- Определение и характеристика проблемы
- Влияние на экосистемы и их обитателей
- Водные ресурсы
- Фауна
- Почва
- Человек
- Методы борьбы
- Основные причины разливов
- Куда уходит нефть
- Что на самом деле обязаны делать нефтяные организации
- Что делать, если утечка уже произошла
- Cпособы устранения нефтеразливов
- Последствия выбросов нефти
- Как очищают океан от нефтепродуктов?
- Принцип действия биологического способа очистки
- Пути решения проблемы
- Защита ливневых стоков
Определение и характеристика проблемы
В соответствии с определением группы экспертов ООН, загрязнение – это привнесение человеком (прямое или косвенное) нехарактерных веществ в морскую среду.
Это сброс и поступление в моря вредных веществ, ухудшающих качество воды, ограничивающих ее использование или негативно влияющих на состояние обитателей моря и его растительности.
В перечень таких веществ, установленный международными договорами и нормативными актами, входят нефть и нефтепродукты. Нефтяные углеводороды считаются наиболее важными загрязнителями.
Источники загрязнения морской воды нефтью делятся на техногенные и природные. Антропогенные факторы происхождения составляют около 90% всех загрязнений. Схематично можно представить основные группы источников загрязнения нефтью и нефтепродуктами Мирового океана:
В процентном отношении антропогенные источники загрязнения примерно распределяются следующим образом:
- Морской транспорт, включая утечки, погрузочно-разгрузочные потери, промывные воды — 35%.
- Речной сток — 32%.
- Промышленные сточные воды — 13%.
- Атмосферные источники — 10%.
- Морская добыча нефти — 1,5%.
Естественные источники загрязнения составляют около 10%. Это просачивание нефти с морского дна в результате эрозионных воздействий, выбросы из скважин в открытое море.
К природным зонам нефтепроявлений относятся участки:
- Персидский и Мексиканский заливы;
- Южная Калифорния;
- Карибское море.
Из-за низкого предложения нефти из природных источников количество таких углеводородов невелико.
Космические снимки морских акваторий свидетельствуют о преобладании нефтяного загрязнения в районах судоходных путей и устьев крупных рек. Масштабное загрязнение наблюдается и в открытых частях моря.
В несколько раз превышены предельно допустимые концентрации нефти в Средиземном, Балтийском, Черном, Баренцевом и Каспийском морях.
В современных условиях изменилось качество нефтяных загрязнений. Так, в результате промывочных работ на танкерах, а также с нефтеперерабатывающих заводов и вместе с судоочистными водами продукты нефтепереработки попадают в море.
К ним относятся:
- остатки масла;
- битумные смолы и керосиновые компоненты.
Нефть в воде может быть нескольких типов:
- эмульсии;
- кино;
- растворенные формы;
- сгустки крови.
По данным «Оценки состояния Мирового океана» за 2003 г было установлено, что общий объем углеводородов, поступивших в океан из всех источников, колебался от 470 тыс до 8,4 млн т в год. Именно поэтому нефть является важнейшим загрязнителем водоемов.
Наибольшую опасность нефтяного загрязнения Мирового океана представляет танкерный морской транспорт, общая вместимость которого в мире составляет более 120 млн тонн.
Наиболее важные источники нефти с танкеров:
- сброс балластных, промывочных, льяльных вод;
- потери при погрузке и разгрузке транспорта;
- несчастные случаи.
Наибольшие выбросы нефти и нефтепродуктов с участием танкеров приведены в таблице:
Нефтяные платформы и скважины также являются основными источниками загрязнения океанов. Например, взрыв платформы Deepwater Horizon в 2010 году — крупнейшая техногенная катастрофа, приведшая к разливу в Мексиканский залив более 4 млн баррелей нефти.
А загрязнение нефтью в Персидском заливе, где работает около 800 добывающих скважин, в 47 раз превышает среднемировое загрязнение.
Влияние на экосистемы и их обитателей
Последствия загрязнения окружающей среды нефтепродуктами – это не только удар по окружающей среде. Качество ресурсов ухудшается, меняется видовой состав на загрязненных территориях. У животных и растений развиваются серьезные заболевания.
