Влияние хранения и распределения нефтепродуктов на окружающую среду

    Загрязнение атмосферы парами нефти и нефтепродуктов происходит также при наливе автомобильных  и железнодорожных цистерн на эстакадах и при заправке автомашин на АЗС. Удельные потери нефтепродуктов при наливе железнодорожных цистерн в несколько раз превышает потери из резервуаров. Суммарная резервуарная емкость автозаправочных станций по данным на 1998 г. составляет около 240 млн м3. За год через эти мощности реализуется около 130 млн. т различных нефтепродуктов. По расчетным данным автозаправочные станции России выбрасывают в атмосферу в течение года более 140 тыс. т паров углеводородов, автозаправочные станции Германии — 145 тыс. т, Англии — 120 тыс. т.

    Потери углеводородов при "больших дыханиях" вызваны сжатием паровоздушной смеси (ПВС) в газовом пространстве (ГП) резервуара поступающим в него жидким нефтепродуктом. Когда давление в ГП достигнет некоторого предельного значения, происходит выброс части ПВС в атмосферу через специальный "дыхательный" клапан.

    Потери  от "больших дыханий" определяются рядом факторов: объемом, температурой и газонасыщенностью закачиваемого  в резервуар нефтепродукта, концентрацией  паров нефтепродукта в ПВС, давлением  в ГП. Содержание паров в ГП повышается в процессе заполнения резервуара, однако основная масса паров углеводородов накапливается в ГП в период хранения нефтепродукта в резервуаре. Среднегодовые потери от "больших дыханий" составляют около 0,14 % от объема хранимого нефтепродукта.

    Проблема  выбросов газов и пыли является не менее актуальной, чем другие. Нефтеперерабатывающими предприятиями выбрасывается в  атмосферу свыше 1050 тыс. т загрязняющих веществ, при этом доля улова на фильтрах составляет только 47,5 %. Основной состав выбросов предприятия в атмосферу: 23% - углеводороды; окислы: 16,6 % - серы, 7,3 % - углерода, 2% - азота. По некоторым данным в российской нефтеперерабатывающей промышленности выбрасывается в атмосферу около 0,45 % перерабатываемого сырья, в то время как на Западе - 0,1 %. Значительный вклад в загрязнение атмосферы вносит и факельное хозяйство НПЗ. При сжигание топлива в факельных печах образуются аэрозольные частицы - продукт конденсации углерода и канцерогенные углеводороды типа бенз(а)пирен.

    Загрязнение приземного слоя атмосферы также происходит при добыче нефти и газа и во время аварий, в основном природным газом, продуктами испарения нефти, аммиаком, ацетоном, этиленом, а также продуктами сгорания.

    Влияние процессов сгорания углеводородных систем в двигателях транспортных средств и печах приводит к резкому увеличению содержания СО и СО₂ и кислых газов в атмосфере. Сжигание нефти, газа и угля сопровождается выбросом до 5 млрд. т. в год углекислого газа. На фоне уменьшения площади лесов наблюдается рост концентрации СО₂ в атмосфере от 0,03 до 0,041%. В воздухе городов над промышленными зонами доля СО₂ может достигать 0,1 % отсюда следует реальность парникового эффекта. В течение XX века средняя температура атмосферы увеличилась на 1 °С.

    Использование мазута и тяжелых котельных топлив на основе сернистой  нефти приводит к загрязнению окружающей среды сернистыми оксидами, пятиокисью ванадия и бензапиреном. Не менее опасны продукты сгорания печей ТЭЦ. Загрязнение атмосферы сернистыми газами приводит к выпадению кислотных дождей с рН около 5, когда при рН 5-4,5 наступает гибель рыбы в водоеме.  
 

    6.2 Воздействие на гидросферу.

    Агрессивное воздействие нефти и нефтепродуктов разрушает стенки и днища нефтяных резервуаров и трубопроводов  со скоростью свыше 1 мм в год. Этот процесс приводит к техногенным авариям с тяжелыми экологическими последствиями. Вследствие разрушения стенок возможны проливы нефти и нефтепродуктов в водоемы.

