Экологические проблемы трубопроводного транспорта

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами рыбохозяйственных  водоемов приводит к ухудшению качества рыбы (появление окраски, пятен, запаха, привкуса); гибели взрослых рыб, молоди, личинок и икры; отклонениям от нормального развития икры личинок  и молоди; сокращению кормовых запасов (бентоса, планктона), мест обитания, нереста  и нагула рыб; нарушению миграции рыб, молоди, личинок и икры [11].

Самоочищение  рек и водоемов от нефти и нефтепродуктов. Очищение воды от нефти и нефтепродуктов происходит в результате их естественного  распада — химического окисления, испарения легких фракций и биологического разрушения микроорганизмами, обитающими в водной среде. Все эти процессы характеризуются чрезвычайно малой  скоростью, определяемой главным образом  температурой воды. Химическое окисление  нефти затрудняется высоким содержанием  в ней предельных углеводородов. Окисляются и испаряются в основном легкие фракции, а тяжелые трудноокисляемые фракции нефти накапливаются  и затем оседают па дно, образуя  донное загрязнение.

Уменьшение  массы нефтяной пленки в первые дин  после ее образования происходит преимущественно вследствие испарения  нефти. В процессе биологического разрушения микроорганизмами нефть и нефтепродукты  частично усваиваются ими, а частично окисляются. Известно около 100 видов  бактерий, дрожжей и грибков, способных  окислять углеводороды. Максимальная активность нефтеокисляющих микроорганизмов  наблюдается при температуре  воды 15—35° С. С понижением температуры  интенсивность окисления резко  уменьшается.

Биохимическое окисление нефти сопровождается интенсивным поглощением кислорода  воды. В среднем на окисление 1 мг нефти затрачивается от 0,5 до 3,5 мг кислорода. Одним из показателей  наличия в воде органических загрязнений  и интенсивности их биологического окисления является биологическая  потребность в кислороде (БПК), численно равная количеству кислорода, поглощаемого микроорганизмами при биологическом  окислении органических загрязнении, содержащихся в 1 л воды.

Биохимическое окисление нефти в водоеме  сопровождается непрерывной миграцией  тяжелых ее фракций с поверхности  на дно и обратно.

Нефтяные  отложения на дне водоема в  анаэробных условиях (при дефиците кислорода) сохраняются длительное время и являются источником вторичного загрязнения водоемов [4].

2.5 Загрязнение приземного  слоя атмосферы при эксплуатации  магистральных трубопроводов и  его последствия

При повреждении  газо- и нефтепроводов выделяются различные токсичные вещества. Основными  загрязнителями атмосферы являются природный газ, продукты испарения  нефти и нефтепродуктов, аммиак, этилен, ацетилен, а также продукты сгорания перекачиваемых углеводородных смесей. Все эти загрязнения относятся  к локальным и временным, так  как они рассеиваются под воздействием воздушных потоков.

Загрязнение приземного слоя атмосферы оказывает  существенное отрицательное влияние  на человека и растительность вследствие общетоксического действия перечисленных  ингредиентов. Особую опасность представляет загрязнение воздуха вблизи населенных пунктов. В этих случаях возможность  наложения или аккумуляции различных  загрязнений значительно усугубляет характер последствий.

В отличие  от средней полосы загрязнение воздуха  в районах Крайнего Севера при  прочих равных условиях оказывает более  сильное воздействие на природу. Растительный покров в этих районах  находится в крайне неблагоприятных  климатических условиях. Поэтому  всякое воздействие, в том числе  и загрязнение воздуха, может  привести к угнетению растительного  покрова.

Источники загрязнения  приземного слоя атмосферы

К основным источникам загрязнения приземного слоя атмосферы  при трубопроводном транспорте нефти, нефтепродуктов и газа следует отнести  аварийные выбросы газа при отказах  и ремонте линейной части магистральных  газопроводов и испарение нефти  и нефтепродуктов при хранении в  резервуарах. Не менее сильным источником загрязнения воздуха являются пожары при возгорании или сжигании транспортируемых продуктов.

Отказы газопроводов наблюдаются при использовании  некондиционных материалов (труб, арматуры, сварочной проволоки и т. п.), нарушении  технологии строительно-монтажных  работ, ремонта и эксплуатации, а  также в результате коррозии. Причины  отказов эксплуатируемых магистральных  газопроводов (в % от общего числа отказов) распределяются следующим образом:

 

Дефект сварки.....................26,3

Низкое качество строительно-монтажных работ.....7

Низкое качество эксплуатации.............1,8

Коррозия......................52,6

Прочие.......................7

Другим источником загрязнения воздуха являются резервуарные парки, сооружаемые на головных и некоторых промежуточных перекачивающих станциях. В результате сливно-наливных операций, а также суточных колебаний температуры происходит достаточно интенсивное выделение продуктов испарения в приземной слой атмосферы.

