Влияние нефти на окружающую среду
методическая разработка по химии по теме

МИНОБРНАУКИ  РОССИИ

Научно-исследовательский конкурс

 по естествознанию «Мир, в котором я живу»

Научно-исследовательская работа

по теме: «Влияние нефти на окружающую среду»

Выполнил:

Корнева Екатерина Игоревна

ГБОУ СОШ с. Утевка, 10 Б класс

Научный руководитель:

Сураева Светлана Имрановна

учитель химии высшей

квалификационной категории

Самара  2012

Оглавление

Оглавление  …………………………………………………………………………………2

Введение      …………………………………………………………………………………3

Основная  часть……………………………………………………………………………..4

Глава I Изучение литературы по исследуемой  теме ……………………………………4

1.1 Химический состав нефти ………...  …. ………………………………………...4

1.2. Влияние нефти на гидросферу Земли…..…………………………………..........5

1.3. Мониторинг территорий нефтегазовых промыслов

       методом почвотестирования……………………………………………………...8

1.4. Некоторые способы утилизации отходов бурения и нефтедобычи……………9

Глава II. Исследование   воздействия нефти на природную среду……………………..11

1. Исследование влияния нефти  на почвенных беспозвоночных (мезофауны)………………………………….……………….…………………….11

2.2.   Исследование  поведения нефти в водной среде………..……………………..13

2.3.  Исследования о добычи нефти и утилизации нефтезагрязнённых земель

        на территории Нефтегорского района…………………………………...............14

  Заключение   ………………………………………………………………………………17

Список  используемых  источников и литературы  ……………………………………...18

Приложение       …………………………………………………………………………….19

Введение

Сырая нефть впервые была добыта в значительных количествах в 1880 г. С тех пор ее добыча росла экспоненциально и сейчас превышает 3,2-1012 л ежегодно (в мире). Очищенные нефтяные продукты постоянно расходуются на удовлетворение более 60% мировых энергетических потребностей. В связи с этим практически невозможно применять продукты в таких количествах без некоторых потерь. Количество таких потерь, предусмотренных или случайных, постоянно растет, и загрязнение моря и почвы как сырой нефтью, так и продуктами ее переработки сейчас является предметом серьезного беспокойства.

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

Углеводородное загрязнение возникает в результате многих факторов, связанных с добычей нефти, ее транспортировкой танкерами  машинами, поездами и использованием нефтепродуктов топлива, и смазочных материалов.

Муниципальный район Нефтегорский находится на Юго-Востоке Самарской области. Общая площадь района составляет 1400 кв.км. В 1958 году  на территории Нефтегорского района появилась первая партия буровых.  Первые тонны нефти были сданы государству в июле 1960 года. 1 августа 1960 года создано НГБУ «Богатовскнефть» (сегодня эта организация называется - НК «Роснефть», ОАО «Самаранефтегаз»). Годовая добыча «чёрного золота» составляет более одного миллиона тонн. За эти годы добыто более 200 миллионов тонн нефти и более 1800 миллионов кубических метров природного газа. Сельское поселение Утёвка занимает центральное положение и   находиться на расстоянии 32 км.  от города Нефтегорска. Около села Утёвка ведётся добыча нефти. Какое влияние оказывает нефть на природу родного края?

Цель  работы – изучить влияние нефти и нефтепродуктов на состояние окружающей среды.

 Для достижения цели  работы необходимо решить  задачи:

а) изучить литературные источники о  влиянии нефти на окружающую среду;

б) провести исследования воздействия нефти на гидросферу Земли и оценить  

  последствия этого влияния на водные организмы, изучив современные методики;

в) провести исследования воздействия нефти на почвенных беспозвоночных, изучив

 современные методики;

г) сформировать у учащихся  гражданскую позицию по сохранению природы родного  

    края.

Основная  часть 

Глава I. Изучение литературы по исследуемой теме.

1. 1. Химический состав нефти

Прежде, чем говорить о влиянии нефтепродуктов на окружающую среду, логично рассмотреть химический состав нефти, так как и ее миграция в окружающей среде, и результирующее воздействие ее на флору и фауну зависят от природы индивидуальных химических компонентов.

Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Сложность химического состава совпадает с нашими представлениями об образовании нефти. Установлено, что нефть образовалась в результате длительного теплового, бактериологического и химического воздействия на органические остатки растительных и животных организмов. Разумно ожидать, что нефть будет обладать, по крайней мере, частично, сложной химической природой тех материалов, из которых она образовалась. Более 75%, общего состава нефти приходится на углеводороды; кроме них в нефти в наибольших количествах содержатся сера, азот и кислород: до 4% серы, 1 % азота и несколько меньше кислорода. Эти добавочные элементы обычно входят в состав молекул углеводорода.

Основное различие между нефтью, добытой в различных географических районах, обусловлено не химическим составом, а содержанием отдельных компонентов; последнее и влияет на химические и физические свойства сырой нефти. Некоторые нефтепродукты почти бесцветны, в то время как другие имеют черную, янтарную, коричневую и зеленую окраску. Некоторые нефтепродукты имеют приятный запах, похожий на запах эфира, скипидара и камфоры. Некоторые нефтепродукт имеют очень неприятный запах, обычно вызываемый присутствием серосодержащих компонентов. Биологические и химические свойства различных углеводородов существенно различаются, поэтому, при оценке влияния компонентов нефти на окружающую среду необходимо знать состав определенного нефтепродукта.

