Нефтяное загрязнение мирового океана


По их словам, технология использования таких фильтров уникальна, а сами они сделаны на основе фукусовых водорослей — самых устойчивых в мире.

Разработка принадлежит Южному научному центру РАН совместно с Мурманским морским биологическим институтом. Как утверждает один из исследователей, кандидат биологических наук Олег Степаньян, несколько десятков килограммов фукусовых водорослей, расположенных в воде определённым образом, могут утилизировать несколько тонн нефтепродуктов.

«При разливах нефть можно собирать механически с помощью бонов, а можно более естественным и эффективным путём — отгородив опасный участок биофильтром из водорослей, который будет расщеплять нефть до простых веществ даже при дополнительных выбросах, — рассказал Степаньян „РИА Новости“. — Наши разработки можно применять в любой точке планеты, поскольку методология позволяет подобрать вид водорослей для конкретной территории и способ размещения их в воде».

Самое время вспомнить самые крупные экологические катастрофы, произошедшие в океане. Ведь все они так или иначе были связаны с нефтью.

Авария «Torrey Canyon»


Это судно считалось самым крупным нефтяным танкером 1960-х. 18 марта 1967 г. «Torrey Canyon», шедший из Персидского залива, приблизился к скалистым островам Силли неподалёку от английского полуострова Корнуолл. Невыспавшийся капитан направил танкер в один из проходов Ла-Манша, но не успел повернуть, и судно напоролось на риф. Из 18 танков были разорваны 14. Нефтяное пятно разлилось по площади 225 км² и двигалось к Корнуоллу — курорту Великобритании.

27 марта танкер затонул, но в его танках ещё оставалось 80 тыс. тонн нефти. Было решено уничтожить «Torrey Canyon» и находившееся в нём горючее сырьё с помощью бомбардировки. Британские ВВС сбросили в место крушения 40 бомб, в начинку которых для усиления пламени был добавлен алюминий. Следом за бомбардировщиками истребители сбросили в огонь более 20 тыс. литров бензина. Пожар был чудовищный — нефть поджигали ракетами, напалмом и вновь бомбами. Так продолжалось несколько дней. Одновременно морские пехотинцы и солдаты очищали пляжи Корнуолла. Завершить работы удалось лишь к началу июня.

После этой аварии были приняты три международные конвенции, утверждены законы и правила, регламентирующие спасательные работы в подобных случаях. Но более всего общественность впечатлили экологические последствия катастрофы. Только на побережье Корнуолла погибло 20 тыс. кайр и 5 тыс. гагарок — 90% популяции птиц этих районов. Сосчитать численность погибших рыб, крабов, морских ежей, угрей не представлялось возможным.

Крушение «Amoco Cadiz»


Нефтяной супертанкер «Amoco Cadiz», ходивший под флагом Либерии, но принадлежавший американской компании, затонул 17 марта 1978 г. Накануне вечером он сел на мель в 5 км от побережья Франции. Причиной стали подводные скалы, которые не заметил капитан.

Крушение «Amoco Cadiz». Фото: Public Domain

С гибнувшего судна с помощью вертолётов сняли экипаж, а сам танкер раскололся на три части и затонул. В Ла-Манш вылилось 240 тыс. тонн нефти. От неё пострадало всё побережье Бретани. Последствия удручающие: морской живности было убито больше, чем когда-либо до этого. Погибли устричные плантации, десятки тысяч рыб и птиц, обитавших в прибережном регионе.

Разлив нефти в Мексиканском заливе в 1979 г.

3 июня 1979 г. на буровой установке «Sedco 135», находившейся в южной части Мексиканского залива, произошла авария. Давление в установке упало, и из месторождения хлынула нефть. Сама платформа загорелась и рухнула в море.


По подсчётам экологов, всего в воду попало 500 тыс. тонн нефти. На мексиканские пляжи было выброшено 6 тыс. тонн, на побережье Техаса — 4 тыс. тонн. 120 тыс. тонн нефти опустилось на дно Мексиканского залива.

Читайте также: Тонут в чёрном золоте. Как животных спасают из нефтяных ловушек

В итоге почти полностью были уничтожены популяции крабов и птиц. Погибло очень много морских черепах. Некоторым биологическим видам потребовались годы, чтобы восстановить численность популяции.

Разлив нефти в Мексиканском заливе в 1979 г. Фото: Public Domain

Пожар на платформе «Piper Alpha»

6 июля 1988 г. в Северном море произошла большая катастрофа. На платформе «Piper Alpha», использовавшейся для добычи нефти и газа, начался пожар, который завершился взрывом. Погибло 167 человек из 226 там находившихся. Это крупнейшая по количеству жертв катастрофа в истории добычи природных ископаемых. Застрахованные потери составили 3,4 млрд долларов. Кроме того, был нанесён огромный ущерб окружающей среде. В течение нескольких дней нефть продолжала поступать в Северное море — с тех пор оно считается одним из самых загрязнённых в мире.

Авария «Exxon Valdez»


Нефтяной танкер «Exxon Valdez» вышел из порта Валдиз на Аляске в направлении Калифорнии 23 марта 1989 г. Он был полностью загружен нефтью. Капитану накануне крепко выпил, а потому оставил рубку, передав управление третьему помощнику и матросу, которые сами нуждались в отдыхе. Вскоре после полуночи судно налетело на риф и получило серьёзную пробоину.

В океан вылилось 50 тыс. тонн нефти, загрязнению подверглись 2,5 тыс. км побережья Аляски. Авария стала причиной гибели десятков тысяч рыб, птиц и животных, обитающих как в воде, так и на суше. Даже через 8 лет после катастрофы в некоторых пробах осадков обнаруживали следы нефти из танкера «Exxon Valdez».

Крушение «MV Braer»

Утром 5 января 1993 г. у танкера «MV Braer», который следовал вдоль берегов Шотландии гружёный норвежской нефтью, отказал двигатель. Сильный ветер стал сносить судно в сторону острова Мейнленд. Экипаж был эвакуирован с помощью вертолёта, а само судно спасти не удалось. Его вынесло на скалы — в результате крушения случилась утечка нефти объёмом почти 85 тыс. тонн. Самое крупное нефтяное пятно размером в 9 миль направилось на север в сторону песчаных пляжей острова Сент-Ниньян. Пятно меньших размеров снесло к побережью Шотландии.

Катастрофа «Prestige»


Крушение нефтяного танкера «Prestige» («Престиж») считается одним из самых крупных инцидентов, нанесших ущерб экологии. Авария случилась у берегов Испании 13 ноября 2002 г. Корабль попал в сильный шторм, в корпусе образовалась пробоина длиной 35 метров. Каждые сутки из танкера в воды Атлантики вытекало не мене 1 тыс. тонн мазута.

19 ноября судно затонуло окончательно, расколовшись на две части. В океан попало свыше 70 тыс. м³ нефти. На поверхности вдоль береговой линии образовалось пятно длиной более 1 тыс. км, что нанесло местной флоре и фауне огромный ущерб.

Для Европы этот разлив нефти стал самым катастрофическим за всю историю. Ущерб оценили в 4 млрд евро, для ликвидации последствий аварии было привлечено 300 тыс. волонтёров. Позже экологи провели исследование и выяснили, что у испанских рыбаков, принимавших участие в очистке побережья, наблюдаются генетические нарушения и заболевания лёгких.

Взрыв платформы в Мексиканском заливе в 2010 г.

20 апреля 2010 г. на нефтяной платформе, принадлежащей British Petroleum и расположенной в акватории Мексиканского залива, произошёл взрыв. Погибло 11 человек. Из скважины на глубине 1,5 км в море вылилось около 5 миллионов баррелей нефти. 75 тыс. км² Мексиканского залива оказалось покрыто нефтяной плёнкой — это 5 % его площади. От загрязнения пострадали все штаты, имеющие выход к заливу — Луизиана, Флорида, Миссисипи, Алабама.


Разлив нефти угрожал 400 видам животных, в том числе китам и дельфинам. Экологи находили сотни мёртвых черепах и тысячи птиц. Также была зафиксирована вспышка смертности китообразных на севере Мексиканского залива.

Источник: aif.ru

Современное состояние Мирового океана

Неконтролируемое воздействие на морские глубины ведет к глобальным проблемам из-за загрязнения Мирового океана. Многие виды флоры и фауны находятся на грани исчезновения.

Негативный процесс ускоряется. Уже сейчас он  на такой стадии, что через 40-50 лет у человечества не будет морепродуктов для употребления в пищу.

