Загрязнение окружающей среды разливами нефти. Загрязнения окружающей среды нефтепродуктами. влияние нефти на животных и растения

РЕФЕРАТ

Токсичность нефти и нефтепродуктов, опасность обращения с ними

Введение

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8% от объёма мировой добычи). Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов.

Однако помимо положительных качеств нефть имеет и ряд отрицательных. Нефтепродукты самым негативным образом влияют на окружающую среду. Они относятся к наиболее вредным химическим загрязнителям. Всего два грамма нефти в килограмме почвы делают ее полностью непригодной для жизни растений и микроорганизмов. А разлитие одного литра нефтепродуктов убивает морских обитателей в 40 тысячах литров воды, лишая их кислорода. Образуемая нефтяная пленка вскоре частично испаряется, частично растворяется в воде, а остаток - оседает и накапливается на дне.

Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами происходит различным образом; чаще всего оно выражается антропогенным воздействием на природу. Мировая добыча нефти определяется величиной 2,5 млрд. т, даже при минимальных оценках потерь в 2% при транспортировке, переработке и использовании нефти и нефтепродуктов во внешнюю среду выбрасывается не менее 50 млн. т.в год.

Исследование токсичных свойств данного вещества, опасности обращения с ним, выявление источников загрязнения являются очень важными задачами на сегодняшний день.

Целью данного реферата является изучение токсичности нефти и ее влияния на окружающую среду, а также опасности обращения с нефтепродуктами.

В рамках этой цели были поставлены следующие задачи:

)Описать нефть и токсичность ее компонентов;

)Изучить влияние нефти на живых организмов, а также на среды их обитания

)Описать опасность обращения с нефтепродуктами.

)Рассмотреть источники нефтяного загрязнения и методы устранения нефтяных загрязнений.

1. Токсичность нефти

транспортировка нефтепродукт противопожарный

При добыче, хранении и транспортировке нефти в землю попадает огромное количество нефтепродуктов, которые распространяются на значительные расстояния, загрязняя почву и грунтовые воды. Сегодня только на территории России накоплены сотни миллионов тонн нефтешламов, миллионы кубометров замазученной воды и трудно поддающиеся подсчету объемы загрязненного нефтью и нефтепродуктами грунта. Если не бороться с таким крупномасштабным загрязнением почвы, подземных вод и морей, рано или поздно оно спровоцирует экологическую катастрофу.

Нефть является экологически опасным веществом, которое при попадании в окружающую среду (в почву, в водоемы) нарушает, угнетает и заставляет протекать иначе все жизненные процессы. Степень воздействия зависит от ее количественного и качественного состава.

Нефть представляет собой естественную смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть (80-90%) - жидкие углеводороды с числом атомов углерода в молекуле от 1 до 40 (C1-C40) и гетероатомные органические соединения (смолы), преимущественно сернистые, азотистые и кислородные, содержание которых в нефти не более 4-5%.

Токсичность нефти объясняется присутствием летучих ароматических углеводородов (толуол, ксилол, бензол), нафталина и ряда других фракций нефти. Такие составляющие нефти как бензол и толуол являются высокотоксичными веществами, однако они легко испаряются. Более тяжелые элементы нефти, такие как многоядерные ароматические углеводороды, наносят куда больший вред, они не так токсичны, но воздействуют на окружающую среду в продолжение более долгого времени. Нефть, попавшая на пляж и просочившаяся в песок, может оставаться там на месяцы и даже годы.

1.1 Опасность нефтепродуктов для живых организмов

Массированные выбросы нефти или продуктов ее переработки приводят к существенному изменению элементов экологических систем, снижая устойчивость ландшафтов, или приводя к их необратимым изменениям.

Токсичность нефти и нефтепродуктов проявляется при вдыхании их паров. Иногда отравление может произойти в результате попадания жидкого продукта на кожу или слизистые оболочки.

Токсичность нефтепродуктов проявляется и в их воздействии на здоровье человека. Наиболее вредным считается соединение сероводорода с углеводородом. Жидкие нефтепродукты оказывают наиболее негативное влияние на кожу, пары ароматических соединений отличаются наркотическим воздействием. Также углеводороды отрицательно действуют на сердечнососудистую систему и снижают показатели крови. Конечно, реализация нефтепродуктов не может осуществляться без человеческого участия, однако важно не допускать попадания ядов в организм и на кожу. Поэтому к работе с нефтепродуктами допускаются лица, прошедшие соответствующее обучение, медицинское освидетельствование и имеющие допуск к работе в специфических условиях.

Нефтяные пятна наносят огромный вред морским птицам из-за строения их оперения, нефть снижает изоляционные возможности их оперения, делая их беззащитными перед перепадами погоды и создавая проблемы в плавании и добывании себе корма. Если нефть попала на птичье оперение, это не дает птице возможность взлететь, что делает ее легкой добычей для хищников. При чистке своего оперения птицы, как правило, всасывают нефть, что нарушает функционирование их организма, в первую очередь почек. Большинство птиц погибают, если в дело не вмешивается человек.

1.2 Влияние нефтяных отходов на почву

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Почвенный покров осуществляет биологическое поглощение, разрушение и нейтрализацию различных веществ - поллютантов. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов негативного антропогенного воздействия является загрязнение углеводородами нефти, продуктов ее переработки, сжигания и веществ, сопутствующих добыче нефти.

К чему приводит такое интенсивное загрязнение почвы нефтью? Во-первых, оказавшись в грунте, нефтепродукты могут взаимодействовать с водоносными горизонтами и попадать в питьевую воду. Во-вторых, ухудшается структура самой почвы, повышается ее кислотность, в почве накапливаются патогенные микроорганизмы (особенно возбудители корневой гнили), происходит деградация и депрессия почвенной микрофлоры, нарушается почвенный микробиоценоз и биоценоз в целом. Общий экономический ущерб в результате этих процессов оценивается в сотни миллиардов рублей ежегодно.

