кислотообразующие вещества-соединения серы (диоксид серы, сероводород, меркаптан и др.) в меньшей степени - оксид азота (в основном NO).
1.Экология бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин
Сооружению и эксплуатации скважин сопутствует загрязнение окружающей среды. Оно вызвано применяемыми технологиями. Каждая технологическая операция оказывает техногенное влияние на атмосферу, гидросферу, литосферу и недра в районе нефте - и газодобычи. В процессе производства работ по добыче нефти значительные земельные площади и водоемы загрязняются пластовой, подтоварной и сточной водой, нефтью, ее компонентами и другими отходами производства.
Литосферное (геологическое, ландшафтное) воздействие оказывают следующие технологические процессы:
расчистка территории под буровую, снятие плодородного слоя почвы и его складирование;
насыпка из песка и гравия площадок под буровую и необходимое оборудование;
сооружение буровой, прокладка трубопроводов и других коммуникаций;
рытье и обустройство котлованов (амбаров) для накопления буровых нефтяных шламов;
разрушение трубопроводов за счет коррозии.
2.Источники загрязнения почвы твердыми и жидкими отходами деятельности нефтегазового комплекса
Источниками загрязнения почвы в результате деятельности НГК могут быть: нефть, отработанные нефтепродукты и растворители, поверхностно-активные вещества, нефтяные шламы, кислые гудроны, кубовые остатки, отработанные твёрдые сорбенты и катализаторы, различные некондиционные жидкие продукты, смолы, тяжёлые металлы, их соли и оксиды, сульфиды, сульфаты, хлориды, алюминийсодержащие продукты, активный ил биологических очистных сооружений, осадки сточных вод и др.
В процессе буровых работ почва загрязняется буровым раствором, химическими веществами сточных и промывочных жидкостей, а также шламом.
В процессе разработки нефтегазовых месторождений почва загрязняется нефтью, нефтепродуктами, различными химическими веществами и высокоминерализованными сточными водами. Микроорганизмы, развивающиеся в почве, разлагают органические остатки, включая нефтепродукты, и способствуют образованию органических кислот, которые вступают в химические реакции с частицами минеральных пород.
Обычно загрязнения нефтью и нефтепродуктами приводят к значительным изменениям физико-химических свойств почв. Так, разрушение слабых почвенных структур и диспергирование почвенных частиц сопровождается снижением водопроницаемости почв. За счёт загрязнения нефтью в почве резко возрастает соотношение между углеродом и азотом, что ухудшает азотный режим и нарушает корневое питание растений. Кроме того, нефть, попадая на поверхность земли и впиваясь в грунт, сильно загрязняет почву и подземные воды, в результате чего плодородный слой земли в течение длительного времени не восстанавливается. Почва самоочищается очень медленно, путём биологического разложения нефти.
Вредное действие нефти на почву и растительность усиливается при наличии в ней высокоминерализованных пластовых вод. Пластовые и сточные воды нефтяных и газовых промыслов, содержащие различные вредные вещества (газ, нефть, соли и т.д.), из-за своей токсичности отрицательно действуют на живые организмы и растительность. При разливе высокоминерализованных вод на плодородный слой земли вероятный период восстановления почвы - около 20 лет.
3.Нефтяные шламы и осадки сточных вод
Для нефтяной отрасли характерно образование нефтезагрязненных жидких и твердых отходов - сточных вод и шламов. Последние образуются при строительстве нефтяных и газовых скважин, при промысловой эксплуатации месторождений, переработке нефти, очистке сточных вод, содержащих нефть, а также при чистке резервуаров и другого оборудования. Иногда к шламам относят даже тяжелые жидкости и немаслянистые отходы, а также шламы от переработки подпитывающих вод.
Нефтяные шламы по составу чрезвычайно разнообразны и представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепродуктов, воды и минеральной части (песок, глина, ил и т.д.), соотношение которых колеблется в очень широких пределах. Состав шламов может существенно различаться, т.к. зависит от типа и глубины перерабатываемого сырья (нефти), схем переработки, оборудования, типа коагулянта и др.
