Глава 3. Нефтедобывающая промышленность
Л.И. Бондалетова
Промышленная экология
Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. — Томск, 2002. — 168 с.
Глава 3. Нефтедобывающая промышленность
3.7. Загрязнение почвы нефтью
Локальные загрязнения почвы связаны чаще всего с разливами нефти и нефтепродуктов при повреждении трубопроводов и их утечках через неплотности в оборудовании.
Загрязнение больших площадей возможно при фонтанировании нефти.
Нефть, попадая в почву, опускается вертикально вниз под влиянием гравитационных сил и распространяется вширь под действием поверхностных и капиллярных сил. Скорость продвижения нефти зависит от ее свойств, грунта и соотношения нефти, воздуха и воды в многофазной движущейся системе. Первостепенное значение при этом имеют тип нефти, ее количество, характер нефтяного загрязнения. Чем меньше доля нефти в такой системе, тем труднее ее фильтрация (миграция) в грунте. В ходе этих процессов насыщенность грунта нефтью (при отсутствии новых поступлений) непрерывно снижается. При содержании в грунте 10-12 % (уровень остаточного насыщения) нефть становится неподвижной.
Движение прекращается также при достижении нефтью уровня грунтовых вод. Нефть начинает перемещаться в направлении уклона поверхности грунтовых вод. Для предотвращения миграции разлитой нефти бурят серию скважин и извлекают загрязненные грунтовые воды. В некоторых случаях на пути движения грунтовых вод ставится водонепроницаемый барьер (резиновые гидроизолирующие мембраны). Нефть, скопившаяся около барьера, удаляется при помощи специального оборудования.
Проявление капиллярных сил хорошо прослеживается при значительной проницаемости и пористости грунта. Пески и гравийные грунты, например, благоприятны для миграции нефти; глины и илы неблагоприятны.
В горных породах нефть движется в основном по трещинам.
Выживаемость растений в загрязненных нефтью почвах зависит от глубины проникновения корней. Нефтяное загрязнение разрушает структуру почвы, изменяет ее физико-химические свойства: резко снижается водопроницаемость, увеличивается соотношение между углеродом и азотом (за счет углерода нефти), что приводит к ухудшению азотного режима, нарушению корневого питания растений.
Первоначальное относительно слабое загрязнение почвы нефтью снижает количество микроорганизмов. Восстановление численности микроорганизмов наблюдается через 6 мес. В это время компоненты нефти используются микроорганизмами в качестве продуктов питания. Однако интенсивный рост микроорганизмов обедняет почву соединениями азота и фосфора и в дальнейшем может сыграть роль лимитирующего фактора, если учесть, что в почвах, загрязненных нефтью, с самого начала отмечается дефицит азота. Загрязнение почвы нефтью может оказать пагубное влияние на человека через пищевые цепи.
Ухудшение гидрогеологического режима территории, нарушение структуры и состава почвы выдвигают необходимость своевременной рекультивации (восстановления) нарушенных земель и вовлечения их в хозяйственный оборот.
При разведке, добыче, сборе, подготовке и транспорте нефти и газа занимается огромная территория под многочисленные нефтепромысловые объекты: скважины, технологические емкости, резервуары, линии электропередачи, очистные сооружения, компрессоры, нефтесборные пункты, установки подготовки нефти и газа, насосные станции, нефтеперекачивающие станции. По этой причине на балансе нефтяной промышленности земли больше, чем у других добывающих министерств.
Для рекультивации земель созданы специальные механизированные колонны с необходимой техникой и инвентарем. На предприятиях отрасли предусматривается увеличение коэффициента застройки нефтепромысловых территорий, использование однотрубных систем сбора и транспорта нефти, газа и пластовой воды, группирование скважин в кусты и использование наклонно-направленного бурения, прокладка нефтепромысловых трубопроводов и коммуникаций одинакового назначения параллельно в одной траншее.
Для предотвращения загрязнения почв при проектировании объектов нефтепромыслов предусматривается:
— полная герметизация систем сбора, сепарации и подготовки нефти и газа;
— автоматическое отключение скважин отсекателями при прорыве выкидной линии;
— покрытие изоляцией усиленного типа магистральных нефтепроводов со 100 %-ным просвечиванием стыков на переходах через искусственные и естественные преграды;
— использование бессточных систем канализации промышленно-ливневых и фекальных стоков;
— полное использование пластовых и промысловых сточных вод для закачки в продуктивные пласты и поддержания пластового давления;
— внутреннее противокоррозионное покрытие трубопроводов, перекачивающих пластовую воду.