Между тем, естественное восстановление плодородия почв при загрязнении нефтью происходит значительно медленнее, чем при других техногенных загрязнениях. Однако нефтяные пятна на земле достаточно легко устранимы, поскольку вокруг пятна можно быстро насыпать вал, предотвращающий попадание диких животных в опасную зону.

1.3 Влияние нефтепродуктов на моря и океаны

Нефть, разлитая на море, представляет собой куда большую опасность чем нефть, разлитая на суше. Поскольку на воде нефтяное пятно может расползтись на сотни морских миль и превратиться в тончайшую масляную пленку, которая покрывает даже пляжи. Такое развитие событий может привести к гибели морских птиц, млекопитающих и других организмов.

Опытами по изучению влияния загрязненных нефтью сточных вод на выживаемость и дыхательный ритм рыб (карась) установлено, что сырая нефть более токсична, чем ее водная вытяжка. Токсичность водной вытяжки нефти значительно падает, если производить ее аэрацию, так как при этом происходит окисление и улетучивание части ядовитых компонентов. Токсичность нефти находится в прямой зависимости от ее концентрации и толщины поверхностной пленки. Средняя выживаемость карасей в концентрированных вытяжках нефти - 7 суток, но указанная токсичность исчезает при разбавлении в 10 раз.

При аварии на подводном переходе нефтепровода на поверхности водоема скапливается 80 - 90% нефти. За счет турбулентного движения водного потока происходит ее перемешивание с водой. Вследствие токсичности нефти и нефтепродуктов, попадающих в воду при авариях, значительный ущерб наносится обитателям водной среды, затрудняется эксплуатация использования водоема на больших площадях. Отказы трубопроводов приводят к загрязнению воды, грунта и растительного покрова на берегах и дне водоемов. Наиболее токсичными для растений являются нафтеновые и керосиновые фракции с температурой кипения 150 - 275 С. По данным канадских ученых, на пораженных нефтепродуктами участках даже через 15 лет растительный покров восстанавливается менее чем наполовину.

2. Опасность в обращении с нефтепродуктами

Несмотря на сложный экономический период развития нашей страны, темпы развития в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях, как важной части топливно-энергетического комплекса, продолжают расти.

Без нефти и нефтепродуктов современный человек не представляет своей жизни. Но, кроме множества преимуществ, они имеют и некоторые недостатки. Прежде всего, это специфичные продукты, при обращении с которыми нужно не забывать о соблюдении техники безопасности. Основная опасность нефтепродуктов заключается в их токсичности и пожароопасности. В них находится смесь циклических углеводородов, которая легко воспламеняется, а по токсичности нефтепродукты относят к четвертому классу опасности.

Присутствие серы повышает токсичность нефти и ее составных компонентов, предъявляет повышенные требования к герметизации и надежности технологического оборудования вследствие высокой коррозирующей активности соединений серы.

Продукты переработки нефти имеют сложный химический состав и существенные различия в эксплуатационных свойствах. Считается, что наиболее токсичные из них - это те, температура кипения которых достигает 150-275°С. Кроме того, отдельные нефтяные фракции содержат в себе канцерогены.

2.1 Пожарная опасность нефтепродуктов

Пожарная опасность нефтепродуктов зависит от их способности к самовоспламенению, самовозгоранию и поддерживанию процессов горения. Что касается первых двух свойств, то они имеют некоторые различия. Самовоспламенение представляет собой процесс, при котором происходит воспламенение нефтепродукта, но осуществляется оно без участия открытого огня. А при самовозгорании горючие вещества самопроизвольно загораются в результате реакции с кислородом, то есть окисления. Больше всего склонны к процессам окисления смазочные масла. Опасность нефтепродуктов данного типа обуславливает максимальную осторожность при обращении с ними. Это касается не только нефтепродуктов, но и промасленных материалов, ветоши, спецодежды и т.п. Оставленные без присмотра или на хранение при несоблюдении требований безопасности они могут служить источником пожара.

Резервуарные парки являются одними из основных сооружений складов нефти и нефтепродуктов. Увеличение объема добычи и переработки нефти вызывает увеличение объемов резервуарных парков. Несмотря на осуществление обширного комплекса мероприятий по обеспечению пожарной безопасности резервуарных парков в них происходят пожары как у нас в стране, так и за рубежом. Этот факт свидетельствует о том, что проблема пожарной защиты данных объектов требует дальнейшего усовершенствования. Решение проблемы снижения пожарной опасности резервуарных парков и защиты окружающей среды возможно при внедрении современных методов, исключающих или ограничивающих при хранении потери от испарения нефтепродуктов и образование взрывоопасных концентраций.

Примечательно, что 65% пожаров, происходит в весенне-летний период и основными источниками зажигания (не считая огневые и ремонтные работы) являются разряды атмосферного электричества, а также огневые технологические установки. Здесь надо отметить, что в первом случае (разряды атмосферного электричества) загорались резервуары только на насосных станциях нефтепродуктов, что говорит о ненадежности существующей молниезащиты и необходимости ее усовершенствования на данных объектах. Огневые технологические установки, как источник зажигания, проявлялись только на нефтепромысловых объектах.

Пожарная опасность технологического процесса определяется: пожароопасными свойствами веществ, находящихся в обращении и их количеством; возможностью образования горючих концентраций в резервуарах, в насосных и на территории резервуарного парка; опасностью повреждений резервуаров и коммуникаций; возможностью появления источников зажигания; путями распространения пожара.

.2 Транспортировка нефтепродуктов

Большинство нефтепромыслов находится далеко от мест переработки или сбыта нефти, поэтому быстрая и экономичная доставка жизненно важна для процветания отрасли.

