Экологический мониторинг нефтяных загрязнений

Сложность почв как объекта  анализа определяется их гетерогенным и многофазным характером. Минеральная  основа, органические и биологические компоненты: гумусовые веществ, почвенные раствор и воздух - вот объекты анализа в этом случае. К ним следует прибавить еще и оказывающие наиболее сильный загрязняющий эффект минеральные удобрения, пестициды и продукты их превращений.

При определении следов веществ чувствительности применяемых  инструментальных аналитических методов  иногда бывает недостаточно. В этом случае применяют различные способы  аналитического концентрирования: экстракцию органическими растворителями, не смешивающимися с водой, сорбционное концентрирование, дистилляцию, соосаждение, использование криогенных ловушек. Например, органические загрязнители, как правило, присутствуют в питьевой воде в очень малых количествах порядка ppb (part per billion - часть на миллиард, 0,000 001 мг/л). Для выполнения определений их необходимо сконцентрировать. Летучие органические вещества извлекают из вод потоком инертного газа и улавливают твердыми адсорбентами. Далее нагреванием осуществляют их термическую десорбцию и переносят сконцентрированные компоненты из ловушки в газовый хроматограф. Нелетучие органические вещества экстрагируют органическими растворителями. Экстракты анализируют методами высокоэффективной жидкостной хроматографии. Экстракцию веществами, находящимися в сверхкритическом состоянии (например, диоксидом углерода), упрощающую приготовление концентрата, используют при извлечении полициклических ароматических и гетероциклических углеводородов, пестицидов, полихлорированных бифенилов, диоксинов из твердых образцов, например почв.

1.4 Методы определения  загрязняющих веществ

Для решения этой задачи используют инструментальные методы современной  аналитической химии, основанные на измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов их химических превращений (аналитических реакций) с помощью физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую информацию, часто называют аналитическим сигналом.

Спектроскопические методы анализа основаны на использовании  взаимодействия атомов или молекул определяемых веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергий. Это могут быть (в порядке уменьшения энергии) гамма-кванты, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и видимое, инфракрасное, микроволновое и радиоволновое излучение. Сигналом может быть испускание или поглощение излучения. Важнейшими для экологического мониторинга, по-видимому, являются нейтронно-активационный, рентгеноспектральный, атомно-абсорбционный и атомно-эмиссионный анализ, спектрофотометрический и флуориметрический методы, инфракрасная спектрометрия.

Ценную информацию в  анализе вод предоставляют электрохимические  методы анализа: потенциометрия, полярографические  и кулонометрические методы. Исключительно  мощное средство контроля загрязнения  различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная, газожидкостная и высокоэффективная жидкостная и ионная хроматография. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная хроматография хороша при определении пестицидов и других органических соединений-загрязнителей. Газожидкостная хроматография эффективна при анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение различных детекторов, например малоизбирательного детектора по теплопроводности - катарометра и избирательных - пламенно-ионизационного, электронного захвата, атомно-эмиссионного, позволяет достигать высокой чувствительности при определении высокотоксичных соединений. Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей многих загрязняющих веществ, прежде всего нелетучих. Используя высокочувствительные детекторы: спектрофотометрические, флуориметрические, электрохимические, можно определять очень малые количества веществ. При анализе смесей сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с инфракрасной спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем случае роль детектора играет подключенный к хроматографу масс-спектрометр. Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют пестициды, полихлорированные бифенилы, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного и анионного составов вод.

2. Экологический мониторинг и загрязнение нефтепродуктами

2.1 Экологический мониторинг и обследование трубопроводов нефтепродуктов

Цель проведения экологической  экспертизы трубопроводов нефтепродуктов государственными региональными контролирующими  органами от министерства природы России заключается в проверке соблюдения предприятием, которое эксплуатирует данные трубопроводы, требований охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения нефтепродуктами. Загрязнение возможно от проливов сырья, перемещаемого магистральными трубопроводами. Согласно действующим нормативным актам предприятие, в чьем ведении находятся данные инженерные сооружения, может заключать договоры со сторонними организациями на проведение экологического мониторинга специализированными организациями.