Водные ресурсы
Нефтяное загрязнение также наносит ущерб гидросфере. Тяжелые соединения проникают в толщу воды с взвешенными частицами и фитопланктоном. Когда они опускаются на дно, часть из них поглощается зоопланктоном и моллюсками: часть запасает в себе ядовитые соединения, а для остальных такая пища либо губительна, либо провоцирует мутации.
Поскольку беспозвоночные мало двигаются, воздействие на них длится десятилетиями. Загрязнение сланцевой нефтью отрицательно влияет на рыбу, особенно на икру и молодь. У них изменяется печень, нарушается работа сердца, разрушаются плавники. В этом случае пищевая цепочка провоцирует дальнейшее распространение токсических веществ.
Фауна
Нефть проникает в кожу ряда животных и вызывает отравление. У всех представителей фауны в зараженной зоне раздражение глаз. Белые медведи менее защищены, чем остальные, их мех кудрявится. Вместе с влагой они теряют способность удерживать тепло и погибают.
У птиц в холодной воде с плотной масляной пленкой перья спутываются. Они приземляются на загрязненный слой, но не могут выбраться и тонут.
Многие животные погибают в результате интоксикаций и мутаций. Родится потомство с отклонениями в развитии
Почва
Загрязнение почвы нефтепродуктами регистрируется при выходе пятна на сушу или в результате сброса непосредственно на землю. На участках добычи и переработки риск заражения выше из-за нарушений технологических процессов, негерметичности оборудования.
Не соблюдается и порядок обращения с отходами – он сложный, хранилища заполнены до отказа. В результате они попадают в природную среду, а почва и песок, загрязненные нефтью или нефтепродуктами, нарушают экосистему.
Оказавшись на земле, ядовитые вещества просачиваются в почву. Компонентный состав отходов таков, что тяжелые битуминозные фракции опускаются на минимальную глубину, избавляются от частиц грунта и склеивают их между собой. При этом образуется твердая корка.
Крайне опасно, если масло само проникнет в почву. Легкие компоненты уходят глубоко вниз, а тяжелые не дают им испариться. Образуется мертвая зона. Сначала почва, загрязненная нефтепродуктами, вызывает гибель микрофлоры, затем – растений.
Читайте также: Мясокостная мука для кур: зачем обязательно нужно включать в рацион птицы
Человек
Загрязнение нефтью оказывает негативное влияние на здоровье человека. Истощение, снижение качества ресурсов вызывает падение уровня жизни людей. Последствия выбросов наносят ущерб, а это большие финансовые затраты.
Нефть попадает в организм с отравленной водой, пищей, вдыхаемым воздухом. Симптомы отравления
- головная боль и головокружение;
- сильная усталость;
- спазмы в желудочно-кишечном тракте;
- аритмия;
- отвлечение;
- нарушения слуха, обоняния, зрения.
При тяжелой интоксикации больной не может полностью восстановиться. Происходит изменение состава крови, нарушения в работе центральной нервной системы, выработка тиреоидных гормонов превышает норму. Все это характерно для работников нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности и жителей близлежащих населенных пунктов.
Методы борьбы
Несмотря на действие Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря нефтью, предотвращение утечек осложняется несовершенством технологии добычи и переработки нефти. Методы очистки воды и почвы следующие:
Предотвращение загрязнения предполагает соблюдение природоохранного законодательства, контроль за состоянием транспорта. На практике все это лежит на совести нефтяных компаний.
Основные причины разливов
Разливы нефти происходят по двум причинам: эксплуатационным и аварийным. Со второй причиной все понятно – стихийных бедствий избежать невозможно. Они вызывают естественный износ системы бака.
Первая причина уже вызвана самим человеком или неисправностью в используемой системе трубопроводов, и ответственность за это также лежит на человеке.
«Зеленая» экономика, позволяющая избежать разливов нефти: Экономический дайджест № 19
Основные проблемы:
- не соблюдаются правила отбора проб и перекачки топлива;
- проверки целостности и состояния резервуаров не проводятся своевременно;
- резервуарные сооружения не готовы к весеннему паводку;
- несвоевременный ремонт оборудования и систем.
Куда уходит нефть
Нефть может перелиться через резервуары, что приведет к количественным потерям. Но бывает и высокое качество, которое обусловлено проникновением в сырье кислорода и окислителей, из-за чего на стенках складских помещений образуются осадки, смолы и отложения.
Есть еще одна причина потерь нефтепродуктов — испарение. Этот специфический процесс называется так называемым большим и малым дыханием.