В основном шламы представляют собой тяжелые нефтяные остатки, содержащие в среднем (по массе, %) 10-56 нефтепродуктов, 30-85 воды, 1,3-46 твердых примесей.
Накопление отходов осуществляется на специально отведенных для этого площадках или в бункерах без какой-либо сортировки или классификации.
В шламонакопителях происходят естественные процессы - накопление атмосферных осадков, развитие микроорганизмов, протекание окислительных и других процессов, т.е. идет самовосстановление, однако в связи с наличием большого количества солей и нефтепродуктов при общем недостатке кислорода процесс самовосстановления протекает десятки лет.
Токсические характеристики шламов
Скапливание на производственных территориях жидких отходов может привести к интенсивному загрязнению почвы, воздуха и грунтовых вод. Из веществ, входящих в состав шламов, наибольшую опасность для почвогрунтов представляют минеральные соли, нефть и нефтепродукты.
Загрязнение воздуха происходит в результате испарения углеводородов, находящихся в шламах, почва загрязняется за счет слива из амбаров минерализованной воды с большой концентрацией хлоридов и сульфатов, что небезопасно для верхних пресноводных горизонтов.
Экологическая опасность шламов определяется их составом и физико-химическими свойствами.
Применение нефтешламов
Одной из наиболее широких областей применения нефтешламов является дорожное строительство, где они используются как добавка к связующим, повышающая качество асфальтобетонной смеси.
Второй областью по объему использования нефтешлама в качестве сырья является изготовление строительных и теплоизоляционных материалов, включающее высокотемпературное волокно, огнеупорную глину и полиакриламид.
Нефтешлам используется для получения керамзита, при производстве которого для снижения объемной плотности глин используют различные органические добавки, в том числе полигликоли, сульфидно-дрожжевую барду, дизельное топливо, мазут, керосин, пиролизную смолу и др.
Деградацию почвы оценивают по нескольким критериям: деградации растительного покрова, водной и ветровой эрозии, уменьшению гумуса в почве, засолению, химическому и радиоактивному загрязнению.
Восстановление почвенного покрова связано с утилизацией твердых отходов. Из существующих методов ликвидации твердых отходов практическое применение нашли свалки, шламо- и щлакохранилища, земляная засыпка, захоронение в шахты, скважины и на морское дно, высокотемпературный пиролиз (разложение) и сжигание.
Свалки, шлако- и шламохранилища. Свалки представляют собой участки земли за городом, на которых осуществляется хранение промышленных и бытовых отходов. Шлако- и шламохранилища представляют собой специальные наземные хранилища, предназначенные для шлаков и шламов. Хранилища открытого и закрытого типа представляют собой сооружения, изолированные водонепроницаемыми материалами, чтобы загрязненные, сточные, талые и ливневые воды поступали в специальную дренажную систему для последующей очистки.
Земляная засыпка связана с выбором места и специальным отводом земельных участков под засыпку. В процессе хранения твердых отходов проводится мониторинг состояния грунта, грунтовых вод и воздуха в месте засыпки.
Захоронение в шахты, скважины применяют для высокотоксичных отходов, так называемых суперкэкотоксиканов, к числу которых относят и радиоактивные отходы. Обычная глубина захоронения достигает тысячи и более метров. Метод захоронения отходов на морском дне дешев, не нуждается в отводе земли, но для некоторых ЗВ (например, радиоактивных) требует использования специальных контейнеров, а со временем приводит к загрязнению морской воды ЗВ и деградации морской флоры и фауны.
Термические методы и ликвидации твердых отходов - высокотемпературный пиролиз и сжигание - относятся к числу универсальных методов утилизации отходов и позволяют существенно уменьшить объем отходов, превратить высокотоксичные твердые ЗВ в менее токсичные газообразные продукты сгорания и золу. Например, основными продуктами сжигания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), относящихся к суперэкотоксикантам, являются диоксид углерода и вода.
Рекультивация означает комплекс мер, направленных на восстановление, возделывание заново нарушенного природного (естественного) ландшафта или плодородия заброшенных, захламленных, зараженных, загрязненных земельных участков.
Основные методы рекультивации земель разработаны сравнительно давно и касаются вопросов почвозащитной обработки с помощью удобрений, внесения микроэлементов, снегозадержания и т.п. агротехническим мероприятиям. Внесение дополнительных веществ в почву осуществляется с учётом изначального химического состава почв.
