Сырая нефть и продукты ее переработки нередко оказываются загрязнителями окружающей среды. Перечислим важнейшие из них.

Разлитая в результате аварий сырая нефть (см. разд. 11.2).

Моноксид углерода (угарный газ). Он образуется при неполном сгорании различных видов топлива в воздухе. Моноксид углерода довольно прочно соединяется с гемоглобином крови и, препятствуя ее насыщению кислородом, оказывает токсическое действие. Он может вызывать угнетенное состояние, а пребывание в закрытом помещении при его концентрации в воздухе 10% в течение 2 мин может привести к летальному исходу.

Неполностью сгоревшие углеводороды. Они образуются при неполном сгорании топлив. На ярком солнечном свету эти углеводороды могут приводить к образованию фотохимического смога (см. разд. 15.3).

Соединения свинца. Они попадают в атмосферу вследствие использования в качестве антидетонаторной присадки к бензинам (см. разд. 15.2).

Твердые частицы углерода и неполностью сгоревших углеводородов, попадающие в атмосферу в результате неполного сгорания топлива. Они тоже могут принимать участие в образовании смога.

Оксиды азота и серы. Соединения азота и серы присутствуют в качестве примеси во многих видах углеводородного топлива. Они вступают в реакции с кислородом воздуха и образуют кислые оксиды. Последние являются причиной выпадения кислотных дождей (см. разд. 11.2).

Итак, повторим еще раз!

1. Углеводороды встречаются в природе главным образом в горючих ископаемых.

2. Кокс и каменноугольный деготь (каменноугольную смолу) получают в процессе деструктивной перегонки угля.

3. Каменноугольный деготь богат ароматическими соединениями.

4. Кокс при нагревании с паром образует водяной газ.

5. Водяной газ представляет собой смесь моноксида углерода и водорода.

6. Водяной газ может быть превращен в алканы и алкены в процессе Фишера-Тропша.

7. Переработка нефти включает целый ряд химических и физических процессов:

а) простую, фракционную и вакуумную перегонку;

б) гидро-, каталитический и термический крекинг;

в) риформинг;

г) очистку от серы.

8. Главными фракциями, образующимися при перегонке сырой нефти, являются:

б) бензин;

в) лигроин (нафта);

г) керосин;

д) газойль (дизельное топливо);

е) остаток (мазут), содержащий смазочные масла, воски и битум.

9. Реакции крекинга протекают по радикальному механизму.

10. Важнейшими процессами риформинга являются:

а) изомеризация (термический и каталитический риформинг);

б) алкилирование;

в) циклизация и ароматизация.

11. Приблизительно 90% продуктов переработки сырой нефти используются в качестве топлива (горючего).

12. Остающиеся 10% используются в качестве сырья нефтехимической промышленности для получения разнообразных органических соединений (табл. 18.9). Их используют в производстве растворителей, пластмасс, фармацевтических препаратов и многих других продуктов.

Таблица 18.9. Углеводородное сырье для химической промышленности

Переработка нефти представляет собой многостадийный процесс по разделению нефти на фракции (первичная переработка) и изменению структуры молекул отдельных фракций (вторичная переработка).

Однако этот процесс не является безотходным. Значительное количество отравляющих веществ попадает в окружающую среду. Экологические проблемы переработки нефти включают в себя загрязнение атмосферы, вод мирового океана и литосферы.

Загрязнение атмосферы

Основным источником загрязнения служат нефтеперерабатывающие заводы. Практически в каждой стране эти заводы выбрасывают в атмосферу неприемлемое по экологическим стандартам количество загрязняющих веществ.

Наибольший объем вредных веществ образуется в ходе процессов каталитического крекинга. В состав выбросов входит около ста наименований веществ:

• тяжелые металлы (свинец),
• оксид серы четырехвалентной (SO2),
• оксид азота четырехвалентного (NO2),
• углекислоту,
• угарный газ,
• диоксины,
• хлор,
• бензол,
• плавиковую кислоту (HF).

Большинство газов, выбрасываемых нефтеперерабатывающими заводами в атмосферу, являются вредными для любого живого организма. Так у людей и животных они могут вызывать патологии дыхательной системы (астма, бронхит, асфиксия).

Газообразные выбросы содержат большое количество мелких твердых частиц, которые, оседая на слизистых оболочках дыхательных путей, также препятствуют нормальным процессам респирации.

Выброс в атмосферный воздух оксидов азота, серы, а также соединений алканового ряда способствует формированию парникового эффекта, который в свою очередь приводит к изменению климатических условий на Земле.

Попадая в атмосферу, такие газы, как SO2, NO2 и CO2, при взаимодействии с водой образуют кислоты, которые впоследствии выпадают на поверхность земли в виде осадков (кислотных дождей), оказывая губительное воздействие на живые организмы.

Компоненты выбросов вступают в реакции с озоном стратосферы, что приводит к его разрушению и формированию озоновых дыр. Вследствие этого все живые организмы планеты повергаются воздействию жесткого коротковолнового ультрафиолетового излучения, являющегося сильнейшим мутагеном.

Загрязнение вод мирового океана

Сточные воды нефтеперерабатывающих предприятий отводятся по двум системам канализации. Воды первой системы используются повторно. Воды второй попадают в естественные водоемы.

Несмотря на очистку, сточные воды содержат большое количество загрязняющих веществ:

• бензолы,
• фенолы,
• алканы,
• алкены и другие углеводородные соединения.

Все эти вещества оказывают неблагоприятный эффект на гидробионтов.

В первую очередь загрязняющие вещества снижают концентрацию кислорода в воде, что приводит к гибели многих водных обитателей от удушения. Вещества сточных вод оказывают канцерогенный, мутагенный и тератогенный эффект, что также приводит к гибели гидробионтов.

Отмершее органическое вещество служит отличным субстратом для бактерий гниения, которые в считанные месяцы превращают водоемы в безжизненные отстойники.

Не стоит забывать о том, что многие отравляющие вещества имеет способность к кумуляции. Более того концентрация вредных веществ увеличивается при переходе от одного звена пищевой цепи к другому.

