Краевая 2-я Международная конференция «Человек и природа. Проблемы экологии юга России» Выполнили учащиеся станции юных техников г. Туапсе объединения «Юный геолог-эколог» Сметанин Николай, Устьян Дмитрий Научный руководитель Шатилова Галина Борисовна педагог дополнительного образования СЮТ г. Туапсе г. Туапсе 2008 г.
Введение
Под океанской толщей и под поверхностью суши происходят не разгаданные ещё до конца процессы образования одной из главных жидкостей нашей планеты – нефти. За очень короткий срок – первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 г. в Америке – эта жидкость, вытеснив уголь, стала чудодейственной живительной силой, мощным двигателем основного создания технической мысли человека – современной промышленности. Современная цивилизация немыслима без использования маслянистой жидкости, которая у разных народов называется по-разному. По-русски она называется нефтью. Название это попало в русский язык из арабского, профильтровавшись через греческий и турецкий, тем самым будто подтвердив способность нефти к необузданному проникновению. Слово «нефть» происходит от арабского «нафт», усеченной формы глагола «нафта» – кипеть.
Нефть
Из углеводородов в древности использовался асфальт. Он играл значительную роль при сооружении самых разнообразных строений. Археологи находят его в каменной кладке развалин дворцов, храмов, триумфальных арок. Асфальт покрывал основания водоёмов и крепил потолки тоннелей. Из асфальта делались вазы, по асфальту грохотали повозки, асфальтом запечатывались амфоры, на асфальте крепились драгоценные камни. Асфальт всё выдерживал и побеждал даже время. Из асфальта делались основания висячих садов Семирамиды в Вавилоне. Также его использовали в качестве гидроизолятора.Нефть в быту древних играла значительно меньшую роль, чем асфальт. Оно и понятно: трудно подступиться к этой жидкости. Вроде бы масло, да не съедобно. Вроде бы осветительный материал, да уж очень сильно коптит. Подобно асфальту, нефть нашла применение на стройках и использовалась в качестве связующего материала при штукатурке стен, подтверждение этому служат руины шумерских и ниневейских храмов и дворцов в Двуречье. Желание шире использовать нефть вело к изучению её свойств и состава.
Познанием состава природных веществ и их влияние на человеческий организм в те времена занимались в основном врачи. Не ушла от внимания древних медиков и нефть. Первую перегонку нефти осуществил римский врач Кассий Феликс. Он применял полученные продукты для изготовления лекарств.Нефть играла в древности и противоположную роль. В морских сражениях с персами древние греки разливали нефть по воде и поджигали её, когда ветер начинал дуть в сторону неприятельского флота. Со стен осаждённых крепостей на нападающих лился не только кипяток и расплавленная смола, но и горящая нефть. Нападавшие, правда не оставались в долгу и, обмакивая стрелы в жидкую смесь нефти и серы, поджигали их и забрасывали в осаждённые города, чтобы вызвать пожары. В VII веке нефть стала составной частью нового оружия, которое вошло в историю, как «греческий огонь», состав которого неизвестен до сих пор.
В княжение князя Владимира Мономаха Киевская Русь оказалась в состоянии вражды с Византией. Причиной конфликта стала передача Тмутаракани князем Олегом Святославовичем под власть Византии. Ответ прост: Тмутаракань – это нефть Кубани и Керченского полуострова, необходимая грекам для самообороны. Таким образом нефть стала яблоком раздора уже в XI веке.В военных целях нефть применяли и наши предки. Русские воины в старину обмазывали кончики стрел нефтью. При Борисе Годунове в Москву была доставлена первая нефть, добытая в районе Ухты. В XVI – начале XVII века была найдена нефть в Казани. И в дальнейшем медики продолжали изучать и описывать нефтяные районы. Преемникам Петра I нефть нужна была для забав. Так ею был освещён Ледовый дворец.Много сведений о нефти сохранилось в трудах Василия, Герасима и Макара Дубининых, крепостных графа Панина. Соорудив завод в Моздоке, 20 лет совершенствовали перегонку и очистку нефти. Вся добыча нефти в XIX веке колебалась от 150 до 300 тонн. И только изобретение Игнатия Лукасевича – керосиновая лампа, двинула добычу нефти вперёд.
Химсостав нефти выяснялся десятилетиями и продолжается сегодня. Нефть – это органическое вещество. Цвет нефти варьирует от почти прозрачного до чёрного. Невооружённым глазом можно определить, что нефть способна флюоресцировать, т.е. отражать лучи света определённых частот. Каждая нефть достаточно по-разному люминесцирует.В обычных условиях нефть – жидкость. Но в зависимости от температуры и состава может стать твёрдой. Она переходит из одного агрегатного состояния не резко, а плавно. Быстрее других застывает нефть, содержащая много парафина.Очищенные нефти и нефтепродукты являются достаточно сильными диэлектриками, почти как воздух. Нефть также обладает оптической активностью, т.е. способностью поворачивать плоскость поляризованного света.
