Гидросфера, ее состав и структура. Водная среда как среда жизни. Загрязнение водной среды

гидросфера вода ледники атмосфера

Гидросфера -- водная оболочка Земли. Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны; около 2% -- подземные воды, около 2% -- ледники, 0,02% -- воды суши (реки, озера, болота). Общий объем гидросферы Земли -- свыше 1 миллиарда 500 миллионов км3. По данным, учитывающим только разведанные запасы подземной воды, на пресную воду на всей планете приходится только 2,8%. Главная масса воды (97,2%) -- соленая. Гидросфера -- единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся в постоянных больших или малых круговоротах. Полное обновление вод происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч лет, подземные воды -- за 5 тысяч лет, озера -- за 300 дней, реки -- за 12 дней, водяной пар в атмосфере -- за 9 дней, а воды Мирового океана -- за 3 тысячи лет. Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле. С Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки. Гидросфера взаимодействует с литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Гидросфера также взаимодействует и с биосферой, так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.

Вода - не только живительный источник для всех животных и растений на Земле, но является средой обитания для многих водных растений и животных. Одни из них всю жизнь проводят в воде, а другие находятся в водной среде лишь в начале своей жизни. В этом можно убедиться, посетив небольшой пруд или болото. В водной стихии можно обнаружить самых маленьких представителей - одноклеточные организмы, для рассмотрения которых требуется микроскоп. К ним относятся многочисленные водоросли и бактерии. Поверхность воды имеет особую упругую плёнку - поверхностное натяжение, чем успешно пользуются мелкие водные жуки-вертячки. Они встречаются целыми стайками. Сверкая на солнце, вертячки оживлённо бороздят воду и ловят мелких беспозвоночных животных. Более крупную жертву, упавшую на поверхность воды, всегда заметит клоп-водомерка. Он хищник. Иногда жертвой водомерки становится даже стрекоза. В свою очередь, на водомерок нередко охотится тритон. Это хвостатое земноводное живёт в воде всё лето. И под водой немало хищников. Один из них - клоп-гладыш. Это один из самых крупных водных клопов, сильный и ловкий хищник. Длина его тела более одного сантиметра. Гладыш плавает спиной вниз, брюшком кверху. Его большие красные глаза обращены при этом ко дну, высматривая добычу. Он легче воды и дышит атмосферным воздухом. В отличие от водомерки, гладыш неплохо летает, посещая подходящие для охоты водоёмы. На дне водоёмов можно встретить странных обитателей - личинок ручейников. Их тело находится в особом футляре - чехлике, который личинка строит сама из подручных материалов, например, из камушек. Все наши стрекозы откладывают яйца в воду или ткани водных растений. Личинка стрекозы имеет характерный облик, малоподвижна и хорошо приспособлена к жизни на дне водоёма. Она хищник в водной стихии, как и взрослые стрекозы в воздушной среде. Личинка стрекозы дышит трахейными жабрами. Нередко можно увидеть двух личинок, которые выясняют, кому именно принадлежит данный участок дна водоёма. В воде живёт и паук-серебрянка. Это единственный из пауков, который отлично приспособился к подводному существованию. Он одинаково хорошо передвигается как на суше, так и в воде. Дышит паук атмосферным воздухом. Строит под водой из паутины жилища, которые наполняет воздухом. Такое жилище служит пауку надёжным подводным убежищем. Здесь он отдыхает и поедает пойманную добычу. В воде и только в воде откладывают икру все наши земноводные животные, такие как лягушки, жабы, тритоны и т.д. Вы видите зелёных жаб во время брачных игр, предшествующих откладке икры. Обычно жабы живут вне водоёмов, но весной после зимней спячки они дружно и большими группами плавают и резвятся в воде. Вода - среда обитания и некоторых млекопитающих. Это речной бобр. Бобра вода кормит, поит, даёт жильё и убежище от врагов. Самое маленькое млекопитающее - выхухоль. Она живёт у воды и здесь же находит себе пропитание. Вода является средою, которая во много раз плотнее воздуха. В силу этого она оказывает на живущие в ней организмы определённое давление и в то же время обладает способностью поддерживать тела. Среди водных животных, как и на суше, есть прожорливые хищники и мирные растительноядные, но для их жизнедеятельности нужна чистая без вредных примесей вода.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно - выражение «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний. В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья. Вмешательство человека в природные процессы затронуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образование растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Сохраняя и оберегая воду наших рек, озёр, прудов, мы сохраняем и жизни наших братьев меньших.

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно - выражение "вода - это жизнь". Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода "законсервирована" в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Потребность в воде у организмов очень велика. Например, для образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому её нужно расходовать и не загрязнять. Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца.

Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, загрязнение океанов и появление на его поверхности нефтяной плёнки уменьшило количество воды, испаряемой океаном. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий, например, многолетняя катастрофическая засуха в зоне Сахеля.

Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена, практически не пригодной для питья стала вода многих рек России. Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода - становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. В данном реферате рассмотрена проблема загрязнения водных объектов. На сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, т.к. если не на нас, то на наших детях скажутся все последствия антропогенного загрязнения воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в России ежегодно погибает 20 тыс. человек. Примерно такое же число россиян ежегодно смертельно заболевает раком кожи в результате разрушения озонового слоя в стратосфере. Вследствие проживания в опасно отравленной среде обитания распространяются раковые и другие экологически зависимые заболевания различных органов. У половины новорожденных получивших даже незначительное дополнительное облучение на определенном этапе формирования плода в теле матери, обнаруживаются задержки умственного развития. Следовательно эту проблему надо решать как можно скорее и радикально пересмотреть проблему очищения промышленных сбросов.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи. Большая часть нефти, загрязняющей моря и океаны, попадает туда не в результате аварий или природных катастроф, а как следствие ординарных операций. Даже в 1979 г.-- рекордном году по природным катастрофам и авариям--из-за природных бедствий и аварий танкеров в океан попало вдвое меньше нефти, чем в результате поступления туда нефти от двигателей внутреннего сгорания и промышленных предприятий. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину.

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Введение

Окружающая среда дает промышленному предприятию все необходимое для продолжения технологического цикла. По мере того, как развивается и расширяется производство, предприятию требуется все большее количество ресурсов, которые оно берет из окружающей среды. По мере того, как развивается и расширяется производство, предприятию требуется все большее количество ресурсов, которые оно берет из окружающей среды.

В свою очередь, промышленное предприятие выбрасывает в окружающую среду такие продукты технологического цикла, как сточные воды, твердые отходы, отработанные газы, причем качественный состав отходов варьируется в зависимости от профиля предприятия. С ростом производства вредных выбросов становится все больше Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. - М.: Просвещение, 2001 - С.57.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что фабрики, заводы и иные предприятия пагубно влияют на тот ареал, в котором расположены, а добыча необходимых для их технологического процесса ископаемых также губительна для природы.

В последнее десятилетие все большее признание получало идея о существовании взаимного влияния здоровой окружающей среды и устойчивого экономического развития. В это же время в мире происходили крупные политические, социальные и экономические изменения, по мере того, как многие страны начинали осуществление программ радикальной структурной перестройки своей экономики. Таким образом, изучение влияния на окружающую среду общеэкономических мероприятий стало актуальной проблемой, имеющей серьезное значение и требующей скорейшего решения.

Предмет исследования - влияние нефтяных загрязнений на окружающую среду, объект исследования - разливы нефти и урон, наносимый ими окружающей среде. Гипотеза исследования - что современное предприятие наносит окружающей среде ущерб, начиная уже с процесса добычи необходимых для промышленного производства материалов. Практическая значимость курсовой работы - исследование и анализ влияния нефтяных загрязнений на окружающую среду.

Цель работы состоит в изучении взаимодействия и влияния нефтяных предприятий на окружающую среду.

В задачи курсовой работы входит рассмотрение и анализ следующих вопросов:

Загрязнения окружающей среды разливами нефти;

Ответственность за разливы нефти;

Влияние нефтяных загрязнений на окружающую среду;

Влияние нефти на животных и растения;

Влияние нефти на гидросферу и литосферу.

Разливы нефти могут возникать и уже появляются практически повсюду. На небольшие разливы обращают мало внимания, их быстро убирают или же они разлагаются естественным способом. Большие разливы нефти привлекают внимание общественности и, как правило, требуют принятия срочных мер со стороны государственных организаций. Невозможно заранее предугадать серьезные разливы нефти, однако в случае их возникновения биологи и административные органы должны нести ответственность.

1. Нефтяные загрязнения окружающей среды

1.1 Загрязнения окружающей среды разливами нефти

Появление около 35% углеводородов нефти в морских акваториях в начале 70-х было вызвано разливами и сбросами при транспортировке нефти морем. Разливы при транспортировке и выгрузке составляют менее 35% от всеобщих размеров и сбросов нефти на почву и в чистую воду окружающей среды. Данные конца 70-х показывают, что эта цифра возросла до 45% в морских акваториях. В городских районах разливы и выбросы нефти могут составить 10% или немногим меньше. Для сравнения большинство разливов нефти в прибрежных или материковых частях происходит при транспортировке Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. - М.: Просвещение, 2001 - С.83.

Сбросы нефти в воду быстро покрывают большие площади при этом толщина загрязнения также бывает разной. Холодная погода и вода замедляют растекание нефти по поверхности, поэтому данное количество нефти покрывает большие участки летом, чем зимой. Толщина разлитой нефти больше в тех местах, где она собирается вдоль береговой линии. Движение нефтяного разлива зависит от ветра, течения и приливов. Некоторые виды нефти опускаются (тонут) и движутся под толщей воды или вдоль поверхности в зависимости от течения и приливов.

Сырая нефть и продукты переработки начинают менять состав в зависимости от температуры воздуха, воды и света. Компоненты с низким молекулярным весом легко испаряются. Количество испарений колеблется от 10% при разливах тяжелых типов нефти и нефтепродуктов (№ 6 топочный мазут) до 75% -- при разливах легких типов нефти и нефтепродуктов (№ 2 топочный мазут, бензин). Некоторые компоненты с низким молекулярным весом могут растворяться в воде. Менее 5% сырой нефти и нефтепродуктов растворяются в воде. Этот «атмосферный» процесс способствует тому, что оставшаяся нефть становится более плотной и неспособной плыть по поверхности воды.