Самым дешевым и экологически безопасным способом транспортировки нефти являются нефтепроводы. Нефть в них движется со скоростью до 3 м/сек под воздействием разницы в давлении, создаваемой насосными станциями. Их устанавливают с интервалом в 70-150 километров в зависимости от рельефа трассы. Трубы можно проводить и по дну моря, но поскольку это сложно технически и требует больших затрат, большие пространства нефть пересекает при помощи танкеров, а подводные трубопроводы чаще используют для транспортировки нефти в пределах одного нефтедобывающего комплекса.

Основной объем международных перевозок нефти осуществляют танкеры. Современные танкеры - это гигантские суда. Впечатляющие размеры объясняются экономическим «эффектом масштаба». Стоимость перевозки одного барреля нефти на морских судах обратно пропорциональна их размерам. Кроме того, число членов экипажа большого и среднего танкера примерно одинаково. Поэтому корабли-гиганты значительно сокращают расходы компаний на транспортировку.

Нефти и нефтепродукты при обычных, условиях транспорта к хранения обладают высокой текучестью и поэтому после выхода из емкости или трубопровода растекаются тонким слоем по окружающей местности. Если местность принять неподвижной, ровной, без уклонов и преград, то загрязняемая площадь будет прямо пропорциональна количеству пролитой жидкости при некоторой минимальной толщине нефтяного слоя на подстилающей поверхности.

При аварийном растекании нефти и нефтепродуктов на местности (по суше или по воде) возникают различные опасные факторы, вызывающие экономические, технологические, пожарно-технические и экологические проблемы.

Агрегаты - одна из самых распространенных форм нефтяного загрязнения. При перевозке в танкерах и длительном испарении вязкость нефти увеличивается настолько, что формируются смоляные комки или агрегаты. Такие образования, сорбируя взвешенные минеральные и органические частицы, постепенно уплотняются до весьма твердых комочков и шаров. При балластировке и очистке танков они попадают в море. Суммарный вес нефтяных агрегатов на всей акватории Мирового океана составляет не менее 0,5 миллионов тонн.

3. Загрязнения окружающей среды нефтепродуктами

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.

.1 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.

.2 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.

Заключение

В данной работе были исследованы токсичные свойства нефти и нефтепродуктов, влияния их на живой организм, а также на среду обитания, и опасность обращения с ними. Также были рассмотрены источники загрязнения окружающей среды нефтепродуктами и методы их устранения.

Было выявлено, что нефть является одним из наиболее широко применяемых человеком ресурсов. Нефть используется для производства масел, топлива, синтетических каучуков, растворителей и даже лекарственных препаратов. Без углеводородных соединений современную жизнь представить себе практически невозможно. Это топливо, освещение, транспорт, но это и аварийные разливы, загубленные пляжи, уничтоженные птицы и животные.

Нефть является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды. Токсичность нефти нефтепродуктов заключается в том, что их пары оказывают отравляющее действие на организм живых существ, а также на места их обитания. Загрязнения нефтью почвы и океанов, вследствие халатности или неаккуратного обращения с нефтью ведет за собой гибель многих живых существ, обитающих в данной области.

Помимо токсичности нефти, и влияния ее на окружающую среду была описана опасность обращения с нефтепродуктами. Аварии, возникающие на нефтедобывающих предприятиях, на танкерах, перевозящих нефть и выливая ее в океан, а также пожароопасность нефти, наряду с токсичностью, делают этот материал не только трудным в добычи, но и в транспортировке, хранение и применении.

Источниками загрязнения окружающей среды углеводородами и продуктами их сжигания являются предприятия добычи и переработки нефти, нефтепроводы, нефтебазы, заправочные станции и т.п., предприятия энергетики и другие предприятия, а также автомобили, и другие виды транспорта, использующие нефтепродукты в качестве топлива и сырья.

Однако были выявлены и способы устранения источников загрязнения и методы очистки самих загрязненных районов. Однако методы и средства защиты от аварийного растекания разработаны еще недостаточно.

Список литературы

1. Большая Энциклопедия Нефти Газа: www.ngpedia.ru.

Википедия, нефть: #"justify">. Волков О.М. Пожарная опасность резервуаров с нефтепродуктами. - М.: Недра, 1984.

Все о добыче нефти и газа: www.neftrus.com.

Гольберг В.М. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия / В.М. Гольберг, В.П. Зверев, А.М. Арбузов и др. - М.: Наука, 2001.

Евротех: #"justify">. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. - Справ.изд.: В 2-х ч.Ч1. Под ред. Колверта С, Инглуда Г. - М.: Металлургия, 1988.

Иларионов С.А. Экологические аспекты восстановления нефтезагрязненных почв. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 194 с.

М.М. Судо, Р.М. Судо. Нефть и углеводородные газы в современном мире; 2008.

Масловский, В.В.; Дудко, П.Д. Полирование металлов и сплавов; 1974 г.

Н.Ф. Маркизова, А.Н. Гребенюк, В.А. Башарин. Токсикология нефтепродуктов; 2003 г.

Экология и охрана природы: http://www.newecologist.ru/

Факультет Востоковедения

«НЕФТЬ: Экологическое загрязнение нефтью».

Реферат по экологии и охраны природы

студента 1 курса кафедры Арабистики

С.С.Хачатуряна

ЕРЕВАН 2006 г.

Введение ………………………………………………………3

Глава 2. Загрязнение атмосферы, почвенного покрова. Нефтяное загрязнение Мирового океана …………………5

Глава 3. Способы ограждения от загрязнений окружающий среды связанных с добычей, транспортировкой и переработкой нефти………………10

Заключение …………………………………………………12

Список использованной литературы……………………14

Введение.

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. текущего столетия появились первые настораживающие симптомы.

