EE "BĚLORUSKÁ STÁTNÍ TECHNOLOGICKÁ UNIVERZITA"
Fakulta TECHNOLOGIE ORGANICKÝCH LÁTEK
Ústav biotechnologie a bioekologie
KURZOVÁ PRÁCE
V oboru "Biologie a základy toxikologie"
Téma: „Znečištění životního prostředí ropnými produkty
a jejich nebezpečí pro lidské zdraví“
Vyplnil student 4. ročníku gr. FHMP-2
Fakultní korespondence
Balashko E.I.
Kontrolovány:
Minsk, 2011
Esej
24 stran, 9 zdrojů
ROPA, ZEMNÍ PLYN, ODPADY, ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ, ČLOVĚK, ZDRAVÍ
Cílem této práce je zjistit negativní vliv ropy a ropných produktů na životní prostředí a lidské zdraví.
Zdroje ropných produktů vstupujících do životní prostředí, stejně jako dopad škodlivých látek nacházejících se v ropných produktech na lidské zdraví.
Úvod ………………………………………………………………………………………… ….3
Hlavní část ……………………………………………………………………………………………………… 5
Závěr ……………………………………………………………………………… 20
Úvod
Stav životního prostředí je v současnosti jedním z těch problémů, které se tak či onak dotýkají téměř každého člověka.
Průmyslová výroba ve všech zemích světa se neustále rozvíjí. V tomto ohledu množství spotřebovaného přírodní zdroje a objem škodlivých emisí, které mají škodlivý vliv na biosféru.
V počátečních fázích průmyslového rozvoje dochází k nárůstu nárůstu odpadů úměrně s rozvojem výroby. Pak je vzorec porušen a množství odpadu se začne zvyšovat ve vztahu k růstu výroby podle exponenciálního zákona. To naznačuje, že v počátečních fázích byla využita schopnost přírody k samočištění a poté byla vyčerpána.
Rozvoj výroby není možný bez využití přírodních zdrojů. Každý rok lidstvo spotřebuje miliardy tun přírodních zdrojů – uhlí, rudy, ropy, stavebních materiálů, vodních zdrojů.
Ropa a plyn zůstávají hlavními přírodními zdroji, které uspokojují energetické potřeby lidstva. Ze světových zásob fosilních paliv tvoří ropa 10 % a uhlí 70 %. V současnosti je těženo asi 10–15 % zásob prozkoumaných uhelných ložisek a asi 65–70 % ložisek ropy.
Bylo zjištěno, že na každého obyvatele planety se ročně vytěží asi 20 tun nerostných surovin. Přitom se méně než 10 % surovin přemění na produkty a zbylých 90 % se stává odpadem.
Vzniklý odpad představuje velké nebezpečí pro přirozený ekosystém Země.
V přirozených podmínkách je mnoho toxických prvků v mírně rozpustné formě nebo jsou chráněny před kontaktem s prostředím. Při zpracování takových surovin se toxické prvky přeměňují na rozpustnou, lehce stravitelnou formu, a proto představují velké nebezpečí.
S narůstajícím technogenním znečištěním prostředí aktivně narůstají i spontánní projevy havarijních situací. Největší nebezpečí představují ropné skvrny velká škoda nejen životní prostředí, ale i veřejné zdraví.
Protože čištění takových kontaminantů je složité a časově náročné, je velmi důležitý vývoj jasných a účinných technologií pro eliminaci následků kontaminantů. Proto se práce tímto směrem, jak teoretická, tak experimentální, stává nezbytnou a relevantní.
Když se ropné uhlovodíky dostanou do přírodních ekosystémů, naruší na dlouhou dobu biologickou rovnováhu. Proto je problém prevence a eliminace ropného znečištění v půdě a vodě velmi cílený. Problémy řízení kvality životního prostředí se nejzřetelněji projevují v podnicích ropných komplexů, zejména ve velkých městech, protože obrovská energetická saturace podniků, tvorba a emise škodlivých látek pouze zatěžují životní prostředí člověkem, ale představují také skutečnou nebezpečí pro lidské zdraví.
V současné době si nelze představit jediný druh lidské činnosti, který by přímo či nepřímo nesouvisel s vlivem chemických látek na organismus, jejichž počet se pohybuje v desítkách tisíc a neustále roste.
Stávající ropné rafinérie jsou navrženy tak, aby zpracovávaly miliony tun ropy, a jsou proto intenzivními zdroji znečištění životního prostředí. Zóna znečištění ovzduší výkonných ropných rafinérií se rozkládá na vzdálenost 20 kilometrů nebo více. Množství uvolňovaných škodlivých látek je dáno kapacitou ropné rafinérie a je (procento kapacity podniku): uhlovodíky 1,5 - 2,8; sirovodík 0,0025 - 0,0035 na 1 % síry v oleji; oxid uhelnatý 30 - 40 % hmotnosti spáleného paliva; oxid siřičitý 200 % hmotnosti síry ve spáleném palivu. Většina ztrát uhlovodíků vstupuje do atmosféry (75 %), vody (20 %) a půdy (5 %).
Za jeden den může velká ropná rafinerie vypustit do atmosféry až 520 tun uhlovodíků, 1,8 tuny sirovodíku, 600 tun oxidu uhelnatého, 310 tun oxidu siřičitého a výfukové plyny automobilů, těchto v podstatě chemických továren na kola, obsahují 1 tunu spáleného paliva od 12 do 24 kg oxidů dusíku, od 0,3 do 5 kg čpavku a uhlovodíků, do 4-5 % oxidu uhelnatého.
S rostoucím podílem letecké dopravy roste nebezpečí výfukových plynů letadel: jedno proudové letadlo zanechává po startu a přistání jedovatý oblak, objemově rovný výfukovým plynům 7 tisíc aut. Z výše uvedeného vyplývá, že vývoj účinných opatření pro boj s negativním působením škodlivých chemických faktorů na lidský organismus se stává jedním z prvořadých úkolů vědy i praxe.
Hlavní část
Ropa je komplexní směs uhlovodíků. Složení a fyzikálně chemické vlastnosti ropy z různých polí se výrazně liší.
Se vší rozmanitostí složení oleje se rozlišují tři hlavní skupiny sloučenin:
- alkany – parafinické (acyklické) nasycené uhlovodíky. Jsou zastoupeny plyny rozpuštěnými v oleji, kapalnými produkty a pevnými homology metanové řady. Jejich obsah v oleji je 30–50 %;
- nafteny zahrnují mono-, bi- a polycyklické sloučeniny. V postranních řetězcích mohou být atomy vodíku nahrazeny alkylovými skupinami. Obsah této skupiny uhlovodíků v různé odrůdy olej se pohybuje od 25 do 75 %;
- areny – aromatické uhlovodíky benzenové řady. Mohou být reprezentovány monocyklickými (benzen, toluen, xylen) nebo polycyklickými (naftalen, antracen) strukturami. Ropa jich obsahuje až 10–20 %, méně často až 35 %.
Kromě toho olej obsahuje určité množství uhlovodíků smíšeného (hybridního) složení, například parafin-naftenické a naftenicko-aromatické sloučeniny.
Kromě uhlovodíků obsahují ropné produkty sloučeniny obsahující kyslík, síru a dusík. Oleje s nízkým obsahem síry obsahují do 0,5 % síry, oleje s vysokým obsahem síry přes 2 %. Obsah dusíku a kyslíku se pohybuje od desetin do 1,2-1,8 %. V olejích bylo nalezeno přes 20 různých prvků (V, Ni, Ca, Mg, Fe, Ai, Si, Na atd.).
Zdroje ropy a jejích derivátů vstupující do životního prostředí.
Vývoj a produkce ropy a plynu je velké průmyslové odvětví, které má negativní dopad na životní prostředí.
Při těžbě uhlovodíků na pevnině je negativní dopad na životní prostředí vyjádřen takto:
- zabírání půdních zdrojů pro výstavbu zařízení na těžbu ropy;
- toxicita vytěžených surovin;
- emise znečišťujících látek do ovzduší a vypouštění kapalných odpadů do povrchových a podzemních vod;
- těžba vysoce mineralizovaných podzemních vod s ropou a jejich vypouštění do přírodních nádrží;
- toxicita vrtného odpadu a potřeba jeho likvidace;
- nouzové úniky oleje.
Ročně vyprodukuje plynárenský a ropný průmysl asi 1 650 tisíc tun nebezpečných odpadů, z nichž významnou část tvoří kapalné a plynné látky. Hlavními znečišťujícími látkami jsou uhlovodíky – asi 48 % celkových emisí.