Нефть под влиянием солнечных лучей окисляется. Тонкая пленка нефти и нефтяной эмульсии легче окисляется в воде, чем более толстый слой нефти. Нефть с высоким содержанием металла или низким содержанием серы окисляется быстрее, чем нефть с низким содержанием металла или высоким содержанием серы. Колебания воды и течения смешивают нефть с водой в результате чего получается либо нефте-водяная эмульсия (смесь из нефти и воды), которая со временем растворится, либо водо-нефтяная эмульсия, которая не будет растворяться. Водо-нефтяная эмульсия содержит от 10% до 80% воды; 50-80 процентные эмульсии часто называют «шоколадным муссом» из-за плотного, вязкого вида и шоколадного цвета. «Мусс» распространяется очень медленно и может оставаться на воде или берегу без изменения в течение многих месяцев.

Движение нефти с поверхности воды в процессе растворения и превращения в эмульсию доставляют молекулы и частицы нефти к живым организмам. Микробы (бактерии, дрожжи, нитевидные грибки) в воде меняют состав нефти на мелкие и простые по структуре углеводороды и неуглеводороды. Частички нефти в свою очередь прилипают к частичкам в воде (обломкам, тине, микробам, фитопланктону) и оседают на дне, где микробы меняют легкие и простые по структуре компоненты. Тяжелые компоненты более устойчивы к микробному воздействию и в итоге оседают на дне. Эффективность воздействия микробов зависит от температуры воды, водородного показателя, процентного содержания соли, наличия кислорода, состава нефти, питательных веществ в воде и микробов. Таким образом, микробиологическое ухудшение наиболее часто возникает в случае уменьшения кислорода, питательных веществ и повышения температуры воды Питерс А. Разливы нефти и окружающая среда // Экология - 2006 - №4 - С.11.

Микробы, оказавшиеся под воздействием нефти, размножаются в морских организмах и быстро реагируют на большие выбросы нефти. От 40% до 80% разлитой сырой нефти подвергаются воздействию микробов.

Разные организмы притягивают нефть. Фильтрующий зоопланктон, двустворчатый моллюск поглощают частички нефти. Хотя моллюски и большинство зоопланктона не способны переварить нефть они могут переносить ее и являются временным хранилищем. Рыба, млекопитающие, птицы и некоторые беспозвоночные (ракообразные, многие червеобразные) переваривают определенное количество углеводородов нефти, которые они заглатывают во время питания, очищения, дыхания.

Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее 6 месяцев, если разлив нефти не произошел накануне или непосредственно зимой в северных широтах. Нефть может попасть в ледовую ловушку до наступления весны, когда начнет подвергаться воздействию воздуха, ветра, солнечных лучей и усиленному воздействию микробов, сопровождающихся повышением температуры воды. Время нахождения нефти в прибрежных отложениях, либо уже подверженных атмосферному влиянию в качестве водо-нефтяной эмульсии определяется характеристиками отложений и конфигурацией береговой линии. Период сохранения нефти в прибрежной окружающей среде варьируется от нескольких дней на скалах до более чем 10 лет в укрытых от приливо-отливов и сырых участках.

Нефть, удерживаемая в отложениях и на берегу, может быть источником загрязнения прибрежных вод.

Периодические штормы часто поднимают огромное количество осевшей нефти и уносят их в море. В местах с холодным климатом из-за льдов, медленного движения волн, меньшей химической и биологической активности нефть остается в отложениях или на берегу на долгий период времени, чем в местах с умеренным или тропическим климатом. В холодном климате укрытые от приливо-отливов и сырые участки, способны удерживать нефть неограниченное время. Некоторые отложения или сырые почвы содержат недостаточное количество кислорода для разложения; нефть разлагается без воздуха, но этот процесс идет медленнее.

У разлитой на земле нефти нет времени подвергнуться воздействию погоды прежде, чем она попадет в почву. Разливы нефти на небольшую водную поверхность (озера, ручьи) обычно несильно подвергаются погодному влиянию пока не достигнут берега, чем разливы нефти в океане. Разница в скорости течения, пористости почвы, растительности, направлении ветра и волн влияют на временной период сохранения нефти у береговой линии.

Нефть, разлитая непосредственно на земле испаряется, подвергается окислению и воздействию микробов. При пористой почве и низком уровне грунтовых вод нефть, разлитая на земле, может загрязнять грунтовые воды.

Нефтяные загрязнения. Нефтяные загрязнения (нефтяные углеводороды - НУ) как химические загрязнения обладают собственной токсичностью для бионтов и при попадании в организм, благодаря липофиль- ности НУ, разрушают различные защитные барьеры организма, изменяют скорость транспорта БАВ, вызывая патологические изменения в тканях и органах, ферментативном аппарате, нервной и репродуктивной системах. Даже низколетучие нефтепродукты способны создать поражающие концентрации в воздухе. Так, во время северных конвоев моряки потопленных судов, находившиеся более часа на воде внутри мазутных пятен, получали тяжелые поражения легких и смертельные отравления.

НУ резко снижают продуктивность гидробионтов, особенно на ранних стадиях развития (молодь, икра). Так, оплодотворенная икра рыб в воде, даже слабо загрязненной нефтепродуктами (>ПДК В), гибнет на 30-100 %. Наркотическое действие НУ известно не только на человека, но и на бионтов и гидробионтов. Так, замечено, что рыбы, получившие нефть в трофической цепи, подвержены ее наркотическому действию. «Подсевшие на нефть» рыбы испытывают своеобразный абстинентный синдром, не стремятся уйти из загрязненной зоны в чистую воду и не ищут, как им полагается, где глубже или лучше, т. е. у них изменяются так называемые поведенческие реакции.