Одышка вызывается перепадами температуры тела и внешней среды. Это обычное явление среди потусторонних танков. То есть, если на складе жарко, стенки нагреваются вместе с маслом. Оно, в свою очередь, начинает испаряться, вытесняя образовавшееся давление в сосуде.
При понижении температуры действует обратный принцип: внутри бака образуется вакуум из-за недостатка давления.
Большая затяжка вызвана вытеснением воздуха при перекачке масла, что приводит к качественным и количественным потерям масла.
причина – нарушение регламента очистки резервуаров при переходе на другой вид ресурса, частые изменения качества продукции, проходящей через флот, отсутствие программы качественной подготовки трубопроводов к перекачке разных видов материалов.
Что на самом деле обязаны делать нефтяные организации
По мнению МЧС, на всех объектах хранения и добычи нефти должны быть свои выбросные установки. Компании также обязаны сертифицировать данные формирования в соответствии с законодательством РФ, оснащать их специальными техническими средствами или заключать договоры с профессиональными аварийно-спасательными службами.
В случае разлива организации обязаны немедленно уведомить соответствующие органы государственной власти и местного самоуправления и организовать работу по их обнаружению и ликвидации. Для этого они должны иметь резерв финансовых ресурсов и материально-технических ресурсов.
Что делать, если утечка уже произошла
При поступлении сообщения об утечке нефти и нефтепродуктов время фиксации утечки не должно превышать четырех-шести часов, согласно регламенту МЧС.
Но во время крупных аварий эти цифры остаются только на бумаге. Так, например, последствия взрыва нефтяной платформы Deepwater Horizon в Мексиканском заливе ликвидировали за 152 дня.
Зеленая экономика Как уроки, извлеченные из катастрофы в Мексиканском заливе, помогут защитить Арктику
Взрыв Deepwater Horizon произошел 20 апреля 2010 года у побережья Луизианы. Разлив стал одной из крупнейших техногенных катастроф в истории человечества. 11 человек погибли, 17 получили ранения. За 152 дня в воды Мексиканского залива попало более 5 млн баррелей нефти, занимающей 5% площади самого залива. Причинами были: недостаток информации, некачественная конструкция скважины, недостаточное цементирование, изменение конструкции и желание сэкономить на затратах и сроках работ.
Cпособы устранения нефтеразливов
Существует четыре основных метода подготовки к разливу нефти, но каждый из них имеет свои недостатки. Поэтому для ликвидации последствий катастроф необходим индивидуальный подход к каждой.
- Механический способ
Этот способ является наиболее экологически чистым. Принцип работы заключается в использовании нефтесборщиков и систем сепарации (отделение воды от нефтепродуктов).
Чтобы предотвратить рост накипи, используются специальные копья для улавливания и сбора масляной накипи. Сами трюмы находятся на поверхности воды и удерживаются якорями. Боны изготовлены из специального материала, стойкого к различным химическим веществам и маслам.
Кроме того, масло собирается с помощью специальных насосов и шлангов. Но топливное пятно очень тонкое, поэтому удалить его без сорбента невозможно. А это, в свою очередь, уже не так экологично.
- Химический метод
Для этого используются специальные вещества – диспергаторы и сорбенты. Последние разработки стали менее токсичными для окружающей среды, но все же этот метод стараются использовать только в экстренных случаях.
Дозировка вещества рассчитывается исходя из объемов масла (объемное соотношение должно быть примерно 1-5%).
Диспергатор разделяет нефть на мелкие капли, которые растворяются в воде до безопасной концентрации. Куда она тогда исчезает? Благодаря процессу биологического разложения масло перестает быть токсичным для окружающей среды. Однако диспергатор образует осадок, который оседает на дно и создает вторичное загрязнение.
- Термический метод
Самый простой, но вредный для окружающей среды – сжигание нефти. При горении до 10 % разлитого топлива выбрасывается в атмосферу в виде сажи. У этого метода есть еще один существенный недостаток. При вытекании легких фракций горение прекращается, а тяжелые компоненты остаются нетронутыми.
Этот метод очень популярен и чаще всего используется в сочетании с механическим для сбора несгоревших остатков. А вот в Норильске, например, его сжигать отказались, так как кондиционирование воздуха в городе и так критичное.
