Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В современном мире практически любые масштабные действия людей негативно сказываются на состоянии окружающих атмосферы, почвы и воды, чем в итоге люди вредят сами себе, увеличивая риск развития различных заболеваний. Давно известно, что нефтедобыча наносит огромный вред окружающему природе. Сточные воды, как и буровые растворы при их плохой очистке делают водоемы, в которые они сбрасываются, абсолютно непригодными для обитания животных и растений и чаще всего для технических целей. Огромный ущерб экологии наносят и выбросы в атмосферу. Эти проблемы давно очень остро стоят практически во всех развитых и нефтедобывающих странах. Так как нефть обычно добывается в крупных размерах, и нефтедобывающие предприятия работают многие годы, то суммарный ущерб окружающей среде сложно оценить в полном масштабе. В тоже время нефтедобывающая промышленность крайне важна для экономики нашей страны, поэтому очень важно решать данные проблемы, не закрывая на них глаза. Необходимо объективно оценивать негативные следствия добычи нефти, и ставить конкретные задачи для ученных инженеров, экологов, химиков и биологов, для их решения. В будущем при правильном подходе возможна абсолютно безвредная добыча полезных ископаемых и нефти в том числе.

Цели:

· Изучить основные источники и химические компоненты загрязнения атмосферы при нефтедобыче;

· Изучить воздействие этих загрязнителей на здоровье человека.

Задачи:

· Ознакомиться с технологическим процессом нефтедобычи и свойствами попутного газа;

· Изучить источники загрязнения атмосферы при нефтедобыче;

· Описать свойства химических веществ, загрязняющих атмосферу и их влияние на здоровье человека.



1. Процесс нефтедобычи

Нефтедобыча представляет собой сложный многоэтапный процесс, включающий в себя геологоразведку, бурение скважин (соответственно их ремонт и содержание), подъем нефти, очистку её от серы, воды, парафина и многое другое.

Процесс добычи принято делить на три условных этапа [12]:

1. Благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин, нефть «заставляют» двигаться по пластам к началам скважин;

Передвижение жидкостей и газа в пределах пластов к эксплуатационным скважинам принято называть процессом разработки нефтяного месторождения. Перемещение жидкостей в необходимом направлении идет за счет определенной комбинации нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, а также их количества и порядка работы.

2. Перемещение нефти от начал скважин до их устьев уже на поверхности земли (эксплуатация нефтяных скважин);

3. Накопление нефти, попутного нефтяного газа, воды и дальнейшее удаление минеральных солей, разделение, обработка.

Далее добытую и очищенную нефть отправляют на нефтеперерабатывающие заводы и предприятия, а сопутствующие ей газы и загрязненную воду чаще всего сбрасывают, газ сжигают, воду сливают в ближайшие водоемы [7].

2. Попутный нефтяной газ

Давно остро стоит проблема масштабного использования попутного нефтяного газа (ПНГ). В России в 2009 году по оценкам Счетной палаты Российской Федерации было сожжено почти 20 миллиардов кубометров попутного нефтяного газа, а это чуть больше половины его добычи, эти данные учитывают только семь крупнейших нефтедобывающих предприятий а именно «Лукойл», «Роснефть», «Газпром-нефть» и другие, более мелкие компании не оценивались, хотя очевидно они также вносят вклад [1]. Попутный нефтяной газ включает в себя смесь различных углеводородов, приблизительный состав ПНГ описан в таблице 1.

Таблица 1. Приблизительное соотношение различных газов в составе попутного нефтяного газа.

Компоненты входящие в состав ПНГ	Доля в общем объеме,%
CH4	Метан	80
C2H6	Этан	6
C3H8	Пропан	5
i-C4H10	Изо-бутан	2.5
n-C4H10	Н-бутан	1.5
N2	Азот	1
CO2	Углекислый газ	0.15
	Другие	2.85

нефтедобыча загрязнение химический здоровье

В нашей стране большая его часть просто сжигается, так при всех нефтедобывающих участках всегда стоит горящая вышка-факел [10]. Попутный нефтяной газ, также как и сланцевый газ, метан угольных пластов должны использоваться, а не быть бесполезным энергетическим ресурсом. В ближайшем будущем правильнее разрабатывать не альтернативную энергетику, а способы более эффективного использования побочных продуктов нефтедобычи. Попутный нефтяной газ на две трети состоит из метана, также как и широко применяемые природный газ и так называемый, биогаз, получаемый от сельскохозяйственных производств, что позволяет использовать ПНГ наравне с ними [33].

Принято выделять два основных вида ПНГ, на основе их залегания:

1. Природный газ (собирается в резервуарах над нефтяным слоем);

2. Газ, выделяемый при очистке нефти, то есть первоначально в ней растворенный.