Při těžbě, zpracování a přepravě zemní plyn Největší škody na životním prostředí způsobují emise škodlivých látek do ovzduší – při výrobě plynu se zachytí a zneutralizuje jen asi 20 % z celkového objemu odpadních látek. Toto číslo je jedním z nejnižších ze všech odvětví.
Emise obsahují, % celkových emisí do ovzduší: oxid uhelnatý – 28,1; uhlovodíky – 25,1; oxidy dusíku – 7,1; oxid siřičitý – 5.3.
Zdrojem uvolňování vícejaderných aromatických uhlovodíků do atmosféry jsou závody na zpracování ropy a petrochemie. To platí zejména pro krakování vysokovroucích produktů, výrobu koksu a sazí.
V ropných rafinériích a petrochemických podnicích jsou hlavními zdroji organizovaných emisí komíny procesních pecí, spalovny odpadu, tepelné elektrárny a kotelny; zapalovací svíčky pro kompresory plynových motorů, jednotky na vypouštění páry, regenerátory katalyzátorů, elektrické odlučovače, oxidační kostky, koncové emise, cyklony, pračky, absorbéry, hořáky; ventilační potrubí a provzdušňovací svítilny průmyslových prostor, granulační věže, vzduchojemy a přístroje, difuzory chladicích věží.
Fugitivní emise jsou emise vznikající na otevřených plochách úpraven, uvolňované netěsnostmi v technologických zařízeních v místech, kde jsou skladovány sypké látky. Patří sem také tzv. podmíněně organizované emise z nádrží, drenážních stojanů a chladicích věží.
Škodlivé nečistoty vypouštěné do ovzduší podniky vyrábějícími produkty z ropných a plynových uhlovodíků lze rozdělit do následujících skupin: pevné částice; kyselé složky (oxid a oxid uhelnatý, oxid siřičitý, sirovodík, oxidy dusíku): uhlovodíky a jejich deriváty, tedy organické sloučeniny.
Emise z ropných rafinérií (někdy bez úpravy) jsou zdrojem znečištění životního prostředí. Důvody emisí jsou umístění technologického zařízení na volných plochách, jeho neúplné utěsnění a nevyhovující provoz čistíren.
Velký podíl emisí pochází ze silniční dopravy. Výfukové plyny motoru obsahují oxid uhelnatý, uhlovodíky, oxidy dusíku, oxidy síry, karcinogeny (například benzopyren) a také olovo, protože se stále používá olovnatý benzín.
S emisemi se do atmosféry dostávají i odpadní minerální oleje, které mají karcinogenní účinek.
Znečištění ovzduší oxidem uhličitým z výfukových plynů automobilů, ze světlic ropných rafinérií, těžařských a hutnických podniků, ze světlic ropných polí vytváří „skleníkový“ efekt, v důsledku čehož se omezuje rozptyl a odraz slunečního světla, tedy přehřívání atmosféry je možné.
Ke znečištění ovzduší dochází v důsledku odtlakování technologických zařízení, potrubí, těsnění čerpadel, zařízení nádrží, kompresorů, vakuových filtračních hlav, směšovačů, ventilů, otevřeného odvodu vody, odběru vzorků a otevřených poklopů. Intenzivními zdroji znečištění ovzduší jsou dýchací ventily nádrží, nouzové ventily a světlice.
Hlavními znečišťujícími látkami vzduchu při rafinaci ropy jsou spaliny z trubkových pecí. Emise z jedné trubkové pece jsou (kg/h): organický prach - 5,3; oxid siřičitý - 900,9; oxid uhelnatý - 32,9; oxidy dusíku - 50,2; uhlovodíky - 3.2.
Kromě toho se do atmosféry dostávají ventilační plyny obsahující čpavek a uhlovodíky a také rozkladné plyny obsahující sirovodík.
Ropa a ropné produkty však samy o sobě, bez spalování a zpracování, silně znečišťují biosféru, především vodní útvary, vnitřní i světové oceány. Míra znečištění těmito látkami navíc neustále roste.
Velká množství ropných produktů se do vody obvykle dostávají v důsledku nehod na tankerech a vrtných plošinách, během vypouštění přes palubu, mytí nádrží a také při odtoku z kontinentů. Existují výpočty, že při přepravě každé tuny ropy se v průměru ztratí asi 90 g, při těžbě tuny ropy na vrtných plošinách - přes 70 g a při nakládce a vykládce na 1 tunu se ztrácí asi 20 g ropy . Ropné složky, které se vypařují z hladiny moře, znečišťují atmosféru a poté se částečně vracejí do oceánu s deštěm. Značná část (až 5 %) se rozpouští ve vodě a nejjedovatější aromatické uhlovodíky se rozpouštějí lépe než ostatní složky a jejich koncentrace v mořskou vodou po 5 dnech může dosáhnout více než 7 mg/l. Vlivem ultrafialového záření vznikají z ropy ve vodě rozpustné mastné kyseliny a alkoholy. Těžké frakce oleje (jehož bod varu je nad 370? C) postupně houstnou a usazují se na dně. To je usnadněno absorpcí suspendovaných ropných částic četnými obyvateli moře, včetně planktonických organismů.
Průzkumné práce mají určitý negativní dopad zejména na mořské druhy raná stadia jejich vývoj. V mnoha zemích světa (Velká Británie, Norsko, Kanada) jsou geofyzikální průzkumy považovány za faktor, který má vážný dopad na komerční organismy, proto jsou takové průzkumy přísně regulovány a kontrolovány.
Hlavním rizikovým faktorem pro životní prostředí v ropném a plynárenském průmyslu je chemické znečištění, které doprovází všechny typy činností ve fázích rozvoje pole. Největší množství kapaliny a pevný odpad vzniklé během vrtání a rybolovných operací na moři. Výtlačné objemy dosahují 5 000 m3 na vrt.
Vrtání studní v oblastech, kde byla zjištěna přítomnost ropy nebo plynu, je doprovázeno použitím kapalných směsí určených k mazání a chlazení vrtných nástrojů, vynášení vrtané horniny na povrch a regulaci hydrostatického tlaku.
Na vrtných plošinách se provádí separace a primární zpracování směsí ropy a plynu. Odvádí se z nich separovaná voda.
Biochemické chování ropy ve vodním prostředí
Když se ropa uvolní do životního prostředí, dostane se do kontaktu s atmosférou nebo půdou a přírodními vodami řek a moří.
Ropa, která přichází do styku s prostředím, rychle přestává existovat ve své původní podobě. S ropnými složkami dochází k řadě fyzikálních, fyzikálně-chemických a biologických procesů a přeměn.
Téměř všechny složky ropy mají hustotu menší než 1 g/cm 3 .
Některé z olejových složek se rozpustí. Průměrně se ve vodě rozpouští 2-5 % (někdy až 15 %) ropy.
Vysoce těkavé frakce se odpařují. Do plynné fáze přechází 10 až 40 % původního množství ropy. Rozpouštějí se hlavně nízkomolekulární alkany, cykloalkany a benzeny.
Polycyklické aromatické uhlovodíky(PAH), jako je antracen a pyren, prakticky nepřecházejí do plynné fáze a procházejí složitou transformací v důsledku oxidace, biodegradace a fotochemických procesů.
K frakcionaci ropy a ropných produktů dochází ve vodním prostředí, v důsledku čehož mohou existovat v několika stavech agregace, včetně:
- povrchové filmy (slicks);
emulze jako „olej ve vodě“ nebo „voda v oleji“;
suspendované formy ve formě agregátů topný olej-olej plovoucí na hladině a ve vodním sloupci;
pevné a viskózní složky uložené na dně;
nahromaděné v vodní organismy spojení.
Když se do moře dostane 1 tuna ropy, během 10 minut se rozlije po hladině v okruhu 50 m a tloušťce vrstvy až 10 mm. Poté se rychle rozšíří na plochu 12 km 2 s vytvořením filmu o tloušťce menší než 1 mm.
Lehké uhlovodíky se začnou odpařovat.
Do vodného roztoku přecházejí mastné, karboxylové a naftenové kyseliny, stejně jako fenoly a kresoly.
Během prvních dnů po úniku ropy přechází její významná část do plynné fáze. Odpaří se až 75 % lehké frakce a až 40 % a 5-10 % střední a těžké frakce.
