Возможные загрязнения гидросферы Северо-Западного региона продуктами нефтепереработки

Possible contamination of the hydrosphere the north-west region with refined petroleum products


УДК 332.1

13.12.2016
 696

Выходные сведения:
Кармановская Т. В. Возможные загрязнения гидросферы Северо-Западного региона продуктами нефтепереработки // СтройМного, 2016. №4 (5). URL: http://stroymnogo.com/science/tech/vozmozhnye-zagryazneniya-gidrosfery/

Авторы:
Кармановская Т. В., к.х.н., доцент каф. «Живописи и реставрации» ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургская Государственная художественно-промышленная Академия им. А.Л.Штиглица, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация (191028 г. Санкт-Петербург, Соляной пер., 13) e-mail: tanya-1narod@rambler.ru

Authors:
Karmanovskaya T. V., ph. D., associate professor, dep. "art and restoration" fgbou vpo saint-petersburg state art-industrial academy Stieglitz, St. Petersburg, Russia (191028 St. Petersburg, Solyanoy lane, 13) e-mail: tanya-1narod@rambler.ru

Ключевые слова:
загрязнение природной среды, виды отходов, отходы нефтепродуктов, нефтяное загрязнение, загрязнение грунтовых вод, уничтожение и захоронение отходов

Keyword:
environmental pollution, types of waste, waste oil, oil pollution, pollution of groundwater, destruction and disposal of waste

Аннотация: 
Борьба с загрязнением природной среды - важнейшее условие обеспечения экологической безопасности населения. Эффективность применяемых к их снижению мер во многом определяется возможностью доказательного выявления виновников загрязнения.

Наиболее важной задачей в сложившихся условиях является создание здорового и устойчивого рынка утилизированных материалов и продуктов с целью создания долговременных жизнеспособных систем утилизации.

Annotation: 
Combating environmental pollution is an essential condition to ensure the ecological security of the population. The effectiveness of mitigating measures is largely determined by the ability to conclusively identify the perpetrators of pollution.
The most important task in the current environment is creating strong and sustainable market for recycled materials and products with the aim of creating long-term sustainable utilization.

Возможные загрязнения гидросферы  Северо-Западного региона продуктами нефтепереработки


Россия является страной регионов, обладающих важнейшими сырьевыми и социально-экономического ресурсами. Аналитика природных объектов - это особая область исследований, характе­ризуемая сложным и непредсказуемым составом проб, глобальным масшта­бом выбросов и "человеческим фактором", направленным на со­крытие экологических правонарушений. Наибольшее число методов, препятствует работе анали­тика, можно построить на основе  проточной тонкослойной хро­матографии, селективной сорбции-десорбции из потока пробы при исполь­зовании  фотохимических методов для детектирования – идентификации веществ [1].

         В ближайшее время планируется резко увеличить транспорт нефти и нефтепродуктов через акватории Финского залива. Соз­данная правительством Санкт-Петербурга  Комиссия по экспертизе экологической безопасности строительства портов в Лужской губе, бухте Ба­тарейной, реконструкции С.-Петербургского и Кронштадского портов оценивает ожидаемые сбросы нефтепродуктов в акватории в объеме 1400...7000 т год - и это при полном соблюдении норм и правил терминальной обработки нефтепродуктов, требований Морского регистра РФ и выполнении положений Международной конвенции по предотвращению загрязнений акватории морскими судами

         Обостряется необходимость в разработке комплекса мер, направленных не только на предотвращение возможных загрязнений, но и на экспрессное выявление виновников аварийных и нелегальных разливов нефти и нефтепродуктов  и сбросов нефтесодержащих вод в акватории портов и Финского залива.

         Анализ проб различных разливов показал, что концентрация углеводо­родов нефтяного происхождения в воде составляет 0,1...0,4 мг/см3 (время отбора проб 1...24 час после разлива). При этом необходимо учитывать природные факторы, имеющие место при разливе: время года, температура воды воздуха, соленость воды, рельеф дна, погодные условия - давление, атмосферные осадки, интенсивность солнечной радиации и т. Д [2]. На результаты оказывают влияние также естественное волнение моря и интенсивность су­доходства в данном районе.

На интенсивность растекания нефти после разлива в море влияет ветер, температура, особенно при разливе высоковязкой нефти и нефти, обладающей тенденцией к затвердева­нию при низких температурах. Легкие нефтепродукты (бензин) будут испа­ряться, как и легкие фракции сырой нефти, оставляя на поверхности моря ме­нее испаряемые фракции в виде высоковязких остатков [3].