Насыщение воды углекислым газом, превышающим норму, ведет к ее окислению, нехватке кислорода, губит жителей морских глубин.


Факт.
Уже сегодняшнее поколение может застать исчезновения 70% кораллового богатства.

Виды и основные источники загрязнения Мирового океана

Вода покрывает 97% земной поверхности. Человек всю жизнь связан с окружающей средой. Его опасное вмешательство в природу усиливается и грозит бедой.

Загрязнение морских вод Мирового океана идет по 3 типам – физическое (сточные сбросы), химическое отравление промышленными отходами, биологическое воздействие опасными микроорганизмами. Каждый фактор представляет большую проблему.

Главные источники загрязнения:


  1. Промышленные и хозяйственные отходы – пестициды, химикаты.
  2. Захоронение на морском дне ядовитых веществ – радиоактивные отходы.
  3. Утечки судового транспорта – нефть, нефтепродукты.
  4. Аварии трубопроводов – газ, нефть.
  5. Разработки полезных ископаемых на дне – тяжелые металлы.

Все виды загрязнений ведут к нарушениям экологии водного пространства.

Справка. За прошедшее столетие загрязнение морской воды повысилось в 5 раз.

Нефть и нефтепродукты

Выливание чёрного золота в акваторию занимает одно из первых мест. Аварии танкеров, разлитие нефтепродуктов, добыча полезных ископаемых, образуют пленку на водной поверхности.

Загрязнение нефтью и разлитыми нефтепродуктами глубин Мирового океана, снижает доступ кислорода. Это ставит под угрозу животный мир. Больше всего страдают прибрежные районы. За несколько лет в гидросферу попало около 1800 млн тонн нефти.

Разлитая нефть

Сточные воды

Основные загрязнения, кроме нефти, вносят сточные воды. Их количество разрушает экосистему. Снимки со спутника показывают растекающиеся сбросы. Отравляющие компоненты вызывают гибель ценных пород рыб и растительности.

Условно сбросы делятся на 3 класса наиболее опасных загрязнителей морей:


  • сточные отходы промышленных предприятий, производство кислоты, удобрений, стройматериалов, нефти, угля;
  • сбросы органических смесей химической промышленности, перерабатывающих заводов, производства полимеров, каучука;
  • сточные воды с загрязнениями нефтедобывающих предприятий, легкой и пищевой промышленности.

Химикаты

Химическое загрязнение водной среды происходит по причине антропогенной деятельности человека. Основные источники — вещества, которые загрязняют океан, образуются при сжигании полимеров, топлива, химических отходов.

Выбросы из атмосферы пополняют водоемы, затем моря и океаны. Вызывают мутацию живых организмов.

Тяжелые металлы

Тяжелые металлы: ртуть, мышьяк, свинец, цинк широко используются промышленностью. Выбросы предприятий содержат их высокую концентрацию. Гидросфера пополняется загрязнениями тяжелых металлов через атмосферные осадки.

Пластмассовые отходы

Пластиковые отходы, попадая в водоемы, усугубляют проблему их загрязненности.


Справка.
Ежегодно просторы Мирового океана пополняются на 9 млн. тонн пластиковых отходов.

Это наносит значительный ущерб растительности и животному миру, ставя их на грань исчезновения. Бурное развитие азиатских стран, делает их основными источниками загрязнения полимерами морей и океанов.

Обнаружено загрязнение Тихого океана в виде острова, состоящего из пластикового мусора. Он занимает 8-9% поверхности воды. Масса «континента» достигает более 110 млн тонн. Водная среда на 80% отходов загрязняется с суши, 20% – сбрасывается с судового транспорта.


Пластик в океане

Радиоактивные отходы

Радиация — это «тихий убийца». У нее нет запаха, цвета, ее нельзя увидеть, но от этого она становится только грознее. Захоронения радиоактивных отходов, аварии лодок, сточные воды атомных электростанций – небольшой список источников радиоактивного отравления.


Важно!
Мировой океан заражен радиоактивностью, которая по концентрации равна 30 авариям на Чернобыльской АЭС.

Наиболее загрязненные акватории полностью теряют кислород, который замещается сероводородом.

Цветение воды

Массовое распространение водорослей вредит промысловой отрасли. Ученые связывают это с ядовитыми промышленными выбросами.

После окончания цветения водоросли и планктон погибают, начинается разложение, вызывающее рост бактерий. Они поглощают кислород, накапливаются в тканях живых организмов.

Тепловое загрязнение

По статистике, тепловое загрязнение океана возникает в результате сброса использованной воды, нагретой деятельностью электростанций, промышленных предприятий. Попадая в водную среду, они повышают температуру на 7-9˚C.

Нагретые пятна на поверхности распространяются на площади до 35 км2. Уменьшение уровня кислорода, нарушение равновесия водной среды превращается в экологическую проблему загрязнения океана.

Причины загрязнения вод Мирового океана


Насыщение водоемов ядовитыми веществами представляет серьезную угрозу для экологии планеты.

Причины масштабного загрязнения Мирового океана:

  • Промышленные отходы. Недостаточность очистных сооружений вносит свой негативный вклад в водоемы.
  • Техногенные катастрофы. Аварии судов, перевозящих опасные грузы, утечки, ведут к повышению концентрации ядовитых компонентов в океанских водах.
  • Твердые отходы образуют дрейфующие острова мусора. Их поедают обитатели морей, что приводит к их гибели.
  • Кислотные дожди. Промышленные выбросы, пыль, газ пополняют атмосферу углеводородами. Соединяясь с водой, они превращаются в кислоту, которая в виде опасных осадков падает вниз и отравляет гидросферу.
  • Сельскохозяйственные удобрения. Неконтролируемое использование химических удобрений для повышения урожая нарушает баланс экологии. Все это впитывается почвой, грунтовыми водами, питает русла рек, которые несут химикаты и становятся причинами загрязнения вод Мирового океана.
  • Утечки нефти. По всему миру фиксируют многомиллионные утечки нефтепродуктов. Они отравляют водную среду, склеивают оперение птиц, ведя к гибели, образуют пленку, не пропускающую кислород.

Мониторинг загрязнения мирового океана

Ученые постоянно изучают состояние гидросферы, чтобы найти пути решения проблемы. В процессе работы проводятся анализы морской среды, циклы загрязненности пресных вод, оцениваются последствия для морской экосистемы.

Обширные исследования затрагивают области источников, причин и выясняют опасность, которую представляет замусоривание водных просторов.

Последствия загрязнения

Возрастающие масштабы загрязнения экосистемы Мирового океана ведут к серьезным последствиям:

  • нарушается устойчивость экологической системы;
  • прогрессирует насыщение водной среды биогенными элементами;
  • появляются «красные приливы»;
  • накапливаются токсичные элементы, что приводит к отравлению воды;
  • снижается биологическая активность живых организмов;
  • возрастает число мутаций и канцерогенность.

Экологическая система Мирового океана пытается противостоять отрицательным воздействиям, но поступление новых порций загрязнений, становится причиной негативных последствий.

Пути решения

Огромный резервуар с драгоценной жидкостью, под названием Мировой океан, постепенно превращается в мусорный полигон.

Найти пути решения проблемы загрязнения – задача всех стран на планете:

  1. Воспитание подрастающего поколения.
  2. Строительство надежных очистных сооружений.
  3. Соблюдение технологии безопасной утилизации.
  4. Снижение количества используемых полимеров.
  5. Борьба с утечками нефти.
  6. Уменьшение токсичных выбросов в атмосферу.

Только общими усилиями можно добиться очищения водных ресурсов. Примером может служить Северный Ледовитый океан, совсем небольшой по сравнению с другими водоемами.

С середины ХХ века угроза глобального потепления и таяния льдов, вызвана вмешательством человека в экосистему Севера. Еще одной проблемой становится проведение испытаний ядерного и водородного оружия в акваториях Севера.


Внимание!
Начиная с середины ХХ века, до сегодняшнего дня в районе Ледовитого океана было произведено около 140 ядерных взрывов.

Неконтролируемый промысел ценных пород рыб и млекопитающих вносит негативное влияние на водную среду. Эти причины должны заставить людей найти методы борьбы с загрязнением Северного Ледовитого океана.

Таяние ледников

Самоочищение воды

Вода обладает удивительной способностью к самоочищению. В результате этого процесса обезвреживаются опасные компоненты, их большое количество оседает на дно, часть удаляется из водной среды в ходе испарения.

Существенное значение для очищения имеет трансформация вредных веществ, особенно это относится к Атлантическому океану, который больше всего загрязнен нефтью.

