Загрязнения нефтепродуктами

ПЛАН 

Ведение…………………………………………………………………………………….3

1 Химический состав нефти……………………………………………………………..5

2 Загрязнение нефтью поверхностных вод…………………………………………….7

3 Ликвидация последствий попадания нефти в море…………………………………11

4 Загрязнение нефтью подземных вод…………………………………………………13

5 Загрязнение нефтью почвы……………………………………...……………………14

6  Загрязнение  нефтепродуктами атмосферы………………………………………….16

Выводы…………………………………………………………………………………...18

Список  использованной литературы…………………………………………………...20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

         Все загрязнения, спущенные в воду, рано или поздно попадают в Мировой океан. Если эти вещества трудом разлагаются (как, например, нефтепродукты) и могут накапливаться в морских организмах, то они неизбежно повредят человеку. Состояние морей можно определить как «биологическую мину замедленного действия», часы которой отсчитывают минуты.

         Использование нефти человеком, ее добыча в море и перевозка по морю — все это часто рассматривается как смертельная опасность для Мирового океана. Поэтому очень важными становятся вопросы о том, какими путями нефть попадает в воду, что с ней там происходит, как она действует на флору и фауну? Какие усилия предпринимаются правительствами и нефтяными концернами для того, чтобы сократить загрязнения морей нефтью?

        К 1980 г. в мире было около 4 тыс. танкеров, которые перевозили по морю примерно 1700 млн. т нефти (около 60% ее мирового потребления). Приблизительно 450 млн. т сырой нефти (15% мировой добычи за год) поступало из месторождений, находящихся под морским дном. Сейчас за год добывается из моря и перевозится по нему более 2 млрд. т нефти. По современным оценкам Национальной академии наук США, из этого количества в море попадает 1.6 млн. т, но это лишь четвертая часть той нефти, которая в сумме попадает в море. Остальная нефть поступает с судов сухогрузов (льяльные воды, остатки горюче-смазочных материалов, случайно или намеренно сбрасываемые в воду), из природных источников, а больше всего — из городов, особенно с предприятий, расположенных на морском побережье или на реках, впадающих в море.

         Пожалуй, опаснее сырой нефти изготовленные из нее нефтепродукты — бензин, дизельное топливо и другие. Опасны высокие концентрации нефти и на литорали (приливно-отливной зоне), особенно на песчаном берегу. Обычно при катастрофах танкеров нефть быстро расходится в воде, разбавляется, начинается ее разложение; углеводороды нефти могут без вреда для морских организмов проходить через их пищеварительный тракт и даже через ткани (вредных последствий для подопытных животных не было обнаружено). Интересно, что рыба часто не погибает от загрязнения; по-видимому, она может издалека чувствовать воду, загрязненную нефтью, и обходит эти районы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 ХИМИЧЕСКИЙ  СОСТАВ НЕФТИ  

         Нефть относится к группе горных осадочных пород вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. Она обладает одним важным свойством - способностью гореть и выделять тепловую энергию. Среди других горючих ископаемых она имеет наивысшую теплотворную способность. Например, для подогрева котельной или другой установки требуется нефти значительно меньше по весу, чем каменного угля.

          Нефть и нефтепродукты представляют собой сложную жидкую смесь близкокипящих углеводородов и высокомолекулярных углеводородных соединении с гетероатомами кислорода, серы, азота, некоторых металлов и органических кислот. Определить индивидуальный химический состав нефти практически невозможно, поэтому ограничиваются определением группового химического состава, т.е. отдельных рядов и групп углеводородов.