      В последнее десятилетие усилилось загрязнение морей и океанов нефтью и нефтепродуктами, создающими локальные и региональные загрязнения и нарушающими нормальный ход биологических процессов в море. Загрязнение происходит  в результате совокупной хозяйственной деятельности человека, заключающейся в добыче и переработке нефти (загрязнения такого характера составляют 90-98%) , а также из-за так называемого естественного просачивания на морское дно жидких углеводородов, составляющих в районе шельфовых месторождений 2-10%.

    Различают континентальные загрязнители, к  которым относят те, которые поступают в природную среду в результате хозяйственной деятельности человека на суше, а затем по речным артериям направляются в моря и океаны.

    Загрязнение морей происходит также при подводной  добыче нефти, сбросе балластных вод  танкеров и т.д.

    В среднем каждый год из атмосферы в Мировой океан поступает 0,6 млн. т углеводородных загрязнителей. Предполагают, что основное количество нефтяных загрязнителей сбрасывается в море с речными водами (66%), и только около 24% поступает вместе с промышленными городскими отходами. Из всего объема антропогенного  загрязнения океанической среды нефтью и нефтепродуктами 37-45% приходится на морские перевозки.

    Нефть и продукты ее переработки, попадающие в результате антропогенной деятельности в океаническую среду, распространяются прежде всего в поверхностных слоях воды, причем масштабы распространения зависят от сорта нефти и нефтепродуктов, преобладающей розы ветров и характера атмосферной циркуляции, географической зоны, характера береговой линии и удаленности от нее и от направлений водных течений.

    Морские течения способствуют перемещению  загрязнителей на значительные расстояния, при этом токсичность вредных  веществ теряется в результате испарения, растворения, оседания.

    При штиле 1 м³ нефти за 10 мин. Растекается пятном площадью около 1800 м² при средней толщине слоя 100 мкм.

    Растворение нефтяных загрязнителей является важным экологическим фактором. Оседание нефти  и нефтепродуктов на дно морей  происходит вследствие образования  соединений, плотность которых превышает  плотность морской воды. Формирование высокоплотных соединений происходит в результате потери легких фракций углеводородов и поглощение оставшимися загрязнителями минеральных веществ из морской воды. Тяжелые фракции углеводородов включаются в состав донных отложений.

    Химическое  воздействие проявляется прежде всего в окислении углеводородов, происходящем под действием света и кислорода воздуха. В результате деятельности микроорганизмов также происходит разложение нефтяных загрязнений – процесс биодеградации.

    Считалось, что нефть и нефтепродукты разрушаются в морской воде в основном в результате биодеградации. В последнее время установлено, что морские микроорганизмы способны разрушать в определенных условиях только отдельные компоненты нефти. Такими условиями являются температура воды (20-30°С), наличие питательных азотнофосфорных веществ, хорошая аэрация и т.д. В открытом океане процесс биодеградации происходит медленно, наиболее эффективно в районе мелководий.

    Наличие нефти и нефтепродуктов в океанической среде отрицательно сказывается  на морской флоре и фауне. В общем виде различают следующие виды воздействия нефти и нефтепродуктов на морские организмы: прямое летальное воздействие, нарушение физиологических процессов, и поведения организмов при сублетальных дозах, загрязнение покровных тканей, включение в организм углеводородов, изменение биотоков, особенно характера субстрата.

    Со  сточными водами нефтеперерабатывающих  предприятий в водоемы поступает  значительное количество нефтепродуктов, сульфидов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов, взвешенных веществ и др. Их неблагоприятное действие выражается, в основном, в окислительных процессах, снижающих в воде содержание кислорода, увеличивающих ее окисляемость и биологическую потребность в кислороде.

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

    При концентрации нефтепродуктов в воде 0,05 - 0,1 мг/л гибнет планктон, погибают мальки многих видов, при 10 - 15 мг/л гибнет взрослая рыба, при 0,05 - 0,5 мг/л и более рыба приобретает “керосиновый” запах и становится непригодной к пище.

    Литр  нефти лишает кислорода 40 тыс. л морской воды. Одна тонна нефти растекается по поверхности океана тонкой пленкой, покрывая площадь поверхности воды = 12 км2. Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При достаточно высокой концентрации нефти (0,1-0,01 мл/л) икринки погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить, достаточно вылить 1 л нефти.