Очистка воды человеком

Современные достижения науки предлагают методы очистки и ликвидации последствий загрязнения Мирового океана отходами:

  • локализировать участки бедствия;
  • сжигание нефтепродуктов на этих участках;
  • удаление нефтяных пятен с помощью абсорбирующих частиц;
  • использование малых судов с устройствами для сбора нефти;
  • применение препаратов, которые в течение нескольких минут уничтожают следы разлития.

Несмотря на усилия, бывают такие загрязнения Мирового океана мусором, что ликвидировать проблему не удается. Это химические или радиоактивные виды.

Минимизация использования пластика

Пластик завоевал различные области жизни. Приблизительно 7-8 штук из 10 предметов выполнены из полимеров. Учитывая распространенность пластика, горы мусора, острова в океане, можно представить вредное влияние, которое оказывают загрязнения на Мировой океан.

Отказаться полностью от использования материала не удастся, но минимизировать его применение можно несколькими способами:

  • заменить пластиковые бутылки на стеклянные;
  • выпускать экологические хозяйственные сумки, вместо одноразовых пакетов;
  • продукты реализовывать в бумажных упаковках;
  • заменить полимерные контейнеры стеклянными емкостями;

Каждая семья, уменьшив применение пластиковых предметов, повысит шансы природы на оздоровление и очищения воды в грязных океанах.

Загрязнение океана

Охрана от нефтепродуктов

Мировой океан основной водный ресурс планеты. В 1958 Международной конвенцией были приняты нормы и стандарты по охране окружающей среды и Мирового океана от загрязнения нефтью.

Установленные нормы и стандарты по охране:

  1. Страны придерживаются международных норм для предотвращения загрязнения с судового транспорта.
  2. Страны принимают внутренние законы для предотвращения разлития нефтепродуктов.
  3. Государства вправе установить особые требования к иностранному транспорту на своей территории.
  4. Прибрежные государства могут принять правила для предотвращения загрязнения нефтепродуктами в акватории.

Законы подразумевают использование всеми государствами танкеров с двойным дном, наличие установок по очистке судна. Прием и сдача нефтепродуктов в порту происходит под началом капитана.

Ограничение промышленных выбросов

Глобальные выбросы промышленных предприятий грозят экологическими проблемами, загрязнением Мирового океана. Без разработки специальных действий не удастся снизить уровень загрязненности.

Ограничить их можно очисткой газов от примесей золы, серы, оксидов тяжелых металлов. Для этого использовать качественные сооружения для очистки выбросов, снабжать котлы уловителями ядовитых частиц.

Законодательные меры борьбы с загрязнением

Конвенцией 1982 года утвердила законодательные меры по загрязнению Мирового океана мусорными сбросами. Были обозначены требования, полного запрещения выбрасывать в морские воды любых веществ, требования к судам.

В 2018 году был принят закон о запрете пластиковой посуды на территории ЕС, так как полимеры вносят непоправимый ущерб в водное пространство Мирового океана.

Заключение

Ухудшение состояния гидросферы, неуважительное отношение к запасам важнейшего ресурса, грозит серьезными проблемами. Решать эти задачи нужно на мировом уровне и на уровне каждого человека.

Ответственность за мусорный «континент» в Тихом океане, лежит на плечах всех жителей планеты, которым лень дойти до контейнера.

Источник: EcologAnna.ru

Загрязнение среды нефтепродуктами и нефтью

Нефть – продукт природного происхождения, об источниках которого по сей день ведутся споры в ученой среде. Самые крупные нефтяные месторождения (30 из 45 самых больших) расположены в Азии, а точнее – на Ближнем и Среднем Востоке. Остальные 15-ть рассредоточены по разным земным регионам – Латинская и Северная Америка, Африка, Западная Сибирь и Юго-Восточная Азия.

Нефтяное загрязнение мирового океана

Нефтяное пятно

Основными фракциями, выделяемыми из нефти-сырца на предприятиях нефтепереработки, являются:

  • бензины;
  • промежуточные дистилляты:
  • дизельное топливо;
  • керосин;
  • газотурбинное топливо.
  • газойль;
  • котельное топливо (мазуты);
  • гудрон;
  • нефтяные масла.

Экспертная группа, исследующая нефтяное загрязнение водоемов нефтепродуктами, основные источники таких загрязнений классифицирует следующим образом:

Полезная информация
1 продукты современного биосинтеза
2 непосредственно нефть-сырец
3 нефть и её производные, попадающие в окружающую среду в процессе
  1. транспортировки по трубопроводам и с помощью наземных транспортных средств;
  2. операции на морских нефтяных терминалах, катастрофы на нефтеналивных судах и морских буровых платформах и так далее;
  3. промышленные, муниципальные и бытовые стоки, содержащие в себе отходы, загрязненные нефтепродуктами;
  4. миграционные нефтепотоки, просачивающиеся с морского дна из разломов и трещин.

Данные последних проведенных исследований говорят, что только за счет миграционного просачивания в морскую среду ежегодно попадает от 0,2 до 2 миллионов тонн нефти, что равно примерно половине всего нефтяного потока, который вливается в Мировой океан.

Морская транспортировка нефти посредством танкеров и подводных трубопроводов загрязняет морскую среду примерно на 20 процентов от общего нефтяного загрязнения из всех источников.

Доля загрязнений, происходящих в процессе бурения и последующей эксплуатации морских скважин, составляет меньше 0.2 процента.

Потери нефти и нефтепродуктов, которые происходят в результате аварий на береговых нефтяных терминалах и в процессе перекачке нефтепродуктов посредством подводных трубопроводов, составляют 5 и 10 процентов соответственно.

Основные транспортные потери составляют аварийные разливы нефти и нефтепродуктов в процессе танкерных перевозок (примерно 85 процентов всех потерь). Справедливости ради, стоит сказать, что в последнее время вклад этого источника в общий объем загрязнений сильно снизился.

Чаще всего утечки происходят в малых объемах и поддаются быстрой ликвидации. К примеру, в 2010-ом году всего произошло 12 тысяч разливов, и 85 процентов из них – это утечки объемов менее 7-ми тонн. Однако, именно такие постоянные небольшие разливы создают устойчивые загрязняющие радужные пленки в местах наибольшего трафика транспортировки и в местах нефтедобычи.

37 процентов таких загрязнений попадает в водную среду без аварий. Это связано с экологическим несовершенством существующих технологий нефтепереработки, в результате чего загрязняющие продукты попадают в окружающую среду через бытовые и промышленные стоки.

Посредством атмосферного переноса в крупнейшие водоемы Земли (реки, моря и океаны) попадает примерно 5 процентов всех нефтяных загрязнений, поскольку в атмосфере (по сравнению с почвами, донными отложениями и водой) содержится сравнительно немного загрязняющих веществ. Однако, большая скорость перемещения воздушных масс делает атмосферный перенос важным каналом, посредством которого вредные продукты попадают на морскую поверхность. Таким образом возможен перенос любого химически устойчивого вещества или материала.

Читать также:

Где и как добывается сланцевая нефть?
Где и как добывается сланцевая нефть?

Основные источники загрязнения в процессе деятельности по разведке и последующей добыче углеводородного сырья:

  • аварийные выбросы растворов (тампонажных и буровых);
  • аварийные выбросы самого добываемого сырья;
  • несанкционированные сбросы пластовых вод и шламов;
  • случайные утечки небольшого масштаба;
  • взмучивание донных отложений при бурении скважин (кратковременное загрязнение морей и других водоемов).

Кроме того, если платформа расположена на ледовой акватории, существует риск её разрушения под действием ледяных масс.

Несмотря на сложившееся мнение, аварийные разливы – не самые главные источники загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Их доля в общем загрязняющем потоке колеблется от 9-ти до 13-ти процентов. Несмотря на постоянное увеличение объемов перевозимой по морю нефти и её производных, тенденция снижения связанных с этим процессом нефтяных сохраняется. Стоит сказать, что катастрофы, при которых происходят разливы более, чем 30 тысяч тонн, достаточно редкое явление.

Точечными источниками загрязнений окружающей среды в течение длительного времени являются энергоустановки плавучих буровых платформ, в которых постоянно сжигаются нефтяное топливо и попутные газы.

Промышленные выбросы предприятий нефтегазовой сферы составляют примерно 20 процентов всех вредных промышленных выбросов. При этом основными источниками загрязнения атмосферы являются факелы, сжигающие попутные нефтяные газы.

Нефтегазодобыча приводит к образованию большого объема отходов.

Технически их размещают тремя главными способами:

  • хранение в особых типах земляных сооружений, называемых шламовыми амбарами;
  • захоронение путем закачивания в подземные горизонты;
  • вывоз на специальные полигоны.

