Пример расчета ущерба окружающей природной среде при аварии на магистральном нефтепроводе

Нефтяные углеводороды подвержены также процессам химического окисления и фотоокисления, но в водной среде эти процессы исследованы не достаточно [9].

Содержание  питательных веществ и кислорода  в воде является ключевыми факторами  в процессах микробиологического  разложения. Подсчитано, что для  полного окисления 4 литров сырой нефти требуется кислород, содержащийся в 1,5х106 литров морской воды, насыщенной воздухом при 60.°С; это эквивалентно количеству морской воды, содержащейся в слое глубиной 30 см и поверхностью 0,5х104 м2 [1].

Пленка нефти  препятствует так называемой аэрации, т.е. процессу поглощения водой кислорода из атмосферы. Окисление может замедлиться в воде, обедненной кислородом, в результате более раннего загрязнения. В таких условиях бактериальное разложение может иметь отрицательные последствия, так как уменьшает количество растворенного кислорода. Содержание кислорода в поверхностных слоях воды постоянно пополняется за счет контакта с атмосферой. Однако на глубине более 10 м это пополнение происходит очень медленно [9].

При постоянном расходе кислорода в водоеме, прекращение аэрации может оказаться гибельным для живого мира водоема. Нефть и нефтепродукты относятся к числу трудноокисляемых микроорганизмами веществ, поэтому самоочищение водоемов, загрязненных нефтью, происходит достаточно долго [9].

При выборе метода ликвидации разлива ННП нужно исходить из следующих принципов [4]:

- все работы должны быть проведены в кратчайшие сроки;

- проведение операции по ликвидации разлива ННП не должно нанести больший экологический ущерб, чем сам аварийный разлив.

Для очистки  акваторий и ликвидации разливов нефти используются нефтесборщики, мусоросборщики и нефтемусоросборщики  с различными комбинациями устройств  для сбора нефти и мусора [4].

Нефтесборные  устройства, или скиммеры, предназначены  для сбора нефти непосредственно с поверхности воды. В зависимости от типа и количества разлившихся нефтепродуктов, погодных условий применяются различные типы скиммеров как по конструктивному исполнению, так и по принципу действия [4].

По способу передвижения или крепления нефтесборные устройства подразделяются на самоходные; устанавливаемые стационарно; буксируемые и переносные на различных плавательных средствах. По принципу действия - на пороговые, олеофильные, вакуумные и гидродинамические [4].

Пороговые скиммеры отличаются простотой и эксплуатационной надежностью, основаны на явлении протекания поверхностного слоя жидкости через преграду (порог) в емкость с более низким уровнем. Более низкий уровень до порога достигается откачкой различными способами жидкости из емкости [4].

Олеофильные скиммеры отличаются незначительным количеством  собираемой совместно с нефтью воды, малой чувствительностью к сорту  нефти и возможностью сбора нефти  на мелководье, в затонах, прудах при  наличии густых водорослей и т.п. Принцип действия данных скиммеров основан на способности некоторых материалов подвергать нефть и нефтепродукты налипанию [4].

Вакуумные скиммеры отличаются малой массой и сравнительно малыми габаритами, благодаря чему легко транспортируются в удаленные  районы. Однако они не имеют в  своем составе откачивающих насосов  и требуют для работы береговых  или судовых вакуумирующих средств [4].

Большинство этих скиммеров по принципу действия являются также пороговыми. Гидродинамические  скиммеры основаны на использовании  центробежных сил для разделения жидкости различной плотности - воды и нефти. К этой группе скиммеров  также условно можно отнести устройство, использующее в качестве привода отдельных узлов рабочую воду, подаваемую под давлением гидротурбинам, вращающим нефтеоткачивающие насосы и насосы понижения уровня за порогом, либо гидроэжекторам, осуществляющим ва-куумирование отдельных полостей. Как правило, в этих нефтесборных устройствах также используются узлы порогового типа [4].

