Файл: Источники и состав загрязнителей нефтегазовой отрасли.doc
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 48
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Керосин является смесью насыщенных углеводородов С12 - С20 , кипящих в интервале 175-325°С. К минеральным маслам относятся как горючие, так и смазочные масла. Они представляют собой остатки от переработки нефти и состоят из большого числа компонентов с 18-20 и более атомами углерода в молекуле, кипящих от 350°С и выше. Смесь содержит примерно 20-25% нормальных и разветвлённых парафинов, 40-50% алкилнафтенов, 20% алкилированных ароматических углеводородов и 10% асфальтенов. Соотношение компонентов зависит от типа масла.
Минеральные масла попадают в сточные воды многочисленными путями. В последние годы смазки и масла получили печальную известность из-за того вреда, который они причиняют окружающей среде при больших утечках. Ещё одна проблема связана с тем, что эти вещества легко загрязняют канализационные трубопроводы и решетки. Помимо разливов нефти в результате различных аварий основное загрязнение воды нефтепродуктами создаётся за счёт сточных вод нефтеперерабатывающих заводов и нефтехимических предприятий (например, главным компонентом стока нефтеперегонного завода являются органические вещества, т.е. относящиеся к НП углеводороды различных классов). Имеются довольно точные данные о видах и источниках образования химических отходов и отходов нефтеперерабатывающих заводов, не подлежащих дальнейшей переработке.
Такие отходы отвозятся на свалки или попадают в сточные воды предприятий. Источниками опасных отходов являются многие отрасли промышленности, в том числе - добыча нефти и газа. Но главную опасность представляют собой химическая и нефтехимическая промышленность (до 62%). Токсичные химические вещества становятся опасными, если они из сточных вод или опасных отходов на химических свалках просачиваются в грунтовые воды и попадают в источники питьевой воды. Токсичные вещества из близко расположенных мест их сбора могут проникать в индивидуальные колодцы, используемые для получения питьевой воды в небольших городах, посёлках и деревнях. Попадающие в природные воды из различных источников, нефтяные загрязнения имеют тенденцию к рассеиванию и миграции.
При этом в поверхностных водах состав НП под влиянием испарения и интенсивного протекания химического и биологического разложения претерпевает за короткий срок быстрые изменения, а в подземных водах, наоборот, процессы разрушения НП заторможены.
-
Грунтовые воды
В прошлом люди обращали внимание на вредные примеси в питьевой воде лишь в связи с загрязнением поверхностных вод. Нежелательные химические вещества могут попадать в поверхностные воды из различных источников. Для стран, только что вступивших на путь промышленного развития, с их, казалось бы, неограниченными ресурсами чистой воды представлялось вполне разумным сбрасывать отходы промышленных предприятий в природные водоемы.
При добыче полезных ископаемых (в том числе и нефти) отходам позволяли беспрепятственно просачиваться или стекать в ближайшие реки, а пестицидам и другим веществам, применяемым в сельском хозяйстве, смываться дождями в окрестные реки и озёра. Дожди вымывают также множество разнообразных загрязнений из воздуха (например, НП из автомобильных выхлопов), которые также попадают в воду.
Широкое применение соль для уничтожения льда на дорогах приводит к тому, что соль и содержащиеся в ней примеси уносятся талой водой при первой оттепели. Таким путём некоторые токсичные вещества поступают в озёра и реки, из которых берут питьевую воду. Однако в некоторых городах и на садовых участках жители получают питьевую воду из подземных источников, т.е. в виде грунтовых вод, накапливающихся под землёй в пустотах, трещинах или пространствах между частицами почвы. Такую воду обычно считали относительно чистой и свободной от ряда вредных примесей, создающих определённые проблемы при использовании поверхностных вод.
Неглубоко залегающие грунтовые воды и в самом деле довольно чисты, так как почва и почвенные микробы отфильтровывают или разрушают многие примеси, такие, как болезнетворные бактерии или материалы создающие муть. Тем не менее в ходе этих процессов не большая часть синтетических органических соединений (продуктов нефтехимического производства), а также многие нефтепродукты.