          Несмотря на многообразие углеводородов, основными структурными элементами нефти являются углерод и водород, а элементарный состав колеблется в небольших пределах: углерод 83-87%, водород 11-14%. На долю других элементов, объединяемых группой, смолисто-асфальтеновые вещества представляют собой высокомолекулярные органические соединения, содержащие углерод, водород, серу, азот и металлы. К ним относятся: нейтральные смолы, растворимые в бензинах; асфальтены, не растворимые в петролейном эфире, но растворимые в горячем бензоле; карбены, растворимые в сероуглероде; карбониты, ни в чем не растворимые. При сгорании нефти получается зола (сотые доли процента), состоящая из окислов кальция, магния, железа, алюминия, кремния, натрия и ванадия. Соединения последнего являются переносчиками кислорода и способствуют активной коррозии.

          В нефти можно обнаружить более половины элементов таблицы Менделеева. Элементарный (часто говорят «химический») состав нефти полностью не известен. Уже сейчас обнаружены 425 индивидуальных углеводородов, содержащих серу, азот и кислород. Трудность определения состава заключается в том, что выделить из нефти соединения можно пока лишь путем перегонки, при этом состав нефти может значительно измениться в результате различных реакций.

          Определить индивидуальный химический состав нефти практически невозможно, поэтому ограничиваются определением группового химического состава, т.е. отдельных рядов и групп углеводородов. Углеводороды, различающиеся содержанием углерода и водорода в молекуле, а также строением, являются основным компонентом нефти. Углеводороды принято разделять на парафиновые (насыщенные алканы), нафтеновые и ароматические. Преобладание той или иной группы углеводородов придает этим продуктам специфические свойства. В зависимости от преобладания в нефти одного из трех представителей углеводородов (более 50%) нефти именуются метановые, нафтеновые или ароматические. В случае, когда к доминирующему присоединяется другой углеводород в количестве не менее 25%, то им дают комбинированное название, например, метанонафтеновые.

        Приведенная выше классификация нефтей по углеводородному составу позволяет дать новое определение нефти: нефть представляет собой раствор чистых углеводородов и гетероатомных органических соединений, т. е. углеводородов, содержащих в молекуле атомы кислорода или азота, или серы. Именно раствор, а не смесь, причем не обычный раствор, а раствор различных соединений друг в друге.

          Условно товарные нефтепродукты делятся на светлые, темные, пластичные смазки и нефтехимические продукты. К светлым нефтепродуктам относят и бензины, керосины, топлива для реактивных двигателей, дизельные топлива. Темные нефтепродукты — это различные масла и мазуты. 
 
 
 
 
 
 

2 ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЬЮ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД 

          При выбросе нефти в окружающую среду происходит ее контакт с атмосферой или почвенными и природными водами рек и морей.

          Нефть, вступившая в контакт с окружающей средой, быстро перестает существовать в исходном виде. С компонентами нефти происходит ряд физических, физико-химических и биологических процессов и превращений.

          Почти все компоненты сырой нефти имеют плотность менее 1 г/см3.

          Часть компонентов нефти переходит в растворенное состояние. В среднем 2-5% (иногда до 15%) сырой нефти растворяется в воде.

          Легколетучие фракции испаряются. В газовую фазу переходит от 10 до 40% нефти ее исходного количества. В основном идет растворение низкомолекулярных алканов, циклоалканов и бензолов.

          Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) типа антрацена и пирена практически не переходят в газовую фазу и подвергаются сложной трансформации в результате окисления, биодеградации и фотохимических процессов.

          В водной среде происходит фракционирование нефти и нефтепродуктов, в результате которого они могут существовать в нескольких агрегатных состояниях, в том числе:

• поверхностные  пленки (слики);

• эмульсии типа «нефть в воде» или «вода  в нефти»;

• взвешенные формы в виде плавающих на поверхности  и в толще воды мазутно-нефтяных агрегатов;

• осажденные на дне твердые и вязкие компоненты;

• аккумулированные в водных организмах соединения.

          Многолетние наблюдения за состоянием Балтийского моря показали, что 3,6 % суммарного количества нефти находится в виде пленки, в донных осадках аккумулировано 15 %, в эмульгированном и растворенном состоянии находится соответственно 64 и 17 % нефти.