Конструкция, материал исполнения и трасса магистрального трубопровода для транспортировки нефтепродуктов выбираются таким образом, чтобы исключить саму возможность загрязнения находящихся в непосредственной близости водных объектов. Поверхность трубопроводов должна быть обработана антикоррозийными составами (эмалями и лаками) с целью недопущения преждевременного выхода из строя одного или нескольких отдельных элементов инженерного сооружения. Организация, проводящая экологическое обследование, уделяет внимание и электрохимической защите магистральных трубопроводов. Причиной коррозии металла является не только вода, но и блуждающие токи, а также образующиеся в воздухе (при соединении воды и взвешенных химических элементов) химические соединения.

Экспертами сторонней организации, чьими силами проводится экологическое обследование, выявляется правильность расположения трассы. Согласно требованиям государственных контролирующих органов трасса, по которой проложены магистральные трубопроводы нефтепродуктов, должна проходить ниже по течению водотока от мостов, устройств водозабора, пристаней и прочих подобных сооружений, а также мест массового обитания или нерестилищ промысловых рыб (или других организмов, обитающих в водной среде). Если (в силу непреодолимых обстоятельств) предприятие вынуждено проводить инженерные сооружения для транспортировки нефтепродуктов выше течения основного поверхностного водотока, то экспертной организацией совместно с предприятием-владельцем разрабатываются меры по обеспечению надежного перехода магистрали.

Если магистральные трубопроводы расположены вдоль береговой  линии водоемов, морей или водотоков, то необходимо использовать естественные неровности рельефа местности или  предусмотреть ряд специальных  мероприятий (устройство перемычек  и каналов), назначение которых – не допустить загрязнения водных объектов при проливе нефтепродуктов. При производстве экологического мониторинга в тех местах, где наблюдается ветровая эрозия грунтов, специалистами нашей компании рекомендуются мероприятия, направленные на укрепление ослабленных природным воздействием почв. Приняв во внимание наши замечания и устранив неточности, вы можете быть совершенно уверены в том, что в дальнейшем при экологической экспертизе, организованной на вашем объекте (магистральном трубопроводе нефтепродуктов), вам не будет предъявлено никаких претензий со стороны территориальных органов министерства природы России и других органов государственной власти, отвечающих за экологическую безопасность.

В тех насыпях, где предполагается прокладывать (проложены) трубопроводы для транспортировки нефтепродуктов, необходимо предусмотреть сооружения для пропуска поверхностных вод. Дно сооружений для пропуска воды и откосы, прилегающие к нему, нужно обязательно укреплять. Размеры и количество водопропускных сооружений нужно определять расчетом. При этом обязательно учитывается площадь водозабора, рельеф местности и интенсивность поступления сточных поверхностных вод. Опыт инженеров нашей компании в проведении экологического обследования поможет вам привести места прокладки магистральных трубопроводов в нормативное состояние. Нами будут выявлены возможные проектные ошибки и учтены новые требования действующей технической документации.

Основание трубопроводов и сами конструкции данных инженерных сооружений обязательно должны быть рассчитаны на сейсмические воздействия. На тех участках, где возможно образование оползневых явлений, трубопровод стоит проводить ниже поверхности скольжения. При этом обязательно нужно учитывать смещение грунта.

В каждую сторону от трубопровода (вдоль его оси) необходимо располагать собственные зоны охраны. В случае пересечения трубопроводом водотоков, необходимо провести его заглубление так чтобы он оказался ниже дна русла водотока. Необходимо учесть возможность возникновения деформаций самого русла и его перспективных заглублений и расширений.

В пределах русла тех водотоков, которые подвержены переформированию, инженерные сооружения по транспортировке  нефтепродуктов нужно прокладывать подводным, надводным способом (в  данном случае устраивается специальные основания, обеспечивающие неразрывность трубопровода при возникновении любых возможных изменений русла водного объекта).

2.2 Технология многоуровневого экологического мониторинга в целях информационного обеспечения безопасности морской добычи нефти и газа

На основе анализа передового зарубежного опыта создания систем контроля окружающей среды в районе функционирования морских нефтегазовых промыслов специалистами Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН разработана технология многоуровневого экологического мониторинга. Эта разработка позволит в масштабе времени, близком к реальному, осуществлять контроль и прогнозирование негативных последствий техногенных загрязнений акватории (а в сейсмоопасных районах — геодинамической активности) и обеспечивать необходимой информацией процесс принятия адекватных управленческих решений для минимизации ущерба.

Крупнейшие мировые компании ТЭК, вовлеченные в добычу углеводородного  сырья на морском шельфе, системно работают над повышением экологической безопасности морских операций, одним из направлений чего является совершенствование осуществляемого ими экологического мониторинга. Экологический мониторинг морских акваторий в ходе производственной деятельности способствует сближению интересов государства и бизнеса, связанных с использованием и освоением шельфовой зоны.