В результате только одного большого «дыхания» потери нефти из резервуара объемом 5000 м3 могут  достигать 3,5 т. Годовые потери нефти  из такого резервуара из-за малых «дыханий»  могут составить 30—60 т. Необходимость  сливно-наливных операций, неизбежность суточных колебаний температуры  окружающего воздуха предопределяют стационарный характер такого загрязнения. Это обстоятельство позволяет локализовать основные источники загрязнения  атмосферы в пределах резервуарного  парка.

Самопроизвольное  возгорание нефти, нефтепродуктов и  газа при повреждении линейной части  или резервуара, хотя это и случайное  редкое явление, однако оно вызывает очень интенсивное загрязнение  воздуха [6;8].

Глава 3. Геоэкологические проблемы, возникающие при строительстве  и эксплуатации трубопроводов 

3.1 Воздействия на окружающую  природу при строительстве магистральных  трубопроводов

Охарактеризуем  основные воздействия на природу  при строительстве трубопроводов.

1. Сведение  растительности в полосе строительства.  Вырубка леса и корчевка пней  на продольных и поперечных  склонах в полосе шириной до 30 м уменьшает устойчивость склонов  и способствует активизации действующих  оползней и возникновению новых.  Особенно заметно это проявляется  при корчевке пней взрывами.

2. Срезка грунта  на продольных уклонах для  уменьшения их крутизны. При этом  образуются глубокие выемки на  участках значительной протяженности.  Эти выемки часто становятся  путями сбора дождевых и грунтовых  вод. Постоянно действующие стоки,  устранить которые очень сложно, размывают грунт на значительную  глубину и образуют глубокие  промоины. При этом трубопровод  оголяется и провисает, т. е.  условия его эксплуатации осложняются.

3. Сооружение  «полок» на поперечных уклонах  и косогорах. Полками называют  выемки, устраиваемые на поперечных (к направлению главной оси  трубопровода) уклонах, крутизна  которых не позволяет работать  на них машинам без предварительно  подготовленной строительной полосы.

Полки могут  устраиваться в виде «чистой выемки»  и в виде полувыемки-полунасыпи.

Устройство  полки наносит наиболее ощутимый ущерб природе при строительстве  трубопроводов в горах. Этот ущерб  выражается в следующем. Резкое нарушение  рельефа местности, обострение оползневых процессов и возникновение новых  оползней в местах, где они не могли возникнуть в течение десятков и даже нескольких сотен лет. Это  объясняется снижением запаса устойчивости склонов в результате выемки грунта и усиления силового воздействия  фильтрационного потока в коренном грунте. Имеются примеры, когда вновь  образовавшиеся оползни захватывали  десятки гектаров площади, вовлекая в движение сотни тысяч кубометров грунтовой массы.

Полки становятся путями движения дождевых, снеговых и  подземных вод, выходящих на поверхность  через боковую их грань. В результате образуются промоины, которые разрушают  полки.

4. «Временные»  перекрытия балок и ручьев  для проезда строительной техники.  Эти «временные» перекрытия довольно  часто остаются и после окончания  строительства. Они препятствуют  прохождению дождевых стоков  и способствуют разрушению склонов  балок.

5. Загрязнение  строительной полосы отходами  строительного производства (тросы,  обрезки труб, битум, полимерные  покрытия и т. п.).

Следует отметить, что влияние многих из рассмотренных  воздействий можно существенно  уменьшить и даже устранить при  правильной организации и технологии работ и более качественном проектировании [4;14].

3.2 Взаимодействие трубопровода  с окружающими породами

В процессе эксплуатации трубопровод подвержен воздействию  не только перекачиваемого продукта, но и окружающей по среды: грунтовой  и биологической коррозии, давлению оползающих грунтов.

Для трубопровода, уложенного на полках вдоль склонов  гор, наиболее опасно давление грунта, оползающего в направлении, перпендикулярном к главной оси трубопровода. Одни оползни проявляются сразу, в  процессе строительства, другие — через  много лет после его окончания. Но от этого они становятся еще  опаснее, так как кажущееся благополучие не способствует своевременному принятию защитных мер.

Оползание грунта в направлении главной оси  трубопровода менее опасно, но при  большой длине уклона оно также  может привести к разрыву труб.

Поэтому при  строительстве в горах в отличие  от нормальных условий (равнины с  сухими плотными грунтами) совершенно необходим расчет прочности трубопровода не «вообще», а на каждом характерном  участке с учетом ожидаемого взаимодействия трубопровода с окружающей средой. Конечно, это усложняет проектирование, но зато гарантирует более высокий  уровень надежности трубопровода и  уменьшает вероятность отрицательных  воздействий на природу[4;11].