Таким образом, человек, потребляя морепродукты, может подвергаться негативному воздействию отравляющих веществ, которые первоначально попали в организм животных и растений, обитающих поблизости от места сброса сточных вод нефтезаводов.

Загрязнение литосферы

Экологические проблемы переработки нефти затрагивают и твердую оболочку Земли. Главным источником загрязнения служат отходы нефтеперерабатывающих заводов, которые содержат золу, адсорбенты, разнообразные осадки, пыль, смолу и другие твердые вещества, образующиеся непосредственно при переработке нефти, а также при очистке сточных вод и атмосферных выхлопов.

Учитывая возможность распространения отравляющих веществ посредством грунтовых вод, ущерб от загрязнения литосферы продуктами нефтепереработки колоссален. Негативное влияние особо остро сказывается на растительных организмах и других живых существах, чья жизнедеятельность связана с почвой.

Таким образом, проблема отрицательного влияния процессов переработки нефти на экологию планеты становится с каждым днем все более актуальной.

Воздействие это многогранно: загрязнению подвергаются все оболочки Земли (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера).

Решение этой проблемы возможно. Человечество уже достигло того уровня научно-технического прогресса, который позволит сделать переработку нефти безопасной для окружающей среды.



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/

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Кафедра биотехнологии и биоэкологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Биология и основы токсикологии»

Тема: «Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами
и их опасность для здоровья человека»

Выполнила студентка 4 курса гр. ФХМП-2
Факультета заочный
Балашко Е. И.
Проверил:

Минск, 2011

Реферат

24 стр., 9 источников

НЕФТЬ, ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, ОТХОДЫ, ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ЧЕЛОВЕК, ЗДОРОВЬЕ

Целью выполнения данной курсовой работы является определение негативного воздействия нефти и нефтепродуктов на окружающую среду и здоровье человека.
Были проанализированы источники попадания нефтепродуктов в окружающую среду, а также оказываемое влияние вредных веществ, находящихся в нефтепродуктах, на здоровье человека.

Введение ……………………………………………………………………………… ….3
Основная часть………………………………………………………………… …………5
Заключение ……………………………………………………………………………… 20

Введение

Состояние окружающей среды в настоящее время является одной из тех проблем, которые так или иначе затрагивают почти каждого человека.
Промышленное производство во всех странах мира непрерывно развивается. В связи с этим увеличивается количество потребляемых природных ресурсов и объем вредных выбросов, губительно воздействующих на биосферу.
На начальных этапах развития промышленности увеличение роста отходов происходит пропорционально развитию производства. Затем закономерность нарушается, и количество отходов начинает увеличиваться по отношению к росту производства по экспоненциальному закону. Это свидетельствует о том, что на начальных этапах использовалась способность природы к самоочищению, а затем была исчерпана.
Развитие производства невозможно без применения природных ресурсов. Ежегодно человечество расходует миллиарды тонн природных богатств – уголь, руду, нефть, строительные материалы, водные ресурсы.
Нефть и газ остаются главными природными источниками, удовлетворяющими потребности человечества в энергии. В мировых запасах горючих ископаемых нефть составляет 10 %, а уголь – 70 %. В настоящее время эксплуатируют около 10 – 15 % запасов разведанных угольных месторождений и около 65 – 70 % - нефтяных.
Установлено, что на каждого жителя планеты добывается порядка 20 т/год минерального сырья. При этом менее 10 % сырьевых компонентов превращаются в продукцию, а остальные 90 % переходят в отходы.
Образующиеся отходы представляют большую опасность для природной экосистемы Земли.
В природных условиях многие из токсичных элементов находятся в малорастворимой форме или защищены от контакта с окружающей средой. В процессе переработки такого сырья токсичные элементы переходят в растворимую легко усвояемую форму и поэтому представляют собой большую опасность.
При нарастающем техногенном загрязнении окружающей среды активно увеличивается и спонтанное проявление чрезвычайных ситуаций. Наибольшую опасность создают разливы нефти ввиду большого вреда не только окружающей среде, но и здоровью населения.
Поскольку очистка от таких загрязнений сложна и длительна, большую актуальность приобретает разработка четких и эффективных технологий ликвидации последствий загрязнений. Поэтому работы в этом направлении, как и теоретические, так и экспериментальные, становятся необходимыми и актуальными.
Попадая в природные экосистемы, нефтяные углеводороды вызывают нарушение биологического равновесия в течение длительного времени. Поэтому проблема предотвращения и ликвидации нефтяных загрязнений в почве и воде является весьма целенаправленной. Проблемы управления качеством окружающей среды наиболее ярко проявляются на предприятиях нефтяного комплекса, особенно в условиях больших городов, так как огромная энергонасыщенность предприятий, образование и выбросы вредных веществ только создают техногенную нагрузку на окружающую среду, но и представляют реальную опасность для здоровья людей.
В настоящее время невозможно представить ни один вид человеческой деятельности, прямо или косвенно не связанный с влиянием на организм химических веществ, количество которых составляет десятки тысяч и продолжает непрерывно расти.
Существующие нефтеперерабатывающие заводы рассчитаны на переработку миллионов тонн нефти и поэтому являются интенсивными источниками загрязнения окружающей среды. Зона загрязнения воздуха мощных нефтеперерабатывающих заводов простирается на расстояние 20 и более километров. Количество выделяющихся вредных веществ определяется мощностью нефтеперерабатывающего завода и составляет (процент от мощности предприятия): углеводороды 1,5 - 2,8; сероводород 0,0025 - 0,0035 на 1% серы в нефти; оксид углерода 30 - 40 % от массы сжигаемого топлива; сернистый ангидрид 200 % от массы серы в сжигаемом топливе. Большая часть потерь углеводородов поступает в атмосферу (75 %), в воду (20 %) и в почву (5%).
За одни сутки крупный нефтеперерабатывающий завод может выбросить в атмосферу до 520 т углеводородов, 1,8 т сероводорода, 600 т окиси углерода, 310 т сернистого газа, а выхлопные газы автомобилей, этих по сути дела химических фабрик на колесах, содержат на 1 т сжигаемого горючего от 12 до 24 кг окислов азота, от 0,3 до 5 кг аммиака и углеводородов, до 4-5% окиси углерода.
С увеличением удельного веса воздушного транспорта возрастает опасность авиационных выхлопных газов: один реактивный самолет оставляет после взлета и при посадке ядовитый шлейф, равный по объему выхлопным газам 7 тыс. автомашин. Из изложенного следует, что разработка действенных мер борьбы с отрицательным влиянием вредных химических факторов на организм человека становится одной из первоочередных задач науки и практики.