Состав нефти обычно определяется количественным содержанием углеводородов, которые делятся на парафины, циклопарафииы, ароматические и нафтеноароматические углеводороды.

Сырая нефть содержит 25% парафинов, их обнаруживают главным          образом во фракциях с низкой температурой кипения (40 - 230°С). Содержание парафинов в различных сырых нефтепродуктах колеблется в широких пределах. Некоторые нефтепродукты состоят главным образом из парафинов нормального строения, в то время как другие содержат лишь, следы этих соединении.

Циклопарафипы, которые называют также нафтенами, составляют 30 - 60% общего состава сырой нефти. Большинство из них являются моноциклическими. Однако во фракциях, кипящих при высоких температурах, обнаружены соединения, содержащие 6 и более колец. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан и циклогексан.

Ароматические углеводороды по свойствам сильно отличаются от циклопарафинов. Эти различия определяются характером связей. Бензол - простейший ароматический углеводород и его производные преобладают в легкокипящих нефтяных фракциях; в высококипящих фракциях содержатся полициклические ароматические углеводороды.

1.2 Влияние нефти на гидросферу Земли.

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

Загрязняется ли масса воды, когда на нее непосредственно воздействует человек, или ее следует классифицировать как загрязненную только тогда, когда впервые нарушается экологическая структура? Гидросфера является динамической системой, в которой поддерживается биохимическое равновесие, и в нормально функционирующей водной  системе, несомненно, имеются большие резервы для ассимилирования отходов. Однако во многих местах эти резервы настолько исчерпаны или истощены, что ряд водных систем чрезмерно загрязнен. Примерами таких водных систем, где загрязнение стало заметным или становится все более заметным, являются Адриатическое, Балтийское и Средиземное моря, реки Темза, Рейн и Сена, а также Великие озера в США и Канаде.

Некоторые из фракций, содержащихся в нефти, весьма токсичны, причем их токсичность возрастает по мере увеличения концентрации этих фракций при поглощении или растворении их в водной системе. Низкокипящие насыщенные углеводороды и некоторые ароматические соединения (бензол и ксилол) токсичны и в разной степени растворимы в воде. Нефть эмульгируется, образующиеся эмульсии с разным содержанием нефти могут быть токсичны, и физически воздействовать на организмы, вызывая удушье.

Общее воздействие нефтепродуктов на водную  среду можно разделить на 5 категорий: непосредственное отравление с летальным исходом, серьезные нарушения физиологической активности, эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродуктами, болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм, а также изменения в биологических особенностях среды обитания.

Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия углеводородов на некоторые важные процессы в клетках и, особенно на процессы обмена между клетками.

Растворимые в воде ароматические углеводороды представляют наибольшую опасность для морской среды. Воздействие парафиновых углеводородов низкой молекулярной массы (С10 и менее)  может вызвать наркотическое действие, но необходимая для этого концентрация крайне высока и отсутствует в нефтяных пятнах. Имеющиеся данные указывают, что смерть взрослых морских организмов может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми ароматическими углеводородами, содержание которых составляет 10-4-10-2%. Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков ниже и равны 10-5%. Таким образом, икринки и мальки в 10-100 раз чувствительнее к действию углеводородов, чем взрослые организмы.

Смертельные концентрации ароматических углеводородов возможны в нефтяных пятнах, не подвергшихся атмосферному воздействию, однако уже говорилось, что после длительного пребывания в воде нефть теряет многие летучие и растворимые компоненты. В таблице №1 дана оценка токсической чувствительности различных морских организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающей отравления.[6]

Таблица №1. Чувствительность водных организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающих отравления

После аварии танкера «Торри-Каньон» были получены ценные данные о последствиях загрязнения биоценозов морских вод нефтепродуктами.[12]

В последние годы частой темой для обсуждения были пляжи, покрытые нефтью и смолистыми отложениями, гибель находящихся в зоне прилива низкорастущих растений, планктона, птицы.

Морские птицы стали первыми жертвами загрязнения вод нефтью. Чистиковые, утиные, чайки, трубконосые, опускаясь на нефтяные сливки, сильно пачкали свое оперение. Углеводороды обволакивали перья птиц, нарушая их гидрофобность и сводя на нет защитную функцию оперения, поэтому, покрытые мазутом, птицы переохлаждались и гибли от гипотермии. Кроме того, птицы интоксицировались нефтью, поглощаемой ими во время ныряния или при попытках очистить перья. В результате этой интоксикации произошло серьезное нарушение эндокринной системы, в частности функции надпочечной железы.

В настоящее время Ла-Манш, Северное и Средиземное моря, все в большей степени загрязняемые нефтью, постепенно становятся непригодными для обитания морских птиц. Так, было подсчитано, что ежегодно от 20000 до 50000 особей, представителей 50 видов (из которых 14 утиные), населяющих побережье Нидерландов, становятся жертвами этого катастрофического загрязнения. В Великобритании погибает до 250000 птиц в год! Это касается и популяций, населяющих окрестности Новой Земли, где колонии тупиков, насчитывавших сотни тысяч особей, за несколько лет сильно поредели.