Горнотехническая рекультивация земель на объектах нефтяной промышленности выполняется в строгом соответствии с утвержденными проектами на строительство конкретного объекта (трубопровода, установки по подготовке нефти и т. д.). Стоимость рекультивации включена в сводную смету строительства.
В проекте рекультивации земель по трассе трубопровода определены границы нарушенных земель; ширина зоны рекультивации в пределах полосы отвода; толщина снимаемого плодородного слоя почвы по каждому участку; место расположения отвала для временного хранения снятого плодородного слоя почвы; способы снятия, транспортирования и нанесения плодородного слоя почвы; объемы и методы погрузки, разгрузки и вывоза лишнего минерального грунта в указанном месте; методы уплотнения разрыхленного минерального грунта и плодородного слоя почвы после засыпки трубопровода.
Плодородный слой почвы снимается и перемещается в отвал бульдозерами при толщине слоя более 20 см. Обычно плодородный слой снимают на ширину траншеи поверху (+0,5 м в обе стороны). Затем минеральный грунт вынимают экскаватором и складывают вдоль траншеи. На уложенный трубопровод сначала засыпают минеральный грунт, затем равномерно плодородный слой, который после усадки прокатывают трактором на гусеничном ходу.
На участках, выделенных для размещения буровых установок, все работы по рекультивации выполняются в соответствии с планом-графиком, согласованным с графиком движения буровых станков. На проведение работ по каждой скважине составляют проектную документацию.
Вначале на участках снимают плодородный слой земли и складируют в буртах обычно в пределах участка. Для предотвращения воздушной и водной эрозии поверхность буртов засевают многолетними травами. Для хранения почвы выбирают возвышенные участки, на которых не застаиваются поверхностные и не выступают грунтовые воды. При рекультивации промплощадок буровых установок сначала засыпают нижний слой почвы, а потом верхний. Толщина создаваемого плодородного слоя должна быть не менее 50-70 см. Далее площадки разравниваются, выполняется вспашка и боронование участка с внесением органических удобрений.
Основная и наиболее трудоемкая задача по рекультивации земель, освобожденных от буровых установок, ‑ удаление остатков выбуренной породы, буровых растворов, сточных вод и др. В процессе бурения отходы обычно хранят в земляных амбарах с земляной обваловкой. Глубина амбаров обычно 4-5 м, вместимость ‑ около 3000 м 3 (три амбара на разведочных и два ‑ на эксплуатационных площадях). Амбары соединяют гравийными фильтрами или дренажными трубами. Вокруг площадки буровой сооружают кольцевую бетонированную канаву со стоками в амбар и устраивают дренажные канавы для отвода дождевых вод.
Остатки буровых растворов в земляных амбарах не высыхают в течение нескольких лет. Это означает, что засыпка амбаров как способ рекультивации земель в данном случае неприемлема. Было изучено несколько способов удаления опасных буровых стоков: естественное испарение, термическая и химическая обработка, закачка в поглощающие пласты, «выдавливание» в узкие траншеи, вывоз на поля испарения.
Высокая эффективность была отмечена у двух последних способов.
«Выдавливание» в узкие траншеи содержимого амбаров используют довольно широко. Метод заключается в следующем: вплотную к земляному амбару роют несколько траншей глубиной до 5 м, а затем перемычки между траншеями и амбаром разрушают, после заполнения траншей стоками их засыпают землей. Густой осадок, который не вытекает в траншеи, остается в земляном амбаре. После подсыхания его засыпают землей. После засыпки земля амбаров в течение нескольких лет не затвердевает, и этот участок практически не пригоден для сельскохозяйственного использования. Естественно, что «выдавливание» содержимого амбара в траншеи можно применять в тех районах, где это допускают геологические условия.
Вывоз на поля испарения предполагает создание специально облицованных или бетонированных амбаров вместимостью 15-20 тыс. м 3 . В течение двух лет сточные воды отстаиваются в них. После отстоя очищенную воду откачивают и используют на различные технологические нужды, а амбар засыпают землей. Этот способ экономически целесообразно использовать в том случае, когда расстояние до полей испарения не превышает 30 км. При этом на поля испарения вывозят лишь жидкую часть отходов, а оставшуюся грязь выдавливают в узкие траншеи.
Попытки использовать другие из перечисленных способов удаления стоков из земляных амбаров оказались безуспешными.
Метод естественного испарения хотя бы части жидких отходов, заполняющих шламовый амбар, прост и доступен, но малоприемлем из-за чрезмерной длительности. Он может быть рекомендован лишь для предварительной осушки амбаров.
Термическая обработка стоков (выжигание содержимого земляных амбаров с помощью специальных установок) пока экономически невыгодна. Производительность этого метода недостаточно высока (испаряется 8-10 м 3 /ч), а расход топлива большой.