Экологические загрязнения нефтепродуктами, на мой взгляд, очень актуальная, и важная тема, которая с каждым днем напоминает о себе все больше и чаще. Я, как будущий востоковед, особо заинтересован в этом, так-как говоря Восток, первое что приходит на ум – это нефть.

Начав эксплуатацию месторождений нефти и газа, человек, сам того не подозревая, “выпустил джина из бутылки“. Поначалу казалось, что нефть приносит людям только выгоду, но постепенно выяснилось, что использование ее имеет и оборотную сторону.

Чего же больше приносит нефть, пользы или вреда?

Каковы последствия ее применения?

Не окажутся ли они роковыми для человечества?

Каждую минуту в мире добываются тысячи тонн нефти, и при этом люди даже не задумываются о ближайшем будущем нашей планеты, ведь только за 20 век было истощено большее количество нефтяных запасов нашей планеты. При этом ущерб, который был нанесен за этот сравнительно короткий отрезок времени, не сравнится ни с одной катастрофой произошедшей за всю историю человечества.

Это случилось и 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 км 2 . 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. 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 нефтеперерабатывающим 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. $. 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.м 3 воды в сутки. Через десять лет интенсивность закачки уже возросла до 122 тыс.м 3 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. м 3 газа. Оно сопровождается деформациями стволов скважин и самих морских платформ. Последствия трудно предсказать, но их катастрофический характер очевиден.

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.

По мнению специалистов, существует прямая зависимость между усилением откачки нефти из недр и активизацией мелких землетрясений. Зафиксированы случаи обрыва стволов скважин, смятие колонн. Во всех этих случаях одной из действенных мер также является нагнетание в продуктивный пласт воды, компенсирующей отбор нефти.

Глава 2. Загрязнение атмосферы, почвенного покрова. Нефтяное загрязнение Мирового океана

Так как, в настоящее время, нефтепродукты являются одним из важнейших энергоносителей для Человечества, и тенденция продлится, как минимум, на ближайшие 20 лет, проблема попадание нефти в гидросферу Земли остается достаточно актуальной.

Гораздо большую опасность таит в себе использование нефти и газа в качестве топлива. При сгорании этих продуктов в атмосферу выде­ляются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и т.д. От сжигания всех видов топлива, в том числе и каменного угля, за последние полвека содержание диоксида углерода в атмосфере увеличилось почти на 288 млрд.т, а израсходо­вано более 300 млрд.т кислорода. Таким образом, с момента первых костров первобытного человека атмосфера потеряла около 0,02 % кислорода, а приобрела до 12 % углекислого газа. В настоящее время ежегодно человечество сжигает 7 млрд. т. топлива, на что потребляется более 10 млрд.т кислорода, а прибавка диоксида углерода в атмосфере доходит до 14 млрд. т. В ближайшие же годы эти цифры будут расти в связи с общим увеличением добычи горючих полезных ископаемых и их сжиганием. По мнению специалистов, к 2020 г. в атмосфере исчезнет около 12 000 млрд.т кислорода (0,77 %). Таким образом, через 100 лет состав атмосферы существенно изменится и, надо полагать, в худшую сторону.

Уменьшение количества кислорода и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, будут влиять на изменение климата. Молекулы диоксида углерода позволяют коротковолновому солнечному излуче­нию проникать сквозь атмосферу Земли и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Возникает так назы­ваемый "парниковый эффект", и среднепланетная температура повы­шается. Предполагают, что потепление с 1880 г. по 1940 г. в значитель­ной степени следует отнести за этот счет. Казалось бы, в дальнейшем потепление должно прогрессивно нарастать.

Большая роль в загрязнении атмосферы принадлежит реактивным самолетам, машинам, заводам и фабрикам. Чтобы пересечь Атланти­ческий океан, современный реактивный лайнер поглощает 35 т кисло­рода и оставляет инверсионные следы, увеличивающие облачность. Значительно загрязняют атмосферу и автомашины, которых уже сейчас насчитывается более 700 млн. По подсчетам специалистов, машины „размножаются" в 7 раз быстрее людей. Как заявил в 1976 г. сенатор Э. Маски, в США каждый год от заболеваний, вызванных загрязнением воздуха, умирает 15 тыс. человек. Американцев это не на шутку тревожит. Появляются различные проекты создания двигате­лей, работающих на других видах топлива. Электромобили уже не новость, во многих странах мира есть опытные образцы, но пока их широкое внедрение в жизнь сдерживается из-за малой мощности аккумуляторов.

Немалый вклад в отравление атмосферы вносят различные заводы, тепло- и электростанции. Средней мощности электростанция, рабо­тающая на мазуте, выбрасывает ежесуточно в окружающую среду 500 т серы в виде сернистого ангидрита, который, соединяясь с водой, тотчас же дает сернистую кислоту. Французский журналист М. Рузе приводит такие данные. Тепловая электростанция компании „Электрисите де Франс" ежедневно выбрасывает в атмосферу из своих труб 33 т серного ангидрита, который-может превратиться в 50 т серной кислоты. Кис­лотный дождь охватывает территорию около этой станции в радиусе до 5 км. Такие дожди обладают большой химической активностью, они разъедают даже цемент, не говоря уже об известняке или мраморе.

Особенно страдают памятники старины. Бедственное положение складывается с афинским Акрополем, который вот уже более 2500 лет выдерживает разрушительное влияние землетрясений, набегов ино­странных захватчиков, пожаров. Теперь же этому всемирно известно­му памятнику старины угрожает серьезная опасность. Загрязнение атмосферы постепенно разрушает поверхность мрамора. Мельчайшие частицы дыма, выбрасываемые в воздух промышленными предприя­тиями Афин, вместе с каплями воды попадают на мрамор, а утром испарившись, оставляют на нем бесчисленное множество еле заметных оспин. По утверждению греческого археолога профессора Наринатоса, памятники древней Эллады больше пострадали за последние 20 лет от загрязнения атмосферы, чем за 25 столетий, полных войн и нашествий. Чтобы сохранить для потомков эти бесценные творения древних зодчих, специалисты намерены покрыть наиболее пострадавшие части памятников специальным защитным слоем из пластика.