Прожорливые морские рыбы, такие, как скумбрещука (Scombere-sox sann.s), - основное звено пищевой цепи в морях умеренных широт нередко проглатывают мелкие комочки нефти. Таким образом, рыбы накапливают значительные количества токсичных веществ, которые, продвигаясь по пищевым цепям, могут дойти до человека!

Как нефть, так нефтяные смолы (гудрон) содержат некоторые канцерогенные вещества. Результаты нескольких исследований, проведенных на моллюсках в загрязненных водах, свидетельствуют о том, что у этих животных обнаруживаются аномально большое число новообразований, сходных с раковыми опухолями человека. Нефть, концентрирующаяся в моллюсках, в частности двустворчатых, может быть отнесена к числу причин, вызывающих эти новообразования.

Вблизи Саутгемптона (Англия) имеются соленые марши, куда сливаются отходы нефтеперегонного завода - 5800 литров воды каждый день с очень незначительным загрязнением (10х10-6 - 20х10-6). Систематическое загрязнение нефтью привело к гибели всей растительности маршей на площади 36 Га вокруг завода. После гибели растительности пески начали сдуваться ветрами и смываться дождями, так что эффективная глубина загрязнения почвы нефтью резко возросла. Птицы и другие водные существа, которые раньше находили здесь пропитание, теперь вынуждены были покинуть эти места.[13] Таким образом, даже очень малые уровни загрязняющей нефти при длительном действии могут привести к серьезным последствиям для сообщества водных организмов.

Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты. Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. кубических километров воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене - испарении с поверхности океана. [17]

1.3 Мониторинг территорий нефтегазовых промыслов методом почвотестирования

В основе мониторинга региональных территорий развития нефтегазовых регионов России - почва, как важнейший компонент биогеоценоза, являющаяся "зеркалом ландшафта", что позволяет выполнять контроль экологических сценариев антропогенеза и техногенеза на ландшафтно-геосистемном уровне. Экологическое значение почвы на ландшафтном уровне - это ее центральное место в ландшафтных системах и тесная связь с остальными компонентами ландшафта, водными и воздушными потоками вещества. Опасность накопления микроэлементов и загрязняющих веществ в целом в верхних горизонтах почв или их вымывание и накопление в более глубоких горизонтах контролируется характером и положением в почвенном профиле разных геохимических барьеров, индикаторами которых являются определенные генетические горизонты почв [8].

При организации мониторинга на территориях нефтегазопромыслов в качестве обязательных объектов мониторинга необходимо выделять фоновые территории, в число которых кроме биосферных заповедников, нужно включить и используемые в сельском хозяйстве земли или земли, находящиеся под антропогенным прессом, которые в перспективе планируется вывести из-под техногенного воздействия, или оно будет минимальным. Исследование аналогов почв и ландшафтов, не испытывающих на себе антропогенный пресс, позволит определить направленность почвенных процессов, уровень воздействия техногенеза и позволит оценить экологическое состояние экосистем.

Все технологические объекты нефтяной и газовой промышленности являются мощными источниками воздействия на различные компоненты экосистемы. В практике экологического мониторинга загрязненных нефтью территорий используются различные показатели для оценки степени воздействия и скорости самоочищения экосистем и почв по изменению: состояния растительности, численности, биомассы и видового состава различных групп почвообитающих беспозвоночных животных, общей биомассы, группового состава и уровня метаболической активности почвенного микробоценоза. Наиболее точными индикаторами нефтяного загрязнения в почве являются микроорганизмы.

Установлено, что биодеградация нефти в почвах происходит в три этапа. Первый длится 1-1,5 года. В первые дни после нефтяного загрязнения почвенная биота значительно подавлена. Затем численность определенных групп микроорганизмов, в частности углеводородокисляющих бактерий, повышается. Максимальное их содержание приходится на первые полгода после загрязнения и остается выше фоновых значений почти 2 года. В состав пионерного нефтеокисляющего биоценоза наряду с углеводородокисляющими бактериями входят некоторые группы грибов и цианобактерии. Второй этап длится 3-4 года. Доминирующее положение в комплексе почвенных микроорганизмов на этом этапе занимают актиномицеты и микроскопические грибы. Происходит увеличение общей численности различных групп микроорганизмов, в особенности грибов, актиномицетов, споровых и неспоровых бактерий.

Начало третьего этапа определяется по исчезновению в остаточной нефти исходных и вторичных парафиновых углеводородов. В это время в почве продолжают оставаться полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), характеризующиеся стойкостью к микробиологическому расщеплению. Необходимо отметить, что длительность процесса разрушения и нейтрализации нефти и нефтепродуктов зависит от климатических условий и количества разлитой нефти [16].

 Исследования показали, что предельно допустимые концентрации для загрязняющих веществ не всегда соответствуют их природному содержанию в почвах, и при экологической оценке их концентрации дополнительно производится коррекция по фитотоксичности [8]. Исследовать фитотоксичность необходимо с учетом региональных особенностей.