По данным, получаемым из неофициальных источников, существующие специально оборудованные хранилища таких отходов переполнены. Кроме того, их вывоз на спецполигоны , находящиеся на значительном расстоянии, весьма дорог и также не безопасен с экологической точки зрения. В связи с этим существует практика сброса этих видов отходов, что называется, «за борт», а также путем закачивания под землю, что является прямым нарушением экологического законодательства.

Также, с точки зрения попадания вредных углеводородов в окружающую среду, очень опасны аварийные разрывы трубопроводов, а также разрывы, возникающие в процессе незаконных врезок.

Интересные факты о нефти

Что делают из нефти и как ее добыча влияет на окружающую среду

Считается, что человечество активно использует нефть в своих нуждах уже более 6000 лет. Древние вавилоняне использовали нефтяное вещество — битум для строительства зданий, а также для того, чтобы покрывать поверхность лодок и кораблей. Еще одно нефтяное вещество — гудрон использовался в VIII веке как скрепляющее вещество при прокладывании дорог в Багдаде.

Египтяне с помощью легких сортов нефти освещали дома. В основе рецепта греческого огня, который использовался византийцами как огнеметное оружие, была нефть. Сейчас из нефти производится бензин, разные виды пластика, косметика, стиральный порошок, лекарства и другие предметы, которыми мы пользуемся в повседневной жизни.

Интересные факты о нефти — история, геология, использование.

Происхождение термина

Русское слово нефть прошло интересную эволюцию — турецкое слово «нефт» было позаимствовано из персидского, в котором звучало как «нафт», а в древнеперсидском языке «нафт» обозначало не только нефть в современном понимании, но и просто жидкость. Персы взяли это понятия от ассирийцев (наптн), ассирийце же взяли от аккадцев корень «нпт», что означает «извергать». В аккадском языке еть слово напатум, обозначающее «воспламенение».

Считается, что первыми пробурили нефтяную скважину китайцы, это событие упоминается под 347 годом, в китайском языке вещество называется «горное масло». Для бурения и добычи использовали бамбуковые трубы, глубина скважин могла превышать двести метров.

В английском языке слово «петролиум» обозначает сырая нефть, это слово произошло от греческого слова «петра» (горный) и латинского слова «олеум» (масло).

Геология

Считается, что нефть образовалась из вымерших организмов. Только это были не мамонты или динозавры, а морской планктон, причем большую долю составляет не планктон животного происхождения, а растительный.

Горючее сырье залегает не в виде подземных озер, а накапливается в так называемых коллекторах — породах, которые имеют низкую плотностью и способны накапливать жидкости, в том числе и нефть.

Самая большая нефтедобывающая компания — Saudi Aramco, которая полностью принадлежит государству Саудовская Аравия.

Она является также самой прибыльной компанией в мире — ведь себестоимость добычи одного барреля нефти составляет около двух долларов (в России добыча барреля нефти обходится в десять раз дороже, около 20 долларов), а еще недавно цена на мировом рынке составляла 130 долларов за баррель. Но если эту нефть переработать на заводе, она может принести до 500 долларов прибыли.

Нефть по составу похожа на уголь. Эти два горючих вещества вместе с газом, сланцами, торфом называют каустобиолитами. Впервые схожесть состава отметил Ломоносов, в исследовании «О слоях земли», изданном в 1763 году.

Из угля, как и из нефти, можно делать бензин, но этот процесс дорог и трудоемок. Но немцы во Вторую мировую войну, когда испытывали трудности с поставкой нефти, из угля делали топливо для военной техники, в том числе и для самолетов.

Обычный цвет — черный, но бывает также нефть зеленого, красного, голубого цвета. Бывает бесцветная нефть, которая является фактически газовым конденсатом. По консистенции отличают тяжелую нефть, в составе которой много неуглеродных примесей. Такая жидкость плотная и неудобная для добычи. Легкая нефть годится для производства керосина и бензина.

История

Черное золото спасло китов от истребления, поскольку в ХIX веке китовый жир использовался для освещения (им заливали осветительные лампы и из него делали свечи), для смазки механизмов в часах, им покрывали фотографии, чтобы они служили дольше.

Жир китов также использовался в химической промышленности — из него делали мыло, косметические средства. Это вещество в ХХ веке использовали как витаминную добавку и для изготовления лекарств.

Когда из нефти стали делать керосин, спрос на китовый жир упал и всего за 30 лет китобойный флот США уменьшился в 20 раз, китобойный промысел стал нерентабельным.

В ХІХ веке основным продуктом был керосин, а бензин, который являлся побочным продуктом перегонки, был очень дешев. Бензин использовали для лечения педикулеза, для выведения жирных пятен на одежде. Часто бензин просто сливали в реку, так как спрос на него был очень маленьким. Все изменилось с изобретением двигателя внутреннего сгорания — бензин стал востребованным и стал резко дорожать.

Около 1900 года Россия была мировым лидером добычи нефти — ее доля составляла около половины объемов нефтедобычи, всего ежегодно добывалось более 600 миллионов пудов нефти.

Цена на нефть прямо влияет на цену всех товаров, поскольку в цену обычно включают и транспортные расходы.

Американский геофизик Кинг Хабберт в 1956 году выдвинул теорию, согласно которой после 1970 года добыча нефти в США достигнет своего пика, а после этого пойдет на спад. В случае с США этот прогноз оправдался, но другие страны продолжали наращивание добычи. Но рано или поздно мировые запасы истощатся.

Опасность состоит не в том, что нефть закончится, а в том, что даже незначительное сокращение добычи может привести к непропорциональному росту цент.

Так, в 70-х годах ХХ века западные страны испытали так называемый «нефтяной шок», при котором падение уровня добычи на четверть привело к четырехкратному росту цен.

Несмотря на существующие прогнозы о скором падении добычи нефти, не стоит бояться, что нефть исчезнет — ведь новые технологии позволяют извлекать то черное золото, которое осталось в земле после предыдущих разработок, осваиваются новые месторождения, в том числе и на дне морей. Человечество постепенно переходит на возобновляемую энергию — солнечную, ветровую, речную, энергию морских приливов. Нефтяные компании, понимая тенденции развития энергетического рынка, интересуются инвестициями в экологические виды добычи электричества.

Самая крупная нефтяная , на ее долю приходится 40 процентов от российской добычи. Она владеет около 15 процентов заправок в Российской федерации. Бюджет страны на 20 процентов состоит из поступлений этой компании.

Государство Бруней, размещенное на севере острова Борнео — одна из самых маленьких (5765 квадратных километров), но одновременно самая богатая страна мира, основой экономики является добыча нефти.

Вредные воздействия нефтяных загрязнений на окружающую среду

Негативные воздействия на водную среду

Попадание нефти и её производных на поверхность воды является самым распространенным видом нефтяных загрязнений.

Такие сбросы за короткое время покрывают большие поверхности. Толщина загрязняющего слоя при этом бывает разной. Низкие температуры атмосферы и самой воды замедляют растекание. Возле береговой линии толщина слоя больше, нежели в открытом море. Движение разлива происходит под действием течений, приливов/отливов и ветра, при этом некоторые виды нефтей «тонут», и движение пятна происходит под толщей воды.

Нефтяное загрязнение мирового океана

Состав нефти-сырца и её производных меняется в зависимости от текущей температуры атмосферы и воды, а также под воздействием света. Вещества, обладающие с низким значением молекулярного веса, легко испаряются. Объем таких испарений варьируется от 10 процентов (тяжелые нефти и нефтепродукты) до 75 процентов (легких нефти и их фракции).

Кроме того, некоторые вещества с низким молекулярным весом, входящие в состав нефтепродуктов, способны растворяться в воде (обычно – не более пяти процентов от общего объема). Этот процесс останавливает движение разлива по поверхности из-за увеличения плотности оставшейся нефти.

Воздействие солнечных лучей приводит к окислению нефти. Чем меньше толщина слоя, тем легче происходит окисление. Кроме того, нефть, на скорость окисления влияет содержание в продукте металла и серы: чем больше концентрация первого и меньше второго – тем быстрее идет процесс.

Читать также:

Виды сорбентов для сбора нефтепродуктов
Виды сорбентов для сбора нефтепродуктов

Течение и ветер приводят к смешиванию нефти и воды. В результате образуется либо нефте-водяная (быстро растворяющаяся) эмульсия, либо водо-нефтяная эмульсия, растворения которой не происходит. В водо-нефтяной эмульсии вода может составлять от 10-ти до 80-ти процентов. 50-ти – 80-ти процентные эмульсии распространяются крайне медленно, и способны оставаться на водной поверхности или на берегу долгое время без каких-либо изменений.