Загрязнение атмосферы различными вредными газами и твердыми частицами приводит к тому, что воздух крупных городов становится опасным для жизни людей. В некоторых городах США, Японии, Германии регулировщики уличного движения дышат кислородом из специаль­ных баллонов. Пешеходам эта возможность предоставляется за допол­нительную плату. В Токио и некоторых других городах Японии на улицах устанавливаются кислородные баллоны для детей, чтобы они по дороге в школу могли глотнуть свежего воздуха. Японские пред­приниматели открывают специальные бары, где люди поглощают не алкогольные напитки, а свежий воздух. Правда, в последние годы обстановка изменилась в лучшую сторону.

Особую опасность для жизни людей представляют смертоносные туманы, опускающиеся на крупные города. Самая большая трагедия произошла в 1952 г. в Лондоне. Проснувшись утром 5 декабря, лондон­цы не увидели солнца. Необычайно плотный смог, смесь дыма и тума­на, держался над городом 3-4 дня. Этот смог, по официальным данным, унес 4 тыс. жизней, ухудшив состояние здоровья еще многих тысяч людей. Такие туманы не раз душили людей и других городов Западной Европы, Америки и Японии. В бразильском городе Сан-Паулу уровень загрязнения воздуха в 3 раза превышает максимально допустимые нормы, а в Рио-де-Жанейро - в 2 раза. Обычными заболеваниями здесь стали раздражение слизистой оболочки глаз, аллергические заболева­ния, переходящие в хронический бронхит и астму. Японский город Нагоя получил титул „японской столицы смога".

О бщая 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.

·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/м2 растения и через год не могут нормально развиваться на загрязненных почвах.

·Дыхание почв также чутко реагирует на загрязнение нефтепродуктами. В первый период, когда микрофлора подавлена большим количеством углеводородов, интенсивность дыхания снижается, с увеличением численности микроорганизмов интенсивность дыхания возрастает.

Итак, процессы естественной регенерации биогеоценозов на загрязненных территориях идут медленно, причем темпы становления различных ярусов экосистем различны. Сапрофитный комплекс животных формируется значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров. Пионерами зарастания нарушенных почв часто являются водоросли.

Б езрассудно загрязнет человек и водные бассейны планеты. Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн.т нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.

Загрязнение континентальных и океанических вод углеводоро­дами является в настоящее время одним из основных видов загряз­нения гидросферы современным цивилизованным обществом. Углеводородное загрязнение возникает в результате многих фак­торов, связанных с добычей нефти, ее транспортировкой танкерами и использованием нефтепродуктов топлива и смазочных материалов. Тот факт, что существуют районы моря, где нефтеналивным судам разрешено сбрасывать воду после промывки танков, попирает все основы океано­графии. Эта проблема стоит особенно остро в зонах эстуариев, где, несмотря на обилие рыбы, ее невозможно употреблять в пищу из-за неприятного вкуса, который придает ей нефть. Кроме того, действие углеводородов нарушает экологическое равновесие замкнутых морей.

Литр нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс.л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана. Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При концентрации ее в морской воде в количестве 0,1-0,01 мл/л икринки погибают за нес­колько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее полу­чить, достаточно вылить 1 л нефти.

Источников поступления нефти в моря и океаны довольно много. Это аварии танкеров и буровых платформ, сброс балластных и очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками. В настоящее время 7-8 т нефти из каждых 10 т, добываемых в море, доставляется к местам потребления морским транспортом. 1967г. до 1989 г. погибло около 22 танкера а 2.479.450 т. темной маслянистой жидкости вылилось в океан, образовав пятно протяженностью более чем 2500 км. Это мои расчеты, то есть расчеты востоковеда, и цифры взяты из разных источников в которых изложены только крупные случаи. Тогда представить даже трудно, каковы реальные цыфры и количества таких катастроф в последствии которых в реки, моря и океаны выплескивалос все новые и новые порции нефти.

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.

Кроме нефти, в моря и океаны выносится много других продуктов жизнедеятельности человека, загрязняющих эти водоемы. Ж.-И.Кусто пишет: „Море стало сточной ямой, куда стекаются все загрязняющие вещества, выносимые отрав­ленными реками; все загрязняющие вещества, которые ветер и дождь собирают в нашей отравленной атмосфере; все те загрязняющие веще­ства, которые сбрасывают такие отравители, как танкеры. Поэтому не следует удивляться, если мало-помалу из этой сточной ямы уходит жизнь".

Детальные статистические данные, взятые из отчета Националь­ной Академии Наук в Вашингтоне, приведены ниже в Таблице №1.

Таблица № 1.

Распределение вклада в загрязнение мирового океана

нефтью различных источников.

Создается впечатление, будто человек забывает о том, что вода - основа жизни. А-де-Сент-Экзюпери, понявший настоящую цену воды после катастрофы самолета в Сахаре, писал: „Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты - сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца".

1. Природа и человек. Ю.В. Новиков, 1991г.

2. Охрана окружающей среды. А.С. Степановских.

3. Дорст Ш. До того как умрет природа. М.: Прогресс, 1968. 415с.

4. Безуглая Э. Ю., Расторгуева Г. П., Смирнова И. В. Чем дышим.

5. Человек и океан. Громов Ф.Н Горшков С.Г. С.-П., ВМФ, 1996 г. - 318 с

6. Большая Советская энциклопедия - «Советская энциклопедия» 1987 г.

7. Мировые афоризмы - 1999г.