НУ показывают также определенную активность в онкогенезе, поскольку с нефтепродуктами транспортируются и концентрируются в тканях многие липофильные супертоксиканты (ПАУ, хлор- и элементорга- ника, диоксины и т. п.).

Загрязнения НУ не только снижают ресурсы и продуктивность водных ЭС, но падает и потребительская стоимость морепродуктов. Так, после аварий танкеров в зоне добычи устриц их коммерческая добыча не имеет смысла в течение, по крайней мере, пяти лет из-за резкого изменения их вкуса и потребительских качеств биомассы. Наряду с общей токсичностью НУ обладает в любых водных системах и высокой экотоксичностью, причем в основном за счет изменения физических эффектов на границах «воздух-вода» и «вода-почва». Следует отметить, что нефтяные загрязнения гидрофобны и склонны к выделению из воды в отдельные фазы (донные отложения или поверхностные пленки), что существенно замедляет процессы биодеструкции НУ.

Нефтяные загрязнения обладают способностью к депонированию в донных отложениях, причем поступление НУ из депо зависит от клима- топа, типа водоема и условий трансграничного переноса в ОС. В северных районах, где интенсивность систем биодеградации и так невелика, нефть консервируется во льдах и, постоянно присутствуя в трофических цепях, накапливается в биомассе и детрите. Появление нефтяной пленки может обусловливаться поступлением на поверхность нефти из донных отложений, после крупной аварии подобная подпитка может наблюдаться в течение 10-15 лет. В атмосфере легколетучие НУ и особенно метан имеют непосредственное отношение к проблеме истощения озонового слоя. Попадая в почву, НУ изменяют ее физико-химические свойства, поражают микробоценозы и практически лишают почву плодородия. Таким образом, нефтяные загрязнения могут изменять параметры всех компонентов ПС (воды, воздуха и почвы), обладают высокой токсичностью для бионтов и гидробионтов и не менее высокой экотоксичностью для водных ЭС, а в последнее время в связи с интенсификацией транспорта энергоносителей приобретают глобальный характер.

Нефтяные пленки на поверхности воды по сути дела являются физическим загрязнением в зоне интенсивного массообмена водных ЭС с атмосферой. Поверхностные пленки, захватывающие большие водные поверхности рек, морей и океанов резко нарушают продуктивность автотро- фов и трофические цепи водных ЭС и в конечном итоге биологическое равновесие. В среднем 1 т нефти может покрыть тонкой пленкой около 12 км 2 водной поверхности. Нефтяная пленка в морях и океанах наносит большой ущерб водным ЭС и прежде всего поражает нейстон, поверхностный слой воды (5-15 см), где под действием солнечного света происходит фотосинтез и осуществляется основная продукция фитоплактона и зоопланктона.

Тонкий слой НУ на поверхности существенно изменяет и нарушает физико-химические и гидробиологические характеристики поверхностной воды и границы «воздух-вода»: обмен газами (С0 2 и 0 2), влагой (испарение), теплом через границу «вода-воздух», меняет отражающую и поглощающую способность водной поверхности для солнечного света, альбедо и интенсивность фотосинтеза. В конечном случае подобные нарушения могут быть причиной региональных изменений климата, содержания кислорода в атмосфере.

Введение.

Среди множества проблем современного времени проблемы экологии встают в один ряд с другими глобальными проблемами человечества, таких как голод и эпидемии. Часто они даже напрямую связаны между собой. Объединяет их еще и то, что человечество нуждается в скорейшем решении этих непростых задач, так как они несут большую угрозу высшему благу людей на Земле - человеческой жизни. Конституции многих стран (в том числе и нашей страны, России) содержат положения о всеобщем праве на экологические чистые условия жизни. Многие нормы права активно охраняют окружающую среду довольно строгими законами. И это хорошо, что у многих людей уже сформировано понятие о серьезности данного вопроса, а также имеется правильное отношение и взгляд на эту проблему. Но все же, к сожалению, мы не можем свести все экологические проблемы только к моменту осозанания и правильного отношения к ним людей; даже тех, в чьих руках имеются механизмы воздействия на окружающую среду. Существует еще и такой не безизвестный фактор как простая случайность .

Да, можно согласится с утверждением, что каждая случайность есть череда или цепь отнюдь не случайных обстоятельств, но тем не менее я хотел бы в своем докладе подчеркнуть термином случайность тот факт, что часто человек просто не способен либо же не имеет сильного желания все предусмотреть и просчитать наперед. В этом плане случайность почти тождественна с халатностью . Этот факт нам известен, так как он часто нам встречается и имеет ярко выраженную человеческую природу, ибо часто именно по вине человека, а не по вине компьютерных программ, машин и природных явлений случаются многие ЧП; в основном мы наблюдаем «человеческие корни» проблем.