В процессе превращения в эмульсию движение нефти приводит к попаданию её частиц и молекул к живым организмам. Бактерии, грибки и дрожжи, находящиеся в воде, разлагают нефть на простые углеводороды и не углеводороды. В свою очередь, нефтяные частицы прилипают к различным обломкам, микробам, тине, фитопланктону и вместе с ними оседают на дно. Тяжелые нефтяные вещества обладают большей устойчивостью к воздействию микроорганизмов, поэтому оседают на дно в неизмененном виде.

Эффективность микробного воздействия зависит от следующих факторов:

  • температуры воды;
  • содержания в ней водорода;
  • концентрации соли;
  • количества кислорода;
  • химического состава нефти;
  • состава питательных веществ в воде;
  • вида микроорганизмов.

В связи с этим, ухудшение микробиологического характера чаще всего происходит в условиях дефицита кислорода и питательных веществ и приводит к повышению температуры воды.

Нефть может попадать и в более сложные живые организмы. Например, двустворчатые моллюски, фильтрующие зоопланктон, вместе с ним поглощают и нефтяные частицы.

Поскольку они не могут эти частицы переварить, моллюски выступают в роли их переносчиков. Рыбы, морские млекопитающие, птицы и некоторые виды ракообразных и червеобразных беспозвоночных могут частично переваривать углеводороды, попадающие в их организм в процессе дыхания и питания.

Если разлив нефти произошел не зимой или не в холодных серверных широтах, время нахождения в воде нефти и её производных чаще всего – не более полугода. При низких температурах окружающей среды, нефть может сохраняться до наступления потепления, когда и начнется её разложение под действием теплого воздуха, ветра и солнечных лучей, а также при усиленном воздействии на неё микроорганизмов. Период сохранности нефти в прибрежной зоне колеблется от нескольких дней (если эта зона – скалистая) до 10 лет и более в сырых и защищенных от приливов и отливов местах.

Нефть, задержавшаяся в прибрежных и береговых отложениях, может спровоцировать загрязнение океана и прибрежных вод.

Разлитая по земле нефть не успевает подвергнуться погодным воздействиям до того, как проникнет в почву. Если разлив произошел на небольшой площади водной поверхности ( в озере или ручье), то нефть также слабо подвергается влиянию погоды, пока не попадет на берег.

Нефть, попавшая сразу на землю, испаряется и окисляется под действием микробов. Если почва – сильно пористая, то возможно загрязнение грунтовых вод.

Нефтяное загрязнение мирового океана

Загрязнение полимерами

Одним из продуктов нефтепереработки являются синтетические, полимерные материалы. Всевозможные пленки, разнообразные изделия из пластмасс попадают в огромных количествах в гидросферу, замусорившая, в основном, океаны. Будучи исключительно устойчивыми, они формируют гигантские мусорные агломерации. Отмечено пять свалок в Мировом океане, но всех превосходит мусорное пятно в северной области Тихого океана, занимая без малого 1% его площади. Мониторинг показывает преобладание пластиковых предметов.

Мусор дрейфует согласно океаническим течениям, скапливаясь на определенном участке. Эти участки обусловлены системами водоворотов, которые гонят мусор к центру, и компактно его там удерживают. Масса загрязняющих предметов оценивается в десятки млн т. Пластик прозрачен, морские обитатели, не отличают его, заглатывают, внутри вырабатываются токсину, что приводит к летальному исходу.

Под влиянием солнечного света пластик дробится на микроскопические частицы, концентрируется в поверхностных слоях, начинает служить кормом для планктона и входит в пищевую цепочку всей морской экосистемы. Какие мутации последуют в отдаленном времени предусмотреть невозможно.

Итог

В таблице, приведенной в начале статьи, первое место по доле вредоносности для водных ресурсов планеты нефтепродуктами занимают принесение их реками. Но само загрязнение водных артерий происходит в результате попадания промышленных отходов. Это и есть главная и наиболее трудно устранимая причина экологического неблагополучия.

Сопоставимый вред наносят бытовые отходы, многие из которых получены нефтехимией. Каких масштабов может достигнуть бедствие, описано в разделе о полимерах. Причинами заражения воды могут быть источники, не связанные с нефтью, но увеличивающие долю углеводородов. Наиболее объемные:

  • гниющая древесина, оставшаяся в воде после сплава;
  • отходы животноводства.

Иллюстрации последнего пункта послужит оценка загрязнений от деятельности свиноводческих хозяйств. Комплекс на 100 000 свиней ухудшает экологию, как город Орел с населением 400 тыс человек.

Разрушение водной экосистемы грозит вырождением и гибелью всех популяций живых существ. Нарушения вносятся в пищевую цепочку, в результате утрачивается адекватная система сигналов в биологическом мире, снижается воспроизводимость видов, происходят генетические мутации.

Избыточное попадание элементов, не только металлов, приводит к неприятному явлению, называемому эутрофикацией. Создаются благоприятные условия для избыточного роста фитопланктона. Этим вызвано цветение воды, размножение водорослей, а в конечном итоге сокращение запасов пресной воды, что уже становится проблемой. В России в зоне неблагополучия находятся все крупные реки европейской части и Сибири.

Источник: EkDel.ru

И. А. Немировская
«Природа» №3, 2008

Без углеводородных соединений современную жизнь представить себе практически невозможно. Это топливо, освещение, транспорт, но это и аварийные разливы, загубленные пляжи, уничтоженные птицы и животные. Проблема загрязнения морских сред не теряет своей актуальности на протяжении многих лет, даже несмотря на энергетические и экономические кризисы. Пока не прекратится транспортировка нефти по морю и подводным путепроводам, пока будет проводиться разработка морских нефтегазовых месторождений, аварии неизбежны (хотя их количество в последнее время значительно уменьшилось).

Для разработки мер по борьбе с загрязнением Мирового океана нефтепродуктами необходимо определить их источники, физико-химические и механические свойства, пространственное распространение и глубину проникновения. До сих пор не систематизированы результаты наблюдений за токсичностью загрязняющих веществ и длительностью их воздействия на физико-химические свойства морской воды.

Кроме того, необходимо учитывать, что распространение антропогенных углеводородов происходит на существующем в природе устойчивом биогеохимическом фоне. Напомним, что фитопланктон ежегодно синтезирует в океане 12 млн т углеводородов, а по последним данным Национального Исследовательского Совета США (NRS), количество антропогенных углеводородов, поступающих из всех источников, составляет 1,3 млн т в год, при возможном интервале от 0,47 до 8,4 млн т в год [1]. Без изучения фоновых углеводородных концентраций невозможно выделить их антропогенную составляющую. Если для ксенобиотиков, таких как пестициды, эти концентрации равны нулю, то для нефтяных углеводородов дело обстоит сложнее. При определении загрязненности ими морских вод необходимо знать их природные доантропогенные уровни. Особенно важны исследования геохимических барьерных зон, где наиболее интенсивно идут процессы рассеивания и концентрирования. Определение современного биогенного фона и принципа разделения естественной и антропогенной составляющих становится важнейшей задачей как при мониторинговых исследованиях, так и при определении экологического состояния отдельных морских акваторий.

Миграционные формы нефтяных углеводородов

Нефть и нефтепродукты, попадающие в водную среду естественных водоемов, очень скоро перестают существовать как исходные субстраты. В море нефть находится в различных миграционных формах: поверхностных пленках (сликах): эмульсиях (типа «нефть в воде» и «вода в нефти»); нефтяных агрегатах и комочках; в растворенной форме; сорбированной взвесями и донными осадками; аккумулированной водными организмами. Количественное соотношение этих форм нахождения нефти в море определяется множеством факторов и зависит как от состава и свойств самой нефти, так и условий ее поступления в водоем и его гидрологических особенностей.

Нефтяные слики — первоначальная форма, которая образуется при аварийных разливах и распаде нефтеводяных эмульсий. Разливы — наиболее сложные и динамичные явления распределения примесей в море. Для их количественного описания разработаны многочисленные методы и математические модели, но все они весьма условны. Каждый разлив по-своему уникален и неповторим из-за практически бесконечного набора природных и антропогенных факторов.

В первые часы существования пленок преобладают физико-химические процессы — испарение и растворение. Затем нефть начинает разлагаться под действием микроорганизмов. Наши исследования показали, что образование равномерных пленок определяется содержанием высокомолекулярных соединений (смол и асфальтенов), которые слабо трансформируются под воздействием внешних факторов [3]. При содержании асфальтенов более 1% нефть плохо растекается по морской поверхности.