Органические вещества часто бывают летучими и в принципе могли бы испаряться с поверхностных вод, однако в грунтовых водах они оказываются в ловушке. Кроме того, после фильтрования в верхних слоях почвы грунтовые воды проникают в более глубокие слои, где очистки от загрязнений уже не происходит. Будучи однажды загрязнены, водоносные горизонты могут оставаться в таком состоянии сотни и даже тысячи лет. Главным источником (помимо аварийных разливов) попадания органических соединений нефтяного происхождения в грунтовые воды служат опасные отходы, которые свозятся на промышленные и муниципальные свалки или накапливаются в отстойных прудах и бассейнах.
Учитывая возможные последствия сброса таких отходов, следует признать их особенно опасными для загрязнения грунтовых вод. Другим источником загрязнения грунтовых вод нефтепродуктами является утечка горючего из подземных хранилищ. Так, по мнению экспертов, в США дают утечки 50-100 тысяч подземных емкостей с горючим. Большинство их принадлежит бензозаправочным станциям, построенным в 1950-1960 гг. в то время никто не думал, что изготовленные из нержавеющей стали подземные хранилища бензина и другого топлива начнут протекать через 20-30 лет. А один литр бензина может сделать непригодным для питья миллион литров воды.
-
Питьевая вода
В разных странах в качестве питьевой воды используют воду из поверхностных или подземных источников. К сожалению, все они подвержены загрязнению вредными химическими примесями, в том числе и нефтепродуктами. Органические соединения нефтяного происхождения давно уже стали приоритетными загрязнителями как поверхностных, так и подземных вод. Более чем 700 органических соединений выявлены к настоящему времени в питьевой воде. Все они являются потенциальными канцерогенами; правда, пока не ясно, каковы размеры опасности при их совместном или индивидуальном воздействии.
Канцерогенами для человека и животных являются не только компоненты самой нефти (например, бензол и бензапирен), но и многочисленные и распространённые в различных сферах деятельности человека продукты нефтехимии (винилхлорид, пестициды, галогеноуглеводороды, нитрилы, гидразины и др.). Помимо перечисленных токсичных органических соединений, опасных для человека и животных, существует большое количество менее опасных, но не менее вредных для человека загрязнителей питьевой воды, относящихся к углеводородам нефтяного происхождения и их производным.
Один из стандартов качества питьевой воды в США и странах Европы предполагает постоянный контроль за содержанием в питьевой (водопроводной) воде 60 летучих органических соединений (ЛОС) - ароматических углеводородов, относящихся к нефтепродуктам, и хлоруглеводородов, являющихся продуктами нефтехимического производства.
По крайней мере 1/3 всех приоритетных загрязнителей питьевой воды относится к углеводородам нефтяного происхождения - производным бензола. Многие их этих соединений (алкилбензолы) имеют очень низкие предельно допустимую концентрацию (ПДК) (0,01-0,02 мг/л), и их определяют в воде индивидуально методом газовой хроматографии. Для суммарного определения НП в воде (ПДК = 0,3 мг/л и 0,1 мг/л для многосернистой нефти) существует множество стандартных методик, основанных на различных аналитических принципах.
Источники загрязнения почвы нефтепродуктами те же, что и в случае воды и воздуха. Главные из них - разливы нефти и НП, сточные воды и выбросы нефтеперегонных заводов и нефтехимических предприятий, скапливающиеся на свалках. Сама почва имеет сложный химический состав, причём содержание органических веществ в почве колеблется от <2% до 20% в болотистых почвах. Органические вещества подразделяют на негуминовые вещества и гумус. Негуминовые вещества включают не полностью разложившиеся остатки растений и животных, жиры и дубильные вещества, пектины и гемицеллюлозу, сахара и соответственно полисахариды, легко разлагаемые и поэтому попадающие под понятие «гумус». Гумус определяется как комплексная и довольно устойчивая смесь коричневых или темно-коричневых аморфных коллоидных материалов, которые образуются из тканей многочисленных отмерших организмов - из остатков разложившихся растений, животных и микроорганизмов.
Своеобразные физико-химические свойства делают гумус важнейшим компонентом почвы, определяющим её плодородие; он служит источником азота, фосфора, серы и микроудобрений для растений. Кроме того, гумус повышает катионообменную ёмкость, воздухопроницаемость, фильтруемость, влагоёмкость почвы и препятствует её эрозии. Гуминовые вещества на 35-92% состоят из ароматических соединений, остальное - алифатические органические вещества. Среди ароматических составляющих определены фенолы, хиноны, бензойные кислоты и азотсодержащие гетероциклы. Алифатические составляющие - это преимущественно полиэфиры. Гумус содержит также относительно устойчивую полисахаридную фракцию. Кроме того, в гумусе в относительно высокой концентрации содержатся стабильные свободные радикалы.