Методы рекультивации почв
I.Биотехнологический способ очистки грунта:
1.Очистка с использованием торфа. Торф обладает высокой сорбционной способностью. Микрофлора торфа обладает сильной деструктивной функцией и не требует значительного адаптацинного периода при загрязнении нефтью. Даже в свежезагрязненном торфе наблюдается 13-кратное увеличение численности углеводородокисляющих бактерий.
Рекультивацию нефтезагрязненных почв с использованием торфа проводят поэтапно:
1 этап: Первичная очистка, обваловка и сбор разлитой нефти с помощью торфа.
2 этап: Механическое отделение путем сжатия торфа. Отжатая нефть поступает в нефтеприемники, торф - на приготовление биопрепарата.
3 этап: Приготовление торфяного грунта методом активации нефтеокисляющих микроорганизмов с помощью дополнительно чистого торфа и заранее приготовленной суспензии углеводородокисляющих микроорганизмов (можно и органические добавки).
2.Путидойл. В России создан ряд бактериальных препаратов, успешно применяемых для очистки почв от нефтяных загрязнений. «Путидойл» разработан на основе штамма углеводородокисляющих микроорганизмов. Технология применения заключается в обработке загрязненных участков грунтов раствором препарата вместе с минеральными солями, содержащими азот и фосфор.
Препарат «Путидойл» применялся в арктических условиях на о. Колгуев и на побережье Баренцева моря, где за короткий летний период были полностью очищены участки, загрязненные дизельным топливом. Препаратом за 15 дней был полностью очищен каменистый берег Онежского озера, загрязненный в результате аварии танкера.
.Деворойл используется для очистки загрязненных нефтью участков на железнодорожных предприятиях. В состав препарата входит выращенная по специальной технологии ассоциация клеток углеводородокисляющих микроорганизмов и добавки, активизирующие процесс биодеструкции нефти.
Биопрепарат «Деворойл» обладает рядом преимуществ перед другими известными способами биологической очистки нефтезагрязненных земель: нетоксичен и непатогенен; обладает высокой активностью окисления углеводородов различных классов и некоторых их производных, включая ароматические углеводороды и канцерогены типа бенз(а) пирен; адаптирован к средам с соленостью до 150 г./л; устойчив к резким колебаниям температуры и значительному химическому загрязнению среды; используется в малых дозах; транспортабелен и удобен в хранении.
Выгодным отличием препарата «Деворойл» от ряда других препаратов является его способность работать как на границе контакта с углеводородами, так и непосредственно в толще нефтяного слоя. Указанное свойство препарата обеспечивает выигрыш во времени, необходимом для нейтрализации загрязнения, что особенно важно при ликвидации аварийных ситуаций.
Продолжительность работ по биологической рекультивации, как правило, составляет 2-3 месяца. Степень очистки зависит от исходной величины загрязнения, вида нефтепродукта, механического состава грунта и создания оптимального водно-воздушного режима и может достигать 95% (при средних показателях 75-80%).
II.Утилизация отходов сжиганием.
III.Очистка ультразвуком.
Эффективен для очистки грунта от нефтепродуктов ультразвук. Начиная с критического значения звукового давления акустических волн, в жидкости возникает кавитация. При схлопывании кавитационных полостей образующиеся микроструи с линейными скоростями 300-800 м/с срывают с поверхности твердых частиц нефтяные загрязнения. Эффективность очистки может достигать 99,5-99,8%. При кавитационных разрывах жидкости происходит ионизация и активация молекул, стимулирующие окисление и полимеризацию углеводородных молекул.
IV.Захоронение отходов на полигонах.
Традиционным является выемка, вывоз и захоронение загрязненных земель в строго отведенных для этого местах - полигонах. Этот метод дешев, но представляется не самым лучшим с точки зрения охраны окружающей среды, поскольку загрязненные нефтью грунты способны сохраняться сотни лет без изменения, являясь, потенциальным источником опасности загрязнения. При создании полигонов следует уделять внимание полной и надежной их изоляции от всех компонентов природной среды.