    Загрязнение океана углеводородами нефти является основной причиной гибели птиц, что особенно наглядно проявляется при авариях танкеров.

    Попавшая  в воду нефть после улетучивания легких фракций подвергается биологическому разложению под действием аэробных бактерий до безвредных веществ. В водной среде самоочищение происходит при наличии достаточного количества кислорода и только при положительных температурах (выше 100С). Процесс бактериального воздействия длится в течение многих недель или месяцев, после чего остаточные продукты разложения, многие из которых токсичны, накапливаются и образуют частицы битума неправильной формы диаметром от 0,1 до 10 см, дрейфующие по поверхности океана. Наши дни практически во всех районах Мирового океана можно найти следы биологического разложения нефти. Среднее количество частиц битума в Атлантическом океане составляет 1 мг/м2, а в Средиземном море - 20 мг/м2.

    Применение  моющих средств для эмульгирования нефти и ее осаждении на дно  океанов бессмысленно с экологической  точки зрения, так как оно резко замедляет процесс биологического окисления и увеличивает токсичность нефти для морских организмов.

    Источников  поступления нефти в моря и  океаны довольно много. Это аварии танкеров и буровых платформ, сброс балластных и очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками.

    В настоящее время 7-8 т нефти из каждых 10 т, добываемых в море, доставляется к местам потребления морским  транспортом. На некоторых участках Мирового океана происходит буквально  столпотворение. Например, через пролив Ла-Манш, ширина которого 29 км, ежесуточно проходит более 1000 судов. Поэтому вероятность аварии очень велика. Только в 1975 г. погибло 10 танкеров общим водоизмещением в 815 тыс. т. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. Первая крупная авария произошла в 1967 г. у берегов Западной Европы с супертанкером „Торри Каньон", в чего в море попало 120 тыс. т нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, то есть 90 % морских птиц этих районов.

    В феврале 1976 г. на танкере „Сан-Петер", совершавшем под либерийским флагом плавание из Перу в Колумбию с 33 тыс. т нефти на борту, вспыхнул пожар. Судно затонуло, нефть вылилась в море. Десять дней моряки колумбийских ВМС вели безуспешную борьбу по очистке вод в районе бедствия, охватившего прибрежную полосу протяженностью около 30 км .

    Подобные  катастрофы часто происходят и в  России. В 1997 г. произошла авария на крупнейшем танкере «Находка» в  результате которой разлилось 5 тыс. т нефти, нанесший непоправимый ущерб экосистеме и рыболовству дальневосточного региона.

    Печальный список танкерных аварий можно было бы продолжить, но их доля в нефтяном загрязнении моря сравнительно невелика. В 3 раза больше поступает нефти в  акватории за счет промывки цистерн  танкеров и сброса этой воды; в 4 раза интенсивнее загрязняют моря и океаны отбросы нефтехимических заводов, почти столько же нефти поставляют и аварии морских буровых скважин. 
 
 

    6.3 Воздействие на литосферу.

    Загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами  приводит к значительным физико-химическим изменениям, выражающимися в изменении микроэлементарного состава почвы, ее водно-воздушного и окислительно-восстановительных режимов. Избыток органических углеродосодержащих веществ, поступающих с нефтью и нефтепродуктами в почву, нарушает нормальное соотношение углерода и азота, а так же приводит к дефициту кислорода, азота, фосфора. Вследствие ухудшения агрохимических свойств почв задерживается рост растений.

    Так же вредное экологическое влияние  смолисто - асфальтеновых компонентов на почвенные экосистемы заключается не в химической токсичности, а в значительном изменении водно - физических свойств почв. Если нефть просачивается сверху, ее смолисто - асфальтеновые компоненты сорбируются в основном в верхнем, гумусовом горизонте иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается поровое пространство почв.

    При содержании в почве 100-200 т/га нефтеорганики  происходит стимуляция жизнедеятельности  всех исследованных групп микроорганизмов, при увеличении до 400-1000 т/га наблюдается ингибирование биологической активности почв, заключающееся в снижении роста и развитии микроорганизмов, уровня ферментов и интенсивности дыхания почвы.

    Для разработки научно обоснованных мероприятий  для очистки загрязненных почв активизировались исследования микробиологического расщепления нефти и нефтепродуктов.