Закачка в поглощающие горизонты ‑ один из надежных методов снижения загрязнения окружающей среды отходами бурения. Особенно рационально его использование при кустовом бурении, когда на одной площадке расположено много скважин и существует списанная скважина, пригодная для закачки отходов. Отходы можно закачивать в глубокие поглощающие горизонты, надежно изолированные от поверхности и пресноводных горизонтов. Глубина захоронения отходов ‑ не менее 800 м. Закачка жидких отходов предусматривает специальную систему их сбора и накопления, которая представляет собой двухсекционные котлованы. В первой секции (шламовом амбаре) оседает значительная часть механических примесей. Затем жидкие отходы перетекают во вторую секцию (накопительный амбар), из которой закачиваются в поглощающие пласты. Несмотря на надежность и экономическую целесообразность, этот метод используют в крайне ограниченных масштабах.
После удаления стоков рекультивируемый участок очищают от строительного мусора и металлических предметов, перепахивают на глубину, при которой после покрытия плодородным грунтом толщина очищенного слоя составляла бы не менее 0,7 м. Затем участок по акту передают землепользователю.
Источник
VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014
ПРОБЛЕМА НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОЧВЫ
Введение
Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сеть магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которые проходят по территории большинства субъектов Российской Федерации. Объем транспортируемой по трубопроводам нефти составляет 93% от общего объема транспортировки. В общем объеме грузооборота трубопроводного транспорта доля газа составляет 55,4%, нефти — 40,3%, нефтепродуктов — 4,3%.
В решении экономических и социальных задач трубопроводный транспорт приобрел важное народнохозяйственное значение. Транспортировка нефти по магистральным нефтепроводам вызывает необходимость в обеспечении надежной работы трубопроводных систем.
Отказы на магистральных трубопроводах наносят не только большой экономический ущерб из-за потерь продукта и нарушения непрерывного процесса производства в смежных отраслях, но и сопровождаются загрязнением окружающей среды, возникновением пожаров и даже человеческими жертвами.
Тема нашего реферата на сегодняшний день актуальна, т.к по официальным данным потери нефти из-за аварий на магистральных нефтепроводах превышают 1 млн. тонн в год.
Охватить весь комплекс проблем, связанных с загрязнением почвенных биоценозов, задача очень сложная и многообразная. В почве, населенной несчётным множеством организмов, — от бактерий до млекопитающих, включительно, — процессы обмена столь многообразны и сложны, что мы еще только подходим к их пониманию.
В связи с этим, представляется очень актуальной и насущной проблема загрязнения почв нефтью.
Таким образом, невозможно полностью исключить вероятность новых аварий, разливов нефти. В то же время нормативы контроля природопользования становятся с каждым годом все жестче, соответственно возрастают размеры штрафов. Только научно — исследовательские работы могут помочь в решении столь сложной и многоплановой задачи, как загрязнение почв нефтью.
Для того, чтобы рассматривать любую экологическую проблему, необходимо прежде всего знать “ участников “ этой проблемы. В нашем случае “ участниками “ этой проблемы являются: нефть и почва. Давайте рассмотрим их повнимательнее, с точки зрения их взаимодействия.
При транспортировке больших объемов нефти, высоких давлениях необходимо обеспечивать надежность магистральных нефтепроводов и предупреждение отказов, аварий. Естественное старение магистральных нефтепроводов и в связи с этим значительное повышение требований к их экологической безопасности — характерные особенности условий работы трубопроводного транспорта нефти. Эти моменты и определяют основные направления совершенствования системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в отрасли.
Цель нашего реферата:
— изучить проблемы загрязнения почв;
— познакомиться с проблемами нефте- и газопроводов;
— представить методики решения проблем связанных с нефтяным и газовым загрязнением почв.
Глава 1. Характеристика нефтепровода. Влияние нефтепроводов
Трубопровод — это магистраль из стальных труб диаметром до 1500 мм. Укладывают на глубину до 2,5 метров. Нефтепроводы оснащены оборудованием для обезвоживания и дегазации нефти, оборудованием для подогрева вязких сортов нефти. Для поддержания необходимого давления устанавливают специальные перекачивающие станции. В начале магистрали — головные, затем через каждые 100 — 150 км — промежуточные. Протяженность магистральных трубопроводов России составляет 217 тыс. км., в т. ч.151 тыс. км газопроводных магистралей, 46,7 тыс. км. нефтепроводных, 19,3 тыс. км. нефтепродуктопроводных. В состав сооружений трубопроводного транспорта входят 487 перекачивающих станций на нефте — и нефтепродуктопроводах, резервуарные парки вместимостью 17,4 млн. куб. м., а также 247 компрессорных станций, 4053 газоперекачивающих агрегата и 3300 газораспределительных станций.