Основная часть

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. Состав и физико-химические свойства нефти из разных месторождений значительно различаются.
При всем многообразии состава нефти выделяют три основные группы соединений:
- алканы – парафиновые (ациклические) насыщенные углеводороды. Они представлены растворенными в нефти газами, жидкими продуктами и твердыми гомологами метанового ряда. Их содержание в нефти составляет 30 – 50 %;
- нафтены включают моно-, би- и полициклические соединения. В боковых цепях атомы водорода могут быть замещены алкильными группами. Содержание этой группы углеводородов в различных сортах нефти колеблется от 25 до 75 %;
- арены – ароматические углеводороды ряда бензола. Они могут быть представлены моноциклическими (бензол, толуол, ксилол) или полициклическими (нафталин, антрацен) структурами. В нефти их содержится до 10 – 20 %, реже – до 35 %.
Кроме того, нефть имеет некоторое количество углеводородов смешанного (гибридного) состава, например, парафино-нафтеновые и нафтено-ароматические соединения.
Помимо углеводородов в нефтепродуктах находятся кислород-, серо- и азотсодержащие соединения. Малосернистые нефти содержат до 0,5% серы, высокосернистые - свыше 2%. Содержание азота и кислорода колеблется от десятых долей до 1,2-1,8%. В нефтях обнаружено свыше 20 различных элементов (V, Ni, Са, Mg, Fe, Ai, Si, Na и др.).
Источники поступления нефти и ее производных в окружающую среду.
Освоение и добыча нефти и газа – крупная промышленная отрасль, оказывающая негативное влияние на состояние окружающей среды.
При добыче углеводородного сырья на суше отрицательное влияние на окружающую среду выражается в следующем:
- изъятие земельных ресурсов для строительства объектов нефтедобычи;
- токсичность добываемого сырья;
- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и сбросы жидких отходов в поверхностные и подземные воды;
- извлечение с нефтью высокоминерализированных подземных вод и сброс их в природные водоемы;
- токсичность отходов бурения и необходимость их захоронения;
- аварийные разливы нефти.
Ежегодно газонефтедобывающей отраслью вырабатывается около 1650 тыс. т. вредных отходов, значительное количество которых приходится на жидкие и газообразные вещества. Основными загрязняющими веществами являются углеводороды – около 48 % суммарного выброса.
При добыче, переработке и транспортировке природного газа наибольший вред окружающей среде наносится выбросами вредных веществ в атмосферу – при добыче газа улавливается и обезвреживается только около 20 % общего объема отходящих веществ. Этот показатель один из самых низких среди всех отраслей промышленности.
В выбросах присутствуют, % суммарного выброса в атмосферу: оксид углерода – 28,1; углеводороды – 25,1; оксиды азота – 7,1; диоксид серы – 5,3.
Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия являются источником выделения в атмосферу полиядерных ароматических углеводородов. Особенно это характерно для крекинга высококипящих продуктов, производства кокса и сажи.
На нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях основные источники организованных выбросов - дымовые трубы технологических печей, печей сжигания отходов, ТЭЦ, котельных; свечи газомоторных компрессоров, пароэжекционных установок, регенераторов катализатора, электрофильтров, окислительных кубов, хвостовых выбросов, циклонов, скрубберов, абсорберов, факела; вентиляционные трубы и аэрационные фонари производственных помещений, грануляционных башен, воздушки емкостей и аппаратов, диффузоры градирен.
Неорганизованные выбросы - выбросы, образующиеся на открытых поверхностях очистных сооружений, выделяющиеся через неплотности технологического" оборудования, в местах складирования сыпучих веществ. К ним относятся и так называемые условно организованные выбросы из резервуаров, сливно-наливных эстакад, градирен.
Вредные примеси, выбрасываемые в атмосферу предприятиями по производству продуктов из углеводородов нефти и газа, можно разделить на следующие группы: твердые частицы; кислые компоненты (оксид и диоксид углерода, диоксид серы, сероводород, оксиды азота): углеводороды и их производные, т. е. органические соединения.
Выбросы нефтеперерабатывающих производств (иногда без очистки) являются источниками загрязнения окружающей среды. Причины выбросов - расположение технологического оборудования на открытых площадках, неполная его герметизация, неудовлетворительная работа очистных сооружении.
Большая доля выбросов приходится на автомобильный транспорт. В выхлопных газах двигателей содержатся оксид углерода, углеводороды, оксиды азота, оксиды серы, канцерогенные вещества (например, бензапирен), а также свинец, поскольку до сих пор применяется этилированный бензин.
В атмосферу с выбросами попадают и отработанные минеральные масла, обладающие канцерогенным действием.
Загрязнение воздуха диоксидом углерода от выхлопных газов автомобилей, от факелов нефтеперерабатывающих заводов, горнометаллургических предприятий, от факелов нефтепромыслов создает «парниковый» эффект, в результате чего уменьшается рассеяние и отражение солнечного света, следовательно, возможен перегрев атмосферы.
Загрязнение атмосферы происходит в результате разгерметизации технологических аппаратов, трубопроводов, сальников насосов, емкостного оборудования, компрессоров, головок вакуумных фильтров, мешалок, задвижек, открытого дренирования воды, отбора проб, открытых люков. Интенсивными источниками загрязнения воздуха являются дыхательные клапаны резервуаров, аварийные клапаны, факелы.
Основными загрязнителями атмосферы при перегонке нефти являются дымовые газы из трубчатых печей. Выбросы от одной трубчатой печи составляют (кг/ч): пыль органическая - 5,3; диоксид серы- 900,9; оксид углерода - 32,9; оксиды азота - 50,2; углеводороды - 3,2.
Кроме того, в атмосферу поступают вентиляционные газы, содержащие аммиак и углеводороды, а также газы разложения, содержащие сероводород.
Однако нефть и нефтепродукты и сами по себе, без их сжигания и переработки, сильно загрязняют биосферу, прежде всего водоемы, как внутренние, так и мировой океан. Причем скорость загрязнения этими веществами непрерывно увеличивается.
Обычно большие количества нефтепродуктов попадают в воду в результате аварий на танкерах и буровых платформах, при сливах за борт, промывках резервуаров, а также со стоками с материков. Имеются расчеты, что при перевозке каждой тонны нефти в среднем теряется около 90 г, при добыче тонны нефти на буровых платформах – свыше 70 г, а при погрузке и выгрузке на 1 т теряется около 20 г нефти. Испаряясь с поверхности моря, компоненты нефти загрязняют атмосферу, а затем частично возвращаются в океан с дождями. Значительная их часть (до 5 %) растворяется в воде, причем наиболее токсичные ароматические углеводороды растворяются лучше других компонентов, и их концентрация в морской воде через 5 суток может достигать более 7 мг/л. Под воздействием ультрафиолетового излучения из нефти образуются водорастворимые жирные кислоты и спирты. Тяжелые фракции нефти (температура кипения которых выше 370 ?С) постепенно уплотняются и оседают на дно. Этому способствует поглощение взвешенных нефтяных частиц многочисленными обитателями морей, в том числе планктонными организмами.
Изыскательные работы создают определенное негативное влияние на морские особи, особенно на ранних стадиях их развития. Во многих странах мира (Великобритании, Норвегии, Канаде) геофизические изыскания рассматриваются как фактор, оказывающий серьезное воздействие на промысловые организмы, поэтому такие изыскания жестко регламентируются и контролируются.
Основным фактором экологической опасности нефтегазового промысла является химическое загрязнение, которое сопровождает все виды деятельности на этапах освоения месторождений. Наибольшее количество жидких и твердых отходов образуется во время буровых работ и промысловых операций в море. Объемы сбросов достигают 5 000 м 3 на каждую скважину.
Бурение скважин в районах, в которых было выявлено наличие нефти или газа, сопровождается использованием жидких композиций, предназначенных для смазки и охлаждения бурового инструмента, выноса на поверхность выбуренной горной породы, регулирования гидростатического давления.
На буровых платформах производится сепарация и первичная обработка нефтегазовых смесей. С них осуществляют сброс отсепарированной воды.
Биохимическое поведение нефти в водной среде
При выбросе нефти в окружающую среду происходит ее контакт с атмосферой или почвенными и природными водами рек и морей.
Нефть, вступившая в контакт с окружающей средой, быстро перестает существовать в исходном виде. С компонентами нефти происходит ряд физических, физико-химических и биологических процессов и превращений.
Почти все компоненты сырой нефти имеют плотность менее 1 г/см 3 .
Часть компонентов нефти переходит в растворенное состояние. В среднем 2-5% (иногда до 15%) сырой нефти растворяется в воде.
Легколетучие фракции испаряются. В газовую фазу переходит от 10 до 40% нефти ее исходного количества. В основном идет растворение низкомолекулярных алканов, циклоалканов и бензолов.
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) типа антрацена и пирена практически не переходят в газовую фазу и подвергаются сложной трансформации в результате окисления, биодеградации и фотохимических процессов.
В водной среде происходит фракционирование нефти и нефтепродуктов , в результате которого они могут существовать в нескольких агрегатных состояниях, в том числе:

поверхностные пленки (слики);
эмульсии типа «нефть в воде» или «вода в нефти»;
взвешенные формы в виде плавающих на поверхности и в толще воды мазутно-нефтяных агрегатов;
осажденные на дне твердые и вязкие компоненты;
аккумулированные в водных организмах соединения.

Многолетние наблюдения за состоянием Балтийского моря показали, что 3,6 % суммарного количества нефти находится в виде пленки, в донных осадках аккумулировано 15 %, в эмульгированном и растворенном состоянии находится соответственно 64 и 17 % нефти.
При попадании в морскую акваторию 1 т нефти, она уже через 10 мин распространяется по поверхности в радиусе 50 м и толщиной слоя до 10 мм. Затем происходит ее быстрое последующее растекание до площади 12 км 2 с образованием пленки толщиной менее 1 мм.
Легкие углеводороды начинают испаряться.
В водный раствор переходят жирные, карбоновые и нафтеновые кислоты, а также фенолы, крезолы.
В течение первых нескольких суток после разлива нефти значительная ее часть переходит в газовую фазу. Улетучивается до 75 % легкой фракции идо40%и5-10% средних и тяжелых фракций соответственно.
Нефть в виде пленки дрейфует по направлению ветра со скоростью, составляющей 3 - 4% скорости ветра. По мере утончения пленки и при достижении ею критической толщины около 0,1 мм она начинает разбиваться на отдельные фрагменты, которые распространяются затем на более обширные площади. Часть нефти растворяется - концентрация нефти под пленкой составляет 0,1 - 0,4 мг/л.
Образование нефтяных эмульсий определяется составом нефти. Наиболее устойчивые эмульсии типа «вода в нефти» содержат от 30 до 80 % воды и могут существовать в морской акватории более 100 сут.
Эмульсии типа «нефть в воде» представляют собой диспергированные в воде капельки нефти. Они малоустойчивы, во времени происходит их дальнейшее диспергирование вплоть до образования микроскопических капель. При этом ускоряются процессы разложения.
Химические превращения нефти на поверхности и в толще воды начинают проявляться не ранее чем через сутки после поступления ее в море. Они носят окислительный характер и часто сопровождаются фотохимическими реакциями. Конечные продукты окисления - гидроперекиси, фенолы, карбоксильные кислоты, кетоны и альдегиды - имеют повышенную растворимость в воде и высокую токсичность.
Часть нефти (до 10 - 30%) сорбируется на твердых частицах взвесей, присутствующих в воде, и осаждается на дно. Эти процессы происходят в большей степени в узкой прибрежной полосе и на мелководье. Одновременно протекает процесс биоседиментации, т.е. извлечения эмульгированной нефти планктонами и осаждение ее на дно с остатками организмов. Аккумулированные на дне тяжелые фракции нефти могут сохраняться в течение многих месяцев и лет.
Нефтяные агрегаты в виде смолисто-мазутных композиций образуются из сырой нефти после испарения и растворения ее легких фракций и химической и микробной трансформации. На образование этих агрегатов уходит 5-10% разлитой нефти и до 20 - 50% отстоенной нефти из балластных и промывочных вод. Основу мазутных композиций составляют асфальтены и тяжелые фракции нефти. Время жизни нефтяных агрегатов исчисляется от месяца до года, после чего они разрушаются.
Итогом этих процессов является то, что нефть в водной среде быстро теряет свои первоначальные свойства. Происходит рассеивание и распад ее компонентов вплоть до исчезновения исходных и промежуточных соединений и образования углекислого газа и воды.
Таким образом, происходит самоочищение водной экосистемы от углеводородов, если токсическая нагрузка на нее не превышает допустимые пределы.
Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем, хотя водоемы и способны к самоочищению путем биохимического распада органических веществ под действием микроорганизмов. Самоочищающая способность реки зависит от запаса растворенного кислорода, а также от скорости речного потока, химического состава воды, ее температуры, массы взвешенных веществ, донного осадка и др. Под воздействием природных факторов могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений, отрицательно влияющие на качество воды. Поэтому сточные воды, а также их смеси перед спуском в водоем должны быть очищены до такой степени, чтобы они не оказали на него вредного влияния.
Для нормального протекания процесса самоочищения прежде всего необходимо наличие в водоеме после спуска в него сточных вод запаса растворенного кислорода. Химическое или бактериальное окисление органических веществ, содержащихся в сточных водах, приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода (в 1 л воды содержится всего 8-9 мл растворенного кислорода, в 1 л воздуха - 210 мл кислорода). Влияние дезоксигенизирующих (снижающих содержание кислорода) агентов выражается в замене нормальной флоры и фауны водоема примитивной, приспособленной к существованию в анаэробных условиях. Органические вещества, взаимодействуя с растворенным кислородом, окисляются до углекислого газа и воды, потребляя различное количество кислорода. Поэтому введен обобщенный показатель, позволяющий оценить суммарное количество загрязнений в воде по поглощению кислорода.
Таким показателем является биохимическое потребление кислорода (БПК), равное количеству кислорода, поглощаемого при окислении конкретного вещества в определенный отрезок времени.
При эксплуатации газовых и нефтяных месторождений в северных акваториях следует ожидать более сложной картины преобразования и трансформации исходного сырья.
Для этих условий характерно:
повышение вязкости сырой нефти при низких температурах;

адсорбция компонентов нефти на поверхности льда и накопление ее в пористых наслоениях и пустотах ледового покрова;
замедление бактериального и фотохимического распада углеводородов в условиях пониженных температур.