- Биологический метод
Этот метод обычно является последней фазой предыдущих трех. В пораженный участок воды опускаются взвеси с деструктивными бактериями, что способствует самой биологической деградации.
Но выбросы редко бывают предсказуемыми. Чем лучше объект подготовлен к различным сценариям выбросов, тем меньше вероятность попадания вредных выбросов в окружающую среду.
Последствия выбросов нефти
На характер и продолжительность воздействия разливов нефти в море влияют следующие основные факторы:
- вид и количество нефтепродуктов;
- географическое положение и масштабы разлива;
- сезон и погодные условия;
- физические свойства и условия окружающей среды.
Общее воздействие нефтепродуктов на воды Мирового океана определяется следующими критериями:
- прямое обволакивание живых организмов нефтепродуктами;
- нарушение физиологической активности;
- болезненные изменения в результате введения в организм углеводородов;
- смертельное отравление;
- изменения в биологической среде.
Все нефтепродукты, независимо от уровня их токсичности, негативно влияют на океан.
Этот:
- наличие в пищеварительной системе морских обитателей масляных эмульсий, способных вызвать кровотечение, разрыв капилляров, гибель животного;
- снижение продуктивности водорослей;
- нарушение физиологического состояния рыб;
- загрязнение оперения морских птиц, приводящее к потере тепла телом, а в холодном климате к гибели;
- появление потомства с нарушениями развития.
Плавающая на поверхности нефть может представлять опасность для китов, когда они выныривают из воды. Кораллы чувствительны к нефтепродуктам. Загрязнение береговой линии нефтью может привести к высокой смертности крабов. А устрицы прямо масло заглатывают.
Оставаясь в морской системе, нефть вступает в реакцию в течение длительного периода времени. На морском дне, например, он вступает в реакцию с донными отложениями, что снижает доступ живых организмов к кислороду в этой зоне. В конечном итоге водная система насытится нефтепродуктами и погибнет.
Нефтяное загрязнение также характеризуется способностью улавливать и концентрировать загрязнения из других групп, таких как пестициды или тяжелые металлы, которым предоставляется возможность участвовать во всевозможных химических процессах.
Чтобы минимизировать негативные последствия попадания нефтепродуктов в море, необходимо научиться использовать эффективные и надежные методы очистки воды от нефтепродуктов.
Как очищают океан от нефтепродуктов?
Настало время поговорить о том, как очистить океан от этого вида загрязнения.
В научном мире разработано несколько методов очистки и защиты Мирового океана от разливов нефти, наиболее важными из которых являются:
- механический;
- химический;
- физические и химические;
- биологический.
Прежде чем использовать какой-либо метод, изучается проблема загрязнения воды.
Для механической очистки Мирового океана используются специальные суда и установки со боновыми (плавучими) заграждениями, насосы для перекачки нефти. Барьеры предназначены для предотвращения распространения нефтяной пленки по поверхности моря и облегчения их концентрированного сбора.
В крупных портах создаются экологические службы, укомплектованные нефтесборщиками для ликвидации больших площадей разливов. Основным недостатком метода является невозможность удаления тонкой пленки нефти с поверхности воды.
Химический метод основан на добавлении в воду, загрязненную нефтепродуктами, химических веществ, реагирующих с загрязняющими веществами. Примеси, образующиеся в результате реакции, осаждают и удаляют.
Основные используемые вещества:
- адсорбенты (оксид алюминия, алюмосиликаты);
- водомасляные эмульсии;
- поверхностно-активные вещества.
Метод химической очистки позволяет очистить воду от нефти до 95%. При накоплении загрязняющих веществ на дне водоемов вода может снова загрязняться.
Физико-химическая очистка заключается в использовании методов:
- извлекать;
- окисление;
- адсорбция;
- коагуляция.
Суть метода заключается в разложении органического материала и удалении мелкодисперсных примесей.
Часто используемые сорбенты:
- уголь;
- графит;
- полиуретан (губчатый или гранулированный);
- обезвоженный торф;
- перлит гидрофобен.
И:
- пепел;
- торф и глина;
- промышленные отходы;
- алюмогели и силикагели;
- синтетические сорбенты в виде нетканых рулонных материалов.
При использовании промышленных отходов (древесных, целлюлозных, растительных отходов) в качестве сорбентов решается двусоставная задача — очистка воды от нефти и обращение с отходами. Физико-химические методы эффективны только для очистки слоя жидкой нефти.
