Геоэкологические проблемы трубопроводного транспорта

Различают следующие основные виды водопользования: хозяйственно-питьевое, культурно-бытовое и рыбохозяйственное. В соответствии с этими видами водопользования нормируются состав и свойства воды и предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ.

Практически любая авария подводного нефтепровода может привести к утрате водоема как объекта одного или нескольких видов водопользования. Возможные последствия загрязнения усугубляются высокой стойкостью нефти к окислению и токсичностью отдельных се фракций. Нефть, попадая в воду, растекается вследствие ее гидрофобности по поверхности, образуя тонкую нефтяную пленку, которая перемещается со скоростью примерно в два раза большей, чем скорость течения воды. При соприкосновении с берегом и прибрежной растительностью нефтяная пленка оседает па них. В процессе распространения по поверхности воды легкие фракции нефти частично испаряются, растворяются, а тяжелые опускаются в толщу воды, оседают на дно и образуют донное загрязнение [7;15].

В результате загрязнения воды нефтью (см. приложение 3) изменяются ее физические, химические и органолептические свойства, что существенно ухудшает условия обитания и воде животных и растении; использование такой воды в культурно-бытовых и хозяйственно-питьевых целях усложняется. Ввиду многообразия возможных последствии оценка даже- прямого ущерба затруднительна. В этом отношении весьма интересна классификация нефтяного загрязнения водоемов, разработанная ГосНИОРХом по материалам многолетних исследований. [4;11]

В нефтедобывающих районах источником загрязнения рек и водоемов являются сбросы отработанных и пластовых вод нефтепромыслов.

На судоходных реках систематическим источником загрязнения вод нефтепродуктами являются курсирующие по ним суда, о чем свидетельствуют замазученные шлейфы, остающиеся по траектории их движения, вблизи пристаней и берегов.

Существенно загрязняют реки и водоемы сбросы нефтеперерабатывающих заводов. Следует иметь в виду, что если загрязненность от сбросов нефтепромыслов, судов и нефтеперерабатывающих заводов может относительно легко регулироваться установкой соответствующих очистных устройств, то аварийный выброс нефти и нефтепродуктов при повреждении трубопровода характеризуется во много раз большей (нерегулируемой) концентрацией загрязненности (см. приложение 4).

Это обстоятельство позволяет считать подводные нефте- и нефтепродуктопроводы наиболее опасным потенциальным источником загрязнения рек и водоемов.

Последствия нефтяного загрязнения рек и водоемов. Загрязнение воды нефтью, как уже отмечалось, затрудняет все виды водопользования.

Влияние нефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоем проявляется в ухудшении физических свойств воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха); растворении в воде токсических веществ; образовании поверхностной пленки нефти и осадка на дне водоема, понижающей содержание в воде кислорода.

Используемые в настоящее время методы очистки воды, устранения нефтяного привкуса и запаха, восстановления прозрачности и цветности, локализации, сброса и удаления нефти позволяют в какой-то мере смягчить последствия загрязнения, ускорить процесс восстановления временно утраченных свойств воды и тем самым обеспечить дальнейшее использование водоемов в культурно-бытовых и хозяйственно-питьевых целях. Однако для рыбного хозяйства водоему может быть нанесен невосполнимый ущерб вследствие высокой чувствительности живых организмов и растительности к нефтяному загрязнению, а также стойкости и токсичности этого загрязнения.

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами рыбохозяйственных водоемов приводит к ухудшению качества рыбы (появление окраски, пятен, запаха, привкуса); гибели взрослых рыб, молоди, личинок и икры; отклонениям от нормального развития икры личинок и молоди; сокращению кормовых запасов (бентоса, планктона), мест обитания, нереста и нагула рыб; нарушению миграции рыб, молоди, личинок и икры [11].

Самоочищение рек и водоемов от нефти и нефтепродуктов. Очищение воды от нефти и нефтепродуктов происходит в результате их естественного распада -- химического окисления, испарения легких фракций и биологического разрушения микроорганизмами, обитающими в водной среде. Все эти процессы характеризуются чрезвычайно малой скоростью, определяемой главным образом температурой воды. Химическое окисление нефти затрудняется высоким содержанием в ней предельных углеводородов. Окисляются и испаряются в основном легкие фракции, а тяжелые трудноокисляемые фракции нефти накапливаются и затем оседают па дно, образуя донное загрязнение.