Такой вывод остался у меня, когда я наблюдал в новостях очередное печальное событие нанесшее непоправимый вред природе - «разлив нефти в мексиканском заливе». Хотел бы поместить краткую сводку из новостей:

«20 апреля 2010 года на нефтяной платформе Deepwater Horizon в 80 километрах от берегов Луизианы произошел взрыв, в результате которого погибли 11 из 126 находившихся на вышке нефтяников. 22 апреля платформа затонула. В результате происшествия была в трех местах повреждена скважина, из которой начала вытекать нефть. Для ликвидации разлива нефти компания BP попыталась накрыть скважину особым куполом, однако безуспешно. Президент США Барак Обама наложил запрет на бурение новых скважин на американском шельфе до установления причин катастрофы. 26 мая BP начала закачивать в скважину спецраствор, однако 29 мая признала попытку провалившейся. В начале июня скважину не смогли закрыть заглушкой. В середине июля на скважину установили более совершенный купол. В начале августа было объявлено о герметизации скважины. 20 августа стали известны предварительные причины аварии.»

И наблюдая за тем, как предлогались различные способы решения этой катастрофы, а не смотря на это ситуация усугублялась, складывается мнение о том, что часто у людей нет даже продуманного плана действий на экстренный случай. Вспоминается пословится «гром не грянет...»

И коснуться я хотел именно такой проблемы как «загрязнение нефтью и нефтепродуктами окружающей среды».

Печально, что иногда закон предусматривает в большей степени наказание за факт хищения нефти и нефтепродуктов, и в меньшей степени за нанесение вреда окружающей среде, которое для нефтяных загрязнений огромно.

И начать работу хотел бы со сводки дающей представление об уровне вредности такого сырья как нефть.

Нефть как сырье.

Нефть и с чем ее едят.

Нефть – ценнейшее сырье, без использования которого невозможна современная цивилизация. Однако, процессы добычи, транспортировки, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов очень часто становятся источниками загрязнения окружающей среды, которые приобретают масштабы экологических катастроф.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов и их производных. Каждое из этих веществ можно рассматривать как самостоятельное загрязняющее вещество. В состав нефти входит свыше 1000 индивидуальных загрязняющих органических веществ, содержащих 83-87% углерода, 12-14% водорода, 0,5-6,0% серы, 0,02-1,7% азота, 0.005-3,6% кислорода и небольшая часть минеральных соединений. Нефть разных месторождений содержит одни и те же химические компоненты, но может различаться соотношением парафинов, циклопарафинов, ароматических и нафтеноароматических углеводородов.

Для оценки нефти, как загрязняющего вещества природной среды, обычно используют следующие признаки: содержание легких фракций (температура кипения менее 2000С); содержание парафинов; содержание серы. Легкие фракции нефти обладают повышенной токсичностью, но их высокая испаряемость способствует быстрому самоочищению природной среды. Напротив, парафины не оказывают сильного токсического воздействия на почвенную биоту или планктон морей и океанов, но благодаря высокой температуре отвердевания существенно влияют на физические свойства почвы. Содержание серы свидетельствует о степени опасности сероводородного загрязнения почв и поверхностных вод.

В настоящее время нефть – самое распространенное вещество, загрязняющее природные воды. Только в Мировой океан ежегодно поступает 11-16 млн.тонн нефти. Примерно 20% нефти находится в виде пленки на поверхности, 40% в виде эмульсии и 40% оседает на дно.

При растекании пленки нефти по поверхности воды она образует мультимолекулярный слой, который может покрывать значительные площади поверхности. Так, 15 т мазута в течение 6-7 суток растекается и покрывает поверхность площадью 20 квадратных километров. Нефтяная пленка уменьшает проникновение света в водоем, препятствует протеканию процесса фотосинтеза, нарушается проникновение кислорода в водоем, что ведет к гибели живых организмов. При дрейфе нефтяного пятна загрязняются все новые порции воды. Нефтяные загрязнения захватывают и концентрируют другие загрязнения: тяжелые металлы и пестициды. Концентрирование металлов изменяет их токсичность. Если содержание углеводородов в воде даже меньше 10-7 % (!), они могут поглощаться организмами и накапливаться в тканях. Опасность таких накоплений не только в изменении вкуса морских и речных организмов, но, что более значимо, в канцерогенных свойствах полиароматических соединений, содержащихся в нефти.

Глобальная экологическая опасность нефтяных загрязнений в том, что они препятствуют контакту и взаимодействию системы Мировой океан – атмосфера, нарушая тем самым физико-химические и биологические процессы в водной среде, процессы теплообмена океана с атмосферой, так как Мировой океан регулирует обмен веществ и энергии на всей планете. Это ведет к неконтролируемым изменениям климата Земли, нарушению баланса кислорода в атмосфере. Особенно опасны попадания больших объемов нефти в воды высоких широт. При низких температурах разложение нефти идет медленно и нефть, сброшенная в арктические моря, может сохраняться до 50 (!) лет, нарушая нормальную жизнедеятельность водных биоценозов. Окисление нефти протекает с участием кислорода и, таким образом, он удаляется из воды. Отношение потребности в кислороде к объему нефти в морской воде составляет примерно 400000: 1. Это означает, что для полного окисления 1 л нефти требуется кислород, содержащийся в 400 тыс. литров морской воды, а в результате фотохимических превращений углеводородов на поверхности моря накапливаются вещества-канцерогены.

Потребность в топливе.

С этого и стоить начать. Вот где начало «айсберга». Можно даже окунуться в прошлое и вспомнить 19 век и Рудольфа Дизелья давшего старт наверно всей автомобильной промышленности. Но не будем говорить не о нем, не о других изобретателях давших миру множество двигателей на топливной основе, ибо не

в их трудах «корень всех зол». Но однозначно, что из потребности человечества в топливе проистекает много видимых проблем. Для полноты картины давайте посмотрим что представляет из себя нефть с точки зрения топлива. Начнем с исторической сводки.