Нефть, как и поверхностная вода, движется со скоростью, составляющей несколько процентов от скорости ветра. По приблизительным оценкам, скорость перемещения нефтяных пленок составляет 60% от скорости течения и 2–4% от скорости ветра. Так, под влиянием Канарского течения слики от северо-западного побережья Африки дрейфуют в западном направлении, уменьшаясь в размерах, и в восточных районах Атлантики они встречаются чаще, чем в западных.

На сегодняшний день площадь покрытия поверхности океана пленками нефтепродуктов меньше частоты их обнаружения и в среднем не превышает 1%. Их распространение совпадает с трассами морского судоходства и особенно с маршрутами танкерных перевозок. Для Северной Атлантики количество нефтяных углеводородов в пленках оценивается в 38–46 тыс. т, а для северной части Тихого океана — около 7 тыс. т [2]. «Танкерная» нагрузка на Атлантический океан и его моря составляет 38% всех морских перевозок нефти, в то время как в Индийском и Тихом океанах — соответственно 34 и 28%.

При понижении температуры из нефти испаряется значительно меньше углеводородов. Если в условиях умеренного климата большинство легких углеводородов улетучивается через 1–3 дня, то в море Бофорта (Северный Ледовитый океан) при разливе нефти из танкера «Exxon Valdez» за это же время испарилось лишь 20% от общего количества [4]. В отличие от разливов в районах с умеренным климатом, естественная очистка после выбросов нефти в Арктике может длиться не годы, а десятилетия.

Агрегаты — одна из самых распространенных форм нефтяного загрязнения. При перевозке в танкерах и длительном испарении вязкость нефти увеличивается настолько, что формируются смоляные комки или агрегаты. Такие образования, сорбируя взвешенные минеральные и органические частицы, постепенно уплотняются до весьма твердых комочков и шаров. При балластировке и очистке танков они попадают в море.

Суммарный вес нефтяных агрегатов на всей акватории Мирового океана составляет не менее 0,5 млн т [2]. Их содержание на морской поверхности в различных акваториях варьирует в широких пределах: от 0,001 до 2270 мг/м2. К наиболее загрязненным районам относится Северная Атлантика между Гибралтаром и Азорскими о-вами. Максимальные концентрации нефтяных агрегатов тяготеют к таким судоходным районам, как Саргассово и Средиземное моря. Однако в последние годы наметилось устойчивое уменьшение их концентраций в открытых водах Средиземного моря, где среднее содержание агрегатов составило 37 мкг/м2 в 1969 году, 9,7 мкг/м2 в 1974 году и 1,2 мкг/м2 в 1987 году.

Индийский и Тихий океаны загрязнены в меньшей степени, мы не встречали смоляных комков и в водах, омывающих Антарктиду.

В Тихом океане присутствие нефтяных комков и агрегатов также связано с танкерными перевозками, но не в меньшей степени зависит от основных течений, которые переносят их далеко за пределы морских путей. В районе Куросио, Южно- и Восточно-Китайском морях их скопление обусловлено муссонными течениями. Причем в северо-западных и западных районах чаще встречаются свежие сгустки, а на юге и юго-востоке — выветренные. Нефтяные агрегаты выносятся из динамически активных зон и накапливаются в относительно спокойных. В стержневой полосе Гольфстрима, по нашим данным, их содержание значительно ниже (0,03 мг/м2), чем на периферии (11,6 мг/м2).

Распространение нефтяных агрегатов зависит и от донного рельефа. Они скапливаются на дне в трещинах песчаника, образуя вытянутые полосы, перемещаются придонными орбитальными волновыми движениями. Накопление смоляных агрегатов на глубинах от уреза воды до 6–7 м совпадает с зоной максимальной деформации волн.

Наиболее загрязнены морские берега заливов и бухт. Особенно это относится к внутренним морям с интенсивным судоходством и развитой прибрежной промышленностью. Нередко загрязнение пляжей связано не только с морскими перевозками, но и с добычей нефти и газа на морском шельфе или с природными поступлениями из донных осадков. В проливе Санта-Барбара (Калифорния) на участке протяженностью около 1,5 км ежедневно высачивается 10–15 т нефти. Здесь обнаружены полужидкие нефтяные комки и их прослойки в вертикальном разрезе донных осадков до 2 м.

В зоне пляжа на побережье Ливии встречаются участки, где на 1 м2 приходится несколько десятков килограммов агрегатов. В восточной части Средиземного моря на побережье Израиля также установлен высокий уровень накопления нефтепродуктов — 3–5 кг/год комков на 1 м береговой линии. Принято, что при концентрации комков больше 100 г на погонный метр пляж не годится для рекреации (табл. 1). Ежегодное поступление нефтепродуктов в Средиземное море оценивается в 880 тыс. т, из которых 180 тыс. составляют смоляные агрегаты на пляжах, а 9 тыс. — плавает в море [2].

Морские течения и атмосферная циркуляция обуславливают перемешивание и перемещение нефтепродуктов по всей акватории моря, что также приводит к загрязнению его шельфа и берегов. Обследование побережий Азовского, Черного, Каспийского и Баренцева морей выявило их значительную загрязненность. Содержание нефтепродуктов в некоторых участках Каспия не только сопоставимо, но даже превышает их концентрацию в таком неблагополучном регионе Мирового океана, как Средиземное море.

Особенно крупное единовременное поступление нефтепродуктов происходит в прибрежных районах, где по статистике случается большинство аварий (табл. 2). Наши исследования в 1982 году после аварии танкера «Globe Assimi» (когда в Балтийское море вылилось более 16 тыс. т мазута) показали, что из-за многократных штормовых выбросов толща пляжных отложений приобрела вид пирога с прослойками мазута от 1–2 мм до 10–20 см. Меньше всего были загрязнены абразионные, сильно разрушаемые и умеренно размываемые участки. Там мазут встречался лишь в поверхностном слое пляжей (0–5 см, реже 0–10 см). Остальная его часть под влиянием вдольбереговых и ветровых течений переносилась севернее, на аккумулятивные участки и в зону активной волновой деятельности. Очистка побережья закончилась вывозом с пляжа песчано-мазутной смеси.

В ноябре 2007 года произошла авария танкера в Керченском проливе. В море попало 2 тыс. т мазута. Собрали только 103 м2 мазутно-водяной смеси. Большая же часть мазута оказалась на берегу и опустилась на дно. И также единственным средством борьбы с ним стал вывоз с пляжей загрязненного песка. Даже через 25 лет не оказалось более эффективных средств борьбы с нефтяными разливами! Нефтяные агрегаты, находящиеся в толще осадков, дольше сохраняют свою токсичность, нежели комки, формирующиеся в субаэральных условиях. При выходе к линии уреза воды в загрязненных нефтепродуктами осадках отмечается уменьшение численности рачков-бокоплавов. Прослойки, состоящие из смеси мазута и песка, при разрыхлении даже в течение года приводят к образованию слика на поверхности воды. Глубина захоронения остатков нефти определяется волновой энергией, конфигурацией берега и видом осадка. К участкам с обрывистыми берегами из-за волнового отражения нефть не может приблизиться, и побережье практически не загрязняется. Механическое дробление агрегатов не играет существенной роли в их деструкции. Как высоковязкие «гудроновые» агрегаты, так и комочки «шоколадного мусса» выдерживают сильные динамические нагрузки, возникающие при волнении моря. В течение долгого времени (иногда и более 10 лет) не наблюдается никакого другого механизма самоочищения морской среды, кроме выбрасывания части агрегатов на побережье. В Арктике через восемь лет после разлива нефти из танкера Exxon Valdez встречались нефтяные комки [5].

Устойчивость смоляных агрегатов необходимо учитывать при разработке средств, используемых для борьбы с последствиями нефтяных разливов. Нужно пытаться найти методы, преобразующие агрегаты и комки в миграционные формы, наименее вредные для водоемов и водных организмов.

Растворенные углеводороды. В районах с постоянными нефтяными поступлениями или после аварийных разливов одновременно с образованием пленок происходит и растворение углеводородов.

Большую часть нефтяных углеводородов составляют алканы (парафины), нафтеновые и ароматические соединения. Алканы содержат до 60 атомов углерода. Они сравнительно малотоксичны и легко поддаются биохимическому разложению. Ароматические соединения могут составлять до 10% от сырой нефти. В их состав входят летучие соединения (бензол, толуол, ксилол: нафталины и полициклические ароматические углеводороды), обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами.