Содержание и распределение нефти в морских экосистемах
К настоящему времени накоплены обширные материалы о содержании и распределении нефти и ее компонентов во всех акваториях Мирового океана. Регулярно проводятся международные и региональные программы наблюдений за состоянием нефтяного загрязнения водной среды.
Несравненно много ядовитых отбросов непрерывно поступает в море через ручьи и реки, из бытовой канализации и промышленных стоков.
Результаты исследований показывают повсеместное присутствие в поверхностных водах растворенных и эмульгированных нефтяных углеводородов в концентрациях от нескольких микрограммов до нескольких миллиграммов на 1 л.
Полициклические ароматические углеводороды не продуцируются в природе и их рассматривают как индикаторы антропогенного поступления нефти в водоемы.
Уровень концентрации 1 мкг/л предложено считать верхним пределом естественного содержания в морской воде ароматических углеводородов. Для донных осадков эта величина составляет 5 мкг/л.
Глобальное распределение углеводородов нефти в Мировом океане характеризуется общим нарастанием их концентрации при переходе от открытой поверхности океана к внутренним морям и прибрежным водам. Повсеместно существует локализация нефти на границе раздела водных масс с атмосферой (тонкий поверхностный слой), дном (донные осадки) и берегом (пляжи). Отмечено повышенное содержание нефтепродуктов в районах интенсивного судоходства и танкерных перевозок.
Южные и северные моря России (Баренцево, Азовское, Черное и Каспийское) входят в число наиболее загрязненных районов Мирового океана. Значение нефтяных загрязнений здесь достигает величин в тысячи микрограммов на литр, что на порядок превышает ПДК по нефти - 50 мкг/л. Высокие концентрации ПАУ наблюдаются в тонком поверхностном микрослое моря. Так, в прибрежных водах Англии (район Плимута) в отдельных случаях содержание ПАУ составляло 100-100 000 мкг/л, что в сотни и тысячи раз превышает ПДК.
Среди ПАУ особое внимание уделяют бенз(а)пирену. Он является сильным токсикантом, обладает канцерогенными свойствами и имеет в основном антропогенное происхождение. Содержание этого вещества может достигать до 10 % суммы всех остальных ПАУ. Концентрации бенз(а)пирена в открытых водах океана составляют 0,001-0,01 мкг/л, в прибрежных водах - 0,01- 0,1 мкг/л, а в зонах постоянного загрязнения - до 0,1 - 10 мкг/л.
Наиболее распространенным и наглядным проявлением нефтяного загрязнения в наши дни служат нефтяные агрегаты, которые повсеместно присутствуют в прибрежных зонах, особенно приближенных к районам морских перевозок. На морских пляжах их концентрация колеблется от 0,4 до 100 т/и 2 . При содержании более 100 г/м 2 мазутных остатков пляж становится непригодным для эксплуатации.
Содержание нефтепродуктов в донных отложениях
Уровень нефтяного загрязнения донных осадков увеличивается в дельтах рек, бухтах, заливах, портах, районах интенсивного судоходства, добычи и транспортировки нефти.
В бассейнах российских морей - Баренцева, Азовского, Черного и Каспийского - содержание нефтепродуктов в донных отложениях достигло 5 000 мг/кг, а в районах расположения нефтебаз - 60 000 мг/кг.
Основную массу донных отложений составляют ароматические углеводороды с высокой молекулярной массой. В осадках также обнаружено высокое содержание бенз(а)пирена.
Токсичные свойства отдельных фракций нефти нарастают по мере усложнения их структуры и увеличения молекулярной массы.
Накопления нефтепродуктов в морских организмах
Морские организмы обладают способностью накапливать и перерабатывать нефтепродукты, находящиеся в воде и донных осадках.
Существует корреляция между количеством углеводородов, накапливаемых морскими организмами, и их содержанием в воде и донных отложениях. При этом концентрация ПАУ в гидробионтах как минимум на два-три порядка выше соответствующего значения для водной среды.
Накопление нефти и ее фракций в водных организмах происходит за счет биосорбции на поверхности кожи и в жабрах, а также путем фильтрационного извлечения в процессе питания.
Уровень содержания ПАУ и других компонентов нефти различен у разных представителей гидробионтов. Наибольшей способностью накапливать эти соединения обладают малоподвижные обитатели морского дна, например мидии. Значительные количества ПАУ без их заметного метаболического разложения содержатся в тканях двухстворчатых моллюсков-фильтраторов. Наибольшие количества углеводородов обнаруживают в печени, жабрах и жировых отложениях рыб.
Наиболее чувствительны к действию нефтепродуктов представители фитопланктона и ракообразные. Изменение их поведенческих реакций отмечается при концентрации 0,01 мг/л нефтепродуктов. Повышенную чувствительность к действию нефти большинства видов рыб и беспозвоночных обнаруживают на ранних стадиях развития. Токсические концентрации, вызывающие гибель организма или необратимые нарушения их жизненно важных функций, для икры, личинок и молоди морских животных обычно значительно ниже, чем для взрослых особей, и достигают минимальных уровней порядка 0,01 - 0,1 мг/л.
К числу факторов, усиливающих вредные последствия нефтяного загрязнения, относятся метаболические превращения нефтяных продуктов в живых организмах, в результате которых могут возникать соединения, обладающие более высокой токсичностью, чем исходные вещества.
Уже небольшое содержание нефти (0,2 – 0,4 мг/л) придает воде специфический запах, не исчезающий после хлорирования и фильтрации. Зоопланктон и бентос гибнут при концентрации нефтепродуктов более 1,2 мг/л, а рыба при этом приобретает неустранимый нефтяной продукт. Например, степень загрязнения р. Пур и водных объектов бассейна этой реки нефтепродуктами и поллютантами такова, что с каждым годом снижается поголовье ценных сиговых рыб, периодически наблюдаются критические концентрации некоторых загрязнителей. В 2000 году на реке Пур наблюдалось 12-кратное превышение ПДК по нефтепродуктам и фенолу, 100 ПДК по марганцу. В бассейне действует более 15 промыслов, но пока разрабатывается лишь четверть месторождений, и прогнозируется дальнейшее ухудшение качества водных ресурсов.