Нефть известна давно. Археологи установили, что ее добывали и

использовали уже за 5- 6 тыс. лет до н.э. Наиболее древние промыслы

известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-ань.

Считают, что современный термин „нефть" произошел от слова „нафата", что на языке народов Малой Азии означает просачиваться. Упоминание о нефти встречается во многих древних рукописях и книгах. В частности, уже в Библии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мертвого моря.

Ни одна проблема, пожалуй, не волнует сегодня человечество

так, как топливо. Топливо – основа энергетики, промышленности, сельского

хозяйства, транспорта. Без топлива немыслима жизнь людей.

Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов

(атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и

отливов, ветряную и другие нетрадиционные источники). Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы. Это четко отражает "приходная часть" топливно-энергетического баланса.

Топливно-энергетический комплекс тесно связан со всей промышленностью

страны. На его развитие расходуется более 20% денежных средств. На ТЭК

приходиться 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции

России. Он использует 10% продукции машиностроительного комплекса, 12% продукции металлургии, потребляет 2/3 труб в стране, дает больше половины экспорта РФ и значительное количество сырья для химической промышленности.

Его доля в перевозках составляют 1/3 всех грузов по железным дорогам,

половину перевозок морского транспорта и всю транспортировку по

трубопроводам.

Топливно-энергетический комплекс имеет большую районо-образовательную функцию. С ним напрямую связано благосостояние всех граждан России, такие проблемы, как безработица и инфляция.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 5 минут

А А

Как происходит загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами?

Одними из самых вредных загрязнений окружающей среды химического характера является загрязнение нефтью и нефтепродуктами.

Рост добычи и, как следствие, увеличение масштабов транспортировки, переработки и потребления нефти и её производных приводят к глобальному ухудшению экологический ситуации. Нефть и продукты её переработки пагубно воздействуют на все без исключения звенья биологической цепочки.

Загрязнители водоемов образуют нефтяные пленки, которые способны нарушить энерго-, газо-, влаго- и теплообмен, непрерывно происходящий между мировым океаном и окружающей атмосферой, что не только негативно сказывается на физических, химических и гидробиологических условиях водной среды, но и способно серьезно повлиять на климат и кислородный баланс в атмосфере Земли.

Нефть – продукт природного происхождения, об источниках которого по сей день ведутся споры в ученой среде. Самые крупные нефтяные месторождения (30 из 45 самых больших) расположены в Азии, а точнее – на Ближнем и Среднем Востоке. Остальные 15-ть рассредоточены по разным земным регионам – Латинская и Северная Америка, Африка, Западная Сибирь и Юго-Восточная Азия.

Нефтяное пятно

Основными фракциями, выделяемыми из нефти-сырца на предприятиях нефтепереработки, являются:

• бензины;
• промежуточные дистилляты:

• дизельное топливо;
• керосин;
• газотурбинное топливо.
• газойль;
• котельное топливо (мазуты);
• гудрон;
• нефтяные масла.

Экспертная группа, исследующая нефтяное загрязнение водоемов нефтепродуктами, основные источники таких загрязнений классифицирует следующим образом:

1. транспортировки по трубопроводам и с помощью наземных транспортных средств;
2. операции на морских нефтяных терминалах, катастрофы на нефтеналивных судах и морских буровых платформах и так далее;
3. промышленные, муниципальные и бытовые стоки, содержащие в себе отходы, загрязненные нефтепродуктами;
4. миграционные нефтепотоки, просачивающиеся с морского дна из разломов и трещин.

Данные последних проведенных исследований говорят, что только за счет миграционного просачивания в морскую среду ежегодно попадает от 0,2 до 2 миллионов тонн нефти, что равно примерно половине всего нефтяного потока, который вливается в Мировой океан.

Морская транспортировка нефти посредством танкеров и подводных трубопроводов загрязняет морскую среду примерно на 20 процентов от общего нефтяного загрязнения из всех источников.

Доля загрязнений, происходящих в процессе бурения и последующей эксплуатации морских скважин, составляет меньше 0.2 процента.

Потери нефти и нефтепродуктов, которые происходят в результате аварий на береговых нефтяных терминалах и в процессе перекачке нефтепродуктов посредством подводных трубопроводов, составляют 5 и 10 процентов соответственно.

Основные транспортные потери составляют аварийные разливы нефти и нефтепродуктов в процессе танкерных перевозок (примерно 85 процентов всех потерь). Справедливости ради, стоит сказать, что в последнее время вклад этого источника в общий объем загрязнений сильно снизился.

Чаще всего утечки происходят в малых объемах и поддаются быстрой ликвидации. К примеру, в 2010-ом году всего произошло 12 тысяч разливов, и 85 процентов из них – это утечки объемов менее 7-ми тонн. Однако, именно такие постоянные небольшие разливы создают устойчивые загрязняющие радужные пленки в местах наибольшего трафика транспортировки и в местах нефтедобычи.

37 процентов таких загрязнений попадает в водную среду без аварий. Это связано с экологическим несовершенством существующих технологий нефтепереработки, в результате чего загрязняющие продукты попадают в окружающую среду через бытовые и промышленные стоки.