Нужно добавить, что пластовую нефть добывают из скважин далеко не в чистом виде - это смесь, в которой содержится нефть, газы, вода и некоторые другие жидкости, разных минералов и химических элементов, которые в свою очередь также должны быть использованными. Сюда относит, к примеру, воду с повышенным содержанием дейтерия, так называемая тяжелая вода [6].

Некоторые исследователи уже несколько лет занимаются решением проблемы утилизации ПНГ. По приводимым ими оценкам, в среднем в России на 1 тонну добытой нефти приходится приблизительно 8 килограмм токсичных атмосферных выбросов. Учитывая то, что в России ежегодно добывается около 500 млн. тонн нефти, объём выбросов в атмосферу составляет около 4 млн. тонн [5].

По оценкам Минприроды [16], выбросы углекислого газа (СО₂) при сжигании ПНГ в России составляют около 90 миллионов тонн в год. Общий объём антропогенных выбросов оксида углерода в атмосферу Земли - около 10 млрд. тонн в год, и часть российского ПНГ, сжигаемого на нефтяных месторождениях составляет менее 1% [2].

Ключевая проблема при сжигании ПНГ - образующиеся вещества, а именно, оксиды серы и азота, угарный газ (СО) [14]. Они не полностью сгорают в факелах, являются причиной «кислотных» дождей, воздействуют на нервную систему человека [19].

В общем, на нефтегазовый сектор приходится около 30% всего загрязнения атмосферы в нашей стране, в том числе на предприятия нефтедобычи приблизительно 12% [31].

Также, сжигание ПНГ вызывает мощное тепловое загрязнение. В.И. Фейгин в своих трудах говорит о том, что Западная Сибирь - один из немногих малонаселенных областей планеты, огни которого можно видеть ночью из космоса - так же, как и ночную иллюминацию крупных городов [21].

При этом, описанными выше цифрами следует пользоваться с очень большой осторожностью. Абсолютно точных данных об объёмах и структуре добычи и использования ПНГ в России вообще нет, это связано с полным отсутствием чётких технологий и законов учёта попутного газа. Для этого используются разные обобщенные методики [20], например:

· По объемам добываемой нефти и размеру средневзвешенного «газового фактора» (то есть количество ПНГ на тонну добытой нефти);

· По съемкам со спутников ночью;

· Косвенное формулирование оценки.

Рис. 1. Газовый факел

По оценкам на начало 2009 года (приводимым «Российской газетой» по исследованиям Минэнерго и Комитета Госдумы по природным ресурсам, природопользованию и экологии), каждый год в России извлекается 55 млрд. куб. метров ПНГ. При этом в факелах сжигается приблизительно 25%, то есть уже не 4 млрд. тонн, а почти 14 млрд. тонн, а это в 3-4 раза больше. Половина полученного ПНГ тратится на нужды промыслов и списывается на технологические потери, и только около 25% отправляется на переработку. Между прочим, 14 млрд. куб метров - это более 3% всей добычи природного газа в России и около 4% его потребления на внутренние нужды страны. И это почти 1,5 млн. тонн токсичных веществ, каждый год выбрасываемых в воздух атмосфера [3].

В развитых нефтедобывающих странах полезное применение ПНГ достигает 95%-98%. Ориентируясь на эти показатели, в 2009 году верхушкой нашей страны была поставлена задача увеличения части утилизируемого ПНГ до 95% (Постановление правительства №7 от 8 января 2009 года) к 2012 году [8].

Фейгин В.И. в нескольких своих статьях рассказывает о том, как можно с пользой использовать попутный нефтяной газ.

С его стороны, главным направлением безвредного использования ПНГ должно стать газо- и нефтехимическое производство. На газоперерабатывающих заводах попутный нефтяной газ перерабатывается в практически сухой отбензиненный газ (СОГ), который далее поступает в магистральные газопроводы, а также широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ), что является базовым сырьём для практически всей нефтехимической отрасли, производства сжиженного углеводородного газа и других продуктов [9].

Но с другой стороны, переработка ШФЛУ связана с меньшими издержками по сравнению с переработкой тривиально-применяемого в России нефтехимического сырья - прямогонного бензина и, одновременно, даёт более широкий выход конечных продуктов. Таким образом, возможно достижение высокого экономического эффекта [18].

Следующее направление полезной утилизации ПНГ - использование его для образования электроэнергии для нужд самих нефтедобывающих заводов и окружающих поселений. Проблема тут в том, что, со стороны экологии, сжигание ПНГ в установках, генерирующих электроэнергией, ничем не отличается от его сжигания в факелах. Разница лишь в том, что в этом случае сжигание ПНГ не видно со спутников.

Дополнительная проблема в том, что в последние годы потери ПНГ всё в большей степени приходятся на малые и средние удалённые месторождения - их доля растёт, а наладить сбор газа и поступление его в систему в данном случае труднее [28].

Кроме того, есть сложности и ограничения при подключении электрогенерирующих установок, работающих на ПНГ, к электрическим сетям.