Для водной среды, где загрязнение нефтепродуктами наиболее опасно, принята шкала градаций для оценки масштабов воздействия углеводородов на организмы, обитающие в водной среде.
Верхняя граница недействующих (безвредных) концентраций растворенных углеводородов нефти находится примерно па уровне 0,001 мг/л. Такая концентрация наблюдается в открытом океане и некоторых прибрежных районах. Диапазон 0,001-0,01 мг/л отвечает зоне обратимых пороговых эффектов. Здесь возможны первичные реакции организмов на присутствие нефтепродуктов, но они компенсируются на клеточном уровне и не вызывают биологических последствий.
Выше по шкале концентраций (0,01 - 1 мг/л) расположены зоны проявления сублетальных и летальных эффектов. Эти концентрации типичны для заливов, портовых гаваней и бухт с замедленным водообменом и повышенными уровнями хронического нефтяного загрязнения, а также для акваторий в ситуациях аварийных разливов, сбросов сточных вод и пр.
В донных осадках минимальные недействующие концентрации составляют 10- 100 мкг/кг. Установленное ПДК для нефти равно 0,05 мг/л.
В одном из отчетов ООН говорится, что загрязнение моря только танкерами достигает миллиона тонн в год, всего же сбрасывается нефти в десять раз больше. И еще пример: знаменитое Саргассово море настолько загрязнено мазутом, что недавно одной экспедиции пришлось отказаться от применения сетей на поверхности, потому что мазут полностью забивал ячею. Исследователи вылавливали больше мазута, чем водорослей.
Последствия такого загрязнения океана очень серьезны. Известно, что более половины всех живых существ на земле составляют морские организмы. И если они погибнут, то исчезнет основа всякой жизни на суше и в воздухе. Если мы погубим морской планктон, запасы достаточного животным и человеку кислорода сократятся больше чем наполовину. Эта опасность усугубляется сокращением площади лесов и зеленых угодий на земном шаре под сильным натиском урбанизации. Сейчас более половины всего кислорода на планете выделяется именно планктоном.
Следует специально подчеркнуть, что планктон не только выделяет кислород, но и синтезирует самые различные органические соединения из углекислого газа и воды. Планктон осуществляет тот же фотосинтетический процесс, который присущ наземным зеленым растениям. В последнее время появились утверждения о том, что именно в океане синтезируется больше органического углерода.
Химическое загрязнение болот нефтью и минерализованными водами, а также подтопление территорий приводит к изменению основных характеристик почвенного покрова болотных фитоцентров. Число видов в напочвенном покрове снижается в 1,5 – 3,0 раза, общее проективное покрытие видов – в 6 раз и более, а продуктивность наземной фитомассы напочвенного покрова – в 10 – 36 раз по сравнению с ненарушенными болотными фитоценозами. Под влиянием факторов нефтедобычи снижается урожайность ягод и уменьшается ягодоносная площадь, что приводит к значительным потерям биологического урожая ягод клюквы болотной (от 38 до 100 %).
Действие нефти отражается и на почвенной биоте, хотя некоторые виды биоты могут быть и очистителями. Как известно, в загрязненной почве происходят необратимые процессы, связанные с глубокими изменениями всех свойств почв в результате ухудшения ее физико-химических свойств и поглощения нефти почвенными агрегатами. Легкие фракции нефти могут оказывать следующий эффект: при низких концентрациях не влияют на почвенную микробиоту; при высоких концентрациях действуют не только на почвенные микроорганизмы, но и на высшие растения и микроскопических почвенных животных; при более высоких концентрациях выступают как основной субстрат для углеводородокисляющих микроорганизмов.
Таким образом, при попадании нефти в почву можно ожидать изменений как органической, так и неорганической составляющей почвы. Результатом этих изменений может быть взаимодействие компонентов почвы и нефти или продуктов ее деструкции. Это может привести к негативным изменениям естественного состава почвы.
В больших городах и окружающих населенных пунктах наибольший вред нефтяные загрязнения приносят почвам, поскольку именно почвы являются и депонентом, и донором загрязнений всех сред: водных и воздушных. В условиях города почвы подвергаются значительному техногенному загрязнению. Среди разнообразных поллютантов выделяются различные органогенные загрязнители, в том числе нефть и нефтепродукты. Попадая в почву, они оказывают на ее гумусовое состояние существенное – как прямое, так и опосредованное воздействие. Опосредованное воздействие заключается в значительном изменении всех химических, физико-химических и физических свойств почвы. Это приводит к нарушению жизнедеятельности почвенной микробиоты и изменению всех процессов гумусообразования – гумификации, трансформации и минерализации органического вещества. Непосредственное влияние нефтезагрязнений проявляется в химическом взаимодействии углеводородов нефти с собственно почвенными гумусовыми кислотами, что вызывает изменения как фракционного состава гумусовых кислот, так и их химического строения и функциональных свойств.