         В результате таяния льда, содержащего нефтепродукты, весной (или при перемещении загрязненного льда в области с более высокой температурой) загрязненность воды резко увеличивается. Эффект загрязнения может быть аналогичен залповому сбросу или разливу нефтепродуктов. При этом важно определить виновника загрязнения или невиновность судов, находящихся по соседству с местом таяния загрязненного льда и истинные размеры загрязнения принятия решения о необходимости ликвидации загрязнения.

         Существенное значение имеет биоразложение нефти. Морские организмы, преимущественно бактерии, выборочно атакуют молекулы с низкой молекулярной массой. При этом интенсивность разложения зависит от температуры, состава нефти и присутствия азота и фосфора. Интенсивность биологического и фотохимического окисления значительно меньше скорости испарения и эмульгирования [4].

Загрязнение грунтовых вод нефтяными углеводородами довольно часто происходит в результате инфильтрации сырой нефти через зону аэрации при фонтанировании нефтяных скважин, аварийных прорывах нефтепроводов и  утечек из хранилищ [9, 10, 11] . К числу мощных источников загрязнения подземных вод относятся накопители   сточных   вод   нефтегазоперерабатывающих   и   нефтехимических предприятий. Состав и количество сбрасываемых ими промстоков зависит о производственной мощности предприятия, его специализации, применяемого в технологии, состава сырых нефтей, газа и конденсата. Основная часть предприятий такого профиля имеет оборотное водоснабжение [12]. Однако водоотвод еще составляет 4... 10%. Нефтеперерабатывающие заводы сбрасывают 5 видов сточных вод. К первому виду относятся нефтесодержащие стоки, в которых нефть присутствует в эмульгированном состоянии. Концентрация нефтяных углеводородов в них не превышает 5...8 г/л. Они образуются при конденсации, водной промывке нефтепродуктов и их охлаждении, смыве полов производственных помещений, после очистки используемой аппаратуры. Рассмотренные стоки включают также ливневые воды. Их минерализация равна 0,7...1,5 г/л при рН 7,2...7,5. Ко второму виду относятся минерализованные сточные воды установок по обессоливанию нефти, преимущественно хлоридного натриевого и кальциевого составов. Как известно, сырые нефти содержат до 2% пластовых вод и до 0,5% солей. В стоках второго вида присутствуют фенолы (10...20 г/л), нефтяные углеводороды (1...10 г/л), серо­водород и сульфиды (30...40 г/л), неионогенные ПАВ, применяемые в качестве деэмульгаторов. Минерализация таких стоков достигает 30...40 г/л при рН 7,2.-8,0.

         Третий вид сточных вод включает кислые стоки с рН 2...4 сульфатного типа, образующиеся при регенерации серной кислоты, которая применяется для кислотной очистки нефтепродуктов. В них содержится до 1 г/л свободной серной кислоты. Четвертый вид представлен сернисто-щелочными сточными водами, отводимыми после защелачивания светлых нефтепродуктов и сжи­женных газов. Они содержат (в г/л): фенолы 6...12, нефтепродукты 8... 14, се­роводород и сульфиды 30...50 при рН 13... 14. К пятому виду относятся серо­водородные воды с рН 5...6, образующиеся после барометрических конденса­торов смешения. В них отмечаются фенолы (4...5 мг/л), нефтепродукты (10... 15 мг/л), сероводород и сульфиды (300...500 мг/л).

        Стоки нефтехимического производства обычно загрязнены продуктами нефтехимического синтеза [5]. Так, стоки производства синтетических жирных кислот имеют рН 2...4 и содержат 100...500 мг/л органических соединений. Сточные воды этил-смесительных установок и эстакад по наливу этилированных бензинов отличаются наличием тетраэтилсвинца.  Концентрация нефтепродуктов в них не превышает 10 мг/л.

         Cледует различать два вида нефтяного загрязнения. К первому виду относится загрязнение, возникающее в результате просачивания сырой нефти. Загрязнение второго вида наблюдается при поступлении в водоносные горизонты минерализованных пластовых и сточных вод, содержащих нефтяные углеводороды и отдельные продукты нефтехимического синтеза. Первый вид загрязнения обычно характерен для грунтовых вод, второй вид - для грунтовых и пластовых вод [6].

