Химическое загрязнение почвы нефтью

Загрязнение почв нефтью

В последние годы проблема нефтяных загрязнений становится все более актуальной. Развитие промышленности и транспорта требует увеличения добычи нефти как энергоносителя и сырья для химической промышленности. А вместе с тем, это одна из самых опасных для природы индустрий. Ежегодно миллионы тонн нефти выливаются на поверхность Мирового океана, попадают в почву и грунтовые воды, сгорают, загрязняя воздух.

Большинство земель в той или иной мере загрязнены сейчас нефтепродуктами. Особенно сильно это выражено в тех регионах, через которые проходят нефтепроводы, а также богатых предприятиями химической промышленности, использующими в качестве сырья нефть или природный газ. Ежегодно десятки тонн нефти загрязняют полезные земли, снижая ее плодородие, но до сих пор этой проблеме не оказывают должного внимания.

Основной источник загрязнения почвы нефтью – антропогенная деятельность. В естественных условиях нефть залегает под плодородным слоем почвы на больших глубинах и не производит существенного на нее влияния. В нормальной ситуации нефть не выходит на поверхность, происходит это только в редких случаях в результате подвижек горных пород, тектонических процессов, сопровождающихся поднятием грунта.

Основные загрязнения нефтью происходят в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти по сухопутным и, особенно, морским магистралям.

Экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами зависят от параметров загрязнения, свойств почвы и характеристик внешней среды.

К первой группе факторов относятся химическая природа загрязняющих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения и др. Как было отмечено выше, нефть состоит из многих фракций, существенно различающихся между собой по физико-химическим свойствам. Поэтому их поведение в почве различно.

Наибольшей проникающей способностью обладают легкие фракции, которые капиллярными силами затягиваются на глубину до 1 метра. Будучи загрязнена только легкими фракциями, почва со временем может самоочиститься, так как эти фракции обладают низкими температурами кипения и довольно быстро испаряются.

Тяжелые битумные фракции, которые находятся в нефти растворенными в летучих фракциях, проникают не глубже 12 см. При нормальной температуре это твердые аморфные вещества, они адсорбируются из раствора почвенными частицами верхнего слоя, склеивают их, застывают и образуют твердую корку. Такое загрязнение не может быть ликвидировано естественным путем.

Фракции нефти имеют разную токсичность. Поэтому загрязнение тяжелыми фракциями наносит косвенный вред – ухудшает или вообще делает невозможным аэрацию почвы, понижает содержание в почве кислорода, что приводит к снижению количества или вообще вымиранию аэробной части микрофлоры и, наоборот, увеличению числа анаэробов. Наиболее опасно загрязнение именно самой нефтью: при этом легкие фракции проникают вглубь, а тяжелые создают корку на поверхности, не давая первым испариться. В результате все живое в почве просто гибнет, почва теряет свои хозяйственные свойства, становится мертвой.

Ко второй группе факторов принадлежат структура почвы, гранулометрический состав, влажность почвы, активность микробиологических и биохимических процессов и др.

Чем крупнее частицы почвы, тем легче нефть и нефтепродукты проходят внутрь ее, в ее нижние слои. От структуры почвы также зависит степень аэрации почвы, а следовательно, интенсивность испарения и окисления нефти. Влажная почва отталкивает гидрофобные нефть и нефтепродукты, препятствуя ее впитыванию.

К внешним факторам относятся температура воздуха, ветреность, уровень солнечной радиации и особенно доля ультрафиолетового излучения в свете, растительный покров и пр.

Чем выше температура воздуха, тем выше скорость окислительных процессов, посредством которых разлагается на воздухе нефть. Соответственно в летнее время нефть быстрее разлагается: легкие фракции испаряются, тяжелые окисляются. Зимой, при отрицательной температуре, большинство тяжелых фракций переходят в твердое состояние и вообще не окисляются, поэтому основная часть (если не все) процессов разложения нефти и нефтепродуктов происходят именно летом. Ветер обдувает верхний слой почвы свежим воздухом, создавая динамически повышенную концентрацию кислорода над ней, способствуя окислению. К тому же ветер создает токи воздуха в воздушной системе почвы, по крайней мере той ее части, что осталась после загрязнения. Выветривание верхнего загрязненного и окисленного слоя также содействует дальнейшему очищению. Ультрафиолетовое излучение способствует окислительным реакциям и поэтому сильно ускоряет разложение нефти на поверхности земли и, особенно, на водных гладях.

При сильном нефтяном загрязнении растительный покров обычно вымирает. Однако, если загрязнение не очень велико, то он может способствовать очищению почвы. Образующийся от него за несколько лет растительный опад создает над загрязненным слоем чистый гумусовый слой, богатый аэробной микрофлорой, которая может вести окисление лежащих ниже нефтепродуктов.