В предаварийном состоянии находятся промысловые трубопроводные системы большинства нефтедобывающих предприятий России. Основными причинами высокой аварийности при эксплуатации трубопроводов является сокращение ремонтных мощностей, низкие темпы работ по замене отработавших срок трубопроводов на трубопроводы с антикоррозионными покрытиями, а также прогрессирующее старение действующих сетей. Только на месторождениях Западной Сибири эксплуатируется свыше 100 тыс. км промысловых трубопроводов, из которых 30% имеют 30-летний срок службы, однако в год заменяется не более 2% трубопроводов. В результате ежегодно происходит до 35-40 тыс. инцидентов, сопровождающихся выбросами нефти, в том числе в водоемы, причем их число ежегодно увеличивается, а значительная часть инцидентов преднамеренно скрывается от учета и расследования.
В Российской Федерации общая протяженность подземных нефте-, водо- и газопроводов составляет около 17 миллионов километров, при этом из-за постоянных интенсивных волновых (колебаний давления, гидроударов) и вибрационных процессов, участки этих коммуникаций приходится постоянно ремонтировать и полностью заменять. Весьма актуальны вопросы защиты от коррозии для нефтяной, нефтегазодобывающей, перерабатывающей и транспортирующей отраслей, вследствие металлоемкости резервуаров хранения нефтепродуктов и прочих сооружений, наличие здесь агрессивных сред и жестких условий эксплуатации металлоконструкций. При общей динамики аварийности, по оценкам экспертов, причинами разрыва трубопроводов являются:
60% случаев — гидроудары, перепады давления и вибрации
25% — коррозионные процессы
15% — природные явления и форс-мажорные обстоятельства.
В течение всего срока эксплуатации трубопроводы испытывают динамические нагрузки (пульсации давления и связанные с ними вибрации, гидроудары и т.д.). Они возникают при работе нагнетательных установок, срабатывании запорной трубопроводной арматуры, случайно возникают при ошибочных действиях обслуживающего персонала, аварийных отключениях электропитания, ложных срабатываниях технологических защит и т.п.
Техническое же состояние эксплуатируемых по 20-30 лет трубопроводных систем оставляет желать лучшего. Замена изношенного оборудования и трубопроводой арматуры в последние 10 лет ведется крайне низкими темпами. Именно поэтому наблюдается устойчивая тенденция увеличения аварийности на трубопроводном транспорте на 7-9% в год, о чем свидетельствуют ежегодные Государственные доклады «О состоянии окружающей природной среды и промышленной опасности Российской Федерации».
Согласно Государственному докладу «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр РФ в 2006 г.» основными причинами аварий на магистральных трубопроводах в течение 2001 — 2006 гг. стали:
внешние воздействия — 34,3 %, (их общего количества),
брак при строительстве — 23,2 %,
наружная коррозия — 22,5 %,
брак при изготовлении труб и оборудования на заводах — 14,1 %,
ошибочные действия персонала — 3 %.
Основная причина аварий на внутрипромысловых трубопроводах — разрывы труб, вызванные внутренней коррозией. Износ внутрипромысловых трубопроводов достигает 80%, поэтому частота их разрывов на два порядка выше, чем на магистральных, и составляет 1,5 — 2,0 разрыва на 1 км. Так, на территории Нижневартовского района Ханты-Мансийского АО с начала эксплуатации месторождений построено 21 093 км внутрипромысловых и магистральных нефтегазопроводов, большая часть из которых уже пришла в аварийное состояние, но продолжает эксплуатироваться.
Доминирующей причиной аварий на действующих газопроводах России является коррозия под напряжением. За период с 1991 г. по 2001 г. из общего числа аварий по причине стресс-коррозии было 22,5%. В 2000 г. на ее долю приходится уже 37,4% от всех аварий. К тому же расширяется география проявления коррозии под напряжением.
Основные фонды трубопроводного транспорта, как и вся техносфера стареют, магистрали деградируют с всевозрастающей скоростью. Неизбежно приближаются кризисные явления. Например, износ основных фондов газотранспортной системы ОАО «Газпром» составляет около 65%. Таким образом, продление срока безопасной службы трубопроводных систем является важнейшей задачей транспортников нефти и газа.
В настоящее время внутритрубное обследование проведено в отношении магистральных нефтепроводов, а также 65 тыс. км газопроводов из 153 тыс. км общей протяженности. При этом ремонтируется около 1,5% опасных дефектов от общего количества обнаруженных дефектов. По данным АК «Транснефть» плотность распределения дефектов коррозии составляет 14,6 деф. /км. Скорость коррозии на значительной части — 0,2 — 0,5 мм/год, но имеет место и значительно большая скорость — от 0,8 до 1,16 мм/год.