Ropa ve formě filmu se unáší ve směru větru rychlostí 3 - 4 % rychlosti větru. Jakmile se film ztenčí a dosáhne kritické tloušťky asi 0,1 mm, začne se lámat na samostatné fragmenty, které se pak šíří na větší plochy. Část oleje se rozpustí - koncentrace oleje pod filmem je 0,1 - 0,4 mg/l.
Tvorba olejových emulzí je dána složením oleje. Nejstabilnější emulze typu „voda v oleji“ obsahují od 30 do 80 % vody a mohou existovat v moři déle než 100 dní.
Emulze typu olej ve vodě jsou kapičky oleje rozptýlené ve vodě. V průběhu času jsou nestabilní, dále se rozptylují, až se tvoří mikroskopické kapičky. Zároveň se urychlují rozkladné procesy.
Chemické přeměny ropy na hladině a ve vodním sloupci se začínají objevovat nejdříve den po vstupu do moře. Mají oxidační povahu a jsou často doprovázeny fotochemickými reakcemi. Konečné produkty oxidace – hydroperoxidy, fenoly, karboxylové kyseliny, ketony a aldehydy – mají zvýšenou rozpustnost ve vodě a vysokou toxicitu.
Část oleje (až 10 - 30 %) se sorbuje na pevné suspendované částice přítomné ve vodě a usazuje se na dně. Tyto procesy probíhají v ve větší míře v úzkém pobřežním pásu a v mělkých vodách. Zároveň dochází k procesu biosedimentace, tzn. extrakce emulgovaného oleje planktony a jeho ukládání na dno se zbytky organismů. Těžké ropné frakce nahromaděné na dně mohou přetrvávat po mnoho měsíců a let.
Ropné agregáty ve formě směsí pryskyřice a topného oleje vznikají ze surové ropy po odpaření a rozpuštění jejích lehkých frakcí a chemické a mikrobiální přeměně. Tvorba těchto agregátů vyžaduje 5-10 % rozlitého oleje a až 20-50 % usazeného oleje z balastních a pracích vod. Základem složení topného oleje jsou asfalteny a těžké frakce ropy. Životnost ropných agregátů se pohybuje od měsíce do roku, poté jsou zničeny.
Výsledkem těchto procesů je, že ropa ve vodním prostředí rychle ztrácí své původní vlastnosti. Dochází k disperzi a rozpadu jejích složek až do vymizení výchozích a meziproduktů a vzniku oxidu uhličitého a vody.
K samočištění vodního ekosystému od uhlovodíků tedy dochází, pokud toxické zatížení na něj nepřekročí přípustné limity.
Znečišťující látky vstupující do řek, jezer, nádrží a moří výrazně mění nastavený režim a narušují rovnovážný stav vodních ekologických systémů, přestože jsou vodní útvary schopny samočištění biochemickým rozkladem organických látek pod vlivem mikroorganismů. Samočistící schopnost řeky závisí na přísunu rozpuštěného kyslíku, dále na rychlosti toku řeky, chemickém složení vody, její teplotě, hmotnosti suspendovaných látek, dnovém sedimentu atd. vlivem přírodních faktorů mohou vznikat sekundární produkty rozkladu škodlivin, které negativně ovlivňují kvalitu vody. Odpadní vody, stejně jako jejich směsi, je proto nutné před vypuštěním do nádrže čistit do takové míry, aby na ni nepůsobily škodlivě.
Pro normální průběh samočistícího procesu je v první řadě nutné mít v nádrži po sestupu do ní odpadní voda přísun rozpuštěného kyslíku. Chemická nebo bakteriální oxidace organických látek obsažených v odpadních vodách vede ke snížení koncentrace kyslíku rozpuštěného ve vodě (1 litr vody obsahuje pouze 8-9 ml rozpuštěného kyslíku, 1 litr vzduchu obsahuje 210 ml kyslíku). Vliv deoxygenačních (redukujících kyslík) činidel se projevuje v nahrazení normální flóry a fauny nádrže primitivními, přizpůsobenými existenci v anaerobních podmínkách. Organické látky, které interagují s rozpuštěným kyslíkem, se oxidují na oxid uhličitý a vodu, přičemž spotřebovávají různá množství kyslíku. Proto byl zaveden zobecněný ukazatel, který nám umožňuje odhadnout celkové množství škodlivin ve vodě na základě absorpce kyslíku.
Tímto ukazatelem je biochemická spotřeba kyslíku (BSK), rovnající se množství kyslíku absorbovaného během oxidace konkrétní látky za určité časové období.
Při těžbě plynových a ropných polí v severních vodách je třeba očekávat komplexnější obraz přeměny a přeměny suroviny.
Tyto stavy se vyznačují:
zvýšení viskozity ropy při nízkých teplotách;
- adsorpce ropných složek na povrchu ledu a jejich akumulace v porézních vrstvách a dutinách ledové pokrývky;
zpomalení bakteriálního a fotochemického rozkladu uhlovodíků při nízkých teplotách.
K dnešnímu dni byly nashromážděny rozsáhlé materiály o obsahu a distribuci ropy a jejích složek ve všech oblastech světového oceánu. Pravidelně se provádějí mezinárodní a regionální monitorovací programy pro sledování stavu ropného znečištění ve vodním prostředí.
Nesrovnatelně velké množství toxického odpadu se neustále dostává do moře potoky a řekami, z domovních kanalizací a průmyslových odpadních vod.
Výsledky výzkumu ukazují rozšířenou přítomnost rozpuštěných a emulgovaných ropných uhlovodíků v povrchových vodách v koncentracích od několika mikrogramů do několika miligramů na litr.
Polycyklické aromatické uhlovodíky se v přírodě neprodukují a jsou považovány za indikátory antropogenního vstupu ropy do vodních útvarů.
Za horní hranici přirozeného obsahu aromatických uhlovodíků v mořské vodě se navrhuje považovat úroveň koncentrace 1 µg/l. Pro spodní sedimenty je tato hodnota 5 µg/l.
Globální distribuce ropných uhlovodíků ve Světovém oceánu je charakterizována všeobecným zvýšením jejich koncentrace během přechodu z otevřené hladiny oceánu do vnitrozemských moří a pobřežních vod. Všude je lokalizace ropy na rozhraní vodních mas a atmosféry (tenká povrchová vrstva), dna (spodní sedimenty) a pobřeží (pláže). Poznamenáno zvýšený obsah ropných produktů v oblastech intenzivní lodní a tankerové dopravy.
Jižní a severní moře Ruska (Barentsovo, Azovské, Černé a Kaspické moře) patří mezi nejvíce znečištěné oblasti Světového oceánu. Hodnota ropného znečištění zde dosahuje tisíců mikrogramů na litr, což je řádově vyšší než maximální přípustná koncentrace pro ropu – 50 μg/l. Vysoké koncentrace PAH jsou pozorovány v tenké povrchové mikrovrstvě moře. V pobřežních vodách Anglie (oblast Plymouthu) byl tedy v některých případech obsah PAH 100-100 000 μg/l, což je stokrát a tisíckrát více než MPC.
Mezi PAU Speciální pozornost se dává benz(a)pyrenu. Je silně toxický, má karcinogenní vlastnosti a je převážně antropogenního původu. Obsah této látky může dosahovat až 10 % součtu všech ostatních PAU. Koncentrace benzo(a)pyrenu ve vodách otevřeného oceánu jsou 0,001-0,01 µg/l, v pobřežních vodách - 0,01-0,1 µg/l a v oblastech se stálým znečištěním - až 0,1-10 µg/l .
Nejčastějším a nejviditelnějším projevem ropného znečištění jsou dnes ropné agregáty, které jsou všudypřítomné v pobřežních oblastech, zejména v blízkosti námořních oblastí. Na mořských plážích se jejich koncentrace pohybuje od 0,4 do 100 y/n 2 . Pokud obsah zbytků topného oleje překročí 100 g/m2, pláž se stává nevhodnou k použití.
Obsah ropných produktů ve spodních sedimentech
Úroveň ropného znečištění dnových sedimentů se zvyšuje v říčních deltách, zálivech, zálivech, přístavech, oblastech intenzivní lodní dopravy, těžby a přepravy ropy.
V povodích ruských moří - Barentsově, Azovském, Černém a Kaspickém - dosahoval obsah ropných produktů v usazeninách na dně 5 000 mg/kg a v oblastech, kde se nacházejí ropné sklady - 60 000 mg/kg.