Специфика загрязнения земель нефтепродуктами заключается в том, что последние долго разлагаются (десятки лет), на них не растут растения и выживают не многие виды микроорганизмов. Восстановить земли можно путем удаления загрязненного почвенного слоя вместе с нефтью. Далее может следовать либо засев культурами, которые в получившихся условиях смогут дать наибольшее количество биомассы, либо завоз незагрязненной почвы.

Восстановление загрязненной нефтепродуктами земли проходит в три основных этапа:

— удаление загрязненной нефтью почвы;

— рекультивация нарушенного при этом ландшафта;

На первом этапе вывозится минимальное количество загрязненной почвы и свозится в места захоронения или используется там, где от нее не требуется плодородных свойств (нанесение дамб и т.п.).

На втором этапе производится завоз нового плодородного слоя и вскрышных пород с хорошими почвообразующими свойствами, формирование нужного рельефа. Характер проведения этих работ зависит от таких факторов как вид последующего использования рекультивируемых площадей, климат, и окружающий рельеф.

На третьем этапе, соответственно, производится приспособление к сельскохозяйственному использованию. Заключается оно, как правило, в обеспечении нужного водного режима, защите от эрозии, оползней и т.д. Третий этап не является обязательным, но поскольку восстановление земель производится в основном под сельскохозяйственные нужды, то он обычно проводится тоже.

Таким образом, нефть представляет собой смесь углеводов и их производных, в целом свыше 1000 индивидуальных органических веществ, каждое

из которых может рассматриваться как самостоятельный токсикант. Основной источник загрязнения почвы нефтью – антропогенная деятельность. Загрязнение происходит в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти.

Экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами зависят от параметров загрязнения (химическая природа загрязняющих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения и др.), свойств почвы (структура почвы, гранулометрический состав, влажность почвы, активность микробиологических и биохимических процессов и др.) и характеристик внешней среды (температура воздуха, ветреность, уровень солнечной радиации и особенно доля ультрафиолетового излучения в свете, растительный покров и пр.). Восстановление загрязненных нефтепродуктами земель проходит либо засевом культур, устойчивых к нефтяному загрязнению, либо завозом незагрязненной почвы, что осуществляется в три основных этапа: удаление загрязненной нефтью почвы, рекультивация нарушенного ландшафта, мелиорация.

Дата добавления: 2014-12-27 ; просмотров: 5418 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами

Одна из важнейших проблем экологии – загрязнение нефтью и продуктами ее переработки. Это нарушает кислородный баланс, провоцирует глобальное изменение климата на планете. Вода покрывается пленкой, которая затрудняет влаго-, тепло-, газообмен. Последствия не просто тяжелые, а порой необратимые.

Пути загрязнения нефтепродуктами

Загрязнение экосистемы нефтью становится следствием развития промышленности и частых природных выбросов. В естественной среде она просачивается сквозь трещины в дне океана, попадает в водоемы с разрушающимися горными породами. Выбросы происходят в областях с нефтегазовыми бассейнами, где ведется добыча.

Еще загрязнение окружающей среды происходит при добыче, сборе и подготовке нефти:

30% загрязнений происходят при транспортировке нефти;
0,3% – при операциях по добыче;
4,9% – вследствие аварий при перевозках судами;
2% – в результате аварий на нефтедобывающих заводах;
3,5% – отходы после очистки сырца;
9,8% – выбросы техникой в атмосферу;
9,8% – городские и промышленные отходы.

Итого 60,3%. При этом не установлено, провоцирует ли остальные 39,7% загрязнений человек или это происходит по воле природы. Однако ясно одно: нефтезагрязненные отходы относятся к 3-му классу опасности, в их состав входят оксид кремния, углеводородная смесь, песок, грунт, мазут, щебень.

Тара, загрязненная нефтепродуктами, причисляется к 4 классу опасности. Поэтому утилизация токсичных отходов – задача № 1 для многих промпредприятий, автосервисов, мастерских по ремонту.

Несанкционированный выброс становится еще одной причиной загрязнения экосистемы.

Влияние на экосистемы и их обитателей

Последствия загрязнения окружающей среды нефтепродуктами не только наносят удар экологии. Ухудшается качество ресурсов, меняется видовой состав загрязненных участков. У животных и растений возникают тяжелые болезни.

Водные ресурсы

Загрязнение нефтью наносит ущерб и гидросфере. Тяжелые соединения проникают в толщу воды с частичками взвесей и фитопланктоном. По мере опускания на дно часть их поглощает зоопланктон и моллюски: некоторые хранят в себе токсичные соединения, но для остальных такая пища либо смертельна, либо провоцирует мутации.