Аварии на трубопроводе происходят не только по техническим причинам: существует и ряд других, основным из которых является так называемый человеческий фактор. Огромное число катастроф происходит в результате халатности, как работников, так и начальства.
Глава 2. Нефтяное загрязнение почвы
Почва — это связующее звено между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами и играет важную роль в процессах обмена веществами и энергией между компонентами биосферы. Почва — это средоточие жизни, среда обитания многих живых организмов.
«Дыхание» почвы существенно изменяет состав приземного слоя атмосферы. Почвенная влага, формируясь из атмосферных осадков, в дальнейшем определяет химический состав грунтовых, речных, озерных и в значительной мере морских вод. В почве постоянно и одновременно протекают химические, физические и биологические процессы. Немаловажную роль здесь играют процессы ферментативного и каталитического окисления, восстановления и гидролиза. В результате почва обогащается необходимыми неорганическими и органическими веществами, происходит химический круговорот веществ — сущность развития почвы, ее плодородия. Под плодородием понимают свойство почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде, снабжать корневые системы необходимым количеством воздуха и теплоты, обеспечивая тем самым нормальную жизнедеятельность растений.
Нефтяное загрязнение создает новую экологическую обстановку, что приводит к глубокому изменению всех звеньев естественных биоценозов или их полной трансформации. Общая особенность всех нефтезагрязненных почв — изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезо — и микрофауны и микрофлоры). Типы ответных реакций разных групп педобионтов на загрязнение неоднозначны.
Происходит массовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после аварии большинство видов почвенных животных полностью исчезает или составляет не более 1%. Наиболее токсичными для них оказываются легкие фракции нефти.
Комплекс почвенных микроорганизмов после кратковременной задержки отвечает на нефтяное загрязнение повышением численности и усилением активности. Прежде всего это относится к углеводородоокисляющим бактериям, количество которых резко возрастает относительно незагрязненных почв. Развиваются «специализированные» группы, участвующие на разных этапах в утилизации УВ.
Максимум численности микроорганизмов соответствует горизонтам ферментации и снижается в них по профилю почв по мере уменьшения концентраций УВ. Основной «взрыв» микробиологической активности падает на второй этап естественной деградации нефти.
В процессе разложения нефти в почвах общее количество микроорганизмов приближается к фоновым значениям, но численность нефтеокисляющих бактерий еще долгое время превышает те же группы в незагрязненных почвах (южная тайга 10 — 20 лет).
Изменение экологической обстановки приводит к подавлению фотосинтезирующей активности растительных организмов. Прежде всего это сказывается на развитии почвенных водорослей: от их частичного угнетения и замены одних групп другими до выпадения отдельных групп или полной гибели всей альгофлоры. Особенно значительно тормозит развитие водорослей сырая нефть и минеральные воды.
Изменяются фотосинтезирующие функции высших растений, в частности злаков. Эксперименты показали, что в условиях южной тайги при высоких дозах загрязнения — более 20 л/м2 растения и через год не могут нормально развиваться на загрязненных почвах.
Дыхание почв также чутко реагирует на нефтяное загрязнение. В первый период, когда микрофлора подавлена большим количеством УВ, интенсивность дыхания снижается, с увеличением численности микроорганизмов интенсивность дыхания возрастает.
Итак, процессы естественной регенерации биогеоценозов на загрязненных территориях идут медленно, причем темпы становления различных ярусов экосистем различны. Пионерами зарастания нарушенных почв часто являются водоросли.
2.1. Загрязненная почва.
Использование нефти человеком, ее добыча, транспортировка и хранение во внутренних морских водах и на суше отрицательно влияет на развитие всех элементов окружающей среды, особенно морских жителей акватории.
В настоящее время количество буровых платформ в мире насчитывается более 6500. Более 3 тыс. танкеров занято перевозкой нефтепродуктов.
Каждый год в мировой океан сбрасывается от 2 до 10 млн.т. нефти по тем или иным причинам. С помощью аэрофотосъемки со спутников было зафиксировано, что около 30% всей поверхности океана покрыто нефтяной пленкой, которая вызывает массовую гибель морской фауны и птиц.
Транспортировка основной массы нефтепродуктов на суше проходит по трубопроводам. Наиболее незащищенной частью магистральных трубопроводов являются переходы через каналы, реки, озера. Магистральные трубопроводы пересекаются с шоссейными и железнодорожными путями, реками, озерами и каналами.
На земной поверхности нефть частично подвержена фотохимическому разложению. Механизм этого процесса до сих пор не изучен.