Převážnou část dnových sedimentů tvoří aromatické uhlovodíky s vysokou molekulovou hmotností. Sedimenty také obsahovaly vysoké množství benzo(a)pyrenu.
Toxické vlastnosti jednotlivých ropných frakcí se zvyšují s tím, jak se jejich struktura stává složitější a zvyšuje se jejich molekulová hmotnost.
Hromadění ropných produktů v mořských organismech
Mořské organismy mají schopnost akumulovat a zpracovávat ropné produkty nacházející se ve vodě a usazeninách na dně.
Existuje korelace mezi množstvím uhlovodíků akumulovaných mořskými organismy a jejich obsahem ve vodě a dně sedimentů. Navíc koncentrace PAH v hydrobiontech je minimálně o dva až tři řády vyšší než odpovídající hodnota pro vodní prostředí.
K akumulaci oleje a jeho frakcí ve vodních organismech dochází v důsledku biosorpce na povrchu kůže a v žábrách a také prostřednictvím filtrační extrakce během krmení.
Hladina PAU a dalších složek ropy se u různých zástupců vodních organismů liší. Největší schopnost akumulovat tyto sloučeniny mají usedlí obyvatelé mořského dna, jako jsou mušle. Významné množství PAH bez jejich znatelného metabolického rozkladu je obsaženo v tkáních mlžů, kteří se živí filtrem. Největší množství uhlovodíků se nachází v játrech, žábrách a tukových zásobách ryb.
Nejcitlivější na účinky ropných produktů jsou zástupci fytoplanktonu a korýši. Změna jejich behaviorálních reakcí je zaznamenána při koncentraci 0,01 mg/l ropných produktů. Zvýšená citlivost na olej u většiny druhů ryb a bezobratlých je zjištěna v raných fázích vývoje. Toxické koncentrace způsobující úhyn organismu nebo nevratné narušení jeho životních funkcí pro vajíčka, larvy a mláďata mořských živočichů jsou obvykle výrazně nižší než u dospělých jedinců a dosahují minimálních hodnot řádově 0,01 - 0,1 mg/l.
Mezi faktory, které zesilují škodlivé účinky ropného znečištění, patří metabolické přeměny ropných produktů v živých organismech, které mohou vést ke vzniku sloučenin, které jsou toxičtější než původní látky.
I malý obsah oleje (0,2 - 0,4 mg/l) dodává vodě specifický zápach, který po chloraci a filtraci nezmizí. Zooplankton a bentos hynou, když koncentrace ropných produktů překročí 1,2 mg/l, a ryby získávají neodstranitelný ropný produkt. Například míra znečištění řeky. Znečištění vodních útvarů tohoto povodí ropnými produkty a znečišťujícími látkami je takové, že počet cenných síhů každým rokem klesá a pravidelně jsou pozorovány kritické koncentrace některých znečišťujících látek. V roce 2000 byl na řece Pur 12násobný přebytek MPC u ropných produktů a fenolu a 100násobek MPC u manganu. V povodí je více než 15 polí, ale zatím je zastavěna jen čtvrtina polí a předpovídá se další zhoršování kvality vodních zdrojů.
Pro vodní prostředí, kde je znečištění ropnými produkty nejnebezpečnější, byla přijata gradační stupnice pro posouzení rozsahu vlivu uhlovodíků na organismy žijící ve vodním prostředí.
Horní hranice neaktivních (neškodných) koncentrací rozpuštěných ropných uhlovodíků je přibližně na úrovni 0,001 mg/l. Tato koncentrace je pozorována v otevřeném oceánu a některých pobřežních oblastech. Rozmezí 0,001-0,01 mg/l odpovídá pásmu reverzibilních prahových účinků. Zde jsou možné primární reakce organismů na přítomnost ropných produktů, které jsou však kompenzovány na buněčné úrovni a nezpůsobují biologické následky.
Vyšší na koncentrační škále (0,01 - 1 mg/l) jsou oblasti, kde dochází k subletálním a letálním účinkům. Tyto koncentrace jsou typické pro zálivy, přístavní přístavy a zálivy s pomalou výměnou vody a zvýšenou úrovní chronického znečištění ropnými látkami, stejně jako pro vodní plochy v situacích nouzových úniků, vypouštění odpadních vod atd.
Ve spodních sedimentech jsou minimální neaktivní koncentrace 10-100 µg/kg. Stanovená maximální přípustná koncentrace pro olej je 0,05 mg/l.
Jedna zpráva OSN uvádí, že znečištění moře jen z tankerů dosahuje milionu tun ročně a celkem se vysype desetkrát více ropy. A další příklad: slavné Sargasové moře je tak znečištěné topným olejem, že nedávno jedna expedice musela opustit používání sítí na hladině, protože topný olej úplně ucpal pletivo. Vědci zachytili více topného oleje než řas.
Důsledky takového znečištění oceánů jsou velmi vážné. Je známo, že více než polovina všech živých věcí na Zemi jsou mořské organismy. A pokud zemřou, zmizí základ všeho života na zemi i ve vzduchu. Pokud zničíme mořský plankton, sníží se zásoba kyslíku dostatečná pro zvířata a lidi o více než polovinu. Toto nebezpečí je umocněno zmenšováním plochy lesů a zelených ploch po celém světě pod tlakem urbanizace. Nyní je více než polovina veškerého kyslíku na planetě uvolňována planktonem.
Je třeba zvláště zdůraznit, že plankton nejen uvolňuje kyslík, ale také syntetizuje širokou škálu organických sloučenin z oxidu uhličitého a vody. Plankton provádí stejný fotosyntetický proces, který je vlastní suchozemským zeleným rostlinám. Nedávno se objevila tvrzení, že právě v oceánu se syntetizuje více organického uhlíku.
Chemické znečištění bažin ropou a mineralizovanou vodou, stejně jako zaplavování území, vede ke změnám základních charakteristik půdního pokryvu bažinných fytocenter. Počet druhů v půdním pokryvu klesá 1,5–3,0krát, celková projektivní pokryvnost druhů 6krát i vícekrát a produktivita přízemní fytomasy půdního pokryvu 10–36krát oproti nenarušeným fytocenózám bažin. Vlivem faktorů produkce oleje se snižuje výnos bobulí a snižuje se plodná plocha, což vede k výrazným ztrátám biologického výnosu brusinek bažinných (od 38 do 100 %).
Působení oleje ovlivňuje i půdní biotu, i když některé druhy bioty mohou být i čističky. Jak je známo, v kontaminované půdě probíhají nevratné procesy spojené s hlubokými změnami všech půdních vlastností v důsledku zhoršení jejích fyzikálně-chemických vlastností a absorpce oleje půdními agregáty. Frakce lehkého oleje mohou mít následující účinek: při nízkých koncentracích neovlivňují půdní mikroflóru; ve vysokých koncentracích působí nejen na půdní mikroorganismy, ale i na vyšší rostliny a mikroskopické půdní živočichy; ve vyšších koncentracích působí jako hlavní substrát pro mikroorganismy oxidující uhlovodíky.
Když se tedy ropa dostane do půdy, lze očekávat změny v organické i anorganické složce půdy. Výsledkem těchto změn může být interakce složek půdy a ropy nebo produktů její destrukce. To může vést k negativním změnám v přirozeném složení půdy.
Ve velkých městech a okolních osadách způsobuje znečištění ropou největší škody na půdě, protože právě půdy jsou jak depozitářem, tak donátorem znečištění ve všech médiích: vodě a vzduchu. V městských podmínkách jsou půdy vystaveny značnému technogennímu znečištění. Mezi různými polutanty vynikají různé organogenní polutanty, včetně ropy a ropných produktů. Jakmile se dostanou do půdy, mají přímý i nepřímý vliv na její humusový stav. Nepřímý dopad spočívá ve významné změně všech chemických, fyzikálně-chemických a fyzikální vlastnosti půda. To vede k narušení vitální aktivity půdní mikrobioty a ke změnám všech procesů tvorby humusu – humifikace, přeměny a mineralizace organické hmoty. Přímý vliv ropného znečištění se projevuje v chemické interakci ropných uhlovodíků se samotnými půdními huminovými kyselinami, což způsobuje změny jak ve frakčním složení huminových kyselin, tak v jejich chemická struktura a funkční vlastnosti.