Заметим, что с этой проблемой сталкиваются практически все производители энергии из нетрадиционных источников. Нормативно-законодательные и технические механизмы для подобных случаев пока недостаточно проработаны [23].

Основными загрязнителями являются химические вещества, попадающие в атмосферу при сжигании попутного газа в факелах на нефтяных месторождениях.

3. Источники и вещества загрязнения атмосферы

Атмосфера - это газовая оболочка Земли. Состояние атмосферы небезразлично всем живым существам на планете. Её загрязнение отражается на всех объектах неживой природы, но особо влияет на живое, в том числе и человека. Источниками химического загрязнения атмосферы на территориях в процессе нефтедобычи являются:

1. установки и устройства для выброса в окружающую среду газообразных производственных отходов;

2. хозяйственные объекты, производящие загрязняющие вещества или накапливающие и хранящие отходы (полигоны отходов);

3. регион, из которого поступают загрязняющие вещества (при трансграничном переносе);

4. загрязненные атмосферные осадки [24].

Все выше названные группы источников загрязнения атмосферного воздуха можно отнести к нефтедобывающим и нефтеперерабатывающим предприятиям. Абсолютно все привнесенные чужеродные компоненты воздуха атмосферы, это химические вещества производственного происхождения, которые в различной степени оказывают отрицательное воздействие на организм человека. Наиболее распространенные группы загрязнителей воздуха: атмосферные газы (оксиды азота, серы, углерода, углеводороды, фенолы, аэрозоли тяжелых металлов и др. органические и минеральные соединения). Аэрозоли - взвешенные в газообразной среде частички твердых или жидких веществ как органического, так и неорганического происхождения [24]. Выбросы нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий содержат углеводороды, сероводород, дурно пахнущие газы (стирол, ацетон, толуол и др.), а при сжигании попутных газов в факельных установках - в больших объемах сажу, окись углерода, диоксид азота, углеводороды [24].Как и при сжигании любого другого топлива при сжигании попутного нефтяного газа на нашей планете

увеличивается парниковый эффект, за счет появления большого количества углекислого газа, это немаловажное следствие нефтедобычи в том виде, в котором мы её рассматриваем [15]. Основными источниками атмосферного загрязнения на разрабатываемых месторождениях являются нефтяные и газовые скважины и устройства подготовки нефти с факельными установками для сжигания попутного газа. Известно, что на 1 тонну сгоревшего в факеле природного газа приходится в среднем 50 - 70 кг выбросов различных вредных веществ [24].

Все аэрозольные вещества попадают в организм человека в основном посредством дыхательной системы [6]. Органы дыхания страдают от загрязнения в первую очередь, так как около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0.1 мкм, попадающих в легкие, остаются в них. Поступающие в организм частицы образуют токсический эффект, поскольку они:

A) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;

Б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;

B) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

Попадая в альвеолы и дыхательные пути химические элементы и вещества из воздуха попадают прямо в кровь, так как дыхательная система, в отличии от пищеварительной практически не имеет «барьерных - защитных» систем. Так крупные частицы, попадая в дыхательные пути, выводятся обратно, а растворенные в воздухе вещества, попадая в легкие, растворяются в жидкости альвеол и через их стенки поступают в кровоток [25]. Учитывая то, что от легких артериальная кровь сначала поступает в сердце и мозг, затем ко всему остальному организму, то при респираторных острых и токсических отравлениях в первую очередь страдает, после легких, сердце и центральная нервная система [22].

4.Воздействие химических веществ на здоровье человека

Сероводород

Сероводород газ тяжелее обычного атмосферного воздуха, ему свойственен запах тухлых яиц. Обычно сероводород образуется при разложении, чаще гниении, органических веществ, в основном белков, но при этих процесса количество поступающего сероводорода в атмосферу не велико, в то время как при нефтедобыче оно значительно. В небольших концентрациях сероводород обычно возбуждает, а затем угнетает дыхательную систему, а при высокой концентрации это происходит в считанные секунды [2].

Опасность отравления особенна тем, что уже при не очень высоких концентрациях сероводорода у человека нарушается обоняние, он перестает чувствовать запах сероводорода в том числе, и он не в состоянии контролировать причину своего плохого самочувствия. При небольших концентрациях сероводорода в воздухе сначала наблюдается воспаление конъюнктивы и роговицы глаз, признаки воспаления в полости носа, кашель, общая слабость, повышенное слюноотделение, тяжелая головная боль, снижение артериального давления, учащается сердечный пульс; при более длительном контакте с газом развивается отек легких [32]. Первая помощь, человека, отравившегося сероводородом, необходимо переместить на свежий воздух или предоставить доступ к нормальному воздуху, принять меры, для обеспечение основных жизненных функций организма человека. Пациентов без сознания, в случае начала рвоты нужно положить на бок в безопасную позу. Следует снять пропитанную сероводородом одежду, пораженные кожные покровы помыть с мылом очень большим количеством воды, аккуратно промыть глаза, обеспечить пострадавшему полный покой и тепло. Чаще всего при отравлениях сероводородом у людей наблюдаются тошнота, боль в начальной области желудочно-кишечного тракта.