Поскольку беспозвоночные мало двигаются, воздействие на них длится десятки лет. Загрязнение сланцевой нефтью негативно отражается на рыбе, особенно на икре и молодых особях. У них изменяется печень, нарушается работа сердца, разрушаются плавники. При этом пищевая цепочка провоцирует дальнейшее распространение отравляющих веществ.

Фауна

Нефть проникает в кожу ряда животных и провоцирует отравление. У всех представителей фауны зараженной зоны присутствует раздражение глаз. Меньше остальных защищены полярные медведи, у них комкается мех. Они утрачивают способность сохранять тепло с влагой и погибают.

У птиц в холодной воде с плотной нефтяной пленкой спутываются перья. Они приземляются на загрязненный слой, но выбраться уже не могут и тонут.

Многие животные гибнут в результате интоксикации и мутаций. Рождается потомство с аномалиями развития.

Почва

Факт загрязнения почвы нефтепродуктами фиксируется, когда пятно добирается до берега или вследствие выбросов прямо на землю. На участках добычи и переработки риски заражения более высокие вследствие нарушений технологических процессов, негерметичности оборудования.

Не соблюдается и процедура утилизации отходов – она сложная, хранилища заполнены под завязку. В итоге их сливают в природную среду, а почва и песок, загрязненные нефтью или нефтепродуктами, нарушают экосистему.

Попадая на землю, отравляющие вещества утекают в почву. Компонентный состав отходов таков, что тяжелые битумные фракции опускаются на минимальную глубину, отделаются почвенными частичками и склеивают их. Так формируется твердая корка.

Крайне опасно, если сама нефть проникает в почву. Легкие компоненты спускаются вглубь, а тяжелые не позволяют им испаряться. Образуется мертвая зона. Вначале грунт, загрязненный нефтепродуктами, вызывает гибель микрофлоры, потом – растений.

Человек

Нефтяное загрязнение негативно сказывается и на здоровье человека. Истощение, снижение качества ресурсов влечет падение уровня жизни людей. Последствия разливов провоцирует ущерб, а это крупные денежные расходы.

В организм нефть проникает с отравленной водой, пищей, вдыхаемым воздухом. Симптомы отравления:

головная боль и головокружение;
сильная утомляемость;
спазмы ЖКТ;
аритмия;
рассеянность;
нарушения слуха, обоняния, зрения.

При тяжелой интоксикации больной не может полностью восстановиться. Происходит изменение состава крови, расстройства ЦНС, выработка гормонов щитовидной железы превышает норму. Все это характерно для работников отраслей нефтедобычи и переработки и жителей близлежащих населенных пунктов.

Степени загрязнение нефтью Мирового океана

Загрязнение гидросферы измеряется степенями:

Слабое – токсины оказывают слабое влияние на планктон.
Среднее – у воды и рыбы специфические привкус и запах, фиксируется аномальное развитие и гибель личинок рыб. Некоторые участки покрыты пятнами.
Сильное – рыбы мигрируют, случайно оказавшиеся здесь особи и икра погибают, из-за нарушения обменных процессов и недостатка кислорода отсутствует планктон. Пленка более выражена.
Самая высокая степень загрязнения мирового океана нефтепродуктами приходится на участки разливов в процессе перевозки. Флору и прибрежную зону покрывают нефть и мазут, все в плотной пленке. Здесь полностью изменяется ход обменных процессов, нет рыбы и планктон.

Методы борьбы

Несмотря на действие международной конвенции по предотвращению загрязнения моря нефтью, профилактика утечки осложняется несовершенством технологий нефтедобычи и переработки. Способы очистки воды и почвы существуют следующие:

Механические – загрязненный слой черпают имеющимися средствами. В России используют вихревую воронку, которая позволяет отделить нефть от других фракций и собрать ее.
Физические – после установления границ почвенного очага заражения его взрывают.
Физико-химические – применяются адсорбенты.
Микробиологические – над очагом рассеивают бактерий, которые питаются нефтью.
Химические – используются кислоты и растворители с натрием, кремнием, железом.

Профилактика загрязнений предполагает соблюдение норм экозаконодательства, контроль состояния транспорта. На практике все это – на совести нефтяных компаний.

Рекультивация нефтезараженных земель

Только рекультивация земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, позволяет вернуть их в сельхозоборот. Работы по очистке и восстановлению следующие:

плодородный слой снимается и складируется в буртах;
бурты сверху засеиваются многолетними травами для профилактики эрозии;
почва хранится на возвышенностях, где не застаиваются поверхностные воды и куда не поднимаются грунтовые.

Плодородный слой при рекультивации насыпается толщиной минимум 50-70 см. Затем ведется выравнивание, вспашка и боронование площадки. Под конец все удобряют органикой.