 1.4. Некоторые возможные способы утилизации отходов бурения и    нефтедобычи

Характеристика отходов бурения

На современном этапе развития технологии нефтедобычи при эксплуатации нефтяных месторождений образуются большие объемы отходов, преимущественное количество которых накапливается в шламовых амбарах. На нефтедобывающих предприятиях, в соответствии с регламентами, для сбора отходов бурения с одной кустовой площадки при бурении восьми скважин строится один амбар. Если количество скважин в кусте более десяти, - строится несколько амбаров [6].

Пути решения проблемы

В последние годы нефтедобывающими предприятиями в производство внедряются различные технологические решения, направленные на утилизацию отходов бурения. Все известные технологии переработки нефтешламов по методам переработки можно разделить на следующие группы:

- термические - сжигание в открытых амбарах, печах различных типов, получение битуминозных остатков;

- физические - захоронение в специальных могильниках, разделение в центробежном поле, вакуумное фильтрование и фильтрование под давлением;

- химические - экстрагирование с помощью растворителей, отвердение с применением (цемент, жидкое стекло, глина) и органических (эпоксидные и полистирольные смолы, полиуретаны и др.) добавок;

- физико-химические - применение специально подобранных реагентов, изменяющих физико-химические свойства, с последующей обработкой на специальном оборудовании;

- биологические - микробиологическое разложение в почве непо-средственно в местах хранения, биотермическое разложение.

Среди существующих методов разделения нефтешламов с целью утилизации - центрифугирования, экстракции, гравитационного уплотнения, вакуумфильтрации, фильтрпрессования, замораживания и др. [4] - наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулянтов [4]. Центрифугированием можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85%, мехпримесей - на 95%.

Обезвреживание бурового шлама

Загрязненный буровой шлам отмывается от нефтеуглеводородов горячей водой и паром [10, 11], водным раствором ПАВ на основе этоксилатов. Эффективность отмывки горячей водой - 25%; водным раствором ПАВ концентрацией 0,5, 1,0 и 2,0% - соответственно 55, 60 и 73% [2]. Буровой шлам обезвреживается на центрифуге. Образовавшаяся водная фаза, содержащая нефтеуглеводороды, очищается на установках, описанных выше.

Одним из способов обезвреживания шлама может служить его солидификация. Обезвреживание шлама проводится путем смешения в определенных пропорциях с сорбентом и цементом. В результате такой обработки присутствующие в шламе органические вещества связываются введенными сорбентами. Цемент и сорбент при смешении со шламом в присутствии воды поддерживают в системе высокое значение рН (до 12). При этом катионы тяжелых металлов, содержащиеся в шламе, переходят в состав труднорастворимых гидроксидов. Полученный в результате обезвреживания продукт может быть использован в строительстве.

Возможно обезвреживание нефтезагрязненного бурового шлама микробиологическим способом.

Предварительно обезвреженный буровой шлам может использоваться в производстве строительных материалов - кирпича, керамзита, мелкоразмерных строительных изделий и т.п.

Возможная номенклатура продуктов утилизации:

1. Мелкоразмерные стройизделия.

- шлакоблоки по ГОСТ 6133-84. Возможно использование в малоэтажном строительстве для ограждающих и несущих конструкций, подсобных зданий.

- плитка тротуарная по ГОСТ 17608-91. Возможно использование для устройства сборных покрытий тротуаров.

- бордюрный камень по ГОСТ 6665-91. Возможно использование для отделения проезжей части улиц от тротуаров, газонов, площадок и т.д.

2. Связующие смеси по ГОСТ 23558-94. Возможно использование для устройства оснований и дополнительных слоев оснований автодорог с капитальным, облегченным и переходными типами дорожной одежды.

3. Гранулированный заполнитель. Возможно использование в бетонах.

Внедрение мероприятий по переработке отходов нефтедобычи, несомненно, в первую очередь направлено на снижение негативного воздействия на окружающую среду. Однако, немаловажен и социально-экономический эффект для предприятия: уменьшение платы за размещение отходов; получение прибыли от реализации продуктов утилизации; расширение инфраструктуры рабочих профессий предприятия; создание дополнительных рабочих мест.

Глава II. Исследование воздействия нефти на природную среду.

2.1.  Влияние нефти на почвенных беспозвоночных (мезофауны).

В настоящее время при разработке мероприятий по снижению отрицательного воздействия нефтедобычи на природные комплексы большое внимание уделяется последствиям углеводородного загрязнения окружающей среды. Один из удобных объектов исследований - почвенные беспозвоночные, среди которых есть представители всех трофических групп гетеротрофных организмов. Общеизвестна четкая реакция педобионтов на изменения свойств почвы.

Материалы и методы

К мезофауне относятся крупные почвенные беспозвоночные, легко учитываемые при ручной разборке образцов грунта, такие как дождевые черви, многоножки, моллюски, имаго и личинки многих отрядов насекомых [9].

