Пример расчета ущерба окружающей природной среде при аварии на магистральном нефтепроводе

1.6.1 Аварийные разливы нефти: средства локализации и методы ликвидации

Аварийные разливы  нефти и нефтепродуктов, имеющие  место на объектах нефтедобывающей  и нефтеперерабатывающей промышленности, при транспорте этих продуктов наносят  ощутимый вред экосистемам, приводят к  негативным экономическим и социальным последствиям. В связи с увеличением количества чрезвычайных ситуаций, которое обусловлено ростом добычи нефти, износом основных производственных фондов (в частности, трубопроводного транспорта), а также диверсионными актами на объектах нефтяной отрасли, участившимися в последнее время, негативное воздействие разливов нефти на окружающую среду становится все более существенным. Экологические последствия при этом носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе. Несмотря на проводимую в последнее время государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, данная проблема остается актуальной и в целях снижения возможных негативных последствий требует особого внимания к изучению способов локализации, ликвидации и к разработке комплекса необходимых мероприятий. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (ННП) первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения [7].

Основными средствами локализации разливов ННП в акваториях являются боновые заграждения. Их предназначением является предотвращение растекания нефти на водной поверхности, уменьшение концентрации нефти для облегчения процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов [7].

В зависимости  от применения боны подразделяются на три класса [4]:

I класс - для  защищенных акваторий (реки и  водоемы);

II класс - для  прибрежной зоны (для перекрытия  входов и выходов в гавани, порты, акватории судоремонтных  заводов);

III класс - для  открытых акваторий.

Боновые заграждения бывают следующих типов [4]:

-самонадувные - для быстрого разворачивания в акваториях;

-тяжелые надувные - для ограждения танкера у терминала;

-отклоняющие - для защиты берега, ограждений ННП;

-несгораемые - для сжигания ННП на воде;

-сорбционные - для одновременного сорбирования ННП.

Все типы боновых  заграждений состоят из следующих  основных элементов [4]:

-поплавка, обеспечивающего плавучесть бона;

-надводной части, препятствующей перехлестыванию нефтяной пленки через боны (поплавок и надводная часть иногда совмещены);

-подводной части (юбки), препятствующей уносу нефти под боны;

груза (балласта), обеспечивающего вертикальное положение  бонов относительно поверхности  воды;

- элемента продольного натяжения (тягового троса), позволяющего бонам при наличии ветра, волн и течения сохранять конфигурацию и осуществлять буксировку бонов на воде;

- соединительных узлов, обеспечивающих сборку бонов из отдельных секций; устройств для буксировки бонов и крепления их к якорям и буям.

При разливах ННП  в акваториях рек, где локализация бонами из-за значительного течения затруднена или вообще невозможна, рекомендуется сдерживать и изменять направление движения нефтяного пятна судами-экранами, струями воды из пожарных стволов катеров, буксиров и стоящих в порту судов [4].

В качестве локализующих средств при разливе ННП на почве применяют целый ряд  различных типов дамб, а также  сооружение земляных амбаров, запруд или  обваловок, траншей для отвода ННП. Использование определенного вида сооружений обуславливается рядом  факторов: размерами разлива, расположением на местности, временем года и др. [4].

Для сдерживания  разливов известны следующие типы дамб: сифонная и сдерживающая дамбы, бетонная дамба донного стока, переливная плотинная дамба, ледяная дамба. После того как разлившуюся нефть удается локализовать и сконцентрировать, следующим этапом является ее ликвидация [4].

Существует  несколько методов ликвидации разлива  ННП: механический, термический, физико-химический и биологический.(табл.2) [8]:

Таблица 2 – Методы ликвидации аварийных разливов ННП

1	2	3	4
Метод ликвидации	Возможность применения	Достоинства	Недостатки
Термический	При толщине  пленки ННП более   3мм, скорости ветра менее 35 км/ч, безопасном расстоянии до 10 км от места сжигания по направлению  ветра, дополнительные противопожарные меры	Быстрота ликвидации аварийного разлива ННП, применение при ликвидации малого количества технических  средств, минимальные затраты	Осуществление дополнительных мер пожарной безопасности, образование из-за неполного сгорания ННП стойких канцерогенных веществ
Механический	При соответствии технических характеристик используемых средств условиям разлива	Высокая эффективность  при проведении работ, возможность  сбора различных видов ННП, всесезонное  использование данного метода	Остаточная тонкая пленка ННП на поверхности воды в местах механического сбора
Физико-химический	Диспергенты как  вспомогательный метод в тех  случаях, когда механический сбор ННП  невозможен, при глубине свыше 10 м, температуре воды ниже 5 0С и наружного воздуха ниже 10 0С	Возможность опреативного проведения ликвидации, использование  с различными техническими средствами. Независимость применении от внешних  условий, минимальные расходы /	Токсичность, ограниченность в применении по температуре

 

Окончание таблицы 2

1	2	3	4
Биологический	Как дополнительный метод на водной поверхности – при толщине пленки не менее 0,1 мм, на почве – при строгом выполнении комплекса сопроводительных мероприятий	Минимальный дополнительный ущерб от проведения операций по ликвидации разлива	Трудоемкость сопроводительных мероприятий, продолжительные сроки ликвидации разливов

 

Одним из главных  методов ликвидации разлива ННП  является механический сбор нефти. Наибольшая эффективность его достигается  в первые часы после разлива. Это  связано с тем, что толщина слоя нефти остается еще достаточно большой. (При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения процесс отделения нефти от воды достаточно затруднен.) Помимо этого осложнения могут возникать при очистке от ННП акваторий портов и верфей, которые зачастую загрязнены всевозможным мусором, щепой, досками и другими предметами, плавающими на поверхности воды. Для очистки сточных вод от грубодисперсных частиц нефтепродуктов, а также взвешенных твердых частиц применяют песколовки, нефтеловушки, пруды дополнительного отстоя, а также песчаные фильтры [8].

Песколовки. В  песколовках улавливается более 5% крупных  частиц (0,15—0,2 мм) минеральных примесей (песка и др.). Время пребывания воды в песколовках - 0,5—2 мин., влажность осадка после песколовок - 40—50%, объемная масса - около 1,3 т/м3, содержание нефтепродуктов - 5—10% и более. В песколовках выделяется 25% и более нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах. В связи с этим необходимо оборудовать песколовки нефтесборными устройствами [9].

Нефтеловушки. Для удаления нефтепродуктов и механических примесей из сточных вод на заводах применяют  типовые нефтеловушки, представляющие собой горизонтальный отстойник  длиной 9—36 м, шириной одной секции от 2 до 6 м и глубиной до 2,4 м. Продолжительность пребывания воды в нефтеловушке обычно составляет 2 ч при расчетной скорости протока 3—8 мм/с. Степень улавливания механических примесей около 50%. Уловленные нефтепродукты содержат 40— 70% нефти, 1—5% твердых веществ и 30—60% воды. Осадок из нефтеловушек состоит из механических примесей (20—25%), нефтепродуктов (10—15%) и воды (60—70%) [9].

Песчаные фильтры. Для  доочистки сточных вод от нефтепродуктов применяют песчаные фильтры. В качестве основной песчаной загрузки используют кварцевый песок с крупностью частиц 0,5—2 мм. Высота слоя загрузки составляет обычно 1 —1,2 м. Как правило, фильтрование сточной воды производится снизу вверх с линейной скоростью 5 м/ч [9].

Для промывки фильтров рекомендуется использовать очищенную сточную воду I системы канализации. Расход промывной воды составляет до 1,5—2% от количества очищаемой воды. Вода после промывки фильтров направляется во II систему канализации [9].

Термический метод, основанный на выжигании слоя нефти, применяется при достаточной толщине слоя и непосредственно после загрязнения, до образования эмульсий с водой. Этот метод, как правило, применяется в сочетании с другими методами ликвидации разлива [8].

Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов рассматривается как эффективный в тех случаях, когда механический сбор ННП невозможен, например, при малой толщине пленки или когда разлившиеся ННП представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам [9].

Чаще всего  из физико-химических методов применяется  коагуляция, окисление, адсорбция, экстракция и т.д. [9].