         Формирование загрязнения первого вида проходит в два этапа. Первый этап соответствует просачиванию нефти через зону аэрации под действием силы тяжести. Длительность его зависит от общего количества нефти, посту­пающей на земную поверхность, ее физические свойства и фракционного со­става, мощности зоны аэрации, литолого-петрографического состава пород [7]. Из многих показателей физических свойств нефтей для рассматриваемого процесса, обусловленного гравитационным механизмом,  особое значение имеют их плотность (р) и кинематическая вязкость (v). При прочих равных условиях, чем больше плотность и меньше кинематическая вязкость нефти, тем быстрее завершается первый этап. Плотность добываемых нефтей при t = 20 °С колеблется в пределах 0,73... 1,04 г/см3. По плотности нефти делятся на легкие (р < 0,87 г/см3), средние (р = 0,871...0,910 г/см3) и тяжелые (р > 0,910 I г/см3). Мировая добыча легких нефтей составляет 60%, средних - 31%, тяже­лых нефтей - 9%.

        На рис. 1 схематически изображена картина загрязнения грунтовых вод углеводородами нефти в результате фонтанирования нефтяной скважины. На рисунке видно, что основной особенностью нефтяного загрязнения первого вида является то, что формирование техногенной геохимической аномалии в самой верхней части водоносного пласта обусловливается преобладающей плотностью сырых нефтей 0,97 г/см3. В пределах аномалии выделяются три самостоятельные зоны.  В первой зоне нефть находится в виде пленки, толщина которой зависит  от ее плотности и количественного поступления из зоны аэрации. Во второй наблюдается образование эмульсии воды в нефти и далее по потоку нефти в воде. Более стойкие эмульсии обычно образуют тяжелые смолистые нефти. В третьей зоне подземные воды содержат нефтяные углеводороды в растворенном состоянии. Формирование рассмотренных зон свидетельствует о дифференциации нефтяных углеводородов в водоносном пласте [8]. Она происходит в результате различного количественного растворения углеводородов в воде, их сорбции водоносными породами и биохимической деструкции.     


        Рис. 1. Схематический геохимический разрез (а) и профиль (б) ореола загряз­нения грунтовых вод в результате фонтанирования нефтяной скважины.

Зоны ореола: I - восстановительные условия, II - переходные, III - окислитель­ные; А - абиотическая зона, Б - биотическая;

Породы:  1 - песок, 2 - галечник, 3 - суглинок, 4 - глина, 5 - известняк, 

В процессе формирования ореола загрязнения первого вида нефтяными углеводородами образуются абиотическая (А) и биотическая (Б) зоны ( рис.1). В пределах биотической зоны протекают основные биохимические процессы деструкции нефтяных углеводородов. Последние здесь находятся как в эмульгированном, так и в растворенном состояниях. В эмульгированном слое преобладают восстановительные условия, которые сменяются окислительными в зоне миграции растворенных углеводородов (зона III). В связи с этим в эмульгированном слое преобладают микроорганизмы из числа ана-эробов. В окислительных условиях биодеструкция углеводородов осуществляется аэробными микроорганизмами. В результате взаимодействия описанных процессов углерод мигрирует в загрязненных подземных водах в составе органических  соединений и комплексов тяжелых металлов с органическими лигандами, металлоорганических соединений [13].  Глобальное и региональное распространение получило загрязнение подземных вод такими органическими соединениями, как фенолы, бензол, этилбензол, хлорбензол,  1,1,1-трихлорэтилен, формальдегид, органические пестициды. Концентрации   перечисленных   ингредиентов   в   водоносных пластах контролируются в основном конвективной диффузией и (или) сорционно-биохимической деструкцией. Наблюдаемые содержания изменяются в  пределах (в мг/л): углеводороды сырых нефтей и нефтепродуктов 0,03-20, фенолы 0,001...0,10; бензол, этилбензол, толуол 0,001...9,32; хлорированные углеводороды 0,001...3,6; пестициды и их метаболиты 0,001...0,11. Эти соединения являются приоритетными объектами контроля загрязнения органическими веществами водных систем [14].

Все эти проблемы необходимо учитывать при разработке методов анализа различных выбросов нефтей и нефтепродуктов и доказательного определения источника загрязнения [15].  