При проведении работ на территории разлива нефти, характеризующейся равномерным распределением загрязнителя, сходными лесорастительными условиями и однотипным микрорельефом, закладывали пробную площадь (100 м2). Для изучения абсолютных значений численности, биомассы и видового состава использовали наиболее универсальный и доступный способ учета - взятие почвенных проб 25 х 25 см с ручной послойной разборкой: лесная подстилка и далее через 5 см с повторностью от 10 до 50. Биомассу определяли по фиксированным в спирте беспозвоночным. В местах раскопок отбирали образцы почвы по интервалам глубин для определения содержания общего нефтепродукта. В сходных лесорастительных и почвенных условиях - в непосредственной близости от изучаемого разлива закладывали контрольную пробную площадь, на которой проводили работы в том же объеме, за исключением отбора образцов грунта. Отсутствие нефтепродуктов в почвах контроля определяли на месте с помощью хлороформа. Всего обследовано 20 разливов нефти, заложено 24 пробные площади, взято свыше 600 проб, учтено более 10 000 беспозвоночных.

Под интенсивностью загрязнения понимается содержание общего нефтепродукта, выраженное в процентах от воздушно-сухой массы субстрата. Это позволяет реально оценить нагрузку токсиканта на биоценоз в конкретной точке в момент наблюдений, а для обработки материала использовать методы математической статистики.

Результаты и их обсуждение

Наиболее богата и многочисленна мезофауна в кедрово-зеленомошных лесах: за весь период наблюдений средняя численность превосходила аналогичный показатель в кедровниках долгомошных и сосняках лишайниковых на 20,7 и 40,3 % соответственно, а биомасса - более чем в 10 раз. Большое распространение в регионе получили сфагновые леса и верховые болота, видовой состав мезонаселения которых значительно беднее при высокой общей численности, достигающей уровня в зеленомошниках.

Воздействие нефти и нефтепродуктов на комплексы мезофауны определяется в первую очередь интенсивностью загрязнения. Наибольшая гибель животных наблюдается в зонах с максимальным нефтяным загрязнением. Крупные беспозвоночные погибают при этом полностью [2,7]. Как показали исследования, нефтяное загрязнение резко отрицательно влияет на численность и биомассу мезофауны почв.

Если сравнить чувствительность к нефти педобионтов и таких элементов таежных биоценозов, как живой напочвенный покров, подрост хвойных пород, а из консументов - мелких млекопитающих (мышевидные грызуны и насекомоядные), то очевидно, что мезофауна - один из наиболее чувствительных компонентов таежных экосистем к такому виду антропогенного воздействия. Снижение численности педобионтов наполовину вызывается 10 % -ным уровнем содержания нефти в лесной подстилке, тогда как соответствующее уменьшение общего проективного покрытия живым растительным покровом - 15 %, сохранности мелких млекопитающих - 25 %, количества жизнеспособного подроста кедра - даже 35 %, [2].

Нефтяное загрязнение приводит не только к резкому сокращению численности, но и к значительному обеднению группового состава мезофауны за счет таких малоустойчивых элементов, как почвенные моллюски, гусеницы совок, червецы, личинки мягкотелок, проволочников, долгоносиков.

Таблица №2 Влияние нефтяного загрязнения на численность почвенных беспозвоночных в кедровнике (13 % нефти в почве; экз./м2)

Таким образом, проведенные исследования позволяют говорить о том, что мезофауна почв таежных лесов достаточно обильна и разнообразна для использования ее при оценке степени антропогенных нагрузок на биогеоценозы. Являясь одним из наиболее чувствительных компонентов, она позволяет учитывать слабые и локальные воздействия, что важно при нормировании техногенного загрязнения почв. В качестве индикаторов степени загрязнения наземных экосистем нефтепродуктами можно рекомендовать всех почвенных моллюсков, дождевых червей.

2.2. Исследование поведения нефти в водной среде.

Как выяснено ранее сырая нефть и ее производные, из которых получают нефтепродукты, - сложная, смесь многих химических соединений - отличаются по составу, но содержат в разных соотношениях четыре главных класса углеводородов: парафины (алканы), нафтены, ароматические соединения, олефины. Кроме углеводородов в нефти почти всегда присутствуют соединения, содержащие серу, кислород и азот.

Токсичность нефтяных углеводородов в основном зависит от содержания в них ароматических фракций, которые способны сохраняться в  воде и в донных отложениях длительный период в силу своей стойкости  к деградации. Алканы обладают не меньшей токсичностью, но деградация их происходит сравнительно быстрее. Кроме того, в присутствии нефтяных углеводородов токсичность других загрязняющих веществ, в частности металлов и хлорированных углеводородов, проявляется в большей степени.

Еще одной особенностью нефтяных загрязнений является способность захватывать и концентрировать другие загрязнения, например, тяжелые металлы и пестициды.

Распространение пролитой нефти в условиях водоема происходит в основном под воздействием течения, ветра и колебаний уровня воды и имеет свои особенности. Для реки, ввиду близости берегов и извилистости русла нефть сравнительно быстро достигает берега. На открытых участках водоемов, где действие течения и ветра проявляется в полную силу, она не задерживается, ее неизбежно относит в застойные зоны, где нет течения, а действие ветра направленно в сторону берега или какой-либо преграды. Здесь нефть под действием ветра концентрируется. В этих же местах скапливается и мусор, с которым она обычно перемешивается.

Зона загрязнения не всегда бывает непрерывной, нередко загрязненные участки чередуются с чистыми.

