштабы проникновения нефтепродуктов из почвогрунтов в водоносные горизонты;

- ареал распространения нефтепродуктов в пределах загрязняемого водоносного горизонта;

- источник загрязнения почвогрунтов и вод.

Пункты отбора проб определяются в зависимости от рельефа местности, гидрогеологических условий, источника и характера загрязнения.

Дата добавления: 2015-07-08