Аварии на нефтегазовых объектах и их последствия

Введение

В настоящее время нефть является одним из основных загрязнителей окружающей среды. Опасность данного загрязнителя, прежде всего, связана с высокой чувствительностью к нему высших растений, притом, что они занимают ключевое положение практически во всех наземных экосистемах, определяя существование и состав остальных биологических компонентов биогеоценозов.
Основными факторами отрицательного воздействия нефтяного загрязнения почвы на биологические объекты, которые обычно отмечаются в литературе, являются токсическое действие углеводородов нефти и изменение физико-химических свойств почвы.
Подобные изменения свойств почвы отражаются не только на растениях, но и на микроорганизмах, а также на беспозвоночных и других организмов, что, в конечном счете, приводит к нарушению экосистемы и затрудняет естественное восстановление загрязненной территории.


1. Состав нефти, экологический риск нефтедобывающих предприятий

Причинами попадания нефти в окружающую среду обычно является экологически небезопасное оборудование нефтедобычи и системы транспортировки сырья. К указанным причинам относятся порывы коллекторов системы нефтесбора, утечки нефтепродуктов из шламовых амбаров, разбрызгивание и разливание нефти при поломке задвижек, разбрызгивание при фонтанировании с факелов, утечки с кустовых и производственных площадок различных технологических объектов.
Помимо самих разливов нефти, значительное влияние оказывают и предприятия по добыче нефти. Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями нефтегазового комплекса происходит путем выброса химических соединений семи загрязняющих веществ: диоксида и оксида азота, взвешенных веществ (неорганической пыли), сажи, диоксида серы, углеводородов суммарных и оксида углерода.
Наибольшую опасность в экологическом плане представляет сжигание попутного нефтяного газа на факелах, которые потребляют кислород и загрязняют атмосферу оксидами азота и серы [1].
Рассмотрим подробнее соединения, входящие в состав нефти. Полиароматические углеводороды (ПАУ), наиболее токсичные компоненты нефти, относятся к сильным канцерогенам. Токсические свойства связаны с их строением. ПАУ образуют незамещенные и замещенные бензольные кольца, способные полимеризоваться, для них характерна высокая устойчивость. Окружающую среду загрязняют также: нафталин, антрацен, фенантрен, флуорентен, бенз(а)антрацен, хризен, пирен, бенз(а)пирен, дибензантрацен и др.
Из большого числа разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы. Нефтедобывающая промышленность является важным источником загрязнения почв тяжелыми металлами (ТМ), оказывающие в больших количествах токсичное воздействие на живые организмы. Более того, в силу своих свойств, ТМ не могут быть быстро переработаны живыми организмами, поэтому происходит их накопление в органах и тканях животных и растений [2].


2. Негативные экологические последствия нефтезагрязнения
2.1. Последствия нефтеразливов в море

История борьбы с нефтеразливами насчитывает не одно десятилетие, однако эта проблема далека от разрешения. Постоянное обнаружение нефтяных полей в различных точках Мирового океана свидетельствует о преобладании загрязнения над процессами самоочищения морской среды.
Есть основания полагать, что в связи с развёртыванием добычи нефти на шельфе, достигающей 1/3 мировой добычи, и ростом объема морских перевозок нефтяное загрязнение Мирового океана будет увеличиваться как из-за аварий на буровых установках, так и в результате катастроф с супертанкерами, сбросом не очищенных от нефтепродуктов сточных вод. По некоторым данным, ежегодно в Мировой океан попадают миллионы тонн нефти и нефтепродуктов.
По прогнозам ЮНЕСКО во всем мире в будущем ожидается 30 %-ное увеличение числа аварий с выбросом нефти и нефтепродуктов. Это вызвано физическим износом мирового транспортного флота и платформ по добыче нефти

. К сожалению, прогнозы ученых на сегодня сбываются, а борьба с загрязнением Мирового океана превратилась в одну из важнейших проблем, стоящих перед человечеством.
Известно, что вследствие образования на поверхности воды нефтяной пленки нарушается газообмен. Резко сокращается количество растворенного в воде кислорода, и повышается содержание углекислого газа. Это затрудняет жизнедеятельность живых организмов и часто приводит к гибели промысловых и других рыб. Особенно пагубное влияние на животные организмы оказывает эмульгированная нефть и нефтепродукты. Даже с концентрацией в воде 0,5 мг/л рыба приобретает нефтяной запах уже через сутки. Икринки рыб гибнут при концентрации нефти в воде 0,1-0,01 мг/л. Нефтяная пленка толщиной 0,001-0,005 мм преграждает доступ кислорода и света в воду. Отсутствие достаточного количества света ведет к массовой гибели морской флоры и, в частности, фитопланктона, который является основным потребителем углекислоты и поставщиком около 50 % кислорода в атмосферу, а также составляет основу кормовой базы морских организмов [3].


2.2. Последствия нефтеразливов для почвы

Загрязнение почв – один из наиболее опасных видов антропогенной деградации экосистемы. В условиях постоянного увеличения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду оно представляет большую опасность вследствие аккумуляции этих веществ в почвах, с последующим переходом из почв в сопредельные среды, поступления их по трофическим цепям в живые организмы, токсикологического действия на них. Экологические последствия загрязнения непосредственно зависят от того, как много и как прочно почва удерживает поллютанты, как изменяются ее биотические и абиотические свойства под влиянием загрязнения и как эти изменения влияют на плодородие почв и их экологические функции в биосфере.
Загрязнение почв происходит, главным образом, при прорывах трубопроводов, тогда в почву поступает от десятков грамм до нескольких сотен тысяч кубических метров поллютантов. В результате чего основной негативный «пресс» приходится в первую очередь на органические горизонты и выражается в существенном, а иногда и полном нарушении свойств и функций почв. В этой связи представляет определенный интерес изучение влияния нефти на биологическую активность верхних горизонтов почвенного профиля.
Нефть, попадая в почву в небольших дозах, является дополнительным источником углеводородов, в результате чего стимулирует активность микроорганизмов и, как следствие, ферментативную активность почв.
Имеются данные [4], что при загрязнении почвы концентрациями нефти 1 и 5% наблюдается достоверное увеличение активности почвенных ферментов, необходимых для переработки продуктов нефти. При повышении концентрации (от 6% и выше) происходит снижение активности данных ферментов. Высокие дозы загрязнителя ухудшают физические свойства почвы, влияют на газовый состав почвенного воздуха, оказывают прямое токсическое действие на почвенную микрофлору, нарушая тем самым условия протекания ферментативных реакций, что в итоге приводит к снижению ферментативной активности [5]. С изменением ферментативной активности почв тесно связано изменение активности «дыхания» почвы.
Интересно, что при внесении нефти в концентрации 15% активность выделения почвой углекислого газа становится ниже уровня его выделения чистой почвой. Это позволяет сделать вывод о том, что высокие концентрации нефти снижают интенсивность биохимических процессов [4].
Кроме химических свойств почвы, под влиянием нефтяного загрязнения изменяются и ее физические характеристики. Это обусловлено, главным образом, обволакиванием нефтью почвенных частиц в связи с чем происходит сильное увеличение гидрофобности почвы, она утрачивает способность впитывать и удерживать воду, происходит вытеснение воздуха из почвенных пор, и, в конечном итоге, нарушается водный и воздушный режимы почвы.
Показано, что рост гидрофобности и другие изменения физических свойств почвы обусловлены тяжелыми фракциями, а прямой токсической эффект нефтезагрязненной почвы определяется легкими фракциями углеводородов нефти