Посредством атмосферного переноса в крупнейшие водоемы Земли (реки, моря и океаны) попадает примерно 5 процентов всех нефтяных загрязнений, поскольку в атмосфере (по сравнению с почвами, донными отложениями и водой) содержится сравнительно немного загрязняющих веществ. Однако, большая скорость перемещения воздушных масс делает атмосферный перенос важным каналом, посредством которого вредные продукты попадают на морскую поверхность. Таким образом возможен перенос любого химически устойчивого вещества или материала.

Основные источники загрязнения в процессе деятельности по разведке и последующей добыче углеводородного сырья:

• аварийные выбросы растворов (тампонажных и буровых);
• аварийные выбросы самого добываемого сырья;
• несанкционированные сбросы пластовых вод и шламов;
• случайные утечки небольшого масштаба;
• взмучивание донных отложений при бурении скважин (кратковременное загрязнение морей и других водоемов).

Кроме того, если платформа расположена на ледовой акватории, существует риск её разрушения под действием ледяных масс.

Несмотря на сложившееся мнение, аварийные разливы – не самые главные источники загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Их доля в общем загрязняющем потоке колеблется от 9-ти до 13-ти процентов. Несмотря на постоянное увеличение объемов перевозимой по морю нефти и её производных, тенденция снижения связанных с этим процессом нефтяных сохраняется. Стоит сказать, что катастрофы, при которых происходят разливы более, чем 30 тысяч тонн, достаточно редкое явление.

Точечными источниками загрязнений окружающей среды в течение длительного времени являются энергоустановки плавучих буровых платформ, в которых постоянно сжигаются нефтяное топливо и попутные газы.

Промышленные выбросы предприятий нефтегазовой сферы составляют примерно 20 процентов всех вредных промышленных выбросов. При этом основными источниками загрязнения атмосферы являются факелы, сжигающие попутные нефтяные газы.

Нефтегазодобыча приводит к образованию большого объема отходов.

Технически их размещают тремя главными способами:

• хранение в особых типах земляных сооружений, называемых шламовыми амбарами;
• захоронение путем закачивания в подземные горизонты;
• вывоз на специальные полигоны.

По данным, получаемым из неофициальных источников, существующие специально оборудованные хранилища таких отходов переполнены. Кроме того, их вывоз на спецполигоны, находящиеся на значительном расстоянии, весьма дорог и также не безопасен с экологической точки зрения. В связи с этим существует практика сброса этих видов отходов, что называется, «за борт», а также путем закачивания под землю, что является прямым нарушением экологического законодательства.

Также, с точки зрения попадания вредных углеводородов в окружающую среду, очень опасны аварийные разрывы трубопроводов, а также разрывы, возникающие в процессе незаконных врезок.

Попадание нефти и её производных на поверхность воды является самым распространенным видом нефтяных загрязнений.

Такие сбросы за короткое время покрывают большие поверхности. Толщина загрязняющего слоя при этом бывает разной. Низкие температуры атмосферы и самой воды замедляют растекание. Возле береговой линии толщина слоя больше, нежели в открытом море. Движение разлива происходит под действием течений, приливов/отливов и ветра, при этом некоторые виды нефтей «тонут», и движение пятна происходит под толщей воды.

Состав нефти-сырца и её производных меняется в зависимости от текущей температуры атмосферы и воды, а также под воздействием света. Вещества, обладающие с низким значением молекулярного веса, легко испаряются. Объем таких испарений варьируется от 10 процентов (тяжелые нефти и нефтепродукты) до 75 процентов (легких нефти и их фракции).

Кроме того, некоторые вещества с низким молекулярным весом, входящие в состав нефтепродуктов, способны растворяться в воде (обычно – не более пяти процентов от общего объема). Этот процесс останавливает движение разлива по поверхности из-за увеличения плотности оставшейся нефти.

Воздействие солнечных лучей приводит к окислению нефти. Чем меньше толщина слоя, тем легче происходит окисление. Кроме того, нефть, на скорость окисления влияет содержание в продукте металла и серы: чем больше концентрация первого и меньше второго – тем быстрее идет процесс.

Течение и ветер приводят к смешиванию нефти и воды. В результате образуется либо нефте-водяная (быстро растворяющаяся) эмульсия, либо водо-нефтяная эмульсия, растворения которой не происходит. В водо-нефтяной эмульсии вода может составлять от 10-ти до 80-ти процентов. 50-ти – 80-ти процентные эмульсии распространяются крайне медленно, и способны оставаться на водной поверхности или на берегу долгое время без каких-либо изменений.

В процессе превращения в эмульсию движение нефти приводит к попаданию её частиц и молекул к живым организмам. Бактерии, грибки и дрожжи, находящиеся в воде, разлагают нефть на простые углеводороды и не углеводороды. В свою очередь, нефтяные частицы прилипают к различным обломкам, микробам, тине, фитопланктону и вместе с ними оседают на дно. Тяжелые нефтяные вещества обладают большей устойчивостью к воздействию микроорганизмов, поэтому оседают на дно в неизмененном виде.

Эффективность микробного воздействия зависит от следующих факторов:

• температуры воды;
• содержания в ней водорода;
• концентрации соли;
• количества кислорода;
• химического состава нефти;
• состава питательных веществ в воде;
• вида микроорганизмов.

В связи с этим, ухудшение микробиологического характера чаще всего происходит в условиях дефицита кислорода и питательных веществ и приводит к повышению температуры воды.