Таблица 2. Симптомы отравлений сероводородом и их следствия.

№	Количество сероводорода	Симптомы отравлений сероводородом и их следствия
1.	Вдыхание сероводорода	Быстрое утомление, головокружение, нарастающее чувство беспокойства, быстрая потеря обоняния, коллапс
2.	Концентрация H2S в воздухе 0,13 мг/м3	Развивается психическая депрессия
3.	Концентрация H2S в воздухе от 1,5 - 70 мг/м3	Коньюктивит, ухудшается зрение
4.	Концентрация H2S в воздухе 70-700 мг/м3	полная интоксикация организма, проявляющаяся психическими деменциями, головокружением, потерей сна, сбоем сердечного ритма, кашлем и рвотой.
5.	Концентрация H2S от 700 мг/м3	Вероятен летальный исход

Оксиды серы

Это бесцветный газ с резким запахом, в 2,26 раза тяжелее воздуха. Не является горючим. Газообразный диоксид серы достаточно сильно пагубно влияет на глаза и дыхательные пути, а также на сами легкие вплоть до их отека. Иногда наблюдается спазм голосовой щели. Контакт с жидкостью ведет к обморожению кожи и тяжелым повреждениям. К симптомам отравления диоксидом серы относят резкую боль в глазах, слезотечение, покраснение кожи, сильный раздражающий кашель, одышка, потеря сознания. Для оказания первой помощи отравившемуся необходимо пострадавшего вынести на свежий воздух, свободно уложить, снять одежду. Кожу и слизистые промыть большим количеством воды или 2%-ным раствором соды. При остановке дыхания немедленно сделать искусственное дыхание. Намокшие части одежды и обуви снять и убрать [23]. Пораженные части тела обильно промыть водой. При попадании газа в глаза промывать их десять - пятнадцать минут водой. Закапать 30%-ный раствор альбуцида. На кожу сделать примочки из 2%-ного раствора уксусной кислоты, затем нанести небольшим слоем мазь или пасту Лассара. В нос 4-5 капель оливкового или вазелинового масла. Веки раскрыть пальцами и заставить пострадавшего вращать глазами. Обеспечить пострадавшему достаточное тепло. При опасности потери сознания пострадавший должен все время находится в стабильном положении лежа на боку. Транспортировать лежа. Источники поступления в окружающую среду. Диоксид серы является сильным раздражающим газом, который можно распознать по запаху и вкусовым ощущением даже при большом разбавлении. Действие диоксида серы на органы дыхания усиливается в присутствии водяного пара (тумана) и дыма. Это происходит в связи с тем, что основная часть газообразного SO2 во влаге слизистых оболочек рта и носа и в виде аэрозоля может проникать во внутренние органы дыхания, где преобразуется в серную кислоту- превращение, которое в присутствии воды, копоти и золы частично происходит уже в аэрозольном состоянии. Загрязнение атмосферы SO2,особенно при продолжительных туманах, вызывает обострение заболеваний верхних дыхательных путей, что может привести к значительному увеличению смертности.

Диоксид серы может вызывать фатальные аллергические реакции у астматиков, а также разрушать витамин В1. Типичные продукты питания: пиво, б/а напитки, сухофрукты, соки, алкогольные напитки, вино, уксус, картофельные продукты. Если человек является склонным к аллергиям, ему лучше не контактировать с диоксидом серы [10].

Оксиды азота

Оксид азота I, образующийся естественным путем, в основном безвреден для человека. Это бесцветный газ с практически неощущаемым запахом и сладковатым привкусом. Вдыхание маленьких количеств N₂O ведет к притуплению чувствительности боли, благодаря этому свойству этот газ в смеси с кислородом иногда применяют в качестве наркоза. В небольших дозах N₂O обостряет чувство опьянения из-за этого одно из названий - «веселящий газ». Вдыхание большого количества чистого N₂O вызывает наркотическое опьянение и быстрое удушье [26].

Оксид азота NO и диоксид азота N₂O в основном встречаются вместе, из-за этого обычно рассматривают их совместное действие на человека. Рядом с источником выброса наблюдается очень высокая концентрация NO. При сгорании попутного нефтяного газа примерно 85% оксидов азота образуется первоначально в форме монооксида азота. Но в ходе цепных химических реакций большая часть NO превращается в N₂O - гораздо более опасное соединение. Монооксид азота NO является бесцветным газом. Он не обладает специфическим запахом, поэтому человек не может его почувствовать. При попадании в организм NO, как и CO, связывается с гемоглобином крови. При этом образуется быстрораспадающееся нитрозосоединение, которое в свою очередь быстро превращается в метгемоглобин, при этом двухвалентное железо переходит в трехвалентное. Ион Fe³⁺ в молекуле гемоглобина не может обратимо связывать кислород из-за чего выходит из процесса переноса кислорода. Концентрация метгемоглобина в крови 60 - 70% считается летальной [6].