8. Шлыгин И.А. и др. Исследование процессов при сбросе отходов в море. – Ленинград: Гидрометиоиздат. 1983 г.

9. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х томах. Том 3. Энергетические проблемы человечества. – Москва: Мир, 1995 г.

(Журнал «Нефть России»)

http://www.skrin.ru (Новости Энергетики)

Гидросфера, ее состав и структура. Водная среда как среда жизни. Загрязнение водной среды

гидросфера вода ледники атмосфера

Гидросфера -- водная оболочка Земли. Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны; около 2% -- подземные воды, около 2% -- ледники, 0,02% -- воды суши (реки, озера, болота). Общий объем гидросферы Земли -- свыше 1 миллиарда 500 миллионов км3. По данным, учитывающим только разведанные запасы подземной воды, на пресную воду на всей планете приходится только 2,8%. Главная масса воды (97,2%) -- соленая. Гидросфера -- единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся в постоянных больших или малых круговоротах. Полное обновление вод происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч лет, подземные воды -- за 5 тысяч лет, озера -- за 300 дней, реки -- за 12 дней, водяной пар в атмосфере -- за 9 дней, а воды Мирового океана -- за 3 тысячи лет. Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле. С Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки. Гидросфера взаимодействует с литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Гидросфера также взаимодействует и с биосферой, так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.

Вода - не только живительный источник для всех животных и растений на Земле, но является средой обитания для многих водных растений и животных. Одни из них всю жизнь проводят в воде, а другие находятся в водной среде лишь в начале своей жизни. В этом можно убедиться, посетив небольшой пруд или болото. В водной стихии можно обнаружить самых маленьких представителей - одноклеточные организмы, для рассмотрения которых требуется микроскоп. К ним относятся многочисленные водоросли и бактерии. Поверхность воды имеет особую упругую плёнку - поверхностное натяжение, чем успешно пользуются мелкие водные жуки-вертячки. Они встречаются целыми стайками. Сверкая на солнце, вертячки оживлённо бороздят воду и ловят мелких беспозвоночных животных. Более крупную жертву, упавшую на поверхность воды, всегда заметит клоп-водомерка. Он хищник. Иногда жертвой водомерки становится даже стрекоза. В свою очередь, на водомерок нередко охотится тритон. Это хвостатое земноводное живёт в воде всё лето. И под водой немало хищников. Один из них - клоп-гладыш. Это один из самых крупных водных клопов, сильный и ловкий хищник. Длина его тела более одного сантиметра. Гладыш плавает спиной вниз, брюшком кверху. Его большие красные глаза обращены при этом ко дну, высматривая добычу. Он легче воды и дышит атмосферным воздухом. В отличие от водомерки, гладыш неплохо летает, посещая подходящие для охоты водоёмы. На дне водоёмов можно встретить странных обитателей - личинок ручейников. Их тело находится в особом футляре - чехлике, который личинка строит сама из подручных материалов, например, из камушек. Все наши стрекозы откладывают яйца в воду или ткани водных растений. Личинка стрекозы имеет характерный облик, малоподвижна и хорошо приспособлена к жизни на дне водоёма. Она хищник в водной стихии, как и взрослые стрекозы в воздушной среде. Личинка стрекозы дышит трахейными жабрами. Нередко можно увидеть двух личинок, которые выясняют, кому именно принадлежит данный участок дна водоёма. В воде живёт и паук-серебрянка. Это единственный из пауков, который отлично приспособился к подводному существованию. Он одинаково хорошо передвигается как на суше, так и в воде. Дышит паук атмосферным воздухом. Строит под водой из паутины жилища, которые наполняет воздухом. Такое жилище служит пауку надёжным подводным убежищем. Здесь он отдыхает и поедает пойманную добычу. В воде и только в воде откладывают икру все наши земноводные животные, такие как лягушки, жабы, тритоны и т.д. Вы видите зелёных жаб во время брачных игр, предшествующих откладке икры. Обычно жабы живут вне водоёмов, но весной после зимней спячки они дружно и большими группами плавают и резвятся в воде. Вода - среда обитания и некоторых млекопитающих. Это речной бобр. Бобра вода кормит, поит, даёт жильё и убежище от врагов. Самое маленькое млекопитающее - выхухоль. Она живёт у воды и здесь же находит себе пропитание. Вода является средою, которая во много раз плотнее воздуха. В силу этого она оказывает на живущие в ней организмы определённое давление и в то же время обладает способностью поддерживать тела. Среди водных животных, как и на суше, есть прожорливые хищники и мирные растительноядные, но для их жизнедеятельности нужна чистая без вредных примесей вода.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно - выражение «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний. В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья. Вмешательство человека в природные процессы затронуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образование растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Сохраняя и оберегая воду наших рек, озёр, прудов, мы сохраняем и жизни наших братьев меньших.

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно - выражение "вода - это жизнь". Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода "законсервирована" в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Потребность в воде у организмов очень велика. Например, для образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому её нужно расходовать и не загрязнять. Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца.

Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, загрязнение океанов и появление на его поверхности нефтяной плёнки уменьшило количество воды, испаряемой океаном. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий, например, многолетняя катастрофическая засуха в зоне Сахеля.

Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена, практически не пригодной для питья стала вода многих рек России. Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода - становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. В данном реферате рассмотрена проблема загрязнения водных объектов. На сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, т.к. если не на нас, то на наших детях скажутся все последствия антропогенного загрязнения воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в России ежегодно погибает 20 тыс. человек. Примерно такое же число россиян ежегодно смертельно заболевает раком кожи в результате разрушения озонового слоя в стратосфере. Вследствие проживания в опасно отравленной среде обитания распространяются раковые и другие экологически зависимые заболевания различных органов. У половины новорожденных получивших даже незначительное дополнительное облучение на определенном этапе формирования плода в теле матери, обнаруживаются задержки умственного развития. Следовательно эту проблему надо решать как можно скорее и радикально пересмотреть проблему очищения промышленных сбросов.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи. Большая часть нефти, загрязняющей моря и океаны, попадает туда не в результате аварий или природных катастроф, а как следствие ординарных операций. Даже в 1979 г.-- рекордном году по природным катастрофам и авариям--из-за природных бедствий и аварий танкеров в океан попало вдвое меньше нефти, чем в результате поступления туда нефти от двигателей внутреннего сгорания и промышленных предприятий. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину.