Плавучая нефтяная пленка может захватывать громадные пространства. Установлено, что одна капля нефти образует на поверхности водоема пятно площадью примерно 0,25 м2, а одна тонна нефти покрывает площадь около 500 га поверхности водоема. Собрать или уничтожить нефть, разлитую по поверхности воды, весьма трудно, и инженерная мысль пока безуспешно ищет радикальные средства борьбы с этим бедствием.

Все виды нефти содержат легкокипящие компоненты, которые быстро испаряются. В течение нескольких дней 25% нефтяного пятна исчезают в результате испарения. Низкомолекулярные компоненты выводятся из нефтяного пятна главным образом в результате растворения, причем ароматические углеводороды растворяются быстрее, чем н-парафины при одинаковой температуре.

Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсии двух типов: прямые «нефть в воде» и обратные «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и особенно характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. После удаления летучих и растворимых фракций остаточная нефть чаще образует вязкие обратные эмульсии, которые стабилизируются высокомолекулярными соединениями типа смол и асфальтенов и содержат 50-80 % воды («шоколадный мусс»). Под влиянием абиотических процессов вязкость «мусса» повышается и начинается его слипание в агрегаты - нефтяные комочки размерами от 1 мм до 10 см. Агрегаты представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Потери нефти на формирование агрегатов составляют 5-10 %. Высоковязкие структурированные образования - «шоколадный мусс» и нефтяные комочки - могут длительное время сохраняться на поверхности воды, переносится течениями, выбрасываться на берег и оседать на дно. Нефтяные комочки нередко заселяются перифитоном (сине-зеленые и диатомовые водоросли, усоногие рачки и другие беспозвоночные). [10]

Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных углеводородов из водной среды, изучено слабо. Вместе с тем установлено, что именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде.

2.3. Исследования о добычи нефти и утилизации нефтезагрязнений на территории Нефтегорского района.

         На территории муниципального района Нефтегорский добыча нефти ведётся с 1961 г. Общая территория, на которой добывается нефть состовляет 65 м2   . Нефть залегает на глубине от 700 до 3250 м.  Транспортировка нефти осуществляется по трубопроводу. Число нефтекачалок ЭЦН – 191 штука, с помощью них добывают 5826 т. нефти в сутки. Нефтекачалок ШТН – 101 штука, с помощью них добывают 150 т. нефти в сутки. Добыча нефти ведётся с 7 месторождений. Максимальное количество нефти добываемое с одной нефтекачалки: ШТН – 30 м3 в сутки; ЭНЦ  - 900 м3  в сутки. Срок эксплуатации оборудования (средняя наработка) составляет для ЭЦН – 452 суток, для ШТН – 952 суток.

        По результатам исследования и расчётов приняты следующие параметры нефти и газа: плотность пластовой нефти – 810,0 кг/м3, давление насыщения нефти газом при пластовой температуре (460 С) – 5,92 МПа, газосодержание – 45,11 м3/т, динамическая вязкость пластовой нефти – 3,01 мПа∙с. После дифференцированного разгазирования при рабочих условиях сепарации плотность нефти составляет 836,0  кг/м3  , газовый фактор – 37,32 м3/т, объёмный коэффициент – 1,084, динамическая вязкость разгазированной нефти – 11,43 мПа∙с. Мольное содержание компонентов в смеси газов, выделившихся из нефти при дифференциальном разгазировании в рабочих условиях: сероводорода – 0,90 %,  углекислого газа – 1,06 %, азота – 14,17 %, гелия – 0,031 %, метана – 29,39 %, этана – 24,29 5, пропана – 20,39 %, высших углеводородов (пропан и высшие) – 30,20 %. Относительная плотность газа по воздуху – 1.105, а теплотворная способность газа – 54488  кДж/м3.  По товарной характеристике нефть сернистая (массовое содержание серы 1,75%), смолистая (8,50%), парафиновая. Объёмный выход светлых фракций при разгонке до 300 0С – 47,0%.

        Перспективы увеличения добычи нефти связывают с внедрением новых технологий, оптимизации процесса ППД, внедрения в процессе закачки в пласт ПАВ.

         Технология утилизации нефтеразлива осуществляется механизированным способом. Снимается загрязнённый покров, вывозится на перерабатывающие предприятия, затем производится рекультивация почвы.

Рекультивация нефтезагрязненных земель: недостатки и основные причины низкой эффективности.

Полноценный рекультивационный комплекс, основанный на использовании научно-обоснованной схемы рекультивации, сложился приблизительно в 1995-96 годах. Именно на данные годы приходится начало роста площадей, сдаваемых после рекультивации нефтезагрязненных земель.

Цели любой рекультивации нарушенных земель - восстановления продуктивности нарушенных земель (в первую очередь почвенно-растительного покрова), хозяйственной ценности и улучшения условий окружающей среды [9].