Ve všech půdách s technogenním znečištěním ropou a ropnými produkty byl zaznamenán výrazný pokles obsahu samotných huminových kyselin, které, jak známo, tvoří základ půdní úrodnosti. Zároveň prudce narůstá podíl nehydrolyzovatelného zbytku, tedy té části organických látek, která není extrahována při frakcionaci humusu různými chemickými extrakčními činidly, kterou v půdách přírodních krajin představují huminové a huminové -látky podobné: obtížně zvlhčitelné rostlinné zbytky, jako jsou ligniny, terpeny, voskové pryskyřice a bitumeny.
Půdy různé klimatické zóny jsou nejednoznačně kontaminovány a v důsledku toho očištěny od ropného znečištění. To je třeba vzít v úvahu, když by se procesy rekultivace půdy a samočištění měly posuzovat odlišně.
V půdně-klimatických zónách a provinciích se zvýšená akumulace ropných produktů při vstupu do půdy zvyšuje od jihu k severu, od písčitých půd k jílovitým, od mírně navlhčených po převlhčené, od kultivovaných po panenské půdy.
Znečištění půdy ovlivňuje její úrodnost. Úrodnost půdy je dána obsahem minerálů: křemík, hliník, železo, draslík, vápník, hořčík, fosfor, síra, molybden, bór, fluor atd.
Vlivem větrů, hurikánů, chemikálií, výstavby měst, silnic, letišť a dalších staveb na půdu dochází ke ztrátě významné části území. Velké škody na půdě jsou způsobeny nepřiměřeným používáním minerálních hnojiv, pesticidů atd.
Původ a složení zemního plynu
Přírodní hořlavé plyny jsou plynné uhlovodíky, které vznikly v zemské kůře v důsledku rozkladu organických látek v sedimentárních horninách vlivem vysokých teplot a tlaků. Ložiska plynu se vyskytují ve formě izolovaných shluků nebo společně s ložisky ropy.
Přidružené plyny v ropných polích jsou v rozpuštěném stavu, ale během procesu extrakce se při poklesu tlaku uvolňují. Při výrobě 1 tuny ropy se uvolní 30 - 300 m 3 plynu. Tyto plyny tvoří asi 30 % světové hrubé produkce hořlavých plynů. Více než 25 % z tohoto množství je však spáleno kvůli nedostatku zařízení na sběr a zpracování plynu.
Zdroje plynných uhlovodíků vstupujících do životního prostředí
Plynné uhlovodíky se mohou do životního prostředí dostávat jak z přírodních zdrojů, tak v důsledku průmyslové činnosti, tzn. mít antropogenní povahu.
Celkové množství metanu ročně vypuštěného do atmosféry je 500-100 milionů tun. Největší podíl na přirozených zdrojích uvolňování metanu do atmosféry mají bažiny (21,3 %), rýžová pole (20,4 %) a přežvýkavci (14,8 %).
V přírodě je organická hmota neustále rozkládána bakteriemi produkujícími metan.
Tyto procesy v přírodě neustále probíhají za anaerobních podmínek jak v půdě, tak v bahnitých sedimentech jezer a bažin, stejně jako ve spodních mořských sedimentech obohacených organickou hmotou. Tvorba mikrobiálního metanu pouze ve 2 m silné vrstvě sedimentů oceánského dna dosahuje 325 milionů tun metanu ročně. V mořích chladného a mírného podnebí se metan hromadí ve formě usazenin hydrátů plynu. V mořích teplého podnebí se část metanu odplyňuje do vodního prostředí a poté se dostává do atmosféry.
Často jsou procesy tvorby metanu doprovázeny tvorbou sirovodíku.
Kromě biochemického rozkladu organických látek je zaznamenáno spontánní uvolňování zemního plynu z mořských a povrchových ropných a plynových struktur. Takové výstupy byly nalezeny v Mexický záliv, v Severním, Černém a Ochotském moři. Rozklad hydrátů plynů je iniciován vertikálními toky uhlovodíkových plynů, které se šíří ode dna na hladinu moře.
Podle odborníků je tento proces intenzitou ekvivalentní toku 2,6 milionu tun zemního plynu a ropných uhlovodíků ročně.
Vypouštění zemního plynu na pevninu je známo již dlouhou dobu a vyskytuje se všude, například v Ázerbájdžánu a Indii.
Mezi antropogenními zdroji plynů vstupujících do životního prostředí je třeba zdůraznit úniky plynů do atmosféry v různých fázích výroby plynu, přepravy a zpracování. Podle odborníků se v Rusku ročně ztratí asi 14 miliard m 3 plynu.
Dalším zdrojem plynů, které se dostávají do atmosféry, jsou produkty spalování zemního plynu ve světlích na vrtných plošinách a na pevninských terminálech. Podle některých údajů se v těchto případech spálí až 30 % objemu přidružených plynů nebo asi 10 % celkové produkce vyrobeného plynu. Je například známo, že jen na šelfu Severního moře se ročně z aktivit ropných společností v Anglii uvolní do atmosféry asi 75 tisíc tun metanu.
Nebezpečným zdrojem plynů uvolňovaných do atmosféry jsou havárie na vrtných plošinách. V těchto případech koncentrace jednotlivých složek zemního plynu v ovzduší a vodním prostředí překračují hodnoty MPC 10-100krát.
Dalším potenciálně nebezpečným zdrojem úniku plynu je možné poškození plynovodů, a to jak na souši, tak na moři. Příčiny takových nehod mohou být velmi různé - od korozního poškození až po přírodní katastrofy. Vezmeme-li v úvahu, že délka potrubí pro čerpání plynu a plynového kondenzátu je mnoho tisíc kilometrů, pak je potenciální hrozba takového poškození zřejmá.
atd.................
Vladimír Chomutko
Doba čtení: 5 minut
A A
Jak dochází ke znečištění životního prostředí ropou a ropnými produkty?
Jedním z nejškodlivějších znečištění životního prostředí chemické povahy je znečištění ropou a ropnými produkty.
Nárůst produkce a v důsledku toho i nárůst objemu přepravy, rafinace a spotřeby ropy a jejích derivátů vedou ke globálnímu zhoršování stavu životního prostředí. Ropa a její produkty mají škodlivý vliv na všechny články biologického řetězce bez výjimky.
Látky znečišťující vodu tvoří ropné filmy, které mohou narušit výměnu energie, plynu, vlhkosti a tepla, ke které neustále dochází mezi světovými oceány a okolní atmosférou, což nejen negativně ovlivňuje fyzikální, chemické a hydrobiologické podmínky vodního prostředí, ale může také vážně ovlivňují klima a kyslíkovou rovnováhu v zemské atmosféře.
Olej je produkt přírodního původu, o jehož zdrojích se mezi vědci stále vedou spory. Největší ropná pole(30 ze 45 největších) se nachází v Asii, přesněji na Blízkém a Středním východě. Zbývajících 15 je rozptýleno v různých oblastech Země - Latinské a Severní Americe, Africe, západní Sibiři a jihovýchodní Asii.
Ropná skvrna
Hlavní frakce izolované ze surové ropy v podnicích na zpracování ropy jsou:
- benzíny;
- střední destiláty:
- nafta;
- petrolej;
- palivo plynové turbíny.
- plynový olej;
- palivo pro kotle (topný olej);
- dehet;
- ropné oleje.
Expertní skupina studující znečištění vodních ploch ropnými produkty ropnými produkty klasifikuje hlavní zdroje tohoto znečištění takto:
- přeprava potrubím a pozemními vozidly;
- operace na ropných terminálech na moři, nehody na ropných tankerech a vrtných plošinách na moři atd.;
- průmyslové, komunální a domovní odpadní vody obsahující odpad kontaminovaný ropnými produkty;
- migrační toky ropy prosakující z mořského dna z trhlin a trhlin.
Údaje z nedávných studií naznačují, že pouze v důsledku migrační infiltrace do mořské prostředí Každý rok spadne 0,2 až 2 miliony tun ropy, což se rovná přibližně polovině celkového toku ropy, který proudí do Světového oceánu.
Námořní přeprava ropy prostřednictvím tankerů a podmořských ropovodů znečišťuje mořské prostředí přibližně 20 procenty celkového znečištění ropou ze všech zdrojů.
Podíl znečištění vznikajícího při vrtání a následném provozu vrtů na moři je menší než 0,2 procenta.
Ztráty ropy a ropných produktů, ke kterým dochází v důsledku havárií na ropných terminálech na pevnině a při procesu čerpání ropných produktů podvodními potrubími, dosahují 5 a 10 procent.