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Проблема охраны окружающей природной среды приобретает особую остроту в связи с загрязнением водоемов и почв нефтью и нефтепродуктами. Наиболее ощутимо эти воздействия проявляются при добыче нефти, ее переработке, транспортировке, из-за технологических и аварийных выбросов продукции в среду.

Известно, что 1 л нефти загрязняет до 1000 м 3 воды, что обусловлено присутствием в ней природных поверхностно-активных веществ, которые образуют стабильные нефте-водные эмульсии (Гандурина Л.В., 1987).

Необходимо отметить, что на всех этапах добычи и транспортировки ежегодно теряется более 45 млн. тонн нефти (на суше – 22 млн. т, на море – 7 млн. т, в атмосферу в виде продуктов неполного сгорания топлива поступает 16 млн.т). Общее количество поступающих нефтяных углеводородов в морскую среду составляет 2-8 млн. тонн в год, из них 2,1 млн. т составляют потери при перевозках судами и танкерами, 1,9 млн. т выносится реками, остальное поступает с городскими и промышленными отходами прибрежных районов, урбанизированных территорий и из прочих источников (Шапоренко С.И., 1997).

К середине 2004 года мировой танкерный флот разросся до 3,5 тысяч судов дедвейтом от 10 тыс. тонн и выше. Его общая грузоподъемность составляет около 310 млн. тонн. Причем более 70% судов суммарным дедвейтом 270 млн. тонн предназначены для перевозок нефти и нефтепродуктов. Танкерный флот по тем или иным причинам терпит бедствия, вызывая загрязнения окружающей среды.

Так, катастрофа танкера «Престиж» в ноябре 2002 года привела к загрязнению 3000 км побережья Испании, Франции, Великобритании. В результате погибло 300 тысяч птиц, огромные потери понесло рыболовство и марикультура, в море поступило 64 тысячи тонн мазута (из Доклада Всемирного Фонда дикой природы). При аварии танкера «Экссон Валдиз» на Аляске в 1989 году было разлито более 70 тысяч тонн нефти, загрязнившей 1200 километров побережья. Во время ноябрьских штормов 2007 года в районе Керченского пролива потерпели крушение несколько судов, в результате в море – на небольшом участке вылилось около 100 тонн нефтепродуктов.

В 2010 году в Мексиканском заливе произошла катастрофа планетарного масштаба. После 36-часового пожара нефтяная платформа затонула, после чего в океан стало поступать до 1000 тонн нефти в сутки. В Мексиканском заливе образовалось огромное нефтяное пятно размером 78 на 128 км, которое, в конечном счете, достигло побережья Луизианы, Флориды и Алабамы (рис 1-4). Сократить утечку удалось только через пять месяцев.

Нефть и нефтепродукты, находящиеся в водных экосистемах, пагубно действуют на все звенья экологической цепи, от микроскопических водорослей до млекопитающих.

Продолжающиеся загрязнения морей и пресных водоемов нефтью и нефтепродуктами ставят перед исследователями задачу поиска путей восстановления естественных показателей воды.

В настоящее время существует большое количество методов и способов очистки загрязненных вод, которые можно разделить на следующие.

Механическая очистка основана на процеживании, фильтровании, отстаивании и инерционном разделении различных примесей и отходов. Такой способ очистки стоков позволяет отделять нерастворимые примеси и взвешенные частицы, находящиеся в воде. Механические методы очистки являются самыми дешёвыми, однако их применение не всегда эффективно.

В процессе химической очистки стоков может накапливаться большое количество осадка, который необходимо отфильтровывать и утилизировать иными способами очистки. Один из самых эффективных (но дорогих) способов очистки воды – это использование процессов коагуляции, сорбции, экстракции, электролиза, ультрафильтрации, ионообменной очистки и обратного осмоса. Эти физико-химические способы очистки сточных вод отличаются удовлетворительными показателями очистки воды от углеводородов нефти. Тем не менее, при их широком использовании необходимо строить специальные очистные сооружения, иметь дорогие химические реагенты и т.д.

Биологический способ очистки нефтезагрязненной воды эффективен для обезвреживания стоков различного происхождения и основан на применении специальных углеводородокисляющих микроорганизмов. Большой эффективностью обладают биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды в снятии легкоразрушаемой органики с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и иных микроорганизмов (Fergusson S., 2003).

Перечисленные выше методы в основном используются для очистки стоков и водных акваторий суши. В морях используются иные методы.

Для ликвидации разлива нефти в открытом море используют механические, термические, физико-химические и биологические методы.

Одним из главных методов ликвидации разлива нефти является механический ее сбор разлитой нефти и нефтепродуктов в сочетании с боновыми заграждениями. Их предназначением является предотвращение растекания нефти по водной поверхности, увеличение ее концентрации для облегчения процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов. Нефтесорбирующие боны являются надежной, эффективной и простой в обслуживании, экологически безопасной и экономически приемлемой системой очистки вод от нефтяных загрязнений. Наибольшая эффективность при этом достигается в первые часы после разлива нефти. Для очистки акваторий и ликвидации разливов нефти (сбор нефти и мусора) используются различные конструкции нефтесборщиков.

