Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами

Реферат.

 

Тема: « Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами»

 

Выполняла студентка 212-СП группы

           Радченко Кристина.

 

 

 

Нефть (греч. ναφθα, или через тур. neft, от персидск. нефт; восходит к аккад. напатум — вспыхивать, воспламеняться) — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5—6 км. Однако на глубинах свыше 4,5—5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1—3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и др. образования — например, битуминозные пески и битумы.По химическому составу и происхождению нефть близка к естественным горючим газам, озокериту, а также асфальту. Эти ископаемые объединяют под общим названием петролитов. Петролиты относят к ещё более обширной группе так называемых каустобиолитов — горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также ископаемые твёрдые топлива Общий состав

        Проблема загрязнения почвы нефтепродуктами.

Нефть представляет собой  смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4—5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C₁-C₄, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1—4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси (частицы глины, песка, известняка).

При эксплуатации тракторов  и автомобилей в почву и  водоемы могут попасть нефтепродукты: дизельное топливо, масло, бензин.

Попадая в водоемы, они  не только покрывают поверхность  пленкой, но и распространяются по всей толще воды, отлагаются вместе с  илом на дно. Наличие в 1 л воды 0,1 мг нефтепродуктов придает рыбе неустранимый впоследствии привкус нефти и  специфический запах. При больших  количествах нефтепродуктов в воде рыбы погибают. Присутствие нефтепродуктов в почве губительно действует  на растения.

Чтобы предупредить загрязнение  окружающей среды нефтепродуктами, необходимо соблюдать следующие  меры предосторожности. Нельзя мыть сельскохозяйственную технику дизельным топливом. Сливать  отстой топлива из топливных баков  и фильтров следует в приготовленную тару. При прокачке топлива во время  удаления воздуха из системы питания  нужно сливать топливо также  в какую-либо емкость. Шланги гидросистемы прицепных орудий в местах присоединения должны быть оборудованы разрывными муфтами, чтобы при случайном расцеплении орудия с трактором предотвратить утечку масла на почву.

На нефтескладах, ремонтных  мастерских, машинных дворах, пунктах  технического обслуживания должен быть организован сбор отработанных нефтепродуктов. Для этого в специально отведенных местах с соответствующими указателями  устанавливают резервуары или бочкотару.

 

Проблема загрязнения  Мирового океана (на примере ряда органических соединений).

 
Нефть представляет собой вязкую маслянистую  жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно  из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса: 
 
а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде. 
 
б) Циклопарафины - ( 30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению. 
 
в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен). 
 
г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь. 
 
 
 
        Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. 
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. 
        Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

Внешний вид	Толщина, мкм	Количество нефти, л/ кв.км
1. Едва заметна	0,038	44
2. Серебристый отблеск	0,076	88
3. Следы окраски	0,152	176
4. Ярко окрашенные разводы	0,305	352
5. Тускло окрашенные	1,016	1170
6. Темно окрашенные	2,032	2310

 

 

        Нефтяная  пленка изменяет состав спектра и  интенсивность проникновения в  воду света. Пропускание света тонкими  пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). 
        Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

 

Способы охраны окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами  и способы ликвидации проблемы уже  загрязненной среды.

1.1 Очистка грунта.  

 Первый способ, так называемый функциональный, заключается в очистке почв до нормативных показателей содержания загрязняющих веществ и обеспечивающий в дальнейшем любое использование очищенной территории.  
 
      Второй – селективный, при котором степень очистки определяется нормативными требованиями в соответствии с целями дальнейшего землепользования.  
 
      Известным способом очистки от нефтезагрязнений является рекультивации земель – рыхление почв для увеличения проникновения кислорода и развития окислительно-восстановительных реакций, внесение органических и минеральных удобрений и посев трав с целью интенсификации природных процессов биохимического очищения.

Биотехнологический способ очистки грунта

Очистка с использованием торфа

 

       Торф обладает высокой сорбционной  способностью. Микрофлора торфа  обладает сильной деструктивной  функцией и не требует значительного адаптацинного периода при загрязнении нефтью. Даже в свежезагрязненном торфе наблюдается 13-кратное увеличение численности углеводородокисляющих бактерий. Рекультивацию нефтезагрязненных почв с использованием торфа проводят поэтапно:  
      1 этап: Первичная очистка, обваловка и сбор разлитой нефти с помощью торфа. 
      2 этап: Механическое отделение путем сжатия торфа. Отжатая нефть поступает в нефтеприемники, торф – на приготовление биопрепарата. 
      3 этап: Приготовление торфяного грунта методом активации нефтеокисляющих микроорганизмов с помощью дополнительно чистого торфа и заранее приготовленной суспензии углеводородокисляющих микроорганизмов (можно и органические добавки).  
      АПК "Витус" производит и предлагает семена трав, бобовых растений, посев которых, активно используюется как завершающий этап биологической рекультивации загрязненных почв и пораженных участков земли.