Во всех почвах, испытывающих техногенное загрязнение нефтью и нефтепродуктами, отмечено достоверное уменьшение содержания собственно гумусовых кислот, которые, как известно, составляют основу почвенного плодородия. При этом резко возрастает доля негидролизируемого остатка, то есть не извлекаемой в процессе фракционирования гумуса различными химическими экстрагентами части органических веществ, который в почвах естественных ландшафтов представлен гумином и гуминоподобными веществами: трудногумифицируемыми растительными остатками типа лигнинов, терпенов, воско-смол и битумов.
Почвы различных климатических зон неоднозначно загрязняются и, соответственно, очищаются от нефтяных загрязнений. Это должно учитываться при рекультивации почв и по-разному должны оцениваться процессы самоочищения.
В почвенно-климатических зонах и провинциях усиление накопления нефтепродуктов при их попадании в почву возрастает с юга на север, от песчаных почв к глинистым, от среднеувлажненных к переувлажненным, от обрабатываемых к целинным.
Загрязнение почвы влияет на ее плодородие. Плодородие почвы определяется содержанием минеральных веществ: кремния, алюминия, железа, калия, кальция, магния, фосфора, серы, молибдена, бора, фтора и др.
Вследствие воздействия на почву ветров, ураганов, химических веществ, строительства городов, дорог, аэродромов и других сооружений теряется значительная часть площадей. Большой вред почве наносит неразумное применение минеральных удобрений, пестицидов и др.
Происхождение и состав природного газа
Природные горючие газы представляют собой газообразные углеводороды, которые образовались в земной коре в результате разложения органических веществ в осадочных породах под действием высоких температур и давлений. Месторождения газов встречаются в виде обособленных скоплений или совместно с нефтяными месторождениями.
Попутные газы в месторождениях нефти находятся в растворенном состоянии, но в процессе добычи они выделяются по мере снижения давления. При добыче 1 т нефти выделяется 30 - 300 м 3 газа. Эти газы составляют около 30 % валовой добычи горючих газов в мире. Однако более 25 % этого количества сжигается в факелах из-за отсутствия оборудования по сбору и переработке газов.
Источники поступления газообразных углеводородов в окружающую среду
Газообразные углеводороды могут поступать в окружающую среду как из природных источников, так и в результате промышленной деятельности, т.е. иметь антропогенный характер.
Общее количество ежегодно выбрасываемого в атмосферу метана составляет 500- 1ООО млн т. Наибольший вклад в природные источники выделения метана в атмосферу вносят болота (21,3 %), рисовые поля (20,4%) и жвачные животные (14,8 %).
В природе постоянно происходит разложение органического вещества под действием метанообразующих бактерий.
Эти процессы постоянно происходят в природе в анаэробных условиях как в почве, так и в илистых отложениях озер и болот, а также в донных морских отложениях, обогащенных органикой. Микробное метанообразование только в слое донных отложений океанов мощностью 2 м составляет 325 млн т метана в год. В морях холодного и умеренного климата метан накапливается в виде залежей газогидратов. В морях теплого климата часть метана дегазирует в водную среду, а далее поступает в атмосферу.
Часто процессы образования метана сопровождаются образованием сероводорода.
Помимо биохимического распада органических веществ отмечают самопроизвольные выходы природного газа из морских и поверхностных нефтегазоносных структур. Такие выходы обнаружены в Мексиканском заливе, в Северном, Черном и Охотском морях. Разложение газогидратов инициируют вертикальные потоки углеводородных газов, распространяющихся от дна до поверхности моря.
По оценкам специалистов этот процесс по своей интенсивности эквивалентен поступлению 2,6 млн т в год углеводородов природного газа и нефти.
Выходы природного газа на суше известны давно и происходят повсеместно, например, в Азербайджане и Индии.
Среди антропогенных источников поступления газов в окружающую среду следует выделить утечки газов в атмосферу на разных стадиях добычи, транспортировки и переработки газов. По оценкам специалистов в России теряется в год около 14 млрд м 3 газа.
Другим источником поступления газов в атмосферу являются продукты сжигания природного газа в факелах на буровых установках и береговых терминалах. По некоторым данным в этих случаях сгорает до 30 % объема попутных газов или около 10 % суммарной продукции добываемого газа. Известно, например, что только от деятельности нефтяных фирм Англии на шельфе Северного моря ежегодно в атмосферу выбрасывается около 75 тыс. т метана.
Опасным источником выделения газов в атмосферу являются аварии на буровых установках. В этих случаях концентрации отдельных компонентов природного газа в воздухе и водной среде превышают значения ПДК в 10-100 раз.
Другим потенциально опасным источником утечки газов являются возможные повреждения газопроводов, как на суше, так и в море. Причины таких аварий могут быть самые разные - от коррозионных разрушений до стихийных бедствий. Если принять во внимание, что протяженность трубопроводов для перекачки газа и газоконденсата составляет многие тысячи километров, то становится очевидным потенциальная угроза подобных повреждений.
и т.д.................