Термический метод основан на выжигании нефти, применяется при достаточной толщине слоя и сразу же после загрязнения, до образования эмульсий с водой. Этот метод, как правило, применяется в сочетании с другими методами ликвидации разлива.

Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов эффективен в тех случаях, когда механический сбор нефти невозможен, например, при малой толщине пленки или когда разлившаяся нефть представляет реальную угрозу экологически уязвимым районам. Диспергенты представляют собой специальные химические вещества, которые применяются для активизации естественного рассеивания (растворения) нефти с целью облегчить ее удаление с поверхности воды раньше, чем разлив достигнет экологически уязвимого района. Сорбенты (мелко измельченные растительные остатки травянистых и древесных растений, торф, лишайники и др.) при взаимодействии с водной поверхностью впитывают нефтепродукты, после чего образуются комья, насыщенного нефтью. Их в дальнейшем убирают механическими способами, а оставшиеся частички подвергаются разрушению разнообразным путем, включая биологическим.

Биологический метод основан на применении микроорганизмов, утилизирующих нефть и нефтепродукты. Он в основном используется после применения механического и физико-химического методов.

Среди известных биологических методов особое место занимают биотехнологии с использованием биопрепаратов и консорциумов микроорганизмов, созданных на основе аборигенной микрофлоры, присутствующей в природных сточных водах. Известно большое разнообразие коммерческих биопрепаратов, действие которых основано на биохимическом разрушении углеводородов, входящих в его состав штаммами микроорганизмов. В состав биопрепаратов чаще всего входит один или несколько разновидностей микроорганизмов.

Применение биологического способа очистки отличается от других методов экологической безопасностью, большой эффективностью, а также экономической рентабельностью. При оптимальном выборе консорциума микроорганизмов в сочетании с применением биостимулирующих веществ (некоторых органических веществ, минеральных удобрений и др.) удается ускорить биологическое окисление нефтяных загрязнений в десятки и сотни раз и снизить остаточное содержание нефтепродуктов практически до нулевых значений (Морозов Н.В., 2001).

При утилизации углеводородов нефти с помощью консорциумов микроорганизмов и биопрепаратов необходимо учитывать климатические условия (в основном показатели рН и температуры), свойства нефти определенных месторождений, а также взаимодействия применяемых микроорганизмов с аборигенной микрофлорой очищаемых объектов.

В настоящее время, существует широкий класс гетеротрофных микроорганизмов, включенных в состав бактериальных препаратов. При этом каждый отдельный комплекс микроорганизмов отличается своей индивидуальностью по отношению к тем или иным углеводородам нефти. Например, монобактериальные препараты характеризуются узкой специфичностью по отношению к отдельным углеводородам, небольшим интервалом рН, солености, температуры, концентрации углеводородов. В этом заключается их недостаток.

В природных условиях в разложении нефти принимает участие целый микробиоценоз с характерной структурой трофических связей и энергетического обмена. Поэтому полибактериальные препараты имеют более широкие адаптационные и экологические возможности для использования микроорганизмов в процессах очистки.

В Казанском (Приволжском) федеральном университете (Россия, г. Казань) путем целенаправленной селекции созданы консорциумы, в состав которых входят ассоциации из трех, девяти и десяти штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов. Они были выделены из сточных вод нефтеперерабатывающего предприятия ОАО «Казаньоргсинтез», многочисленных автохозяйств и городского коллектора, отводящего нефтезагрязненные воды. Консорциум обладает высокой окислительной активностью (по конечному продукту окисления товарной нефти (обессоленной и обезвоженной) и нефтепродуктам 2040 мг СО 2 за 20 суток); способен расти на обедненной питательной среде с высокой скоростью окисления нефти (включая ароматические углеводороды, содержащиеся в парафинах тяжелых нефтей); при 5-35°С и широком диапазоне рН (от 2,5 до 10 единиц). Одним из основных преимуществ разработанного нами консорциума бактерий, является их уникальная способность адаптироваться к конкретным условиям применения, обладает устойчивостью к длительному и непрерывному процессу очистки сточных вод от нефтяных загрязнений, простотой технологии.

Благодаря тому, что в состав консорциума входит большое количество штаммов микроорганизмов они быстро адаптируются к различным условиям среды обитания. Консорциум как бы “настраивается” на работу с определенными углеводородами, содержащимися в сточных водах. При изменении условий среды, в том числе и состава загрязнителей они быстро перестраивают свой метаболизм за счет изменения структуры консорциума. Препарат не оказывает разрушающего действия (в отличие от агрессивных химических средств) на оборудование и является экологически безопасным.

Консорциум углеводородокисляющих микроорганизмов предназначен для глубокой очистки и доочистки углеводородсодержащих стоков:

1) автономно-плавающих судов, автозаправочных станций, станций мойки и ремонта автомашин, механизированных транспортных станций, предприятий местной промышленности и объектов малой канализации;

2) крупнотоннажных заводских стоков различных отраслей промышленности сельского хозяйства и быта с широким спектром остаточных нефтепродуктов и углеводородов;

3) при подготовке высококонцентрированных углеводородсодержащих сточных вод локальных производств, цехов органического синтеза и хозяйств до нормы отвода в биологические очистные сооружения для полного их обезвреживания;

4) при очистке и доочистке промаслянных балластных сточных вод автономно-плавающих судов;

5) при доочистке крупнотоннажных технологических стоков от остатка нефтепримесей после биологической очистки сточных вод.

6) Консорциум может быть использован и для очистки больших морских акваторий.

С полным вариантом статьи можно познакомиться на сайте Московского общества испытателей природы (http://www.moip.msu.ru)

Авторы: Николай Васильевич Морозов , Ольга Вадимовна Жукова (Казанский (Приволжский) федеральный университет [email protected] [email protected]), Анатолий Павлович Садчиков (Международный биотехнологический центр Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова aquaecotox@ yandex. ru)

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.