Путидойл

 

       В России создан ряд бактериальных  препаратов, успешно применяемых  для очистки почв от нефтяных загрязнений. К их числу относится "Путидойл", который разработан на основе штамма углеводородокисляющих микроорганизмов. Технология применения заключается в обработке загрязненных участков грунтов раствором препарата вместе с минеральными солями, содержащими азот и фосфор.  
 
      Препарат "Путидойл" применялся в арктических условиях на о. Колгуев и на побережье Баренцева моря, где за короткий летний период были полностью очищены участки, загрязненные дизельным топливом. Препаратом за 15 дней был полностью очищен каменистый берег Онежского озера, загрязненный в результате аварии танкера.

Деворойл

 

       Препарат "Деворойл" используется для очистки загрязненных нефтью участков на железнодорожных предприятиях. В состав бак-препарата входит выращенная по специальной технологии ассоциация клеток углеводородокисляющих микроорганизмов и добавки, активизирующие процесс биодеструкции нефти.  
 
      Биопрепарат "Деворойл" обладает рядом преимуществ перед другими известными способами биологической очистки нефтезагрязненных земель: нетоксичен и непатогенен; обладает высокой активностью окисления углеводородов различных классов и некоторых их производных, включая ароматические углеводороды и канцерогены типа бенз(а)пирен; адаптиро-ван к средам с соленостью до 150 г/л; устойчив к резким колебаниям тем-пературы и значительному химическому загрязнению среды; используется в малых дозах; транспортабелен и удобен в хранении.  
 
      Выгодным отличием препарата "Деворойл" от ряда других препаратов является его способность работать как на границе контакта с углеводородами, так и непосредственно в толще нефтяного слоя. Указанное свойство препарата обеспечивает выигрыш во времени, необходимом для нейтрализации загрязнения, что особенно важно при ликвидации аварийных ситуаций.  
 
      Продолжительность работ по биологической рекультивации, как правило, составляет 2–3 месяца. Степень очистки зависит от исходной величины загрязнения, вида нефтепродукта, механического состава грунта и создания оптимального водно-воздушного режима и может достигать 95% (при средних показателях 75–80%).

Утилизация отходов  сжиганием

 

       Одним из методов удаления нефтяных загрязнений из почвы на месте является их уничтожение путем сжигания. Избыток нефтепродуктов предварительно собирается любым подходящим образом. Этот способ имеет множество отрицательных сторон. При его осуществлении происходит вторичное загрязнение окружающей среды за счет образования продуктов неполного сгорания углеводородов. Наблюдается также выгорание растений, семян, органических составляющих почвы и нарушение биоценоза в целом, поэтому этот метод применим лишь в случае возникновения критической аварийной ситуации, при больших разливах нефтепродуктов, когда создается угроза источникам питьевого водоснабжения и близко расположенным грунтовым водам.

Очистка ультразвуком

 

       Эффективен для очистки грунта от нефтепродуктов ультразвук. Начиная с критического значения звукового давления акустических волн, в жидкости возникает кавитация. При схлопывании кавитационных полостей образующиеся микроструи с линейными скоростями 300-800 м/с срывают с поверхности твердых частиц нефтяные загрязнения. Эффективность очистки может достигать 99,5–99,8%. При кавитационных разрывах жидкости происходит ионизация и активация молекул, стимулирующие окисление и полимеризацию углеводородных молекул.

Захоронение отходов на полигонах

 

       Традиционным является выемка, вывоз  и захоронение загрязненных земель в строго отведенных для этого местах – полигонах. Этот метод дешев, но представляется не самым лучшим с точки зрения охраны окружающей среды, поскольку загрязненные нефтью грунты способны сохраняться сотни лет без изменения, являясь, потенциальным источником опасности загрязнения. При создании полигонов следует уделять внимание полной и надежной их изоляции от всех компонентов природной среды.

Физико-химическим способ очистки грунта

 

      К физико-химическим способам очистки грунтов относятся обработка их в устройствах различного типа подогретыми водными растворами в присутствии поверхностно-активных веществ или других химических реагентов, экстракция нефтепродуктов из почв различными растворителями, в том числе вакуумная экстракция и др., к их числу можно отнести также известкование загрязненных нефтью грунтов – обработку грунта негашеной известью в количестве 0,5-5% от массы разлитого нефтепродукта, в результате чего образуется твердый продукт, прочно удерживающий нефтепродукты в виде комплексных соединений.

Электрохимическая обработка загрязненных земель

 

       Методом очистки грунта, не требующим выемки, является электрохимическая обработка. При электрохимическом методе в загрязненную почву погружаются электроды, к которым подводится постоянный электрический ток. Метод основан на том, что большинство почв содержит в порах между частицами то или иное количество водных растворов солей и поэтому обладает электропроводностью. Многие загрязняющие вещества растворяются в почвенной воде и под воздействием электрического поля перемещаются в направлении к электродам, осаждаются на них и затем извлекаются. В зависимости от свойств почвы перемещение загрязняющих веществ может происходить вследствие миграции или электроосмоса, или по обоим механизма одновременно. Основным преимуществом электрохимического метода очистки является его применение для малопроницаемых (глинистых) почв и возможность извлечения самых разнообразных загрязнителей, включая металлы и органические соединения.