Важной характеристикой в процессе изучения разливов на почвах является содержание парафина в нефти.
Чтобы оценить и проконтролировать уровень загрязнения окружающей среды, нужно разобрать группы нефтепродуктов, которые отличаются друг от друга. Перечислим характерные особенности:
– степень токсичности для живых организмов;
– скорость разложения в окружающей среде;
– характер происходящих процессов трансформаций в атмосфере, почве, грунте, биоценозах и акватории.
В почвах техногенные загрязнения находятся в следующих состояниях:
– в пористой среде – в жидкой легкоподвижной форме;
– на частицах почвы или горной породы – в связанной форме (сорбированной);
– в поверхностном слое земли — в виде плотной органоминеральной смеси.
Почву принято считать загрязненной нефтью, если концентрация горючего материала достигает уровня, когда происходит:
– угнетение или деградация растительного покрова;
– снижение продуктивности сельскохозяйственных угодий;
– нарушение экологического равновесия в почвенном биоценозе;
– вытеснение одним или двумя произрастающими видами растительности других, замедление деятельности микроорганизмов;
– вымывание нефти из почв в поверхностные или подземные воды.
Безопасный уровень загрязнения почв нефтепродуктами — уровень, при котором не наступает ни одно из перечисленных выше последствий, вследствие нефтяного загрязнения.
Ведение отбора проб производится для контроля уровня загрязнения почв, эколого-токсилогической оценки, для наблюдения за уровнем загрязнения почв от утечек нефтепродуктов, предупреждения критических ситуаций для животного мира.
Если экологическая авария все же произошла, то в процессе отбора проб устанавливается:
– глубина проникновения нефти в почву, ее направление и скорость внутрипочвенного потока;
– возможность и масштабы проникновения нефти из почв в водоносные горизонты;
– область распространения нефти в пределах загрязняемого водоносного горизонта;
– причина загрязнения нефтью почв и вод.
Несмотря на описанные выше экологические проблемы, в мире есть не только методы, находящиеся на этапе разработки, но и те которые успешно применяются.
2.2. Методы локализации и ликвидации нефтяного загрязнения почв.
В настоящее время существует выбор различных методов по снижению и предотвращению нефтяных загрязнений почв. В общем виде можно представить их классификацию следующим образом:
Выбор определенного метода напрямую зависит от следующих факторов: уровень загрязнения, состав нефти, продолжительность загрязнения, свойства почвы, ландшафтные и климатические условия. Как правило, используется комплексный подход в решении данных вопросов.
Механическая рекультивация загрязненных нефтью почв и грунтов проводится следующим образом: сначала откачивают нефть или нефтепродукты в емкости, производят обваловку загрязнения, делают замену почвы (т. е. сгребают и вывозят загрязненный слой). Этот метод применяется в качестве первичного мероприятия при крупном разливе нефти. Осуществление метода происходит с помощью специального оборудования. Разрешение проблемы очистки почвы при проникновении нефтепродукта в грунт этими способами невозможно. Ликвидация нефти с поверхности почвы осуществляется с помощью соответствующих насосов. Очистка загрязненного нефтью слоя производят экскаваторами, бульдозерами или тракторами. Далее происходит захоронение загрязненного слоя почвы в специальных могильниках. Возникает вопрос выбора места для их захоронения, так как сами могильники нередко становятся зонами риска вторичного загрязнения. Растекшуюся при аварии нефть перевозят в естественные углубления, защитные амбары или траншеи. Это краткосрочные меры, потому что отвод нефти в углубления со временем вызывает очаг новых загрязнений по направлению движения горючей жидкости, защитные дамбы из однородного грунта также можно использовать только на небольшой промежуток времени, поскольку возможна фильтрация нефтепродукта сквозь тело дамбы.
Замена почвы проводится при растекании нефтепродукта на ограниченных участках и при проникновении ее на глубину свыше 10 см. Пораженную нефтью почву собирают и вывозят на свалку для ее полного разложения, при этом происходит уничтожение верхнего плодородного слоя.
Физико-химические методы удаления загрязнений почвы нефтью включают:
• сорбция нефтепродуктов с поверхностного слоя почвы,
• электрохимическая очистка почвы и др.
Сжигание — самый быстрый и дешевый способ борьбы с разливами большого количества нефти и нефтепродуктов.
Оно считается экстренной мерой и применяется только тогда, когда существует угроза прорыва нефти в водный источник. В зависимости от типа нефтяного продукта ликвидируется от 1/2 до 2/3 разлива, оставшаяся часть проникает в почву. Из-за недостаточно высокой температуры в атмосферу попадают продукты возгонки и неполного окисления нефти; землю после сжигания необходимо отправлять на свалку, так, например, в Москве каждый год вывозят более 70 тысяч т. сгоревшей земли.
