Загрязнение водных ресурсов: роль нефтегазового сектора

Введение
В процессе хозяйственной и промышленной деятельности человек оказывает влияние на биосферу и, опосредованно через нее, на состояние здоровья. Факторы, формирующиеся вследствие такого влияния, называются антропогенными. Они подразделяются на 3 вида: косвенные, прямые и комплексные. При непродолжительной деятельности отмечается прямое воздействие на природу. Сюда относят, к примеру, осушение рек и озер, вырубку лесов для расширения транспортных путей. Более продолжительный характер имеют косвенные факторы.
Отрицательный результат от их влияния ощущается только по прошествии определенного времени: отдаленные эффекты воздействия радиации, образование смога в результате интенсивного развития промышленных предприятий и т. д.


Глава 1 Антропогенное загрязнение водных ресурсов: сущность, особенности
1.1 Антропогенное загрязнение: виды, источники
Антропогенное загрязнение - загрязнение биосферы вследствие биологической жизни, также хозяйственной деятельности людей, их непосредственного либо косвенного воздействия на интенсивность природного засорения. Загрязнение из-за деятельности людей стало набирать колоссальные масштабы приблизительно две тысячи лет назад.
Промышленный переворот вывел данную процедуру на мировую ступень, так как концентрация людей в городах начала стремительно увеличиваться, что привело к потребности в топливе, а его сжигание повлекло за собой выбросы в атмосферу. Данное событие спровоцировало болезни людей, смерти рыб .
Существуют такие виды антропогенного загрязнения:
– Физическое (электромагнитное, шумовое, световое, термическое) – загрязнение биосферы в процессе хозяйственной деятельности людей. Оно характеризуется повышением температуры воздуха.
– Химическое (нефтяное) выражается в изменении естественного химического состава природной среды, повышение единичных микро- и макроэлементов, появление не характерных естественной сфере минеральных и органических загрязнений.
– Биологическое (микроорганизменное). Этот вид загрязнения выражается во внесении в окружающую среду и увлечение количества микроорганизмов, путем размножения, которые провоцируют появление болезней у человека или сельскохозяйственных животных.
– Механическое (засорение мусором) – загрязнение естественной сферы элементами, оказывающими на нее автоматическое влияние, также сравнительно пассивным в физико-химическом отношении бытовым мусором.
1.2 Причины, последствия проблемы загрязнения водных ресурсов
Вода является необходимой средой для существования всех живых организмов. Именно поэтому загрязнение воды является серьезной экологической проблемой на данный момент. Но дело в том, что современные способы очистки не полностью или вовсе не решают ее. Загрязнение водоемов делает невозможным использование воды для питья и может привести к серьезным экологическим последствиям. Для решения этой проблемы нужно сначала определиться с источниками загрязнения и затем существующими подходами устранить ее.
Реки в мире являются основным источником пресной воды для жителей планеты. Главным источником загрязнения являются предприятия, которые топят продукты отходов в пресной воде, не применяя при этом специальных мер для очистки и фильтрации.
Загрязнение воды происходит из-за химических веществ, микроорганизмов, которые присутствуют в воде в увеличенном количестве.
Известно несколько основных факторов загрязненности воды:
1. Сточные воды.
В их основе лежат атмосферные воды и осадки. Из-за этого получается грязно-токсичная жидкость, которая далее сливается в водоемы.
2. Промышленные отходы.
К ним относят остатки сырья, использованные материалы, которые впоследствии вывозятся на свалки.
3. Утечки нефти.
Катастрофической ситуацией является разлив нефти. Нефтепродукты оказывают губительное воздействие на живые организмы водоема.
Укажем последствия, которые проявляются после загрязнения водоемов:
- Дефицит пресной воды. Загрязнение водоёмов усугубляет ситуацию.