При удалении от источника выброса постепенно NO переходит в NO₂ или бурый газ, с характерным неприятным запахом. Диоксид азота обычно сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей [4]. Вдыхание опасных паров диоксида азота приводит к тяжелому отравлению. Диоксид азота вызывает чувствительные, функциональные расстройства и патологические признаки [8]. К сенсорным или чувствительным следствиям относят обонятельные и зрительные реакции человека на воздействие NO₂. Даже при малых концентрациях, составляющих всего 0,24 мг/м³, человек ощущает примесь данного газа. Рассматриваемое количество считается порогом обнаружения диоксида азота человеком. Но способность человека обнаруживать NO₂ пропадает через 10 минут нахождения в соответствующем воздухе, однако чувство сухости и першения в горле остается.

Ещё одним эффектом диоксида является его способность ухудшать ночное зрение, и в целом адаптироваться глазам к темноте, данное свойство наблюдается и в концентрациях ниже рассматриваемой, то есть когда человек не может обнаружить присутствие газа в воздухе.

Функциональным эффектом, вызываемым диоксидом азота, является повышенное сопротивление дыхательных путей. То есть, NO₂ увеличивает усилия, затрачиваемые на дыхательные движения и на дыхание в целом. Описанное действие наблюдалось у относительно здоровых людей в концентрации NO₂ около 0,056 мг/м³, а это в четыре раза ниже порога обнаружения человеком. У людей же с хроническими заболеваниями дыхательных путей затрудненность дыхания наблюдается при концентрации около 0,038 мг/м³ [32].

Патологические эффекты заключаются в том, что NO₂ заставляет человека быть более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей, то есть более уязвимым для них. У людей, отравившихся высокими концентрациями бурого газа, чаще детектируются катар верхних дыхательных путей, бронхиты разной тяжести, воспаление легких. Кроме того, диоксид азота самостоятельно вызывает заболевания дыхательных путей. Попадая в организм, NO₂ при контакте с влагой альвеол или бронхов, образует азотистую и азотную кислоты, которые в свою очередь разъедают стенки дыхательной системы. В этом случае стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что сыворотка крови легко попадает в полости легких. В таких условиях воздух вдыхаемый образует пену с жидкостью, что препятствует нормальному газообмену и ведет к развитию отека легких.

Некоторые ученные считают, что в районах с высоким содержанием в воздухе диоксида азота существует повышенная смертность людей от сердечных и раковых заболеваний.

Люди, болеющие хронически расстройствами дыхательных путей и легких (эмфиземой, астмой) и сердечно-сосудистыми болезнями, обычно бывают более чувствительны к любым воздействиям NO₂. У них чаще быстрее развиваются осложнения (в том числе, воспаление легких) при даже кратковременных респираторных инфекциях. По подсчетам специалистов 10 - 15% населения Соединенных штатов Америки страдает хроническими респираторными болезнями. На основе этого факта, в стране введен стандарт на содержание NO₂ на уровне, абсолютно безопасном для населения. Среднегодовой оптимум качества атмосферного воздуха в США ограничивает концентрацию NO₂ до 0,1 мг/м³ [28].

Метан

Метан является инертным, то есть слабоактивным газом, и сам по себе не вызывает каких-либо значительных реакций на организм, но он за счет своих физических свойств вытесняет кислород из воздуха. Поэтому если концентрация метана в окружающем воздухе достаточно высокая у людей может наблюдаться гипоксия или кислородное голодание или даже асфиксия или удушье.

У людей, задействованных на шахтах или производствах, где в атмосферном воздухе присутствует метан, наблюдаются заметные изменения со сторононы вегетативной нервной системы такие, как резко выраженная атропиновая проба, положительный глазо-сердечный рефлекс и гипотония [2]. Но постоянное присутствие метана не вызывает тяжелых физиологических изменений, в тоже время некоторые врачи связывают появление у шахтеров нистагма (непроизвольные колебательные движения глаз высокой частоты) с длительным контактом с метаном. В связи с выше описанным, в подземных разработках содержание метана не должно превышать 0,75 об.%. При увеличении концентрации метана в воздухе люди должны быть непременно эвакуированы, и помещения проветрены [16].

Сажа

Сажа входит в категорию частиц, опасных для лёгких, так как частицы менее пяти микрометров в диаметре не отфильтровываются в верхних дыхательных путях. Дым от дизельных двигателей, состоящий в основном из сажи, считается особенно опасным из-за того, что его частицы обладают канцерогенными свойствами.