          При попадании в морскую акваторию 1 т нефти, она уже через 10 мин распространяется по поверхности в радиусе 50 м и толщиной слоя до 10 мм. Затем происходит ее быстрое последующее растекание до площади 12 км2 с образованием пленки толщиной менее 1 мм.

          В течение первых нескольких суток после разлива нефти значительная ее часть переходит в газовую фазу. Улетучивается до 75 % легкой фракции и до 10% средних и тяжелых фракций соответственно.

          Нефть в виде пленки дрейфует по направлению ветра со скоростью, составляющей 3 – 4% скорости ветра. По мере утончения пленки и при достижении ею критической толщины около 0,1 мм она начинает разбиваться на отдельные фрагменты, которые распространяются затем на более обширные площади. Часть нефти растворяется – концентрация нефти под пленкой составляет 0,1 – 0,4 мг/л.

          Образование нефтяных эмульсий определяется составом нефти. Наиболее устойчивые эмульсии типа «вода в нефти» содержат от 30 до 80 % воды и могут существовать в морской акватории более 100 сут.

          Эмульсии типа «нефть в воде» представляют собой диспергированные в воде капельки нефти. Они малоустойчивы, во времени происходит их дальнейшее диспергирование вплоть до образования микроскопических капель. При этом ускоряются процессы разложения.

          Химические превращения нефти на поверхности и в толще воды начинают проявляться не ранее чем через сутки после поступления ее в море. Они носят окислительный характер и часто сопровождаются фотохимическими реакциями. Конечные продукты окисления – гидроперекиси, фенолы, карбоксильные кислоты, кетоны и альдегиды – имеют повышенную растворимость в воде и высокую токсичность.

          Часть нефти (до 10 – 30%) сорбируется на твердых частицах взвесей, присутствующих в воде, и осаждается на дно. Эти процессы происходят в большей степени в узкой прибрежной полосе и на мелководье. Одновременно протекает процесс биоседиментации, т.е. извлечения эмульгированной нефти планктонами и осаждение ее на дно с остатками организмов. Аккумулированные на дне тяжелые фракции нефти могут сохраняться в течение многих месяцев и лет.

         Фотометрические превращения загрязняющих  веществ осуществляются в природной  среде под действием ультрафиолетовой  составляющей при участии свободных  радикалов — соединений, имеющих  неспаренный электрон и находящихся  в возбужденном состоянии. Свободнорадикальный механизм трансформации загрязняющих соединений в водной среде наиболее характерен для самоочищения в водоемах.

          Распад и синтез в воде осуществляются  и с участием ферментных реакций,  в которых металлы с переменной валентностью активизируют действие растворенного кислорода. Окислительные свойства кислорода усиливаются в протонной среде, где есть возможность одновременного переноса электрона и связывания образующегося кислородного аниона с ионом водорода или с ионами металла (Fe, Cu). Биохимическое окисление нефти и нефтепродуктов осуществляется благодаря наличию в морской среде и донных отложениях микроорганизмов, способных утилизировать органические соединения, используя их в качестве источника углерода и энергии.

          Максимальный диапазон естественного  изменения рН в морской среде  составляет 2 единицы, тогда как  в поверхностных водах речных  систем этот диапазон может  быть шире. Оптимальные значения  рН для благоприятного разложения  составляют 6.5-8.5. Отрицательное влияние на скорость биодеградации нефтяных углеводородов оказывает рост солености водной среды: при изменении солености на 1%, период их полураспада изменяется на 20 часов. Для морского региона изменения солености незначительны, резкие градиенты наблюдаются только в зонах влияния речного стока и таяния снега. При сравнении влияния перечисленных факторов на деструкцию нефтяных углеводородов отмечают, что влияние температурного фактора намного больше, чем влияние рН и солености. Изменения периода полураспада нефтей зависят от температуры в 25 раз больше, чем от рН, и в 8 раз больше, чем от изменения солености.