Нефть может попадать и в более сложные живые организмы. Например, двустворчатые моллюски, фильтрующие зоопланктон, вместе с ним поглощают и нефтяные частицы.

Поскольку они не могут эти частицы переварить, моллюски выступают в роли их переносчиков. Рыбы, морские млекопитающие, птицы и некоторые виды ракообразных и червеобразных беспозвоночных могут частично переваривать углеводороды, попадающие в их организм в процессе дыхания и питания.

Если разлив нефти произошел не зимой или не в холодных серверных широтах, время нахождения в воде нефти и её производных чаще всего – не более полугода. При низких температурах окружающей среды, нефть может сохраняться до наступления потепления, когда и начнется её разложение под действием теплого воздуха, ветра и солнечных лучей, а также при усиленном воздействии на неё микроорганизмов. Период сохранности нефти в прибрежной зоне колеблется от нескольких дней (если эта зона – скалистая) до 10 лет и более в сырых и защищенных от приливов и отливов местах.

Нефть, задержавшаяся в прибрежных и береговых отложениях, может спровоцировать загрязнение океана и прибрежных вод.

Разлитая по земле нефть не успевает подвергнуться погодным воздействиям до того, как проникнет в почву. Если разлив произошел на небольшой площади водной поверхности (в озере или ручье), то нефть также слабо подвергается влиянию погоды, пока не попадет на берег.

Нефть, попавшая сразу на землю, испаряется и окисляется под действием микробов. Если почва – сильно пористая, то возможно загрязнение грунтовых вод.

Нефть оказывает серьезное негативное воздействие на птиц и их яйца. Такое загрязнение спутывает перья и вызывает глазные раздражения. Гибель водоплавающих птиц чаще всего происходит от того, что, испачкавшись в нефтепродуктах, они «тонут».

Кроме того, нефть попадает в организм птиц во время чистки оперения, поглощения загрязненной еды и питья, а также через органы дыхания. Это приводит к смерти от болезней, голода или отравлений. Птичьи яйца также очень чувствительны к нефтяному воздействию.

О влиянии нефтяных разливов на млекопитающих известно меньше. Чаще других от таких загрязнений погибают те виды млекопитающих, которые покрыты мехом (полярные медведи, выдры, тюлени). Это связано с тем, что их меховой покров спутывается и перестает сохранять тепло и отталкивать воду. Сивучи и китообразные (дельфины, косатки и киты) обладают толстым жировым слоем, который под действием нефти усиленно расходует тепло. Помимо этого, на коже и глазах появляются раздражения, что мешает этим животным полноценно плавать.

Тюлени и китообразные менее подвержены нефтяному загрязнению и обладают способностью быстро переваривать нефтепродукты. Однако и они не застрахованы от желудочно-кишечных кровотечений, почечной недостаточности, печеночной интоксикации и нарушений кровяного давления. Нефтяные испарения вызывают проблемы с органами дыхания.

Морские черепахи едят как частицы нефти, так и предметы, сделанные из пластмассы. Зародыши черепах, зарытые в зараженный нефтью песок, чаще всего либо гибнут, либо развиваются с патологиями.

Рыбы обычно гибнут при разливах большого масштаба. Нефть-сырец и её производные обладают разной токсичностью, и на разные виды рыб воздействуют по-разному. Личинки и молодь – более чувствительны к нефтяным загрязнениям.

Беспозвоночные – хорошие индикаторы нефтяных загрязнений, поскольку малоподвижны. Влияние таких разливов на них может продолжаться до десяти лет. Колонии зоопланктона, обитающие в больших водных объемах, восстанавливаются быстрее, чем те, среда обитания которых ограничена.
Методы очистки нефтепродуктов при загрязнении ими окружающей среды

Применение тех или иных методов по очистке нефтяных загрязнений во многом зависят от характера и условий разлива. Близость нефтяного пятна к густонаселенным районам, пляжам, портам, рыболовным угодьям, важным природоохранным зонам, заповедникам, и так далее, напрямую влияют на масштаб и комплекс очистных работ. Если берег – скального типа, либо имеет слабопористую структуру, к тому же открыт для приливов/отливов и волн, то его обычно специально не чистят, поскольку природа за довольно короткое время справляется сама. Пляжи, покрытые крупнозернистым песком и галькой, очищают при помощи тяжелой строительной техники.

Очистка нефтепродуктов с поверхности морей, океанов и озер чаще всего производится отсасыванием нефтяного слоя с помощью специальных насосов и методами абсорбции. Быстрое расползание нефтяного пятна под действием течений и ветра требует от соответствующих служб скорейшего реагирования.

Один из самых современных и эффективных методов борьбы с загрязнениями нефтепродуктами и нефтью – мониторинг разливов с помощью дистанционного зондирования.

Сенсоры космических аппаратов позволяют следить за движениями нефтяного пятна с высоким разрешением, а также дают возможность классифицировать загрязнение по насыщенности его цвета.

С помощью этого метода можно различать загрязнения:

• сырой нефтью;
• бензинами, мазутами, дизельными видами топлива и так далее;
• загрязненные речные стоки;
• сбросы с нефтеналивных судов технологического характера;
• загрязнения буровыми водами и шламом;
• выходы нефти с морского дна;
• отходы нефтяной и рыбной промышленности.