По способу производства сажи делят на три группы: канальные, печные и термические.

Канальные (диффузионные) сажи получают при неполном сжигании природного газа или его смеси с маслом (например, антраценовым) в так называемых горелочных камерах, снабженных щелевыми горелками. Внутри камер расположены охладительные поверхности, на которых сажа осаждается из диффузионного пламени.

Печные сажи получают при неполном сжигании масла, природного газа или их смеси в факеле, создаваемом специальным устройством в реакторах (печах). Сажа в виде аэрозоля выносится из реактора продуктами сгорания, и улавливается специальными фильтрами.

Термические сажи получают в специальных реакторах при термическом разложении природного газа без доступа воздуха.

Сажа, считается не очень вредным для здоровья человека загрязнителем воздуха, забивая дыхательные устьица хвоинок, приводит к гибели хвойных деревьев. С выбросами сажи при сжигании газа в факелах связывают усыхание лесов на некоторых территориях нефтедобычи [24].



5. Последствия загрязнений воздуха при нефтедобыче

Центральной проблемой полезного использования попутного нефтяного газа является его загрязненность тяжелыми углеводородами. В современное время создано несколько методов увеличивающих качество ПНГ за счет их очистки. Одним из таких методов является использование мембранных установок, данная технология позволяет значительно повысить метановое число газа, при этом низшая теплотворная способность, тепловой эквивалент и температура точки росы снижаются.Мембранные установки заметно уменьшают концентрацию кислых компонентов, таких как сероводород и диоксид углерода.

Одним из источников загрязнения атмосферы попутным нефтяным газом кроме его сжигания, является ещё и загрязнения почвы добытой нефтью, то есть очень часто в процессе добычи нефти, она разливается на прилегающих территориях, иногда занимая большие площади. При этом растворенные в нефти газы испаряются напрямую в атмосферу, загрязняя её. Учитывая тот факт, что при сжигании температура выбрасываемых газов выше температуры окружающего воздуха, то они поднимаются наверх, и в итоге «разбавляются» в большом пространстве воздуха, таким образом, уменьшая свою концентрацию. В тоже время,газы, испаряющиеся с поверхности небрежно разлитой нефти, сосредотачиваются непосредственно над территорией нефтедобычи, и очень медленно разбавляются, так как в большинстве своем они тяжелее кислорода воздуха.

«Кислотные» дожди

Кислотные осадки (дожди, туманы, снег) - это осадки, кислотность которых выше нормальной. Мерой кислотности является значение рН (водородный показатель). Шкала значения рН идет от 2 (крайне высокая кислотность), через 7 (нейтральная среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка (чистая вода) имеет рН=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет рН=5,6. Чем ниже значение рН, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5, то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10 - 1000 раз (рН= 5-2,5).

Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (H₂SO₄) и азотной (НNОз) кислот. Наличие серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу. При сжигании топлива в воздух попадает диоксид серы, также происходит реакция атмосферного азота с атмосферным кислородом и образуются оксиды азота.

Эти газообразные продукты (диоксид серы и оксид азота) реагируют с атмосферной водой с образованием кислот (азотной и серной).

В водных экосистемах кислотные осадки вызывают гибель рыб и других водных обитателей. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах.

Вместе с гибелью озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Во время засухи через поврежденные листья испаряется больше влаги.

Выщелачивание биогенов из почвы и высвобождение токсичных элементов способствует замедлению роста и гибели деревьев. Можно предположить, что происходит и с дикими видами животных, когда погибают леса.

Если разрушается лесная экосистема, то начинается эрозия почвы, засорение водоемов, наводнение и ухудшение запасов воды становятся катастрофическими.

В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в грунтовые воды. Одновременно выщелачиваются из почвы и тяжелые металлы, которые затем усваиваются растениями, вызывая у них серьезные повреждения. Используя такие растения в пищу, человек также получает вместе с ними повышенную дозу тяжелых металлов.

Когда деградирует почвенная фауна, снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции, а это, как мы знаем, влечет за собой ухудшение здоровья населения.

Под действием кислот из горных пород и минералов высвобождается алюминий, а также ртуть и свинец, которые затем попадают в поверхностные и грунтовые воды. Алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Тяжелые металлы, находящиеся в природных водах, отрицательно влияют на почки, печень, центральную нервную систему, вызывая различные онкологические заболевания. Генетические последствия отравления тяжелыми металлами могут проявиться через 20 лет и более не только у тех, кто употребляет грязную воду, но и у их потомков [11].