V.Физико-химическим способ очистки грунта.
К физико-химическим способам рекультивации почв относятся обработка их в устройствах различного типа подогретыми водными растворами в присутствии поверхностно - активных веществ или других химических реагентов, экстракция нефтепродуктов из почв различными растворителями, в том числе вакуумная экстракция и др., к их числу можно отнести также известкование загрязненных нефтью грунтов - обработку грунта негашеной известью в количестве 0,5-5% от массы разлитого нефтепродукта, в результате чего образуется твердый продукт, прочно удерживающий нефтепродукты в виде комплексных соединений.
VI.Электрохимическая обработка загрязненных земель
Методом очистки грунта, не требующим выемки, является электрохимическая обработка. При электрохимическом методе в загрязненную почву погружаются электроды, к которым подводится постоянный электрический ток. Метод основан на том, что большинство почв содержит в порах между частицами то или иное количество водных растворов солей и поэтому обладает электропроводностью. Многие загрязняющие вещества растворяются в почвенной воде и под воздействием электрического поля перемещаются в направлении к электродам, осаждаются на них и затем извлекаются. В зависимости от свойств почвы перемещение загрязняющих веществ может происходить вследствие миграции или электроосмоса, или по обоим механизма одновременно. Основным преимуществом электрохимического метода очистки является его применение для малопроницаемых (глинистых) почв и возможность извлечения самых разнообразных загрязнителей, включая металлы и органические соединения.
VII.Биовентиляция
В США самым распространенным методом рекультивации почв и грунтовых вод является биовентеляция. Сущность его заключается в том, что в загрязненную зону через специальные вертикальные или горизонтальные скважины нагнетается воздух в количестве, достаточном для снабжения кислородом почвенных бактерий, разлагающих органические соединения до СО2 и воды. Под действием потока воздуха жидкие загрязнения вместе с потоком воздуха транспортируются через почву. К моменту достижения ими поверхности большая часть загрязнений успевает разложиться под действием бактерий. Тем самым значительно снижается загрязненность отходящих газов и уменьшаются затраты на его очистку.
Заключение
Почва - стабильная среда обитания, в которой температурный режим и увлажнение всегда изменяются плавно. Почва насыщенна организмами, количество которых огромно, что обусловлено физико-химическими свойствами, механическим составом. Растения, животные, микроорганизмы, обитающие в почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания.
Почва насыщена различными питательными веществами, которые необходимы для развития растений и животных. Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осуществляется главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком минеральных веществ, необходимых для цикла обмена веществ, для роста растений, потребляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою очередь человеком и плотоядными животными. Таким образом, почва обеспечивает пищей многих представителей растительного и животного мира.
Были рассмотрены существующие методы рекультивации нефтезагрязненных почв и их эффективность в частности. Наиболее приемлемыми на сегодняшний день считаются биологические методы рекультивации, так как они не наносят экосистеме больший вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении, и процесс очищения почвы значительно быстрее по сравнению с другими методами рекультивации.
Достаточно традиционными для современной цивилизации стали экологические катастрофы, связанные с наземными разливами нефтепродуктов (НП). Загрязнение такого рода негативно воздействуют на почвенный слой, поверхностные воды и геологическую среду, в том числе подземные воды. Немалая доля таких происшествий связана с авариями на нефтехранилищах и их ненадлежащей эксплуатацией. При этом даже после прекращения действия таких нефтехранилищ они на долгие годы остаются источниками загрязнений.
Список используемой литературы
1.Глебова Е.В., Глебов Л.С. «Курс экологии». - М.; РГУ нефти и газа, 2010, 184 с.
2.Коробкин В.И. «Экология. Учебник для вузов»/ В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Изд. 9-е.-Ростов на Дону; Феникс, 2005. - 576 с.
3.Горелов А.А. «Экология: Учебное пособие»/А.А. Горелов. - М: Центр, 2009. - 240 с.
.«Защита атмосферы от промышленных загрязнений» (в 2 т)./ Под ред. С. Калверта, Г.М. Инглунда. - М: Металлургия, 2008.
.#"justify">«Загрязнение природных почв в районах нефтегазового комплекса».