Этому же в немалой степени способствует и действующий при приемке рекультивированных земель критерий, допускающий достаточность создания на конечной стадии рекультивации искусственных (сеяных) травостоев из нехарактерных для исходных биотопов видов растений. Так, на практике повсеместно применяется высев луговых и полевых трав на рекультивируемых участках. Следующим недостатком является то, что действующие требования к качеству рекультивированных земель не нормируют состояние таких очень важных характеристик восстанавливаемых здесь биогеоценозов, как, например: биологической активности почв, их токсичности, состояния почвенных микробоценоза и фауны, а также не включают в себя критерии оценки восстановления исходных биотопических условий (т.е. был, например, участок автоморфного леса, а после проведения рекультивационных работ стал участком заболоченного луга или болота и т.п.).

Как правило, к сдаче предъявляются и принимаются участки, на которых присутствуют только зеленые всходы.

Все это приводит к тому, что на современном этапе вся рекультивация буквально "втиснута" в крайне малый срок 1-2 года и практически сводится к разовым весьма активным мероприятиям по сбору нефти, ускоренной активизации микробиологических процессов и фитомелиорации. После чего, земли успешно сдаются, в большинстве случаев, как уже выше говорилось, не удовлетворяя даже действующим достаточно мягким требованиям приемки таких земель. Но ведь природа устроена так, что нельзя с точностью до дня и даже сезона предсказать, когда на данном конкретном участке потребуется проведение всех или отдельных мероприятий во второй, третий, четвертый и n-й раз. Тем более что восстановление продуктивного почвенно-растительного покрова, да если еще приближенного к исходному, это дело даже не 5-10 лет.

Все перечисленные факторы определяют ряд следующих особенностей сложившегося рекультивационного процесса:

· необходимость выполнения работ, связанных с понижением уровня грунтовых вод на рекультивируемых участках до 20 см и ниже;

· необходимость проведения мероприятий по принудительной аэрации верхнего нефтезагрязненного слоя почвы;

· необходимость внесения высоких доз раскислителя и минеральных удобрений;

·необходимость использования кислотоустойчивых видов биопрепаратов-нефтедеструкторов;

· необходимость применения болотных видов трав-мелиорантов.

Существенной причиной низких результатов при рекультивации всех без исключения нефтезагрязненных участков является также игнорирование в ходе выполнения работ этапности действия природных механизмов разрушения нефти на земной поверхности.

Наряду с этим можно говорить и о загрязнении почв опасными тяжелыми металлами (кадмием, свинцом, никелем стронцием и др.), обычно содержащимися в различных удобрениях в концентрациях до 33-57 мг/кг, а ведь в среднем на каждом рекультивируемом участке на 1 га за весь период работ вносится до тонны различных минеральных удобрений и до 4-8 тонн раскислителя.

 Прогрессивные современные подходы к ликвидации последствий разливов нефти на суше сегодня основываются на применении методов всемерной стимуляции собственных возможностей природных систем к самовосстановлению [12].

Заключение.

  В научно-исследовательской работе «Влияние нефти на окружающую среду»  я изучила влияние нефти и нефтепродуктов на состояние окружающей среды. Добыча нефти сегодня превышает 3,2∙ 1012  л ежегодно (в мире). Нефтяные продукты постоянно расходуются на удовлетворение более 60% мировых энергетических потребностей. В связи с этим практически невозможно применять продукты в таких количествах без некоторых потерь.  Количество таких потерь, предусмотренных или случайных, постоянно растет, и загрязнение моря и почвы как сырой нефтью, так и продуктами её переработки сейчас является предметом серьезного беспокойства (см. приложение с. 19).

Нефть и нефтепродукты являются наиболее  распространенными загрязняющими веществами на Земле. Основными источниками загрязнения нефтью являются: регламентные работы при обычных транспортных перевозках нефти, аварии при транспортировке и добычи нефти, промышленные и бытовые стоки.  В научно-исследовательской работе «Влияния нефти на состояние окружающей среды» я изучила состав нефти, её влияния на почву и гидросферу Земли, а также изучила некоторые способы утилизации отходов бурения  и нефтедобычи. Я выяснили, что нефть и её продукты оказывают отрицательное воздействие на  гидросферу Земли (соотношение всех процессов, способствующих удалению нефтяных углеводородов из водной среды, изучено слабо, вместе с тем установлено, что именно активность бактерий определяет окончательную судьбу нефти в воде), на почву и её обитателей.

 Провела исследования о добычи нефти и утилизации нефтезагрязнённых земель на территории Нефтегорского района.  На территории муниципального района Нефтегорский добыча нефти ведётся на протяжении 51 года. Я пришли к выводу, что рекультивация нефтезагрязнённых земель, которая применяется на территории нашего района,   имеет недостатки   и является низкоэффективной.  Необходимо  применять современные технологии при решении этих проблем. Становиться очевидным, что нефть оказывает огромное (отрицательное) воздействие на состояние окружающей среды.

Продолжением работы «Влияния нефти на состояние окружающей среды» считаю  изучение  и влияния выбросов факелов с месторождений на атмосферу Земли. 

Недалёк тот день, когда будущее окажется в руках нового поколения, сегодняшних мальчиков и девочек. И от того, что будут они ценить, как будут взаимодействовать с природой, зависит их собственная жизнь и будущее планеты.

Список используемых  источников и литературы.

1.  Артемьева Т. И.,Самосова С. М. Проблемы почвенной зоологии. Тез. докл. 6-го Всесоюз.