В качестве абсорбента нефти  также можно применять тонко размолотый порошок активированного угля. Он равномерно напыляется на нефтяное пятно, и оно сразу перестает растекаться. Нефть, успевшая смешаться с водой и ставшая негорючей, вскоре приклеивается к угольным частицам. После этого пленку можно снять и сжечь (смесь угля с нефтью хорошо горит) [9].

Можно также  использовать и пенополиуретан, который поглощает массу нефти в 18 раз превышающую его собственную массу.    Губчатый  материал из полиуретановой пены хорошо впитывает нефть и продолжает плавать после адсорбции. По расчетным данным 1 м3 полиуретанового пенопласта может адсорбировать с поверхности воды приблизительно 700 кг нефти. Адсорбенты  органического и неорганического  происхождения перед применением  могут гранулироваться (порошкообразные) и пропитываться гидрофобизаторами. Технология  применения заключается в распылении их на нефтяную пленку [9].    

Перспективно  применение гранулированных адсорбентов  и жидкостей, обладающих магнитными свойствами, которые после адсорбции  нефти легко удаляются магнитом [9].    

Для удаления нефти возможно применение минерального сырья –  в частности перлитового. При термообработке при 600-1000oС перлитовое сырье вспучивается. Для гидрофобизации на нем создается тонкая пленка парафинполимерной смеси. Нефтепоглощение: у необработанного перлита 0,52; после обработки – 0,64-0,7 г/г перлита. Попадая на поверхность воды, материал адсорбирует нефть и образует густую плотную массу, удобную для сбора обычными средствами (в том числе частыми траловыми сетями) [9].

Также эффективно использование эмульгаторов и поверхностно-активных веществ ПАВ, которые способны переводить нефть в эмульсии, ускорять процессы ее биохимического разрушения и даже ослаблять ее токсическое влияние [9].Биологический метод используется после применения механического и физико-химического методов при толщине пленки не менее 0,1 мм [9].

Удаление нефти  с помощью химических соединений – детергентов – нашло применение при разливах нефти на море [9].

К детергентам  относятся растворители и ПАВ, способствующие образованию эмульсий. Наибольшее число  этих соединений относится к алкилбензолсульфонатам Na, которые отличаются по длине углеводородной цепи, связанной с бензольнымм кольцом. Следует отметить, что токсичность детергентов для морских организмов часто выше, чем самой нефти и поражающее действие нефтяного загрязнения на гидробионты может быть только усилено [9].

Эстонские технологи предлагают испытать модифицированный термообработкой торф. Им наполняют пористые капроновые боны, что значительно упрощает технологию сбора и удаления нефтепродукта с поверхности воды [11].

В Германии для связывания нефти в нефтевоздушные суспензии предлагают испытать высокодисперсную аморфную гидрофобную кремнекислоту – силикагель – сорбент для нефти [11].

Микробиологическое  разложение нефти - это перспективное направление предотвращения загрязнения водоемов нефтепродуктами. Для некоторых бактерий нефть является питательной средой. Микробиологическая активность в большей степени зависит от температуры: скорость микробиологических процессов удваивается при увеличении температуры на 10оС. На развитие микроорганизмов большое влияние оказывает содержание высоколетучих алифатических компонентов нефти. Введение в воду незначительных количеств нитратов и фосфатов увеличивает степень разрушения нефти на 70% [9].

 Число органических соединений, используемых микроорганизмами в качестве источников углерода очень велико. Можно считать, что для каждого углеводородного соединения, существующие микроорганизмы способны его разложить [9].

Биохимическое (микробиологическое) воздействие бактерий, грибков и других микроорганизмов  на компоненты нефти гораздо шире и охватывает самые разнообразные вещества по сравнению с процессами испарения и растворения. Однако не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида сырой нефти. Бактериальное воздействие характеризуется высокой селективностью, и полное разложение всех компонентов нефти требует воздействия многочисленных бактерий различных видов. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, для разрушения которых требуются свои организмы. Парафиновые углеводороды наиболее легко разлагаются бактериями. Следовательно, более стойкие циклопарафиновые и ароматические углеводороды исчезают из океанской среды с гораздо меньшей скоростью [9].