Глава 2 Нефтегазовый сектор как источник загрязнения водных ресурсов
2.1 Особенности загрязнения водных ресурсов нефтью и нефтепродуктами
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами встречается повсеместно: в слое почвы, гидросфере, атмосфере. Из-за ухудшения экологической ситуации на загрязненной территории мы наблюдаем значительное ухудшение состояния как растительного, так и животного мира.
Известно, что масляные углеводороды негативно влияют на окружающую среду. Несоблюдение правовых норм, содержащихся в природоохранном законодательстве, приводит к нарушению функционирования экосистемы в целом и ее элементов в частности.
Наиболее распространенным типом загрязнения окружающей среды нефтью является ее контакт с водной (морской) поверхностью. Нефть и продукты ее переработки, фенолы, органические вещества, соединения меди и цинка попадают в гидросферу. В настоящее время большая часть ила не перерабатывается, но чаще всего хранится в открытых иловых бассейнах или на свалках, являясь источником опасных экотоксикантов.
Среди наиболее вредных химических загрязнений, как отмечается в Конвенции о предотвращении загрязнения моря сбросами отходов и других материалов, принятой 29 декабря 1972 г., являются нефть и нефтепродукты .
В связи с увеличением масштабов освоения и использования нефтяных ресурсов, проблема их загрязнения окружающей среды приобретает все большую актуальность.
Загрязнение нефтью является наиболее распространенным в мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Чрезвычайные ситуации, выгрузка балластных вод за борт танкеров, все это вызывает постоянное загрязнение морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками, а также с промышленными стоками.
Основные источники загрязнения нефтью и нефтепродуктами морской среды показаны на рис. 1 исходя из годового сброса нефтепродуктов в размере 3-,5 млн т. Для морского судоходства это в первую очередь эксплуатационные загрязнения. Этот вид загрязнений включает в себя как автоматический сброс загрязняющих веществ, возникающий в процессе работы судна, так и преднамеренные сбросы загрязняющих веществ. Для уменьшения или полного предотвращения таких сбросов к конструкции и оборудованию судов применяются нормы и стандарты, а также вводятся санкции в отношении лиц виновных в нарушениях.
Для мониторинга загрязнения Мирового океана неоднократно предпринимались попытки его картирования по различным методикам.
Однако, результаты этих исследований, как количественные, так и качественные существенно различаются. На рис. 2 приведен один из «максималистских» вариантов картирования нефтяного загрязнения, который в целом дает представление об описываемом явлении.
Атлантический океан в наибольшей степени загрязнен нефтью и нефтепродуктами, что объясняется добычей нефти в Северном море у берегов Европы это и массовым транспортированием нефти и нефтепродуктов по Северному, Средиземному и другим морям, а также по другим прилегающим акваториям Мирового океана. Нефтяное загрязнение у африканского побережья прежде всего связано с прохождением там основных трасс супертанкеров, а также с добычей нефти в Гвинейском заливе. Крупные нефтяные грузопотоки проходят и у берегов Центральной и Северной Америки. Кроме того, в Карибском море и на акватории Мексиканского залива ведется шельфовая добыча нефти. Центральная, открытая часть Атлантического океана меньше подвержена нефтяному загрязнению, которое имеет здесь неустойчивый характер. Однако, на трассах танкеров и в областях, где проходят некоторые океанические течения, тоже отмечается повышенные скопления нефтяных углеводородов. Часть загрязнения нефтепродуктами – это загрязнение нефтяными комками, но основная часть - нефтяная пленка, широко распространённая на поверхности Мирового океана.
2.2 Загрязнение водных ресурсов нефтепродуктами в России
Если посмотреть в историю, то добыча нефти в России восходит к 16 веку и берет свое начало на реке Ухта. Первоначально он использовался в качестве лекарства и собирался с поверхности воды реки с использованием кустарных методов. С XIX века стали применять методы добычи нефти по скважинам. Этот метод позволил добывать с больших глубин не только нефть, но и газ.
Нефтяное бурение разрабатывалось в США, а затем в России также началось активное бурение в поисках нефти. В результате были обнаружены крупные месторождения: Каспийский регион и Северный Кавказ, Волго-Уральский регион и Западная Сибирь.
В России открыто около 2000 месторождений нефти и газа, самые крупные из которых расположены на Сахалинском, Баренцевом, Карском и Каспийском морях. Большая часть разведанных запасов нефти сосредоточена в Западной Сибири и в Уральском федеральном округе. В Восточной Сибири и на Дальнем Востоке нефть практически не добывается. Старейшими и наиболее истощенными районами нефтедобычи в России являются Урало-Поволжье, Северный Кавказ и Сахалин. Месторождения Западной Сибири и Тимано-Печорского региона открыты сравнительно недавно и находятся на самом пике своего развития.
Объемы добычи нефти ежегодно увеличиваются. В результате возникают потери при добыче и транспортировке, загрязняются окружающая среда и, в первую очередь, объекты гидроэнергетики и литосферы. По мнению некоторых экспертов, ежегодные потери составляют от 2 до 5% от добываемой в стране нефти.
По оценкам экспертов, нефтяная отрасль в России ежегодно теряет более 30 миллионов баррелей нефти из-за разливов маслянистых углеводородов. Это почти в семь раз больше, чем в случае аварии на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе, которая произошла 20 апреля 2010 года в 80 километрах от побережья Луизианы на месторождении Макондо.
Примером негативных последствий использования нефтепродуктов является экологическая ситуация в Ейске Краснодарского края. В 1991 году в городе Ейске были выявлены факты загрязнения побережья Таганрогского залива Азовского моря площадью 47 км2 керосином, выходящего из участка, на котором находятся склады ГСМ. Совместная комиссия экспертов Приазовского территориального комитета природных ресурсов, представителей Северо-Кавказского военного округа и Северо-Кавказского геоэкологического центра установила причины утечки керосина и его проникновения в море. Это были трещины в резервуарах казематного типа, неисправность трубопровода от хранилищ топлива до станций заправки самолетов. По результатам контрольного бурения комиссия пришла к выводу, что керосин, вытекающий из трещин хранилищ и трубопровода в течение 20-25 лет, накапливался в подземных водоносных горизонтах в зоне горюче-смазочных материалов, и заполняя их, начали течь до уровня моря. Экологические последствия того, что керосиновая линза в 1991 году внезапно взорвалась в рушащемся прибрежном утесе на западной окраине Ейска, хорошо известны. В течение нескольких месяцев керосиновая линза покрывала 50 км2 акватории Таганрогского залива на 36-километровом участке береговой линии от города Ейска до Долгой косы .
Это негативно сказалось на флоре и фауне залива. Пострадали сообщества планктона, периодически происходило промерзание рыбы. В некоторых особенно неблагоприятных местах люди чувствовали удушающие приступы.
По данным мониторинга подземных вод, проведенного специалистами ГУП «Кубангеология», объем линз из нефтепродуктов, расположенных в подземных водах на военном аэродроме Ейска в 2004 году, составил 2800 м3.
К регионам, подверженным повышенному негативному антропогенному воздействию на окружающую среду, относятся районы интенсивной добычи нефти и газа в Сибири: Ханты-Мансийский автономный округ, Республика Коми, Ямало-Ненецкий автономный округ. Из-за несовершенства технологий переработки углеводородов, их аппаратного дизайна, низкого уровня технических решений, добычи нефти и газа допускается большое количество безвозвратных потерь нефти и нефтепродуктов, которые составляют сотни тысяч тонн в год на весь объем используемого сырья. Нефтяной шлам, в котором в настоящее время накоплено более 7 миллионов тонн нефтегазовых предприятий, представляет большую опасность для окружающей среды.