Растворимость углеводородов снижается с увеличением их молекулярного веса. Для алканов при 25°C она уменьшается от 1,3·10–2 мкг/л (для н17) и до 7,57·10–5 мкг/л (для н-C35). Растворимость полиаренов уменьшается на шесть порядков от фенантрена (три бензольных кольца) до бенз[а]пирена (пять бензольных колец). Низкомолекулярные ароматические соединения (особенно такие, как бензол, нафталин) могут довольно легко переходить в водную фазу (или испаряться) и впоследствии образовывать коллоиды.

Даже в прибрежных районах российских морей, наиболее подверженных загрязнению, концентрации растворенных углеводородов, превышающие 50 мкг/л (ПДК — предельно допустимая концентрация — для нефтяных алифатических углеводородов) встречаются довольно редко. В то же время в отдельных случаях, по данным Роскомгидромета, фиксировались значения >1000 мкг/л (Бухта Золотой Рог в Японском море; Таганрогский залив в Азовском море). Скорее всего, данные пробы отбирались непосредственно в портовых акваториях.

Распределение нефтяных углеводородов по акватории

Большое влияние на распределение углеводородов в водной толще оказывают гидродинамические условия района исследования. В частности, в Балтийском море — это приток соленых вод Северного моря и стратификация водной толщи. В зависимости от направления ветра и различий между соленостью и температурой воды концентрирование углеводородов происходит либо в поверхностном, либо в придонном слоях. Однако в периоды вспышек цветения планктона за счет первичной продукции, а в прибрежных районах за счет поступления терригенных компонентов их содержание существенно менялось.

Распределение углеводородов характеризуется большой пространственной неоднородностью, изменчивостью во времени и ярко выраженными сезонными вариациями концентраций.

Районы аварийных разливов. По мнению некоторых исследователей, при разливах более 1 тыс. т время существования нефтяных углеводородов под поверхностной пленкой не превышает нескольких часов. Однако после разлива мазута с танкера «Globe Assimi» в районе Клайпеды мы наблюдали высокое загрязнение толщи воды на протяжении нескольких недель. На отдельных станциях содержание растворенных углеводородов достигало 1270–2310 мкг/л (при фоне 50–100 мкг/л). Лишь через 11 мес. после аварии концентрации алифатических углеводородов в воде приблизились к доаварийному фоновому уровню. Наиболее высокое их содержание отмечалось в районах эксплуатации судов, т. е. происходило дальнейшее загрязнение данной акватории. Близкие результаты были получены в Северном море, где содержание углеводородов в районе разливов возрастало с 1,4–5,4 мкг/л до 100–4295 мкг/л. А разлив нефти в прибрежных водах Бразилии с теплым климатом ощущался всего три месяца.

Фоновые акватории. Мы проводили исследования практически во всех районах Мирового океана — от Арктики до Антарктики. Как правило, это были попутные работы, и пробы отбирались с поверхности по ходу движения судна. Полученные нами данные показали, что в открытых водах океанов (и даже морей) средние концентрации углеводородов довольно стабильны. В Атлантическом (за исключением Саргассова моря), Тихом и Индийском океанах концентрации алифатических углеводородов изменялись в сравнительно узком интервале: 6–13 мкг/л. По маршруту научно-экспедиционного судна «Академик Федоров» Северное море—Антарктида лишь на одной из 142 станций их содержание было выше 50 мкг/л. Самые низкие концентрации алифатических углеводородов установлены в Экваториальной Атлантике и в Южном океане (при движении судна от Кейптауна к Антарктиде): 4–6 мкг/л, т. е. в акваториях, наиболее удаленных от судоходных зон и человеческой деятельности. Однако и в районе Антарктиды уже не раз происходили аварийные разливы нефти. Появление туристических судов, обеспечение полярных исследовательских станций способствуют повышению уровня углеводородов в антарктических водах. Максимальная концентрация (41 мкг/л) у берегов Восточной Антарктиды оказалась в районе ледового барьера, где происходила разгрузка оборудования с «Академика Федорова» на станцию Новолазаревская. Кроме того, повышение содержания углеводородов в поверхностных водах как в Южном, так и в Северном Ледовитом океане фиксировалось в прикромочной полосе льдов [6]. Это обусловлено увеличением первичной продукции на границе вода—лед. Процесс фотосинтеза здесь возрастает настолько, что его можно назвать взрывным.

В поверхностных водах существуют зоны мелко- и крупномасштабных флуктуации, превышающие фоновые значения более чем в пять-шесть раз. Это наблюдается во многих морских акваториях, включая как открытые океанские воды (Саргассово море) и окраинные моря (Норвежское море), так и внутренние моря (Балтийское, Черное).

На разрезе Северное море — северная часть Баренцева моря на соседних станциях содержание углеводородов изменялось почти в три раза. Максимальная концентрация — 92 мкг/л — установлена не в районе нефтяных вышек (32 мкг/л), а в области скопления рыболовных судов в восточной части Норвежского моря, в акватории Скандинавского побережья (о. Вестеролен) на апвеллинге континентального склона (область поднятия глубинных вод). Среднее же содержание по всему разрезу — 24 мкг/л. В этом районе определена максимальная концентрация растворенного органического углерода — 3–27 мкгС/л, при средней — 2,28 мкгС/л.

Пограничные зоны. Еще В.И. Вернадский считал, что большая часть биогеохимической активности океана сосредоточена в пограничных зонах: между океаном и сушей, океаном и атмосферой, водой и дном; а за их пределами основная масса вод океана (около 2/3 его объема) в биогеохимическом отношении инертна. Значительные изменения свойств углеводородов происходят именно в пограничных зонах [3].

Содержание углеводородов в поверхностном микрослое (пограничной зоне вода—атмосфера, толщиной 200–300 мкм) значительно превышает их концентрации в поверхностных водах. Это обусловлено как структурными особенностями молекул воды, так и малой растворимостью гидрофобных углеводородов. Фактор обогащения углеводородами поверхностного микрослоя в отдельных случаях может достигать 20–30, а обычное его значение в морской воде не превышает 10–15. Содержание углеводородов в поверхностном микрослое зависит от перемешивания воды. При силе ветра более 3-х баллов оно резко падает. Поверхностный микрослой образуется как в прибрежных, так и в открытых океанских водах. По маршруту Средиземное море (Марсель) — Красное море — Аденский залив — Индийский океан (о. Реюньон) при скорости ветра, не превышающей 5 м/с, он покрывал от 20 до 80% морской поверхности.

Но и релаксационные процессы проходят в этом слое быстрее, чем в поверхностных водах. Скорость разложения органических соединений здесь выше, чем в поверхностных водах. Свободный доступ кислорода, постоянный приток биогенных элементов, взвешенных и растворенных веществ, большая численность и разнообразие бактерий создают экологический фон, наиболее благоприятный для окисления органических соединений. Антропогенные углеводороды, попадающие в морскую воду, разрушаются микроорганизмами с максимальной скоростью именно в поверхностном микрослое. Здесь же наиболее интенсивно происходит и их испарение.

Другой геохимический барьер, где происходит резкое изменение концентрации и состава углеводородов, — область смешения речных вод с морскими. А.П. Лисицын показал, что эта область (маргинальный фильтр) состоит из трех основных частей: гравитационной, физико-химической и биологической [7]. В гравитационной зоне из-за подпруживания речных вод морскими происходит осаждение песчано-алевритовых фракций. Она характеризуется высокой мутностью вод и затрудненным фотосинтезом. В физико-химической зоне происходит захват коллоидов и растворенных соединений (флоккуляция и коагуляция). После осаждения различных соединений вода просветляется, развивается фитопланктон и возникает следующая — биологическая зона (ассимиляция и трансформация растворенных веществ).

По нашим данным, в области маргинального фильтра может осаждаться более 80% алифатических углеводородов (табл. 3). Наиболее подробно мы изучали содержание и состав углеводородов в барьерной зоне Северная Двина — Белое море. Характерная черта рек Арктики — повышенное содержание растворенных форм органических соединений и железа. Коричневые и бурые воды северных рек протекают по почвам тундры, богатых гумусом [7]. Северная Двина — не исключение. Она пересекает таежно-лесную, лесотундровую и тундровую зоны с подзолистыми и болотными почвами. Ее воды в устьевой области характеризуются высоким содержанием растворенного органического углерода, в среднем до 20 мг/л. «Потери» углеводородов в области маргинального фильтра минимальны (исключением был 2007 год, когда пробы отбирались во время прилива).