Парниковый эффект

Проблему парникового эффекта в наше время исследуют вдоль и поперек, это достаточно долгосрочное мероприятие, но экологи убеждены, что его следствия уже сейчас заметны на планете, и в скором будущем каждый житель почувствует их на себе. Понятно, что деформируемая в процессе хозяйственной деятельности биота выбрасывает в окружающую среду парниковые газы (ПГ) - углекислый газ и метан. Однако более серьезным источником парниковых газов, в особенности СС₂ и NO_x, являются сжигание ископаемого топлива и некоторые другие технологические процессы. Увеличение температуры нижних слоев атмосферы, повышение содержания водяного пара и концентрации таких газов, как углекислый газ, метан и озон, создают условия для потепления климата на планете в целом, что может привести к распространению животных теплых регионов в остальные области. Для человека это опасно тем, что таким образом будут перемещаться животные переносчики различных заболеваний на территории, где у людей нет иммунитета к этим заболеваниям, например энцефалитные клещи, малярийные комары и многие другие. Также рассматриваемый процесс приведет к засухе во многих регионах, что тут же скажется на сельском хозяйстве, здоровье и уровне жизни людей.

В приложении к климатической Конвенции ООН названы технологические процессы, приводящие к эмиссии парниковых газов:

в энергетике - сжигание топлива, энергетическая, обрабатывающая и строительная промышленности;

при добыче и транспортировке топлива - твердое топливо, нефть и природный газ;

промышленные технологии-горнодобывающая, химическая, металлургическая, производство и использование галогенизированных углеродных соединений;

в сельском хозяйстве - интенсивная ферментация, хранение и использование навоза, производство риса, сжигание сельскохозяйственных отходов;

отходы - хранение и сжигание отходов, обработка сточных вод.



Заключение

В целом, рассматривая экологические проблемы загрязнения воздуха, связанные с процессом нефтедобычи и улучшения экологической ситуации на территориях влияния нефтедобычи можно сделать следующие выводы и рекомендации:

Основными источниками атмосферного загрязнения на месторождениях нефтедобычи являются нефтяные и газовые скважины и устройства подготовки нефти с факельными установками.

При сжигании попутного газа в факелах, в атмосферу выбрасывается, в значительных объемах оксиды углерода, сажа, диоксид азота и углеводороды и образуются шлейфы аэрозольного загрязнения.

При сжигании нефти, содержащей серу, в атмосферу выбрасывается диоксид серы.

Химические вещества, как продукты сгорания нефти и ПНГ, являются токсичными для организма человека, т.к. все они легко проникают на слизистые глаз, носоглотки, органов дыхания, поражая их, снижают иммунитет, что определяет рост заболеваемости в зоне добычи и прилегающих территорий.

При сверхинтенсивной эксплуатации природных ресурсов, необходим переход от снижения количества скважин и несовершенства технологий добычи, на технологии качественной эксплуатации месторождений.

Загрязнение природной среды технологическими отходами нефти и активизацию негативных природных процессов в воздухе, следует приостановить путем рекультивации земель.

В местах сжигания ПНГ необходимо применение промышленных установок GTL, позволяющих преобразовывать природный и попутный газ в жидкие углеводороды. Применение таких установок на месторождениях позволит не сжигать попутный газ, а производить синтетическую нефть, отличающуюся высокими экологическими показателями.

Необходимо, техническое совершенствование производственных установок, по утилизации сероводорода и азотистых соединенийна месторождениях, путем внедрения очистных сооружений на основе инновационной технологии мембранного биореактора.

Обеспечить медико-экологический мониторинг и контроль.



Список литературы

нефтедобыча загрязнение химический здоровье

1. Баженова O.K., Бурлин Ю.К., Соколов, Б.А., Хаин, В.Е Геология и геохимия нефти и газа. - М.: изд-во МГУ, 2000. - 138 с. URL: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2304073 (дата обращения 27.05.2013).

Бакиров Э.А., Ермолкин В.И. и др. Геология нефти и газа. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 202 c. URL: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2282240 (дата обращения 27.05.2013).

Брискман А. А., Иванов А. К., Козлов, А. Л. и др. Добыча и транспорт газа. - М.:ФОРУМ, 1955. - 49 с. URL: http://rutracker. org/forum/vie wtopic.php?t=23 0407 3 (дата обращения 27.05.2013)

4. Брюхань Ф.Ф. Промышленная экология. - СПб.: Питер, 2011. - 39с.

5. БыковН.Е., Фурсов, А. Я., Максимов, М. И. и др. Справочник по нефтепромысловой геологии. - М.: Недра 1981. - 109 c. URL: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2281067 (дата обращения 27.05.2013)

6. БычинскийВ. А., Коновалова, Н. Г. Гидрогеология нефти и газа. - Иркутск: изд-во Иркутского гос. ун-та, 2008. - 86 c. URL: http://rutracker.org/forum/viewtopic. php?t=227 8945 (дата обращения 27.05.2013)

7. Высоцкий И.В. Геология нефти: Справочник. - М.: изд-во «Недра»,1968. Нефтяные месторождения зарубежных стран. 408с. URL: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2275196 (дата обращения 27.05.2013)

Гальперин М. В. Общая экология: учебник. - М.:ФОРУМ, 2010. - 198 с.