2.4 Перспективные направления в очистке нефти и нефтепродуктов
Перспективным направлением в очистке нефти и нефтепродуктов является биотехнологический метод с использованием биосорбентов. Биосорбент представляет собой носитель с иммобилизованными на поверхности микроорганизмами, используемый для очистки органических соединений. В настоящее время существует большое количество биосорбентов на основе природных (торф, перлит, керамзит и т. д.) и искусственных (полипропилен, полиуретан и т. д.) материалов, различающихся по способу приготовления, а также культур микроорганизмов, иммобилизованных на его поверхность.
Традиционными подходами к очистке нефтесодержащих сточных вод (СВ) являются: флотация, химическая коагуляция, гравитационное разделение и осаждение.
Однако эти методы недостаточны из-за эксплуатационных трудностей, высоких эксплуатационных расходов, выбросов вторичных загрязняющих веществ и низкой эффективности очистки. К недостаткам традиционных методов в удалении нефти из сточных вод можно отнести:
1. Механические методы. Применение данного метода осложняется при очистке акваторий верфей и портов, поскольку акватории загрязнены различным мусором, что препятствует очистке вод от нефтепродуктов. Кроме того, технология нефтесборщиков не решает проблему очистки полностью, так как после сбора на водной поверхности остаётся около 30% нефтепродуктов.
Ещё одной отрицательной стороной данного метода является то, что при сборе нефти с помощь всасывающих устройств нефтесборщики поглощают значительное количество воды, около 40-80 % .
2. Физические методы. Например, технология очистки DAF (флотация растворенным воздухом) с трудом отделяет капли масла размером около 20 микрон и меньше из сточных вод. Для капель еще меньшего размера необходимо использовать дополнительные устройства предварительной очистки сточных вод перед флотацией. Это неизбежно влечет за собой увеличение занимаемой площади и более высокие капитальные вложения.
3. Химические методы. Основаны на добавлении в сточную воду химических реагентов, которые в свою очередь выводят нефть в виде осадка.
Недостатком данного способа является возможность накопления нефтепродуктов на дне водоёма, что приводит к вторичному загрязнению водной среды. Между тем, образование активного ила представляет собой проблему в результате флокуляции и деэмульгации процессов очистки нефтесодержащих сточных вод, поскольку он вреден при сбросе в открытый водоток.








Заключение
Для Мирового океана средние показатели нефтяного загрязнения – 5-10 мг/л. При превышении этих значений многие рыбы уже не могут существовать; а при концентрации 0,01 - 0,1 мг/л. погибает икра рыб, а также
молодь моллюсков ракообразных. Эти проблемы актуальны в том числе и для России, у которой из 13 внутренних и окраинных морей многие подвержены нефтяному загрязнению и испытывают интенсивную антропогенную нагрузку.
Распространяясь по поверхности воды, нефть загрязняет большие площади водоемов. Хорошо известно, что единица нефти может загрязнять воду в тысячу раз больше. Таким образом, 1 л масляных углеводородов наносит ущерб 1000 м3 воды. Причиной этого является содержание поверхностно-активных веществ (ПАВ). Они способствуют образованию устойчивых масляно-водных эмульсий.