     Совещания. – М.: «Наука и техника». – 1978. – С. 280.

2. Артемьева Т. И. Комплексы почвенных животных и вопросы рекультивации техногенных

   территорий. – М.: «Наука». –  1989. – С. 165.

3. Артемьева Т. И., А. К. Жеребцов, Т. М. Борисович. Восстановление нефтезагрязненных

    почвенных экосистем. – М.: «Наука». – 1988. –  С. 185.

4.  Баширов В.В. и др. Техника и технология поэтапного удаления и переработки амбарных

     шламов. М.: «Наука». –1992. – С. 95

5.  Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. –Л.: «Гидрометиоиздат». –1991.– С. 180.

6.  Воронцов В.Н. Открытые горные выработки в подготовительных работах при обустройстве

    нефтегазовых месторождений. Сургут. –  1999. – С.88.

7.  Глазовская М.А. Почвенно-геохимическое картографирование для оценки экологической

     устойчивости среды.// Почвоведение.- 1992, N6.- С. 90.

8.  Кабата-Пендиас А.,Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях.-М.«Мир».–1989–С. 85.

9.  Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения. ГОСТ 17.5.1.01-83 (СТ СЭВ 3848-82).

10. Позднышев Г.Н., Сергеева Л.М. Извлечение нефти из замазученных грунтов: Тез. Докл.

Всесоюзной конф. по проблемам комплексного освоения природных битумов и высоковязких нефтей. Казань. – 1991. – С. 155.

11. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные

технологические решения. Кн. 3. Разработка принципиальных технологических решений по

 обезвреживанию и утилизации буровых шламов и нефтезагрязненных песков. Сургут. –1996.

  – С. 185.

12.  Рамад Ф. Основы прикладной экологии. -  Л.: «Гидрометиоиздат». –1981. – С. 144.

13. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х томах. Том 3. Энергетические проблемы человечества. – М.: «Мир». –  1995. – С. 90.

14. Сметанин В.Л., Казначеева З.В. Обработка нефтешламов: Тез. Докл. 27 науч.-техн. Конф.  

      Пермского политехнического института. Ч.2. Пермь. –1991. – С.55.  

15.  Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. - М.: Изд-во МГУ, 1998.

       –  С. 376.

16.  Химия окружающей среды. Перевод с английского языка под редакцией А. Цыганкова. – М.:   «Химия». – 1982. – С. 150.

17. Шлыгин И.А. и др. Исследование процессов при сбросе отходов в море. – Л.: «Гидрометиоиздат».  – 1983. – С. 230.

Приложение.

 Экологические катастрофы:  «Самое большое нефтяное пятно»: «Иксток-1» - 3 июня 1979 г. после выброса из-под буровой установки "Иксток-1" в заливе Кампече (Мексиканский залив) на поверхности воды образовалось нефтяное пятно. Пленка нефти распространилась на 640 км. К 24 марта 1980 г., когда скважина была перекрыта, потери нефти составили 500 000 т." 

«Нефтяное загрязнение»: «Наибольший ущерб побережью». «Экссон» - 25 марта 1989 г. нефтяной танкер Вальдес компании «Экссон» сел на мель в заливе Принс-Уильям у побережья Аляски, в результате чего в воду вылилось свыше 30 000 т нефти. От загрязнения пострадало более 2400 км побережья.

 «Самые крупные аварии нефтяных танкеров»: «о. Тобаго»; "19 июля 1979 г. в Карибском море недалеко от о. Тобаго Повелительница Атлантики столкнулась с Эгейским капитаном. В результате в воду вылилось 280 000 т нефти.

 «Амоко»: в марте 1978 г. в 96,6 км от побережья полуострова Бретань, Франция, разбился принадлежавший компании «Амоко» танкер Кадис, и в воду вылилось 220 000 т нефти.

 «Сильнейшая катастрофа в прибрежных водах»: «Пайпер-Альфа» -   самое большое бедствие, связанное с добычей нефти на шельфе, произошло 6 июля 1988 г. при пожаре на эксплуатационной нефтяной платформе "Пайпер-Альфа" в Северном море, когда погибли 167 человек.

«Сильнейшее загрязнение суши»: «Республика Коми» -  с февраля по октябрь 1994 г. вследствие разрыва трубопровода тысячи тонн сырой нефти вылились на нетронутые пространства арктической тундры в Республике Коми (Россия). По оценкам, количество вылившейся нефти колеблется между 60 000 и 280 000 т. В результате катастрофы нефтяная пленка покрыла участок длиной 18 км.

«Ущерб для экосистемы»:  «Сильнейшее воздействие на экосистему» «Саддам Хусейн» -  19 января 1991 г. при проведении военных действий в Персидском заливе президент Ирака Саддам Хусейн отдал приказ откачать сырую нефть, добываемую в Персидском заливе, из терминала "Си-Айленд" в Кувейте и 7 крупных нефтяных танкеров. По предварительным оценкам, в море было вылито 816 000 т нефти.

В ходе той же кампании вооруженными силами Ирака было подожжено 600 нефтяных скважин. Пожар на последней из скважин был ликвидирован 6 ноября 1991 г."

                      Нефтекачалки                                                                             Работа нефтяника

Аварии нефтетанкеров