Загрязнение гидросферы нефтью

Введение

1. Химический состав  нефти

2. Источники загрязнения  гидросферы нефтью

3. Поведение нефти  в водной среде

4. Влияние донных  отложений на распад  углеводородов

5. Биологические и  химические изменения,  обусловленные загрязнением  гидросферы нефтью

Заключение

Список  литературы

 
Введение

  Нефть в промышленных количествах впервые  была добыта в 1880 году. С тех пор  темы её добычи росли и сейчас она используется для удовлетворения более чем 60% мировых энергетических потребностей. При таких масштабах использование невозможны без потерь, которые всё время растут, загрязняя природу. Загрязнение возникает во многих ситуациях – при добыче, транспортировке, использовании в качестве топлива или смазочного материала.

  Гидросфера  – сложная динамическая система  с биохимическим равновесием. И, несомненно, как в любой водной системе имеются большие резервы  для ассимилирования отходов. Однако, во многих местах эти резервы исчерпаны или истощены, потому ряд водных систем чрезмерно загрязнён. Но до того, как загрязнение будет легко обнаружено, равновесие уже может нарушиться и экологическая структура оказывается повреждённой. Примерами могут быть – Адриатическое, Балтийское и Средиземное моря, реки Темза, Рейн и Сена, а также Великие Озёра в США и Канаде. Но динамические системы обладают замечательной способностью к регенерации и даже самые загрязнённые из них могут быть восстановлены и возвращены к активному использованию при правильном и продуманном обращении.

  В особом случае, таком как прибрежная экологическая система, одним из важнейших факторов, который учитывается  при составлении прогнозов, является воздействие загрязнение на жизнь  в море. Поскольку известно, что  большинство из вылавливаемых для  продажи рыб размножаются и проводят начальный период жизни на мелководье: в устьях рек, заливах и в прибрежной водной системе. Многие рыбы, например атлантический лосось, для метания икры мигрируют из соленых вод в пресные реки. Многие ракообразные размножаются в приливных зонах и всю жизнь проводят на мелководье.

  Эти районы сравнительно невелики и связаны  с существованием геологических  структур, называемых континентальными шельфами. Шельфы занимают около 8% площади  океанов, приблизительно 20% всей земной поверхности и содержат 0,2% всего  количества воды. В настоящий момент исследовано менее 15% всей площади  шельфов и изучено менее 10% течений  циркулирующих прибрежных вод. Однако, не смотря на это, такие районы активно  используются для сброса отходов, в  том числе и содержащих нефтепродукты.

 
1. Химический состав нефти

  Прежде  чем рассматривать влияние нефти  на окружающую среду, стоит рассмотреть  её химический состав. Сырая нефть  является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Сложность её состава совпадает с нашими представлениями  о происхождении. Считается, что  нефть образовалась в результате длительного теплового, бактериологического  и химического воздействия на остатки растительных и животных организмов. Разумно предполагать, что нефть будет, хотя бы частично, обладать той сложной химической природой веществ, из которых она  образовалась. Более 75% всего состава  нефти приходится на углеводороды, кроме того, находят до 4% серы, 1% азота  и несколько меньше кислорода. Основное различие нефти, добытой в различных  географических районах, обусловлено  не химическим составом, а содержанием  отдельных компонентов, которые  и влияют на химические и физические свойства сырой нефти. Некоторые  нефтепродукты почти бесцветны, в то время как другие имеют  чёрную, коричневую, янтарную и даже зелёную окраску. Также некоторые  нефтепродукты имеют приятный запах, похожий на эфир, скипидар или камфору, другие же – неприятный запах, обусловленный наличием серосодержащих компонентов. Биологические и химические свойства разных нефтей существенно различаются, а потому при оценке их влияния на окружающую среду необходимо знать состав определённого нефтепродукта.

  Состав  нефти обычно определяется количественным содержанием углеводородов, которые  делятся на – парафины, циклопарафины и ароматические.

  Сырая нефть содержит около 25% парафинов, которые обнаруживаются во фракциях с низкой температурой кипения от 40 до 230 °С. Содержание парафинов в различных нефтепродуктах колеблется в широких пределах. Некоторые состоят главным образом из парафинов нормального строения, в то время как другие содержат лишь следы этих соединений.

  Циклопарафины, которые также называются нафтенами, составляют 30-60% общего состава сырой нефти. Большинство из них являются моноциклическими, однако, во фракциях, кипящих при высоких температурах, обнаружены соединения с шестью и более кольцами. Наиболее часто можно обнаружить циклопентан и циклогексан.

  Ароматические углеводороды сильно отличаются от циклопарафинов и эти различия обуславливаются характером связей. Бензол и его производные – простейшие ароматические углеводороды, они преобладают в легкокипящих фракциях. В высококипящих же фракциях содержатся полициклические ароматические углеводороды.

  Ароматические углеводороды наименее распространены в нефти. Чаще всего в состав входят углеводороды сложной структуры, включающие остатки парафиновых, циклопарафиновых и ароматических углеводородов. Остаточные фракции содержат углеводороды, кипящие при высоких температурах. Несмотря на то, что их состав неизвестен, можно утверждать, что они содержат кислород, серу, азот и примеси металлов, а их молекулярная структура состоит  из слоёв гетероциклических колец.