Состав углеводородов в самой реке характеризовался повышенным содержанием нефтяных соединений и пирогенных полиаренов. Прибрежные районы Белого моря, особенно район Двинского залива и порт Архангельск, становятся местом перегрузки, переработки, транспортировки газоконденсата, нефти и нефтепродуктов. Грузооборот нефтеналивного флота вырос с 94 600 т в 1998 году до 3 136 111 т в 2006 году. В гравитационной части маргинального фильтра происходит выпадение самых крупных частиц речной взвеси (песчаных и алевритовых), а вместе с ними высокомолекулярных терригенных углеводородов, нефтяных соединений и высокомолекулярных полиаренов.

При смешении речных вод с морскими водами под воздействием электролита (морской воды) происходит переход растворенных форм во взвешенные (сорбция-десорбция, соосаждение и др.). Тонкая часть во взвеси рек обычно преобладает над всеми остальными фракциями, и в этой части фильтра углеводороды преимущественно содержатся во взвешенной форме. Образование огромного количества сорбентов приводит к накоплению в осадках терригенного вещества. Здесь обычно работают машины, очищающие фарватер от ила. После коллоидно-сорбционной стадии с многочисленными химическими и физико-химическими превращениями мутность воды снижается. Возникают световые условия для развития фитопланктона. Вновь увеличивается содержание углеводородов во взвешенной форме, однако по составу это уже биогенные углеводороды.

Мы наблюдали изменение содержания и состава полиаренов в области маргинального фильтра в устье Эльбы. Уменьшение концентраций там произошло за счет высокомолекулярных пирогенных соединений, образующихся при сгорании топлива.

Таким образом, геохимический барьер река—море служит своеобразным фильтром, препятствующим поступлению в море антропогенных углеводородов, которые приносят реки. Подобное явление характерно также для устьевых областей Волги, Даугавы, Дуная и других рек, т. е. наблюдается вне зависимости от климатических зон.

Нефтяные углеводороды в донных осадках

Распределение углеводородов, так же как органического вещества, зависит от гранулометрического состава осадков. Илистые отложения (особенно при доминировании фракции <0,1 мм) легко поглощают органические соединения, в том числе и загрязняющие вещества. Максимальными сорбционными способностями по отношению к нефтепродуктам обладают иллит и каолинит. Природный биогенный уровень алифатических углеводородов в илистых донных осадках обычно не превышает 50 мкг/л. При концентрациях же > 100 мкг/г осадки считаются загрязненными. В области лавинной седиментации и местах массированного поступления нефтепродуктов содержание углеводородов резко увеличивается, как в пересчете на сухой осадок (>1000 мкг/г), так и в составе органического вещества (>5%).

В районах с постоянным поступлением загрязняющих веществ расчет содержания миграционных форм алифатических углеводородов (в процентах к общему количеству) показал, что на глубинах до 10 м подавляющая часть углеводородов (>90%) содержится в верхнем слое донных осадков. Основная часть нефтепродуктов поступает в водоемы с промышленными и сточными водами в виде эмульсий, при разрушении которых легкие фракции всплывают на поверхность и испаряются, а тяжелые опускаются на дно. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в проточных водоемах. В последние годы во многих программах мониторинга нефтяного загрязнения предпочтение отдается анализу донных осадков, а не воде, которая в большей степени отражает сезонные поступления загрязняющих веществ.

При авариях более 1000 т на небольших глубинах нефтепродукты довольно быстро достигают дна. В осадках умеренного климата последствия нефтяных разливов могут прослеживаться более 9 мес. В арктических условиях нефть сохраняется значительно дольше. Даже через восемь лет после аварии «Exxon Valdez» в некоторых пробах осадков маркеры указывали на присутствие нефти из этого танкера [5].

Под действием химических и биохимических процессов происходит деградация углеводородов (особенно интенсивно в летнее время), приводящая к увеличению смолистых компонентов. Даже в районах с постоянным поступлением нефтепродуктов углеводороды в донных осадках имели нефтяной состав лишь в зимне-весенний период. В августе 2006 года, по нашим данным, в устье Волги при концентрациях алифатических углеводородов 4557 мкг/г (62,65% от Cорг) маркеры указывали на доминирование биогенных соединений. Таким образом, состав углеводородов донных осадков не соответствует составу разлитой нефти, а отражает процессы сорбции и биотрансформации при седиментации.

Дисперсия концентраций полиаренов в донных осадках в районах с постоянным поступлением загрязняющих веществ настолько велика, что средняя величина сопоставима со стандартным отклонением. Распределение полиаренов, так же как и алифатических углеводородов, в таких акваториях не зависело от гранулометрического типа осадков, и в грубодисперсных отложениях их концентрации зачастую были выше, чем в илистых. Осадки относятся к слабо загрязненным при содержании суммы кольчатых полиаренов <100 нг/г. В районах с постоянным поступлением загрязняющих веществ их концентрации в донных осадках обычно превышают 1000 нг/г. При величинах более 4000 нг/г осадки становятся токсичными. Перераспределение индивидуальных полиаренов в толще воды способствует аккумуляции в осадках высокомолекулярных, наиболее токсичных углеводородов, таких как бенз[а]пирен. Основная его часть благодаря малой растворимости сорбируется взвешенными частицами, которые и переносят его в донные осадки. Использование молекулярных маркеров позволило установить, что в отдельных районах с постоянными поступлениями загрязняющих веществ основные источники полиаренов — продукты, образующиеся при сжигании топлива, и нефтяные продукты, поступающие при аварийных разливах и промывке танкеров. Отсутствие связи между содержанием в осадках алифатических углеводородов и полиаренов свидетельствует о различных источниках, формирующих уровни этих углеводородных классов.

* * *

Суммируя приведенные данные, можно заключить, что многообразие источников нефтепродуктов не всегда позволяет однозначно трактовать генезис углеводородов, обнаруженных в различных морских объектах. Нефтяные углеводороды, попадающие в океан антропогенным путем, трансформируясь, становятся близкими по составу природным углеводородам, которые постоянно существуют в океане и образуются при естественных биогеохимических процессах. Однако биогенные углеводороды медленно синтезируются на огромных площадях, и скорость их образования соответствует скорости утилизации. Из-за сбалансированности этого процесса такие углеводороды не только не оказывают вредного воздействия на морскую среду, а наоборот, поддерживают ее стабильность.

Антропогенные углеводороды поступают в короткий период времени в определенные районы, что неизбежно приводит к негативным экологическим последствиям. Особенно опасны нефтяные разливы в арктических морях и при наличии снежно-ледяного покрова.

Используя данные по содержанию алифатических углеводородов в различных миграционных формах, мы попытались оценить величины их потоков и массу в океане. Балансовые расчеты проводились на основе среднего содержания алифатических углеводородов в различных морских объектах и в составе органического вещества с учетом массы органического углерода в океане [10]. При ежегодном поступлении нефтяных алифатических углеводородов с суши (прибрежная продукция, реки, атмосфера и др.) — 1,4·1012 г — и от морских источников — 0,6·1012 г — их поток составляет соответственно 33 и 4,2%. Если в целом для океана в общем балансе нефтяные углеводороды пока не играют существенной роли, то в прибрежно-эстуарных зонах их поток соизмерим с речным стоком. Основная масса антропогенных углеводородов концентрируется в донных осадках в области маргинальных фильтров и не попадает в открытые морские воды.

Литература:

  1. Oil in the sea III: Inputs, fates and effects. Report 2002 by the National Research Council (NRS). Washington, 2002.
  2. ITOPF (International Tanker Owners Pollution Federation Limited) 2007/2008. Handbook 2007/2008.
  3. Немировская И.А. Углеводороды в океане: снег—лед—вода—взвесь—донные осадки. М., 2004.
  4. Owens E.D., Mayseth Martin С.А., Lamarchr A., Brown J. // Mar. Pollut. Bull. 2002. V. 44. P. 770–780.
  5. Page D.S., Boehm P.D., Douglas G.S. et al. // Mar. Pollut. Bull. 1999. V. 38. №4. P. 247–260.
  6. Немировская И.А. Углеводороды снежно-ледяного покрова высокоширотных акваторий // Природа. 2003. №2. С. 62–71.
  7. Лисицын А.П. // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. №1. С. 15–48.
  8. Dai M., Martin J.M., Cauved G. // Mar. Chem. 1995. V. 51. P. 159–175.
  9. Ferandes M.B., Sicre M.A. // Organic Geochemistry. 2000. V. 31. P. 363–374.
  10. Романкевич Е.А., Ветров A.A. // Геохимия. 1997. №9. C. 945–952.

Источник: elementy.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.