Гвоздев Б. П., Гриценко, А. И., Корнилов, А. Е. Эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: справочное пособие. - М.: изд-во «Недра», 1988. - 55 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2305933http://mtracker.org/ forum/viewtopic.php?t=2305933 (дата обращения 27.05.2013)

10. Ю.Голф-Рахт Т. Д. Основы нефтепромысловой геологии и разработки

трещиноватых коллекторов. - М.: изд-во «Недра», 1986. - 504 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2275631 (дата обращения 27.05.2013)

11. П.ДжафаровИ. С, Керимов, В. Ю., Шилов, Г. Я. Шельф, его изучение

и значение для поисков и разведки скоплений нефти и газа. - Спб.: изд-во «Недра». 2005. - 255 с. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1950932 (обращения 27.05.2013)

Евдокимов СИ. Среда обитания. - М.: Научный мир, 1998. - 165 с.

ЕременкоН.А. Справочник по геологии нефти и газа. - М.: изд-во «Недра», 1984. - 47-86 c.

URL:http://rutracker.org/forurn/viewtopic.php?t=2080678 (дата обращения 27.05.2013)

14. 3акиров С. Н., Васильев, В. И., Гутников, А. И. и др. Прогнозирование и регулирование разработки газовых месторождений. - М.: изд-во «Недра», 1984. - 285 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2303973 (обращения 27.05.2013)

Калыгин В. Г. Промышленная экология: учеб. пособие для вузов. - М.: Академия, 2010. - 307 c.

Каналин В.Г., Вагин, СБ. и др. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология. - М.: изд-во «Недра», 2008. - 103 c.

URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2282355 (дата обращения 27.05.2013)

17. Карцев А. А. Основы геохимии нефти и газа. - М.: изд-во «Недра», 1969. - 168 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?1=2307460 (дата обращения 27.05.2013)

18. Лосев К. С. Мифы и заблуждения в экологии. - М.: Научный мир, 2010. - 86 с.

19. Маскет М. Физические основы технологии добычи нефти. - Ижевск: ИКИ, 2004. - 535c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1770897 (дата обращения 27.05.2013)

Мирзаджанзаде А.Х., Кузнецов, О.Л., Басниев, К.С., Алиев, З.С. Основы технологии добычи газа. - М.: Недра, 2003. - 501 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t= 1770904 (дата обращения 27.05.2013)

Мищенко A.M. Скважинная добыча нефти. - М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 730 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t= 1500601 (дата обращения 27.05.2013)

Мохов М.А. Нефтегазовая микроэнциклопедия. - М.:изд-во Университет нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. - 46 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1697872 (обращения 27.05.2013)

Пирвердян A.M. Физика и гидравлика нефтяного пласта. - М.: изд- во «Недра» 1982. 103 c. URL:http://rutracker.org/fomm/viewtopic.php?t=2134401 (дата обращения 27.05.2013)

24. Полещук Ю.М. Общая экология: Учебное пособие. - Ханты-Мансийск: Югорский гос. ун-т, РИЦ ЮГУ, 2004. - 70-85 с.

25. Почекаева Е.И. Окружающая среда и человек. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2012. - 102 с.

26. Ревич Б.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения. Введение в экологическуюэпидемологию. - М.: Научный мир, 2008. - 56 с.

27. Савичев О.Г., Кузеванов К.И., Хващевская А.А., Янковский В.В. Экологическое нормирование: методы расчета допустимых сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные

объекты. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2010. - 106 c. URL:http://www.knigafund.ru/authors/26495(flaTa обращения 27.05.2013)

28. Силаш А. П.Добыча и транспорт нефти и газа. - М.: изд-во«Недра», 1980. - 86 c. URL:http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1832440 (обращения 27.05.2013)

29. Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник. - М.: «ЮНИТИ-ДАНА», 2009. - 155 c. URL:http://www.knigafund.ru/authors/24771 (дата обращения 27.05.2013)

30. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти, - М.: Мир. 1978. 430 c. URL:http://mtracker.org/forum/viewtopic.php?t=2275098 (обращения 27.05.2013)

31. Форест Г. Добыча нефти. - М.: Олимп-Бизнесе, 2001. - 299 c. URL:http://шtracker.org/forum/viewtopic.php?t=1062741 (дaтa обращения 27.05.2013)

32. Шищиц И.Ю. Основы инженерной георадиоэкологии: Учебное пособие для вузов. - М.: изд-во Московского государственного горного университета, 2005. - 556 с. URL:http://www.knigafund.ru/authors/26495 (обращения 27.05.2013)

33. Ячкула И.С. Проблемы атмосферы. - М.: изд-во МГУД, 1983. - 43 с.

Размещено на Allbest.ru