К такому методу, как сжигание почвы, прибегают в редких случаях, так как оно предполагает образование канцерогенных веществ, и сводит к минимуму возможность практического применения этого метода вблизи промышленных объектов и населенных пунктов. При этом нефть не подлежит утилизации, что приводит к большим материальным тратам.
Водная процедура обработки почв проходит в промывных барабанах с применением ПАВ, детергентов, моющих веществ и т.д. После промывные воды отстаиваются в специальных прудах или гидроизолированных емкостях, затем там проводится их разделение и очистка.
Дренирование почвы — это еще один способ промывания почвы от нефтяных продуктов на месте с помощью дренажных систем. Он может проходить в сочетании с микробиологическими методами.
Среди многих способов промышленной очистки грунтов важную роль следует отвести электрохимическому способу. Его принцип основан на использовании поля постоянного электрического тока и предполагает применение соответствующих устройств для очистки почвы от нефтяных продуктов. Применение данного способа показывает хорошие результаты. К примеру, под действием поля постоянного электрического тока из водонасыщенных глин, поврежденных нефтепродуктом, ликвидируется 50% загрязнителей.
В случае утечки нефтяных продуктов с помощью специального оборудования, можно прибегнуть к методу термической десорбции, он позволит получить полезные продукты вплоть до мазутных фракций. Разливы нефти также устраняются при помощи экстракционного метода. Экстракцию загрязнителей обычно проводят в промывных барабанах с использованием летучих растворителей с последующей отгонкой их остатков паром.
В ситуации нефтяного разлива легковоспламеняющихся продуктов в жилых кварталах, цехах, на автомагистралях, где взрыв и его последствия могут оказаться опаснее загрязнения почвы, разлив изолируется противопожарными пенами сверху или засыпается сорбентами.
За последнее время наибольшую популярность среди физико-химических методов ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов приобрел сорбционный метод.
Сорбция как метод сбора нефтяного продукта с поверхности почвы. Самым эффективным и актуальным методом оперативного сбора нефти при аварийных разливах является сорбция — применение различных сорбентов, образующих за счет процессов сорбции агломераты при контакте с нефтью.
Анализ технических условий сбора нефти и физико-химических закономерностей сорбции позволяет сформировать базовые требования к оптимальному сорбенту для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности почвы. Такими требованиям являются: большая сорбционная емкость сорбента; высокая селективность по отношению к извлекаемому веществу.
Глава 3. Воздействие газовой промышленности на почву
Характерной особенностью техногенного воздействия газопровода на окружающую среду является наличие термического влияния, связанного с возгоранием газа, а также значительное нарушение целостности почвенно-растительного покрова. Радиус термического воздействия, определяющий зону полного поражения окружающего растительного покрова в очаге отказа, составляет от 30 до 600 м, а котлован, образующийся в момент аварии газопровода, достигает максимальных размеров до 106*56*12 м. По своему характеру техногенное воздействие на все компоненты природы является комплексным, поскольку оно затрагивает биохимические процессы, происходящие в атмосфере, земле и водоемах. Так, загрязнение атмосферы обусловлено сжиганием попутного газа на факелах, продуктов деятельности компрессорных станций, выбросом газопродуктов в результате аварий и по другим причинам.
Негативное воздействие трубопроводов на природную среду на этапах строительства и эксплуатации характеризуется ответной реакцией со стороны окружающей среды, выражающейся, как правило, в трех формах:
адаптационной (локальным, статистическим смещением равновесия);
восстановительной (или самовосстановительной), характеризующейся полным возвратом экосистемы «объект – природа» в исходное состояние;
частично восстановительной (или невосстанавливаемой), характеризующейся необратимым сдвигом экосистемы от исходного (равновесного) состояния.
Таким образом, любое промышленное воздействие обуславливает определенный комплекс локальных потерь, имеющих соответствующую ответную реакцию в природе.
Тот или иной трубопровод в зависимости от транспортируемого продукта, способа прокладки, специфики окружающих условий оказывает различное воздействие на природу. Однако можно выделить общие черты такого воздействия, характерные для газопроводов. Газопроводы обладают значительно большей потенциальной энергией механического воздействия на окружающую среду. Поэтому аварийные ситуации, характеризующиеся значительным разрушением участка газопровода, как правило, определяют и специфику такого воздействия (уничтожение растительного покрова, нарушение целостности плодородного слоя почвы, изменение естественного рельефа и природного ландшафта). Поскольку разрушение газопроводов в большинстве случаев сопровождается возгоранием газа, механическое воздействие усугубляется тепловой радиацией. Особенность аварийных ситуаций в экологическом смысле заключается в том, что методы охраны природы не носят в данном случае предупредительного характера. Это, по-видимому, будет иметь место до тех пор, пока параметр потока отказов магистральных трубопроводов не будет управляемым, достоверно прогнозируемым по времени и по месту развития отказа.