Организация эффективного экологического мониторинга производственной деятельности предприятий ТЭК на морском шельфе становится все более  актуальной, в первую очередь, из-за расширения добычи и транспортировки углеводородного сырья, что в аварийных ситуациях может приводить к негативным последствиям для прибрежных территорий. Согласно Морской доктрине Российской Федерации на период до 2020 г., утвержденной указом Президента РФ №ПР-1387 от 27.07.2001, «предотвращение загрязнения морской среды» — одно из основных положений, относящихся к обеспечению национальных интересов в Мировом океане. Одним из принципов национальной морской политики является «развитие систем мониторинга за состоянием морской природной среды и прибрежных территорий». Особенно актуальны задачи экологического мониторинга при освоении месторождений в Каспийском море. В последние годы экологическому мониторингу морских акваторий уделяется гораздо больше внимания, чем раньше. В частности, Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии Наук (ИОРАН) выполнил работы в рамках проекта ФЦНТП Минобрнауки (РП–22.1/001) «Создание системы многоуровневого регионально-адаптированного экологического и геодинамического мониторинга морей Российской Федерации, в первую очередь шельфа и континентального склона», в результате которых была разработана система информационного обеспечения промышленной и экологической безопасности объектов обустройства месторождения нефти и газа на морском шельфе.

Одна из ведущих нефтяных компаний ОАО «ЛУКОЙЛ» создала специальные программы производственного экологического мониторинга для разработки месторождений на Каспийском море и Кравцовского месторождения на Балтийском море, где уже установлена морская ледостойкая стационарная платформа (МЛСП Д-6). При этом следует отметить широкое использование спутникового мониторинга юго-восточной Балтики в качестве одной из основных компонент контроля экологического состояния окружающей среды. Недостатком мониторинга, проводимого на Д-6, является отсутствие технических средств проведения мониторинга состояния морской среды на самой МЛСП Д-6 (там установлена только автоматическая метеостанция).

В 2005 г. Морская коллегия при Правительстве РФ поручила Минпромэнерго, МПР, Минобороны, Минобрнауки, Росгидромету совместно с РАН проработать вопрос использования морских буровых платформ, осуществляющих разведочное или эксплуатационное бурение на континентальном шельфе России, в качестве технологических носителей системы комплексного многоуровневого экологического и метеорологического мониторинга, а в сейсмоактивных районах и геодинамического мониторинга. Специалистами ИОРАН были подготовлены предложения по этой проблеме, представленные как официальные предложения РАН. Для ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» ИОРАН совместно с ГУ «Каспийский морской научно-исследовательский центр» подготовил конкретные предложения по техническим средствам и информационной системе экологического мониторинга при обустройстве месторождения им. Ю. Корчагина.

2.3 Комплексный многоуровневый мониторинг морской среды

Система постоянного  контроля за объектами недропользования в морских акваториях должна обеспечивать информацию о ключевых параметрах морской  среды в реальном времени с  целью оценки текущих воздействий, с одной стороны, на объекты недропользования, с другой — на важнейшие компоненты морских экологических систем. Основная задача оперативного экологического мониторинга заключается в контроле за возможными техногенными загрязнениями. Раннее обнаружение утечек загрязняющих веществ необходимо для своевременного принятия мер по предотвращению крупных аварий. Данные длительного мониторинга используются для отслеживания состояния ключевых экологических параметров и для выделения антропогенных факторов на фоне естественных природных трендов. Это позволяет прогнозировать негативные последствия и принимать адекватные решения для минимизации риска ущерба. Система экологического мониторинга должна обладать следующими характеристиками:

• иметь многоуровневую структуру (см. рис. 1);
• обеспечивать непрерывную информацию об изменении ключевых параметров состояния взаимодействующих природных сред: приводного слоя атмосферы, поверхности моря, водной толщи, морского дна, включая осадочный слой и земную кору;
• использовать многосенсорный подход с применением современных дистанционных и контактных технических средств и методов;
• быть экономически эффективной и основанной преимущественно на отечественных технологиях;
• быть регионально-адаптированной с учетом региональных особенностей шельфовой зоны, локальной структуры и динамики экосистем и характера антропогенной нагрузки, а также учитывать особенности регионального климата.