Библиографический список


1. «Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков» Под редакцией Соколова В.Н. Москва: Стройиздат, 1992 г.
2. Хотунцев Ю.Л. «Человек, технологии, окружающая среда» Москва: Устойчивый мир, 2001 г.
3. Химия окружающей среды. Перевод с английского языка под редакцией А. Цыганкова. – Москва: Химия, 1982 г.
4. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. - Ленинград: Гидрометиоиздат, 1981 г.
5. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. – Ленинград: Гидрометиоиздат, 1991 г.
6. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4-х томах. Том 3. Энергетические проблемы человечества. – Москва: Мир, 1995 г.
7. Косолапов Л.А., Кармановская Т.В. Эколого-экономическая оценка и управление сбросами загрязняющих веществ в водотоки и водоемы. // Экономика и управление. СПб. № 04 (114) 2015г.
8. Алферова А.А., Нечаев А.П. «Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов» Москва: Стройиздат, 1987 г.
9. Горшков Д.О. Классификация прогнозов в электроэнергетике // ИТпортал, 2015. №4 (8). URL: http://itportal.ru/science/science/economy/klassifikatsiya-prognozov-v-elektro/
10. Кузнецов В.П., Цыпленкова К.С. Техническое усовершенствование как фактор экономической эффективности в сельском хозяйстве // Аэкономика: экономика и сельское хозяйство, 2015. №3 (7) URL: http://aeconomy.ru/science/economy/tekhnicheskoe-usovershenstvovanie-k/
11. Кузин Д.А. Результаты интеграции российских компаний в международные цепочки поставок // Иннов: электронный научный журнал, 2015. №3 (24). URL: http://www.innov.ru/science/economy/rezultaty-integratsii-rossiyskikh-k/
12. Ожерельева Н.К., Черненко А.В. Проблемы развития инжиниринговых компаний // СтройМного, 2015. №1 (1). URL: http://stroymnogo.com/science/economy/problemy-razvitiya-inzhiniringovykh/
13. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. «Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде» Ленинград: Химия, 1987 г.
14. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. «Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде» Ленинград: Химия, 1987 г.
15. Хотунцев Ю.Л. «Человек, технологии, окружающая среда» Москва: Устойчивый мир, 2001 г.

References


1. "Protection of production sewage and utilization of rainfall" Under Sokolov's edition V. N. Moskva: Stroyizdat, 1992.
2. Hotuntsev Yu. L. "Person, technologies, environment" Moscow: Lasting peace, 2001.
3. Environment chemistry. The translation from English under A. Tsygankov's edition. – Moscow: Chemistry, 1982.
4. Ramad F. Fundamentals of applied ecology. - Leningrad: Gidrometioizdat, 1981.
5. Vladimirov A. M., etc. Environmental protection. – Leningrad: Gidrometioizdat, 1991.
6. Revel P., Revel Ch. Sreda of our dwelling. In 4 volumes. Volume 3. Energy problems of mankind. – Moscow: World, 1995.
7. Kosolapov L. A., Karmanovskaya T. V. Ekologo-economic evaluation and management of dumpings of pollutants into waterways and reservoirs.//Economy and management. SPb. No. 04 (114) of 2015.
8. Alferova A. A., Nechayev A. P. "The closed systems of water management of industrial enterprises, complexes and areas" Moscow: Stroyizdat, 1987.
9. Gorshkov D.O. Klassifikacija prognozov v jelektrojenergetike // ITportal, 2015. №4 (8). URL: http://itportal.ru/science/science/economy/klassifikatsiya-prognozov-v-elektro/
10.Kuznecov V.P., Cyplenkova K.S. Tehnicheskoe usovershenstvovanie kak faktor jekonomicheskoj jeffektivnosti v sel'skom hozjajstve // Ajekonomika: jekonomika i sel'skoe hozjajstvo, 2015. №3 (7) URL: http://aeconomy.ru/science/economy/tekhnicheskoe-usovershenstvovanie-k/
11. Kuzin D.A. Rezul'taty integracii rossijskih kompanij v mezhdunarodnye cepochki postavok // Innov: jelektronnyj nauchnyj zhurnal, 2015. №3 (24). URL: http://www.innov.ru/science/economy/rezultaty-integratsii-rossiyskikh-k/
12. Ozherel'eva N.K., Chernenko A.V. Problemy razvitija inzhiniringovyh kompanij // StrojMnogo, 2015. №1 (1). URL: http://stroymnogo.com/science/economy/problemy-razvitiya-inzhiniringovykh/
13. Bespamyatnov G. P., YU.A's Moles. "Threshold limit values of chemicals in the environment" Leningrad: Chemistry, 1987.
14. Bespamyatnov G. P., YU.A's Moles. "Threshold limit values of chemicals in the environment" Leningrad: Chemistry, 1987.
15. Hotuntsev Yu. L. "Person, technologies, environment" Moscow: Lasting peace, 2001.

Возврат к списку