Большое значение с точки зрения охраны природы имеет формирование антропогенного ландшафта в процессе строительства трубопровода. Это имеет прямое отношение к функциональному развитию биогеоценозов конкретного вида, естественной миграции животных, эволюционному развитию гидрогеологических, климатологических и других естественных процессов.
Источниками комплексного воздействия на окружающую среду являются строительство и эксплуатация:
технологических и вспомогательных газовых объектов;
постоянных подъездных дорог к объектам;
временного жилпоселка строителей;
временной производственной базы и складского хозяйства;
временного водоснабжения и канализации, теплоснабжения, электроснабжения.
Воздействие на почвенный покров.
Прямые воздействия на почвенный покров связаны с проведением подготовительных земельных работ и выражаются в следующем:
нарушении сложившихся форм естественного рельефа в результате выполнения различного рода земляных работ (рытье траншей и других выемок, отсыпка насыпей, планировочные работы и др.);
ухудшении физико-механических и химико-биологических свойств почвенного слоя;
уничтожении и порче посевов сельскохозяйственных культур и сенокосных угодий;
захламление почв отходами строительных материалов, порубочными остатками и др.
техногенных нарушениях микрорельефа, вызванных многократным прохождением тяжелой строительной техники.
К негативным воздействиям на земельные ресурсы во время эксплуатации газовых объектов относятся:
Прямые потери земельного фонда, изымаемого под размещение постоянных наземных сооружений;
Неудобства в землепользовании из-за разделения сельскохозяйственных угодий трассами инженерных коммуникаций и автодорог;
Сокращение сельскохозяйственной продукции, связанное с долгосрочным изъятием пахотных земель и ухудшения плодородных свойств почвы на временно отводимых землях.
Источником загрязнения воздушного бассейна при строительстве являются:
Выхлопные газы строительных машин и механизмов, автотранспорта, котельных и передвижных электростанций на жидком и газовом топливе;
Дым от двигателей, сжигание остатков древесины и строительных материалов;
Углеводороды от складов ГСМ, автозаправочных станций, топливных баков;
Сварочные аэрозоли от трубосварочных установок и ручной сварки.
Источником загрязнения водных объектов при строительстве являются бытовые, промышленные и ливневые стоки с площадок временного жилого поселка, временных объектов, с площадок технологических объектов.
Заключение
Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию.
Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.
Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.
Трубопровод (тот или иной) в зависимости от транспортируемого продукта, способа прокладки, специфики окружающих условий оказывает различное воздействие на природу. Однако можно выделить общие черты такого воздействия, характерные для газопроводов. Газопроводы обладают значительно большей потенциальной энергией механического воздействия на окружающую среду. Поэтому аварийные ситуации, характеризующиеся значительным разрушением участка газопровода, как правило, определяют и специфику такого воздействия (уничтожение растительного покрова, нарушение целостности плодородного слоя почвы, изменение естественного рельефа и природного ландшафта). Поскольку разрушение газопроводов в большинстве случаев сопровождается возгоранием газа, механическое воздействие усугубляется тепловой радиацией.
Особенность аварийных ситуаций в экологическом смысле заключается в том, что методы охраны природы не носят в данном случае предупредительного характера. Это, по-видимому, будет иметь место до тех пор, пока параметр потока отказов магистральных трубопроводов не будет управляемым, достоверно прогнозируемым по времени и по месту развития отказа.
Список литературы
Влияние нефтезагрязнения окружающей среды на ростовые и физиологические характеристики опытных живых организмов ( Бородулина Т.С. Материалы Международной заочной научной конференции «Проблемы современной аграрной науки». Красноярск, КрасГАУ, 2010 г.)
Влияние низких уровней нефтезагрязнения почвы на активность оксидоредуктаз (Полонский В.И., Борцова И.Ю., Полонская Д.Е., Бородулина Т.С. Вестник КрасГАУ. 2010г.)
Основы экологии. В.Д. Валова. (Издательский дом «Дашков и Ко». М – 2001г.)
Применение методов системного анализа для оценки геоэкологических рисков в газовой отрасли. (Самсонов, д.т.н. А.С. Казак, д.биол.н. В.Н. Башкин Москва. №2, 2007г.)
Природопользование. Учебник. (Арустамов Э.А. Издательский дом «Дашков и Ко». М – 2000г.)
Источник