Hlavními dopravními ztrátami jsou náhodné úniky ropy a ropných produktů při přepravě tankerů (přibližně 85 procent všech ztrát). Abychom byli spravedliví, sluší se říci, že v poslední době se podíl tohoto zdroje na celkovém objemu znečištění výrazně snížil.
Úniky se nejčastěji vyskytují v malých objemech a lze je rychle odstranit. Například v roce 2010 došlo celkem k 12 tisícům úniků a 85 procent z nich byly úniky do 7 tun. Jsou to však právě tyto neustálé malé úniky, které vytvářejí trvalé znečištění duhových filmů v oblastech s nejvyšším dopravním provozem a v oblastech těžby ropy.
37 procent takového znečištění se dostává do vodního prostředí bez nehod. Je to způsobeno ekologickými nedokonalostmi stávajících technologií rafinace ropy, v jejichž důsledku se znečišťující produkty dostávají do životního prostředí domácími a průmyslovými odpadními vodami.
Přibližně 5 procent veškerého znečištění ropou se dostává do největších vodních ploch na Zemi (řek, moří a oceánů) prostřednictvím atmosférického transportu, protože atmosféra (ve srovnání s půdou, sedimenty a vodou) obsahuje relativně málo znečišťujících látek. Nicméně vysoká rychlost pohybu vzdušné masy dělá z atmosférického transportu důležitý kanál, kterým se škodlivé produkty dostávají na hladinu moře. Tímto způsobem je možný přenos jakékoli chemicky odolné látky nebo materiálu.
Hlavní zdroje znečištění při průzkumu a následné těžbě uhlovodíků:
- nouzové odpouštění roztoků (injektáže a vrtání);
- náhodné úniky vytěžených surovin;
- nepovolené vypouštění formačních vod a kalů;
- malé náhodné úniky;
- rozvíření dnových sedimentů při vrtání studní (krátkodobé znečištění moří a jiných vodních ploch).
Pokud se navíc plošina nachází na ledových vodách, hrozí její zničení pod vlivem ledových mas.
Navzdory převládajícímu názoru nejsou náhodné úniky nejdůležitějšími zdroji znečištění ropou a ropnými produkty. Jejich podíl na celkovém toku škodlivin se pohybuje od 9 do 13 procent. I přes neustálý nárůst objemů ropy a jejích derivátů přepravovaných po moři pokračuje sestupný trend ropy spojený s tímto procesem. Stojí za zmínku, že katastrofy, při kterých dojde k úniku více než 30 tisíc tun, jsou poměrně vzácné.
Bodovými zdroji znečištění životního prostředí jsou dlouhodobě elektrárny plovoucích vrtných plošin, ve kterých se neustále spaluje ropné palivo a související plyny.
Průmyslové emise z ropných a plynárenských podniků tvoří přibližně 20 procent všech škodlivých průmyslových emisí. Hlavním zdrojem znečištění ovzduší jsou přitom světlice, které spalují související ropné plyny.
Produkce ropy a zemního plynu vede ke vzniku velkého objemu odpadu.
Technicky jsou umístěny třemi hlavními způsoby:
- uložení v speciální typy hliněné struktury zvané kalové jámy;
- pohřbívání vstřikováním do podzemních horizontů;
- odvoz na speciální skládky.
Podle údajů získaných z neoficiálních zdrojů jsou stávající speciálně vybavené sklady pro takový odpad přeplněné. Navíc jejich odvoz na speciální skládky umístěné ve značné vzdálenosti je velmi nákladný a také není bezpečný z hlediska životního prostředí. V tomto ohledu existuje praxe vypouštění těchto druhů odpadu, jak se říká, „přes palubu“, jakož i jeho čerpání pod zem, což je přímé porušení právních předpisů v oblasti životního prostředí.
Rovněž z hlediska uvolňování škodlivých uhlovodíků do životního prostředí jsou velmi nebezpečné havarijní praskliny potrubí, ale i praskliny, ke kterým dochází při nelegálních odpichech.
Pronikání ropy a jejích derivátů na hladinu vody je nejčastějším typem znečištění ropnými látkami.
Takové výboje pokrývají velké plochy v krátkém čase. Tloušťka kontaminující vrstvy se liší. Nízké teploty atmosféry a vody samotné šíření zpomalují. V blízkosti pobřeží je tloušťka vrstvy větší než na otevřeném moři. Pohyb úniku nastává pod vlivem proudů, přílivu a odlivu a větru, zatímco některé druhy ropy „klesají“ a pohyb skvrny nastává pod vodním sloupcem.
Složení ropy a jejích derivátů se mění v závislosti na aktuální teplotě atmosféry a vody a také vlivem světla. Látky s nízkou molekulovou hmotností se snadno odpařují. Objem takového odpařování se pohybuje od 10 procent (těžké oleje a ropné produkty) do 75 procent (lehké oleje a jejich frakce).
Některé látky s nízkou molekulovou hmotností, které jsou součástí ropných produktů, se navíc mohou rozpouštět ve vodě (obvykle ne více než pět procent celkového objemu). Tento proces zastaví pohyb úniku po povrchu zvýšením hustoty zbývajícího oleje.
Vystavení slunečnímu záření způsobuje oxidaci oleje. Čím je vrstva tenčí, tím snadněji dochází k oxidaci. Kromě toho, olej, rychlost oxidace je ovlivněna obsahem kovu a síry v produktu: čím větší je koncentrace prvního a čím menší je koncentrace druhého, tím rychleji proces probíhá.
Proud a vítr způsobují smíchání ropy a vody. V důsledku toho vzniká buď emulze olej-voda (rychle rozpustná), nebo emulze olej-voda, k jejímuž rozpouštění nedochází. V emulzi voda-olej může voda tvořit od 10 do 80 procent. 50 - 80 procent emulzí se šíří extrémně pomalu a jsou schopny zůstat na vodní hladině nebo na břehu na dlouhou dobu bez jakýchkoliv změn.
Během procesu přeměny v emulzi vede pohyb oleje ke vstupu jeho částic a molekul do živých organismů. Bakterie, plísně a kvasinky ve vodě rozkládají ropu na jednoduché uhlovodíky a neuhlovodíky. Částečky oleje se zase lepí na různé nečistoty, mikroby, bahno, fytoplankton a spolu s nimi se usazují na dně. Těžké ropné látky jsou odolnější vůči mikroorganismům, a proto se usazují na dně beze změny.
Účinnost mikrobiální expozice závisí na následujících faktorech:
- teplota vody;
- obsah vodíku v něm;
- koncentrace soli;
- množství kyslíku;
- chemické složení olej;
- složení živin ve vodě;
- druh mikroorganismů.
V tomto ohledu k mikrobiologickému znehodnocení nejčastěji dochází v podmínkách nedostatku kyslíku a živin a vede ke zvýšení teploty vody.
Ropa se může dostat i ke složitějším živým organismům. Například mlži, kteří filtrují zooplankton, absorbují i částice ropy.
Protože nemohou tyto částice strávit, chovají se měkkýši jako jejich přenašeči. Ryby, mořští savci, ptáci a některé druhy korýšů a červovitých bezobratlých dokážou částečně trávit uhlovodíky, které se dostanou do jejich těla během dýchání a krmení.
Pokud k úniku ropy nedošlo v zimě nebo v chladných serverových zeměpisných šířkách, doba setrvání ropy a jejích derivátů ve vodě nejčastěji nepřesahuje šest měsíců. Na nízké teploty prostředí lze ropu skladovat až do oteplení, kdy začne její rozklad vlivem teplého vzduchu, větru a slunečního záření a také při zvýšené expozici mikroorganismům. Doba uchování ropy v pobřežní zóně se pohybuje od několika dnů (pokud je tato zóna kamenitá) až po 10 let nebo více na vlhkých místech chráněných před přílivem a odlivem.
Ropa zachycená v pobřežních a pobřežních sedimentech může způsobit znečištění oceánu a pobřežních vod.
Ropa rozlitá na zemi nestihne být vystavena povětrnostním vlivům, než pronikne do půdy. Pokud k úniku dojde na malé ploše vody (jezero nebo potok), pak je ropa také málo ovlivněna počasím, dokud nedosáhne břehu.
Olej, který okamžitě padá na zem, se pod vlivem mikrobů odpařuje a oxiduje. Pokud je půda vysoce porézní, je možná kontaminace podzemních vod.