В реальных условиях по мере уменьшения толщины пленки, связанной с естественной трансформацией под действием внешних условий  и по мере сбора ННП, резко снижается производительность ликвидации разлива нефти. Также на производительность влияют неблагоприятные внешние условия. Поэтому для реальных условий ведения ликвидации аврийного разлива производительность, например, порогового скиммера нужно принимать равной 10-15% производительности насоса [4].

Нефтесборные  системы предназначены для сбора  нефти с поверхности моря во время  движения нефтесборных судов, то есть на ходу. Эти системы представляют собой комбинацию различных боновых  заграждений и нефтесборных устройств, которые применяются также и в стационарных условиях (на якорях) при ликвидации локальных аварийных разливов с морских буровых или потерпевших бедствие танкеров [4].

По конструктивному  исполнению нефтесборные системы делятся  на буксируемые и навесные [4].

Буксируемые нефтесборные системы для работы в составе  ордера требуют привлечения таких  судов, как [4]:

- буксиры с  хорошей управляемостью при малых  скоростях;

- вспомогательные  суда для обеспечения работы  нефтесборных устройств (доставка, развертывание, подача необходимых видов энергии);

- суда для  приема и накопления собранной  нефти и ее доставки.

Навесные нефтесборные системы навешиваются на один или  два борта судна. При этом к  судну предъявляются следующие  требования, необходимые для работы с буксируемыми системами [4]:

- хорошее маневрирование и управляемость на скорости 0,3-1,0 м/с;

- развертывание и энергообеспечение элементов нефтесборной навесной системы в процессе работы;

-накопление собираемой нефти в значительных количествах.

К специализированным судам для ликвидации аварийных разливов ННП относятся суда, предназначенные для проведения отдельных этапов или всего комплекса мероприятий по ликвидации разлива нефти на водоемах. По функциональному назначению их можно разделить на следующие типы [4]:

- нефтесборщики - самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории;

- бонопостановщики - скоростные самоходные суда, обеспечивающие доставку в район разлива нефти боновых заграждений и их установку;

- универсальные - самоходные суда, способные обеспечить большую часть этапов ликвидации аварийных разливов ННП самостоятельно, без дополнительных плавтехсредств.

В основе физико-химического метода ликвидации разливов ННП лежит использование диспергентов и сорбентов [4].

Диспергенты представляют собой специальные химические вещества и применяются для активизации естественного рассеивания нефти с целью облегчить ее удаление с поверхности воды раньше, чем разлив достигнет более экологически уязвимого района [4].

Для локализации  разливов ННП обосновано применение и различных порошкообразных, тканевых или боновых сорбирующих материалов. Сорбенты при взаимодействии с водной поверхностью начинают немедленно впитывать ННП, максимальное насыщение достигается в период первых десяти секунд (если нефтепродукты имеют среднюю плотность), после чего образуются комья материала, насыщенного нефтью [4].

Биоремедитация - это технология очистки нефтезагрязненной  почвы и воды, в основе которой  лежит использование специальных, углеводородоокисляющих микроорганизмов или биохимических препаратов [9].

Число микроорганизмов, способных ассимилировать нефтяные углеводороды, относительно невелико. В первую очередь это бактерии, в основном представители рода Pseudomonas, а также определенные виды грибков  и дрожжей. В большинстве случаев все эти микроорганизмы являются строгими аэробами [9].

Существуют  два основных подхода в очистке  загрязненных территорий с помощью  биоремедитации [9]:

- стимуляция локального почвенного биоценоза;

- использование специально отобранных микроорганизмов.

Стимуляция  локального почвенного биоценоза основана на способности молекул микроорганизмов  к изменению видового состава  под воздействием внешних условий, в первую очередь субстратов питания [9].

Наиболее эффективно разложение ННП происходит в первый день их взаимодействия с микроорганизмами. При температуре воды 15-25 °С и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы могут окислять ННП со скоростью до         2 г/м² водной поверхности в день. Однако при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно, и нефтепродукты могут оставаться в водоемах длительное время - до 50 лет [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетная  часть

 

2.1 Пример  расчета ущерба окружающей природной  среде при аварии на магистральном  нефтепроводе

 

На нефтепроводе в октябре произошел прорыв. Форма разрыва нефтепровода представляет собой параллелограмм (а=0,064, b=0,064, h=0,035).