Уменьшение массы нефтяной пленки в первые дин после ее образования происходит преимущественно вследствие испарения нефти. В процессе биологического разрушения микроорганизмами нефть и нефтепродукты частично усваиваются ими, а частично окисляются. Известно около 100 видов бактерий, дрожжей и грибков, способных окислять углеводороды. Максимальная активность нефтеокисляющих микроорганизмов наблюдается при температуре воды 15--35° С. С понижением температуры интенсивность окисления резко уменьшается.

Биохимическое окисление нефти сопровождается интенсивным поглощением кислорода воды. В среднем на окисление 1 мг нефти затрачивается от 0,5 до 3,5 мг кислорода. Одним из показателей наличия в воде органических загрязнений и интенсивности их биологического окисления является биологическая потребность в кислороде (БПК), численно равная количеству кислорода, поглощаемого микроорганизмами при биологическом окислении органических загрязнении, содержащихся в 1 л воды.

Биохимическое окисление нефти в водоеме сопровождается непрерывной миграцией тяжелых ее фракций с поверхности на дно и обратно.

Нефтяные отложения на дне водоема в анаэробных условиях (при дефиците кислорода) сохраняются длительное время и являются источником вторичного загрязнения водоемов [4].

2.5 Загрязнение приземного слоя атмосферы при эксплуатации магистральных трубопроводов и его последствия

 

При повреждении газо- и нефтепроводов выделяются различные токсичные вещества. Основными загрязнителями атмосферы являются природный газ, продукты испарения нефти и нефтепродуктов, аммиак, этилен, ацетилен, а также продукты сгорания перекачиваемых углеводородных смесей. Все эти загрязнения относятся к локальным и временным, так как они рассеиваются под воздействием воздушных потоков.

Загрязнение приземного слоя атмосферы оказывает существенное отрицательное влияние на человека и растительность вследствие общетоксического действия перечисленных ингредиентов. Особую опасность представляет загрязнение воздуха вблизи населенных пунктов. В этих случаях возможность наложения или аккумуляции различных загрязнений значительно усугубляет характер последствий.

В отличие от средней полосы загрязнение воздуха в районах Крайнего Севера при прочих равных условиях оказывает более сильное воздействие на природу. Растительный покров в этих районах находится в крайне неблагоприятных климатических условиях. Поэтому всякое воздействие, в том числе и загрязнение воздуха, может привести к угнетению растительного покрова.

Источники загрязнения приземного слоя атмосферы

К основным источникам загрязнения приземного слоя атмосферы при трубопроводном транспорте нефти, нефтепродуктов и газа следует отнести аварийные выбросы газа при отказах и ремонте линейной части магистральных газопроводов и испарение нефти и нефтепродуктов при хранении в резервуарах. Не менее сильным источником загрязнения воздуха являются пожары при возгорании или сжигании транспортируемых продуктов.

Отказы газопроводов наблюдаются при использовании некондиционных материалов (труб, арматуры, сварочной проволоки и т. п.), нарушении технологии строительно-монтажных работ, ремонта и эксплуатации, а также в результате коррозии. Причины отказов эксплуатируемых магистральных газопроводов (в % от общего числа отказов) распределяются следующим образом:

Дефект сварки.....................26,3

Низкое качество строительно-монтажных работ.....7

Низкое качество эксплуатации.............1,8

Коррозия......................52,6

Прочие.......................7

Другим источником загрязнения воздуха являются резервуарные парки, сооружаемые на головных и некоторых промежуточных перекачивающих станциях. В результате сливно-наливных операций, а также суточных колебаний температуры происходит достаточно интенсивное выделение продуктов испарения в приземной слой атмосферы.

В результате только одного большого «дыхания» потери нефти из резервуара объемом 5000 м3 могут достигать 3,5 т. Годовые потери нефти из такого резервуара из-за малых «дыханий» могут составить 30--60 т. Необходимость сливно-наливных операций, неизбежность суточных колебаний температуры окружающего воздуха предопределяют стационарный характер такого загрязнения. Это обстоятельство позволяет локализовать основные источники загрязнения атмосферы в пределах резервуарного парка.