2. Источники загрязнения гидросферы нефтью

  В последнее время одними из самых  опасных источников загрязнения  нефтью считались крушения танкеров и выбросы на буровых скважинах  в открытом море. Однако, на самом  деле доля подобных выбросов в результате несчастных случаев, которые привлекают столько внимания общественности, ничтожно мала по сравнению с общим загрязнением углеводородами.

  Есть  мнения, что в Мировой океан  попадает около 5 миллионов тонн, так  же существует мнение о том, что на самом деле эта цифра равна 10 миллионам. Известно, что 1 тонна нефти, растекаясь, занимает площадь в 12 км².

  Обычные транспортные перевозки.

  Приведённые данные говорят о том, что основная доля загрязнений приходится на транспортировку. Это не удивительно, поскольку основные нефтедобывающие области расположены  на значительном расстоянии от главных  районов потребления и переработки. В настоящее время в год  транспортируется более 1 миллиарда  тонн нефти. Однако, часть нефти (до 0,5%) выбрасывается в океан более  или менее легально: в результате сброса промывочных и балластных вод в океан.

  После разгрузки пустой танкер заполняется  морской водой для стабилизации балласта на обратном пути. Морская  вода образует эмульсию с оставшейся частью нефти в танкере. Содержащий нефтепродукты балласт сливается  с танкера недалеко от порта назначения. Аналогично освобождаются от балласта и другие типы судов.

  Такая вода, загрязнённая нефтью, сбрасывается в специальных зонах открытого  моря, которые оговорены международными соглашениями. Но часто эти операции совершаются недалеко от побережья  в нарушение всех соглашений.

  Около половины потерей при транспортировке  следует отнести к очистке  танкеров и сбросу балласта. Следует  заметить, что 80% танкерного флота пользуются системой контрольных мероприятий LOT для уменьшения количества нефти, попадающей в океан в результате сброса балласта. При этом на оставшиеся 20% танкеров приходится 70% всего загрязнения  моря.

  Упомянутая  система LOT отличается тем, что в  качестве балласта в ней используется и вода, и нефть одновременно. Нефтепродукты, как менее плотные, располагаются в верхней части танкера, а более чистая морская находится снизу – и именно она сливается.

  Аварии  при транспортировке и добычи нефти.

  Попадание нефти в море в результате столкновения танкеров или посадки на мель не столь часты. Но всё-таки количество ежегодно теряемой нефти с каждым годов возрастает. Однако, нельзя и преуменьшать и серьёзность подобных происшествий: потери малы про сравнению с общими потерями при транспортировании, но они происходят на одних и тех же судоходных линиях или в относительно мелких прибрежный районах. Таким образом, нефтяные сливы концентрируются на небольшой морской поверхности.

  Влияние несчастных случаев на окружающую среду  возрастает с увеличением тоннажа  судна. Поэтому польза от применения так называемых супер-танкеров является спорной. Суда водоизмещением 500 тысяч тонн уже спущены на воду, а судна на 800 тысяч тонн уже проектируются для использования.

  Аварии  на нефтяных разработках в открытом море также могут привести к серьёзным  загрязнениям. В момент бурения, введения труб, при установке вершины вышки, а также во время эксплуатации скважин существует определённый риск загрязнения.

  Природные источники нефти.

  Некоторая часть загрязнений всё же приходится на природные источники нефти. Прямых измерений количества нефти, попадающей в океан из природных источников, нет. Однако, эти цифры несравнимо малы по сравнению с влиянием антропогенных  загрязнений. Если бы нефть продолжительное  время просачивалась в океан, то все залежи давно бы исчезли. Кроме  того, любой выход нефти должен сопровождаться появлением характерных  блестящих пятен, но такие пятна  не наблюдались.

  Небольшая доля утечки нефти приходится на суда, затонувшие ещё во времена Второй Мировой Войны, корпуса которых  подверглись коррозии и протекают. Большая часть углеводородов  поступает в атмосферу в результате испарения или неполного сгорания топлива, после чего вступает в реакции  и превращается в другие вещества. Однако оставшаяся часть существует в виде жидких капель и адсорбируется  на мелких атмосферных частичках. Жидкие и твёрдые частицы неизбежно  оседают на поверхности океана, внося  значительный вклад в общее загрязнение.

3. Поведение нефти в водной среде

  В нефти, кроме основных главных углеводородных соединений (парафины, нафтены, ароматические  соединения, олефины), почти всегда присутствуют соединения серы, азота  и кислорода.

  Токсичность нефти зависит от содержаний в  ней ароматических углеводородов, которые способны сохраняться в  морской воде и донных отложениях в силу своей стойкости. Алканы обладают не меньшей токсичностью, но имеют большую склонность к деградации. Кроме того, в присутствии нефтяных углеводородов, токсичность других загрязняющих веществ (металлов и хлорированных углеводородов) проявляется в большей степени. Наличие нефти в донных отложениях способствует интенсивному накоплению в них хлорированных углеводородов и металлов. С другой стороны, её наличие замедляет переход других загрязняющих веществ из донных отложений в воду.