Olej má vážné negativní účinky na ptáky a jejich vejce. Tato kontaminace způsobuje, že se peří zplstňuje a způsobuje podráždění očí. Smrt vodního ptactva se nejčastěji vyskytuje v důsledku skutečnosti, že se po znečištění ropnými produkty „utopí“.
Kromě toho se olej do těla ptáků dostává při čištění opeření, vstřebávání kontaminovaných potravin a nápojů a přes dýchací systém. To vede ke smrti na nemoc, hladovění nebo otravu. Ptačí vejce jsou také velmi citlivá na olej.
Méně se ví o účincích ropných skvrn na savce. Častěji než jiné druhy savců, které jsou pokryty kožešinou, umírají na takové znečištění ( lední medvědi, vydry, tuleni). Je to způsobeno tím, že jejich srst zplstnatí a již nedrží teplo a odpuzuje vodu. Lachtani a kytovci (delfíni, kosatky a velryby) mají silnou vrstvu tuku, která pod vlivem ropy intenzivně spotřebovává teplo. Kromě toho se na kůži a očích objevuje podráždění, které těmto zvířatům brání v plném plavání.
Tuleni a kytovci jsou méně náchylní ke znečištění ropou a mají schopnost rychle trávit ropné produkty. Nejsou však imunní vůči gastrointestinálnímu krvácení, selhání ledvin, intoxikaci jater a poruchám krevní tlak. Olejové výpary způsobují dýchací potíže.
Mořské želvy jedí jak částice oleje, tak předměty vyrobené z plastu. Embrya želv pohřbená v písku kontaminovaném olejem nejčastěji buď zemřou, nebo se u nich vyvinou patologie.
Ryby obvykle umírají při rozlití velkého rozsahu. Surová ropa a její deriváty mají různé toxicity a odlišné typy ryby jsou ovlivněny jinak. Larvy a mláďata jsou citlivější na znečištění ropou.
Bezobratlí jsou dobrými indikátory znečištění ropou, protože jsou sedaví. Dopad takových úniků na ně může trvat až deset let. Kolonie zooplanktonu, které žijí ve velkých objemech vody, se zotavují rychleji než ty, jejichž stanoviště je omezené.
Způsoby čištění ropných produktů, když znečišťují životní prostředí
Použití určitých metod pro čištění ropného znečištění do značné míry závisí na povaze a podmínkách úniku. Blízkost ropné skvrny k hustě obydleným oblastem, plážím, přístavům, rybářským revírům, důležitým oblastem životního prostředí, přírodním rezervacím atd. přímo ovlivňuje rozsah a složitost úklidové práce. Pokud je břeh skalnatého typu nebo má mírně porézní strukturu a je také otevřený přílivu a vlnám, pak se obvykle nijak zvlášť nečistí, protože příroda si s tím v poměrně krátké době sama poradí. Pláže pokryté hrubým pískem a oblázky se čistí pomocí těžké stavební techniky.
Čištění ropných produktů z hladiny moří, oceánů a jezer se nejčastěji provádí odsáváním ropné vrstvy pomocí speciálních čerpadel a absorpčních metod. Rychlé šíření ropné skvrny pod vlivem proudů a větru vyžaduje rychlou reakci příslušných služeb.
Jeden z nejmodernějších a efektivní metody boj se znečištěním ropnými produkty a ropou – monitorování úniků pomocí dálkového průzkumu Země.
Rafinace ropy je vícestupňový proces dělení ropy na frakce (primární zpracování) a změny struktury molekul jednotlivých frakcí (sekundární zpracování).
Tento proces však není bezodpadový. Do životního prostředí se dostává značné množství toxických látek. Environmentální problémy při rafinaci ropy zahrnují znečištění atmosféry, oceánů a litosféry.
Znečištění ovzduší
Hlavním zdrojem znečištění jsou ropné rafinérie. Téměř v každé zemi tyto továrny vypouštějí do atmosféry nepřijatelné množství znečišťujících látek. environmentální normy množství škodlivin.
Největší objem škodlivých látek vzniká při procesech katalytického krakování. Emise zahrnují asi sto názvů látek:
- těžké kovy (olovo),
- čtyřmocný oxid sírový (SO2),
- čtyřmocný oxid dusíku (NO2),
- oxid uhličitý,
- kysličník uhelnatý,
- dioxiny,
- chlór,
- benzen,
- kyselina fluorovodíková (HF).
Většina plynů vypouštěných do atmosféry ropnými rafinériemi je škodlivá pro jakýkoli živý organismus. Mohou tedy způsobit patologie u lidí a zvířat dýchací systém(astma, bronchitida, asfyxie).
Plynné emise obsahují velký počet malé pevné částice, které se usazují na sliznicích dýchacích cest a také narušují normální dýchací procesy.
Uvolněte v atmosférický vzduch k tvorbě přispívají oxidy dusíku, síry a také sloučeniny alkanové řady skleníkový efekt, což zase vede ke změně klimatické podmínky na zemi.
Jakmile se plyny jako SO2, NO2 a CO2 dostanou do atmosféry, při interakci s vodou tvoří kyseliny, které následně padají na zemský povrch ve formě srážek ( kyselý déšť), které mají škodlivý účinek na živé organismy.
Emisní složky reagují se stratosférickým ozonem, což vede k jeho destrukci a vzniku ozónových děr. V důsledku toho jsou všechny živé organismy na planetě vystaveny drsnému krátkovlnnému ultrafialovému záření, což je silný mutagen.
Znečištění světových oceánů
Odpadní vody z ropných rafinérií jsou vypouštěny dvěma kanalizačními systémy. Vody prvního systému jsou znovu použity. Vody druhé končí v přírodních nádržích.
Navzdory čištění odpadní voda obsahuje velké množství znečišťujících látek:
- benzeny,
- fenoly,
- alkany,
- alkeny a další uhlovodíkové sloučeniny.
Všechny tyto látky působí nepříznivě na vodní organismy.
Za prvé, znečišťující látky snižují koncentraci kyslíku ve vodě, což vede ke smrti mnoha vodních obyvatel udušením. Látky z odpadních vod mají karcinogenní, mutagenní a teratogenní účinek, což vede i k úhynu vodních organismů.
Mrtvá organická hmota slouží jako vynikající substrát pro hnijící bakterie, které během několika měsíců promění nádrže v neživé usazovací nádrže.
Nezapomeňte, že mnoho toxických látek má schopnost se hromadit. Kromě toho se koncentrace škodlivých látek zvyšuje při přechodu z jednoho článku potravního řetězce do druhého.
Osoba, která konzumuje mořské plody, tedy může být vystavena negativní vliv toxické látky, které se zpočátku dostávaly do těla živočichů a rostlin žijících v blízkosti místa vypouštění odpadních vod z ropných rafinérií.
Znečištění litosférou
Environmentální problémy při rafinaci ropy také ovlivňují pevný obal Země. Hlavním zdrojem znečištění jsou odpady z ropných rafinérií, které obsahují popel, adsorbenty, různé usazeniny, prach, dehet a další pevné látky vznikající přímo při rafinaci ropy, ale i při čištění odpadních vod a atmosférických exhalací.
Vzhledem k možnosti šíření toxických látek podzemními vodami jsou škody způsobené znečištěním litosféry produkty rafinace ropy kolosální. Negativní vliv má zvláště akutní účinek na rostlinné organismy a další živé bytosti, jejichž životní aktivita je spojena s půdou.
Takže problém negativní vliv Procesy rafinace ropy o ekologii planety jsou každým dnem stále aktuálnější.
Tento dopad je mnohostranný: všechny obaly Země (atmosféra, hydrosféra, litosféra a biosféra) jsou vystaveny znečištění.
Řešení tohoto problému je možné. Lidstvo již dosáhlo úrovně vědeckého a technologického pokroku, díky kterému bude rafinace ropy bezpečná pro životní prostředí.
3.1. Znečištění ovzduší.
Vůně ropných produktů ve formě benzinových par, stejně jako produktů jeho nedokonalého spalování, zná každý. Akutní případy otravy ropnými parami jsou poměrně vzácné. Chronická expozice není považována za faktor, který zlepšuje zdraví. A ačkoli to zpravidla nedává akutní a zjevné účinky, místní obyvatelstvo, nucené vdechovat tyto vůně, protestuje poměrně aktivně. Typickými situacemi jsou okolí ropných rafinérií, ropných skladů, ropných skladů, čerpacích stanic, motorových vozidel a velkých parkovišť.