Самопроизвольное возгорание нефти, нефтепродуктов и газа при повреждении линейной части или резервуара, хотя это и случайное редкое явление, однако оно вызывает очень интенсивное загрязнение воздуха [6;8].

 

2.6 Коммунальные трубопроводы и их воздействие на окружающую среду и человека

 

Комфортные условия жизни человека подразумевают подачу непосредственно в его жилище холодной и горячей воды, тепла или газа для отопления, а также водоотведение. Все это осуществляется с помощью трубопроводов.

Рассмотрим функции основных коммунальных трубопроводов и их воздействие на окружающую среду и человека.

Трубопроводы водоснабжения доставляют воду непосредственно в жилище человека. При этом возникают следующие проблемы: очистка и обеззараживание воды; доведение ее до состояния пригодной для питья человеком; исключение повторного загрязнения воды в процессе ее транспортировки продуктами коррозии, а также в результате подсоса грунтовых вод через неплотности. При несвоевременной замене трубопроводы, отслужившие срок эксплуатации, коррозируют, и через образовавшиеся отверстия вода поступает в грунт, вызывая повышение уровня грунтовых вод, которые в свою очередь способствуют коррозионному повреждению наружной поверхности трубопровода.

Трубопроводы централизованного теплоснабжения подают горячую воду для систем отопления и горячего водоснабжения. В этом случае вследствие внутренней коррозии трубопроводов теплоноситель - вода загрязняется продуктами этой коррозии. По причине увлажнения недостаточно гидроизолированной теплоизоляции происходит ускоренная коррозия наружной поверхности стальных труб. В результате повышается температура грунта, а при протечках в грунт поступает горячая вода.

Слабым местом канализационных трубопроводов, в основном выполняемых из раструбных труб, являются раструбные соединения, разгерметизация которых происходит из-за недолговечных уплотнений и неравномерной просадки грунта. Поступление в грунт канализационных стоков создает опасность заражения водоемов.

Таким образом, в задачу строительной экологии входят: оптимизация проектных разработок с учетом исключения негативных воздействий на окружающую среду; прогнозирование и оценка возможных как негативных, так и позитивных воздействий на окружающую среду; своевременное выявление объектов, наносящих ущерб окружающей среде, с помощью экологического мониторинга и принятия соответствующих превентивных мер.

Большие масштабы и темпы современной урбанизации (урбанус - городской) обусловили появление в рамках строительной экологии урбоэкологии - эколого-градостроительного направления деятельности, занимающейся изучением способов наилучшего расселения людей в городах и населенных пунктах с учетом обеспечения комфортного проживания человека и сохранения оптимальной для него природной среды.

В рамках задач урбоэкологии не последнее место занимает проблема формирования жилища, отвечающего оптимальным требованиям комфорта.

Экологичное жилище - это жилище вместе с прилегающей территорией, в котором формируется благоприятная среда обитания (микроклимат, защищенность от шума и загрязнений, обеспечение социально здоровых условий жизни), которое не оказывает негативных воздействий на городскую и природную среду, кроме того отвечает требованиям энергосбережения.

Следует отметить, что для создания экологичных условий внутри зданий немаловажную роль играют выбор коррозионно-стойких материалов для труб, арматуры, санитарно-технических и отопительных приборов, а также наличие приборов терморегулирования и гидравлической балансировки в системах отопления и горячего водоснабжения [17].

 

 

Глава 3. Геоэкологические проблемы, возникающие при строительстве и эксплуатации трубопроводов

 

3.1 Воздействия на окружающую природу при строительстве магистральных трубопроводов

 

Охарактеризуем основные воздействия на природу при строительстве трубопроводов.

1. Сведение растительности в полосе строительства. Вырубка леса и корчевка пней на продольных и поперечных склонах в полосе шириной до 30 м уменьшает устойчивость склонов и способствует активизации действующих оползней и возникновению новых. Особенно заметно это проявляется при корчевке пней взрывами.