Вылившаяся  нефть растеклась по местности с  глинистой почвой влажностью 60% и  впиталась в грунт, часть попала в море, часть распространилась по местности на поверхности талых вод, большая часть собрана в земляные амбары.

Замерами установлено, что разлившаяся нефть загрязнила 8000 м² пашни.

 

Исходные данные

 

t_a=20 ч 35 мин       - время повреждения нефтепровода;

t_o =21 ч 16 мин       - время останова насосов;

t₃ =22 ч 00 мин       - время закрытия задвижек;

 t_i =0,1 ч   - элементарный интервал времени, внутри которого режим                         истечения     принимается неизменным;

l=100 км     - протяженность      аварийного        участка нефтепровода между      двумя      насосными станциями;

  x*=54 км     - расстояние от   насосной    станции до места повреждения;

lзадв1=48 км          - расстояние от НПС до задвижки 1;

lзадв2=58 км          - расстояние от НПС до задвижки 2;

Z₁=161,38 м           - геодезическая    отметка   начала аварийного участка;

Z₂=123,17 м           - геодезическая    отметка    конца аварийного участка;                        

P₁=Р₀=52,4 х10⁵ Па     - давление в начале участка;

g=9,81 м/с2           - ускорение силы тяжести;

r= 0,85 т/м3         - плотность нефти;

d_вн=0,8 м             - внутренний диаметр нефтепровода;

  u=0,076 *10^-4 м²/с - кинематическая вязкость нефти;

  hа=10м.вод.ст.        - напор, создаваемый атмосферным  давлением;

  h_Т=0,5 м                - глубина заложения нефтепровода;

  Zм=192,94 м           - геодезическая отметка места повреждения;

    i_о=0,005              - гидравлический уклон;

h_ср=0,03              - глубина пропитки грунта нефтью;

F_гр=8000 м²          - площадь нефтенасыщенного грунта;

t_п=19°С                - температура верхнего слоя земли;

t_в=12°С                - температура воды;

t_воз=23°С              - температура воздуха;

 С_н=122 г/м³     - концентрация    насыщения растворенной    и эмульгироваиной нефти  в  поверхностном слое воды;

С_ф=0,05 г/м³     - концентрация  растворенной и эмульгированной нефти в воде на глубине 0,3 м до аварии;

 С_р=10 г/м³   - концентрация растворенной  и эмульгированной нефти в воде на глубине 0,3 м после аварии;

  m_р=65 г/м²            - удельная масса пленочной  нефти   на 1 м² площади реки после аварии;

mф=0,2 г/м²    - удельная   масса пленочной   нефти на 1 м²   площади реки до аварии;

m_пл.ост.=1,2 г/м² - удельная масса пленочной нефти на 1 м2 после   ликвидации аварии

F_н=10000 м²      - площадь поверхности реки, покрытая  разлитой нефтью;

             τ _н.п.=5 ч - продолжительность испарения свободной нефти с поверхности земли;

τ _н.в.=5 ч   - продолжительность испарения свободной нефти с водной поверхности;

К_н=0,08   - нефтеемкость земли;

К_и= 1,48   - коэффициент инфляции;

           К_в=0,3 - коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения земель нефтью;

К_п=3,8- коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по  восстановлению загрязненных сельскохозяйственных земель;

           Н _б.а.= 6 руб./т   - базовый     норматив  платы за  выброс 1 т углеводородов   в пределах  установленного лимита;

Н _б.в.=27550 руб./т   - базовый норматив платы за сброс 1 т нефти в пределах установленного лимита;

 Н_с = 1779 руб./т - норматив стоимости сельскохозяйственных земель;         Кэ.в.=2,2 - коэффициент     экологической    ситуации  и экологической значимости состояния реки;