3.3 Влияние строительства  и эксплуатации магистральных  трубопроводов на животный мир

В процессе строительства  и эксплуатации магистральных газо- и нефтепроводов причиняется  определенным утери животному миру—одному  из компонентов окружающей среды. Освоение отдаленных, ранее недоступных территорий, разработка нефтяных и газовых месторождений  и прокладка трубопроводов могут  привести к нарушению установившегося  динамического экологического равновесия и природе.

Как показывает опыт, прокладка трубопровода оказывает  отрицательное воздействие в  основном па крупных животных. Поэтому  дальнейшее изложение касается главным  образом влияния строительства  и эксплуатации трубопроводов на животных северных районов, в частности  на диких и домашних оленей.

Совокупность  факторов (воздействий), оказывающих  отрицательное влияние на животных при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, можно  условно подразделить на прямые и  косвенные. К прямым воздействиям относятся  создание искусственных препятствий  на миграционных путях, шумы транспортных (наземных и воздушных) средств, а  также бесконтрольный отстрел диких  животных; к косвенным воздействиям — сокращение пастбищных площадей в результате развития эрозионных и  криогенных процессов, механического  повреждения растительного покрова, а также загрязнение атмосферы, грунтовой среды и т. п.

Значительные  нарушения почвенно-растительного  слоя обусловлены движением тяжелых  транспортных средств. Установлено, что  в результате повреждения растительного  покрова происходит смена лишайниковых осоковыми. Лишайники являются зимним кормом для оленей, доступ к которому в это время затруднен. Следовательно, нарушение растительного покрова  приводит к сокращению кормовых запасов  для северных оленей в зимнее время.

Значительный  ущерб продуктивности растительного  покрова наносится загрязнением грунтовой среды нефтью и нефтепродуктами  в результате их утечки при повреждении  нефте- и нефтепродуктопроводов. Вследствие высоком токсичности и стойкости  нефтяного, загрязнения пораженные площади оказываются длительное, время непригодными для произрастания  растений.

Влияние искусственных  препятствий на миграцию животных. Искусственные препятствия, затрудняющие сезонные миграции оленей, создаются  прокладкой надземных, наземных и полуподземных  магистральных трубопроводов , линий  электропередач, автомобильных и  железных дорог и других протяженных  сооружении. Животные скапливаются перед  такими препятствиями в огромные стада.

Как установлено  наблюдениями, дикие олени пользуются традиционными летними и зимними  пастбищами и путями миграции, формируемыми длительное время. Искусственные же препятствия либо удлиняют продолжительность  миграции, либо обусловливают смену  или маршрута движения, или пастбища. В любом случае вероятность гибели взрослых оленей и телят резко  увеличивается из-за неосвоенности  маршрута, что, безусловно, сказывается на численности оленей (Рис. 2).В тех случаях, когда передвижение по привычному маршруту затруднено, животные выбирают в дальнейшем новый маршрут, позволяющий преодолеть (обойти) создавшееся препятствие.

Устройство  переходов трубопроводов на пересечениях с миграционными путями диких  животных. При проектировании трубопроводов  особое внимание следует уделять  изучению традиционных маршрутов миграции, районов летних и зимних пастбищ. Переходы через трубопровод необходимо устраивать только в местах пересечения  с маршрутами передвижения оленей. Причем окрестности перехода должны быть по возможности свободны от временных  городков строителей, а также от дорог.

 

Рис.2. Влияние  прокладки газопровода на миграцию оленей:

 

1,4-летнее  и зимнее пастбища оленей; 2-маршрут  весной; 3- осенью и весной.

Устройство  перехода под трубопроводом, по-видимому, менее эффективно, чем над заглубленным в землю или обвалованным трубопроводом. Во-первых, потому, что при наземной прокладке трубопровода пролет между  опорами в зависимости от диаметра составляет от 15 до 50 м, что явно достаточно для того, чтобы не вызвать беспокойства оленей; во-вторых, трубопровод необходимо устанавливать на более высоких  опорах (по сравнению с обычными участками), что значительно усложнит монтаж трубопровода, особенно большого диаметра; в-третьих, как показывают наблюдения, животные опасаются переходить даже под более высоко расположенными по сравнению с надземными трубопроводами линиями электропередач. Поэтому  целесообразнее в этом случае заглубленная схема перехода или в виде обвалования. Причем участки заглубления (обвалования) должны быть длиной не менее 60—100 м (по 30—50 м в обе стропы от миграционного  пути). В этих же целях не следует  располагать проезжие дороги вблизи от пастбищ [4].