Наиболее перспективным является биологический метод очистки Мирового океана от нефтяных загрязнений (биоремедиация). Для очистки используются микроорганизмы-деструкторы, потребляющие нефтепродукты, то есть способные усваивать и расщеплять сложные углеводородные соединения.
К этим организмам относятся:
- дрожжи;
- гриб;
- бактерии.
На нашем сайте есть статья про очистку сточных вод от нефтепродуктов, где более подробно описаны все способы.
Принцип действия биологического способа очистки
Биологический метод безопасен и экологичен, так как интродуцированные организмы не оказывают негативного воздействия на окружающую среду и сохраняют активность длительное время. В процессе очистки сложные нефтяные углеводороды полностью расщепляются до простых нетоксичных соединений, которые в свою очередь принимают участие в природном биогеохимическом круговороте.
Сжигание иногда используется для очистки океанов от нефти, что рекомендуется только в условиях, оправдывающих этот метод, так как может нанести ущерб окружающей среде в районе использования, а также вызвать новые загрязнения.
Одним из новых способов нейтрализации нефтяных загрязнений является воздействие на нефтяное пятно лазерным излучением. А японская компания Kansai Sange создала уникальную технологию ликвидации гигантского нефтяного пятна с помощью препарата из специально обработанной рисовой шелухи.
Каждый из способов очистки Мирового океана от нефтяных загрязнений востребован при определенных специфических обстоятельствах и может повлиять на улучшение экологической обстановки в акватории. А для защиты водных ресурсов от загрязнения необходимо знать правильные стратегии решения проблем.
Пути решения проблемы
Обострение экологических проблем в связи с загрязнением морей нефтью вызвало реакцию многих стран мира. Еще в 1948 году под эгидой ООН была создана ИМО – международная морская организация, призванная усилить меры по повышению безопасности и охраны международного судоходства, а также по предотвращению загрязнения с судов.
С 1960-х годов ИМО стала уделять больше внимания проблемам разливов нефти в Мировом океане, проводила масштабные работы по ликвидации и предотвращению загрязнения Мирового океана.
Основным результатом этой работы являются принятые в 1973 г документы МАРПОЛ (Международная конвенция по предотвращению загрязнения судов), в соответствии с которыми запрещается любой сброс нефти или нефтесодержащих компонентов с судов, за исключением особо оговоренных случаев.
MARPOL определил 19 зон с более строгими требованиями к защите и сохранению из-за характеристик судоходства и условий окружающей среды.
Сюда входят океаны:
- Балтика;
- Средиземное море;
- Красный;
- Черный;
А также части морей у Южной Африки и Западной Европы.
С 1992 года Антарктида имеет особый статус. В этом районе полностью запрещен сброс нефти и нефтепродуктов за борт. А с 2011 года действует запрет на использование или транспортировку дизельного топлива тяжелой фракции.
В 2015 году ИМО и другие правительственные экологические организации ООН (ЮНЕСКО, ЮНЕП, ЮНКЛОС) приняли программу под названием «Цели и задачи ООН в области устойчивого развития». В решение этой проблемы вносят свой вклад как государственные, так и негосударственные природоохранные организации.
Защита ливневых стоков
При правильном проектировании объекта количество потенциальных аварий минимально. В этом случае никаких дополнительных действий даже не требуется.
Так, например, размещение емкостей с нефтепродуктами на непроницаемой поверхности с уклоном позволит собрать возможные утечки в одном регламентированном месте.
Правда, на многих предприятиях в таком месте есть ливневая канализация, в которую стекает и дождевая вода.Получается, что естественные осадки собираются вместе с нефтепродуктами и попадают в почву.
Зеленая экономика Наводнение в Москве: могли ли его вызвать одноразовые маски?
Чтобы избежать этого, компания может использовать специальные сливные крышки, которые быстро закрывают стоки и предотвращают просачивание нефтепродуктов.
Существует множество методов ликвидации разливов, очистки воды взвесями, диспергаторами и бактериями, но все эти методы не могут восстановить экосистемы, которые разрушаются при каждой аварии.
Поэтому нефтяным компаниям важно постоянно следить за исправностью всего оборудования, иметь достаточный резервный фонд для предотвращения утечек и постоянно внедрять инновации, которые сведут к нулю возможность очередной техногенной катастрофы.