Эколого-химическая характеристика качества почвы определяется важнейшими для практического использования химическими данными, такими как общее содержание органических соединений (гумуса), азота (аммонийного, нитратного и связанного с органикой), связанной угольной кислоты (карбонаты кальция и магния), питательных веществ для растений - кальция, магния, калия, фосфора, микроэлементов, а также способностью к их биологическому усвоению. При определении качества почвы играют роль и более простые характеристики, например, механический и фракционный состав, значение рН, сухой вес, удельный и насыпной вес, влагоёмкость, гигроскопичность, теплота смачивания, объём пор и ионообменная ёмкость.
Качественные и количественные изменения при длительном пребывании в почве посторонних органических химических веществ и механизмы их перераспределения в почве до настоящего времени почти не изучены ни для одного такого вещества. Тем не менее установлено, что в процессе превращения органических веществ в почве большую роль играют как абиотические, так и биотические реакции, протекающие под воздействием находящихся в почве живых организмов, а также свободных ферментов. Лучше всего изучено поведение в почве наиболее токсичных загрязнителей, таких как ксенобиотики (например, пестициды), хлораналины, фенолы и др. За длительный период связанные остатки антропогенных химических веществ в почве в процессе микробиологического разложения и длительного превращения гуминовых материалов могут снова освобождаться в небольших количествах и тем самым становиться биологически активными по отношению к растениям; они требуют постоянного контроля.
До тех пор пока они не минерализуются или каким-либо образом не войдут в углеродный обмен веществ, их следует рассматривать как посторонние для окружающей среды вещества. В отличии от воды и воздуха, для почвы (и донных осадков) в Казахстане не установлены ПДК для суммарного содержания нефтепродуктов. Есть лишь ПДК для бензина (0,1 мг/л) и некоторых ароматических углеводородов (бензол, кумол, стирол, а-метилстирол, толуол и ксилолы), которые лежат в диапазоне 0,1-0,5 мг/кг.
Однако в настоящее время проведена работа по нормированию содержаний НП и нефти в почвах Казахстана, результатом которой явилось установление ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) этих загрязнителей в почвах.
-
Понятие «нефть и нефтепродукты»
Понятие «нефтепродукты» имеет два значения - техническое и аналитическое. В техническом значении нефтепродукты - это товарные сырые нефти (Н), прошедшие первичную подготовку на промысле, и продукты переработки нефти, использующиеся в различных видах хозяйственной деятельности: авиационные и автомобильные бензины, реактивные, тракторные и осветительные керосины, дизельное топливо, мазуты, растворители, смазочные масла, гудроны, нефтяные битумы и другие нефтепродукты (парафин, нефтяной кокс, присадки, нефтяные кислоты и др.).
В аналитическом значении к НП относятся неполярные и малополярные углеводороды, растворимые в гексане и не сорбирующиеся оксидом алюминия. Под это определение попадают практически все топлива, растворители и смазочные масла, но не попадают тяжёлые смолы и асфальтены, являющиеся постоянными компонентами нефти и битумов, а также ряд веществ, образующихся в результате микробиологических и физико-химических процессов из НП при их длительном нахождении в почвах.
При разработке ориентировочных допустимых концентраций (ОДК) нефтепродукты возможно будут разделены на две группы:1) НП лёгкие (бензины, керосины, дизельное топливо, конденсат) и 2) нефти и тяжёлые НП (мазут, смазочные масла и битумы).
2.1 Формы нахождения нефти и нефтепродуктов в почвах
В почвах Н и НП находятся в следующих формах: в пористой среде - в парообразном и жидком легкоподвижном состоянии, в свободной или растворённой водной и водно-эмульсионной фазе; в пористой среде и трещинах - в свободном неподвижном состоянии, играя роль вязкого или твёрдого цемента между частицами и агрегатами почвы, в сорбированном состоянии, связанном на частицах горной породы или почвы, в том числе - гумусовой составляющей почв; в поверхностном слое почвы или грунта в виде плотной органоминеральной массы.