Обычно потери нефти и нефтепродуктов при добыче и переработке составляют 1-2%, для России это - около 5 млн. тонн в год. По более пессимистическим оценкам, только при переработке нефти в почву просачивается 1,5% общего объема горючего. В грунтах вокруг многих нефтеперерабатывающих заводов за десятилетия их работы накопилось огромное количество нефти и нефтепродуктов - иногда это сотни тысяч тонн. Неудивительно, что под большинством фабрик, складов, заводов, транспортных парков и аэропортов существуют целые бензиновые озера. Например, грунты под Грозным в Чечне превратились в одно из крупнейших нефтяных «месторождений», созданных человеком: специалисты утверждают, что его запасы достигают миллиона тонн. Подмосковная земля, по некоторым подсчетам, ежегодно впитывает 37 тыс. тонн нефтепродуктов.

Ежегодные мировые затраты на очистку и восстановление почвы от загрязнений углеводородами составляют десятки миллиардов долларов.

Источники загрязнения нефтью

Разумеется, основные источники загрязнения окружающей среды нефтепродуктами - предприятия и оборудование нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. В районах нефтедобычи все компоненты биосферы испытывают интенсивное воздействие, приводящее к нарушению равновесия в экосистемах.

В первую очередь загрязнение нефтью и нефтепродуктами окружающей среды вызвало серьезное беспокойство благодаря авариям на буровых скважинах, расположенных в море, и крушениях танкеров. При растекании пленки нефти по поверхности воды она образует слой углеводородов, различной толщины, покрывающий большие поверхности. Так 15 тонн мазута в течение 6-7 суток растекается, покрывая поверхность около 20 кв. км. Загрязнение почвы нефтью и продуктами ее переработки, как правило, имеет локальный характер, вызывая не менее разрушительные последствия.

Однако загрязнения, вызванные авариями, составляют лишь небольшую долю от общего количества загрязнения. Так, по данным Национальной академии Наук в Вашингтоне катастрофы и аварии при добыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов составляет менее 6%, в то же время потери при транспортных перевозках составляют 34,9% от общего количества загрязнения углеводородами, причем в реки попадает 31,1% нефтепродуктов, а в атмосферу всего 0,8%.

Отработанные газы автомобиля содержат более 200 соединений, 170 из которых представляют опасность для биоты, в первую очередь тяжёлые металлы, накапливающиеся в почве вдоль автодорожного полотна, и, прежде всего, свинец. Особенно прочно фиксируют тяжелые металлы верхние органогенные горизонты почвенного покрова. Поэтому объектом мониторинга служат лесные подстилки и верхний пятисантиметровый слой почвы на расстоянии 5-10 м и 20-25 м от края проезжей части.

Автомобили не единственные передвижные загрязнители окружающей среды нефтепродуктами. Как правило, неэлектрифицированные железные дороги имеют высокую замазученность в районе железнодорожного полотна, причем, постоянное поступление нефтепродуктов железнодорожного полотна, делает практически нецелесообразным биологическую очистку территории.

Способы устранения нефтяных загрязнений

С возрастанием масштабов добычи, транспорта, хранения и переработки нефти проблема борьбы с аварийными утечками и выбросами нефти и нефтепродуктов становится острой мировой проблемой, в которой решающими и первостепенными являются вопросы экологии и экономики. Методы и средства защиты от аварийного растекания разработаны еще недостаточно. В соответствии с новыми национальными и международными законами «об охране окружающей среды предпринимаются значительные усилия к практическому разрешению этой проблемы.

До сих пор очистка грунта и нефтешламов ведется недостаточно эффективно и по большому счету остается практически нерешенной проблемой, и это несмотря на то, что разработку и совершенствование очистного и восстанавливающего оборудования ведут практически все фирмы­лидеры в области создания химического оборудования.

В свое время первые в мире сепараторные станции для очистки нефтяных шламов были построены на Ярославском и Волгоградском НПЗ. Из-за неудачного опыта работы по применению сепараторов для очистки нефтяных шламов не были продолжены, а спустя 25 лет наша технология вернулась в Россию через западные фирмы. В 1971 году на Уфимском нефтеперерабатывающем заводе была построена установка для сжигания нефтяного шлама, донных осадков шламонакопителей и флотопены, однако в следствии не экономичности ее использование продолжалось до 1980 года. Примерно в это же время установку для очистки нефтешлама создала шведская фирма «Alfa-Laval». Увы, опыт эксплуатации показал, что на такой установке можно очищать только свежие, вновь образующиеся нефтешламы, она совершенно не предназначена для очистки донных осадков шламонакопителей. В 1990 году на ПО «Перм­нефте­оргсинтез» была смонтирована установка очистки нефтешлама немецкой фирмы «KHD» (ее аналогом можно считать и установку фирмы «Flottweg»). В начале 90-х годов широкую известность получили методы деструкции разлитой нефти биоштаммами. В настоящее время применяются специально созданные биоштаммы: путедойл, деворойл и др. Собственный метод очистки грунта от нефтепродуктов разработала американская фирма «Bogart Еnvironmental Services». Несколько лет она вполне успешно работает в Кувейте, очищая песчаный грунт от аварийных разливов нефти.