Mnohem více vážné problémy se objevují, když nastane situace, kdy interakce těkavých uhlovodíků obsažených v ropě a ropných produktech, oxidů dusíku a ultrafialového záření vede ke vzniku smogu. V takových případech se počet vážně zraněných může pohybovat v tisících.
3.2. Znečištění vody.
Nejmarkantnějšími a nejznámějšími případy smutných důsledků dopadu ropy a ropných produktů na životní prostředí je znečištění vod. Nejzávažnějším případem je silná kontaminace se silnou vrstvou v oblastech ropných skvrn. To se může stát v důsledku nehod tankerů a prasklin potrubí. V médiích byly opakovaně demonstrovány hrozné obrázky zvířat a ptáků utopených v oleji hromadné sdělovací prostředky. Pokud nezemřou udušením nebo se neutopí, nebudou moci žít ve stavu silně znečištěném olejem, a to kvůli obtížným pohybům a ztrátě termoregulačních funkcí jejich srstí a peřím.
V některých případech může být silná vrstva ropných produktů na vodní hladině hořlavá. Jsou známy případy požáru usazovacích rybníků v ropných rafinériích. Ropa a ropné produkty se mohou šířit po hladině vody v tenké vrstvě a pokrývat obrovské plochy. Každý viděl duhové filmy oleje na povrchu dešťových proudů stékajících z povrchu silnic. Takové filmy prudce brání přísunu kyslíku z atmosféry a snižují jeho obsah ve vodě. Kromě toho mají ropné produkty ve vodě přímý toxický účinek na ryby a prudce zhoršují jejich chuť. Plovoucí dlouho Prostřednictvím vody mohou zvířata a ptáci díky takovému filmu na sebe nasbírat dostatečné množství ropných produktů, takže to vede k vážnému znečištění srsti a peří.
3.3. Znečištění půdy.
Na rozdíl od vody ropa zpravidla netvoří velké rozptyly po povrchu půdy. Určité nebezpečí představuje možnost spalování půd nasycených ropou a ropnými produkty.
Hlavní ekologické problémy, když se ropa dostane na zem, souvisí s podzemní vodou. Po prosakování na jejich hladinu začnou ropa a ropné produkty tvořit čočky plovoucí na vodě. Tyto čočky mohou migrovat a způsobit kontaminaci vodních zdrojů a povrchových vod. Jedním z největších příkladů tohoto druhu je situace v okolí Grozného v Čečensku, pod kterou se v hloubce několika metrů vytvořila obrovská čočka ropy a ropných produktů. Podobné problémy jsou pozorovány v blízkosti řady ropných rafinérií, ropných skladů a vojenských letišť.
A voda určuje vlastnosti jejího umístění v povrchu a podzemní vody. Ropa a ropné produkty jsou směsí uhlovodíků s různou rozpustností ve vodě: u olejů (v závislosti na chemickém složení) je rozpustnost 10-50 mg/dm 3 ; pro benzín - 9-505 mg/dm 3; pro petrolej - 2-5 mg/dm 3; Pro nafta- 8-22 mg/dm3. Rozpustnost uhlovodíků se zvyšuje v řadě:
- aromatický > cykloparafin > parafín. Rozpustný podíl oleje ve vodě z celé jeho hmoty je malý (5∙10 -3 %), ale je třeba vzít v úvahu dvě okolnosti:
- rozpouštěcí složky oleje zahrnují jeho nejtoxičtější složky;
- olej může tvořit s vodou stabilní emulze, takže až 15 % veškerého oleje může projít do vodního sloupce.
Po smíchání s vodou tvoří olej dva typy emulze: přímá – „olej ve vodě“ a reverzní – „voda v oleji“. Přímé emulze, složené z olejových kapiček o průměru do 0,5 mikronu, jsou méně stabilní a jsou charakteristické pro oleje obsahující povrchově aktivní látky.
Když se odstraní těkavé frakce, olej tvoří viskózní inverzní emulze, které mohou zůstat na povrchu jako tenký film oleje, který se pohybuje přibližně dvojnásobnou rychlostí toku vody.
Při kontaktu s břehem a pobřežní vegetací se na nich usadí olejový film. V procesu šíření po hladině vody se lehké frakce ropy částečně odpařují a rozpouštějí, zatímco těžké frakce klesají do vodního sloupce a usazují se na dně a znečišťují spodní sedimenty.
Tabulka 6.7 uvádí klasifikaci ropného znečištění útvarů povrchových vod.
Je velmi obtížné stanovit přímou souvislost mezi objemem úniku (rozlití) a oblastí kontaminace povrchu vody, dna nádrže, jejích břehů a také přetrváváním kontaminace. Přibližný (přibližný) odhad oblasti kontaminace lze získat pomocí údajů S.M. Dracheva (tabulka 6.8).
Tabulka 6.7
Tabulka 6.8
Důsledky ropného znečištění řek a nádrží. Znečištění vody ropou brání všem typům použití vody.
Vliv znečištění ropou na vodní plochu se projevuje:
- zhoršení fyzikálních vlastností vody (zákal, změna barvy, chuti, zápachu);
- rozpouštění toxických látek ve vodě;
- vytvoření povrchového filmu oleje a sedimentu na dně nádrže, což snižuje obsah kyslíku ve vodě.
Charakteristická vůně a chuť se objevuje při koncentraci ropy a ropných produktů ve vodě 0,5 mg/dm 3 a kyselin naftenových 0,01 mg/dm 3 . K významným změnám chemických parametrů vody dochází při obsahu ropy a ropných produktů nad 100-500 mg/dm 3 . Olejový film na povrchu nádrže zhoršuje výměnu plynu vody s atmosférou, zpomaluje rychlost provzdušňování a odstraňování oxidu uhličitého vznikajícího při oxidaci ropy. Při tloušťce olejového filmu 4,1 mm a koncentraci oleje ve vodě 17 mg/dm3 se množství rozpuštěného kyslíku sníží o 40 % za 20-25 dní.
Znečištění rybářských nádrží ropou a ropnými produkty vede ke zhoršení:
- kvalita ryb (vzhled barvy, skvrny, vůně, chuť);
- smrt dospělých ryb, mláďat, larev a vajíček;
- odchylky od normálního vývoje rybího potěru, larev a jiker;
- snížení zásob potravy (bentos, plankton), stanovišť, tření a krmení ryb;
- narušení migrace ryb, mláďat, larev a vajíček.
Při charakterizaci a hodnocení ropného znečištění zaujímají významné místo metody stanovení ropných uhlovodíků a ropných produktů ve vodách, které jsou velmi různorodé a protichůdné. V současné době neexistuje jednotná standardizovaná metoda pro stanovení obsahu ropných produktů v přírodním prostředí, je to způsobeno složitostí uhlovodíkového složení olejů a heterogenitou rozptýlených systémů vznikajících při znečištění ropnými látkami.
Nejčastěji se při stanovení obsahu ropných produktů ve vodě používají dvě metody:
- fluorimetrické (zařízení „Fluorat - 02“): zařízení „Fluorat - 02“ měří hmotnostní koncentrace ropných produktů rozpuštěných v hexanu (podle MUK 4.1.057-4.1.081-96). Rozsah měřených koncentrací je 0,005-50 mg/dm 3 . Metoda není použitelná pro stanovení jednotlivých složek, které tvoří ropné produkty, parafíny a nízkovroucí frakce ropných produktů ve vzorcích vody;
- fotometrický (zařízení AN-1 a IKF-2A): dvoupaprskový analyzátor (zařízení AN-1) měří obsah ropných produktů ve vzorcích vody a dnových sedimentů v souladu s PND F 14.1: 2,5-95 jejich extrakcí pomocí tetrachlormethan;
Koncentrátor ropných produktů (zařízení IKF-2a) měří obsah ropných produktů ve vzorcích vody a spodních sedimentů v souladu s PND F 14.1:2.5-95 jejich extrakcí tetrachlormethanem. Minimální detekovatelná koncentrace ropných produktů je od 0,03 mg/dm3.
Ropa a ropné produkty jsou vysoce rozpustné v nízkopolárních organických rozpouštědlech. Téměř všechny složky ropy jsou zcela rozpustné v tetrachlormethanu. Nepolární organická rozpouštědla (hexan) rozpouštějí celou uhlovodíkovou část oleje, ale nerozpouštějí asfaltény a vysokomolekulární pryskyřice obsažené v jeho složení. Dvoupaprskový analyzátor a měřič koncentrace ropných produktů proto umožňují stanovit celkový obsah lehkých i těžkých uhlovodíků.