Плотность нефти от 0,777 до 0,840 г/см3. Нефть легче воды. Малая плотность – одна из причин миграции нефти в земной коре и образования её скоплений. Нефть горит, поэтому она горючее ископаемое.При сжигании грамма нефти выделяется 10300-10800 кал. То же количество сжигаемого бензина ещё больше – 11230 кал. Теплота сгорания нефти значительно выше, чем у пороха, тротила, нитроглицерина. Опасное свойство нефти и нефтепродуктов – самовозгорание.
Нефть – это раствор чистых углеводородов и гетероатомных органических соединений, т.е. углеводородов, содержащих кислород, азот, серу, но не такой раствор, как раствор сахара в воде, а раствор различных соединений друг в друге.Из слагаемых нефти главные места занимают углерод и водород – их содержание в нефти: С – 83-87%, Н – 11-14%. Оставшиеся доли процента делят между собой сера, азот, кислород и металлы.Значит элементный состав нефти таков: на первом месте углерод, затем водород, сера, азот, кислород и кое-какие металлы.
Фракционный состав нефти определяется при разделении соединений по температуре кипения.Фракции делятся на:а) бензиновую, выкипающую до 170-210 °С, б) лигроиновую, выкипающую при 160-210 °С в) керосиновую – 200-300 °С, г) газойлевую – 270-350 °С.
Классификация нефти основана на групповом составе. Они делятся:
а) метановые (или алканы) – CnH2n+2 б) нафтеновые – CnH2n (циклопарафины) в) ароматические – CnH2n-m; где m – числа от 4 и выше. Простейший представитель – бензол.
Существуют две гипотезы происхождения нефти. Сторонники органического происхождения нефти считают, что нефть образовалась из органических остатков растений и животных. Образовавшееся органическое вещество превращается в нефть под температурой 100 °С на глубине 4-6 км и при давлении 150-450 кгс/см2.
Породы, наиболее благоприятные для накопления нефти – это глины, известняки и даже пески.Сторонники абиогенной гипотезы считают, что нефть образовалась на недосягаемых для человека глубинах. В результате соединения углерода и водорода образуются углеводородные радикалы СН2 и СН3, которые вследствие перепада давлений перемещаются по веществу мантии вверх. В менее нагретых участках соединяются друг с другом и водородом образуют различные углеводороды.По их мнению образование нефти происходит на глубинах 150 км, где давление достигает 50000 кгс/см2 и температура превышает 1800 °С.
Влияние нефти на экологию
Нефть – как полезное ископаемое играет огромную роль в экономике нашей страны. Уже около двадцати лет наша страна сидит на так называемой «нефтяной игле». Как известно большинство нашей экономики зависит от экспорта сырья за рубеж, а так как уже несколько десятилетий цены на нефть довольно высоки, то за продажу нефти за рубеж наше государство получает солидный доход. Благодаря «чёрному золоту» у нас действительно появились средства на восстановление экономического потенциала, различные социальные программы и улучшения в целом уровня жизни населения. В связи с этим в нашей стране идёт активная разработка нефтяных и газовых месторождений, идёт активное строительство различных трубопроводов по транспортировке углеводородов, также вкладываются деньги в модернизацию нефтеперерабатывающей техники и связанного с ним оборудования. Основными нефтедобывающие районы Западной Сибири (Ямало-Ненецкий автономный округ), Дальний Восток (остров Сахалин), Поволжье (Самарская обл.), Урал (Татарстан), Северо-запад (Республика Коми, Ненецкий автономный округ) и месторождения Европейского Юга (Республика Адыгея). Больше всего нефти добывают на месторождениях Западной Сибири 70% от общего числа, на втором месте Поволжье и Урал – 25% и остальные 5% добываются на остальных территориях нашей страны. Россия занимает второе место в мире по запасам нефти 20 млрд. т, первое место занимает Саудовская Аравия с запасами 35,8 млрд. т. В России ежегодно добывается 350 млн. т нефти, из них 210 млн. т идут на экспорт в страны Восточной и Западной Европы, а также страны ближнего зарубежья. Доля России в мировой добыче нефти составляет 12%. В настоящее время идёт поиск и разработка нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири, установлено, что большинство запасов нефти находятся именно там.
При добыче и транспортировки нефти отмечаются различные потери нефти в окружающую среду. Зачастую это происходит из-за старых трубопроводов, нуждающихся в ремонте или замене.
Так, например, в нашем городе Туапсе трубы идущие от нефтеналивного пирса к нефтебазе, а далее к нефтезаводу имеют возраст около 80 лет. Так утечка нефтепродукта от нефтяного пирса к нефтебазе отмечается с конца 30-х годов. До сих пор не предпринято серьёзных мер по ликвидации этих утечек и возможно нефть прямо сейчас попадает в наше с вами море. К сожалению, за этим всем стоят люди, которым просто не выгодно, чтобы знали реальную картину сложившейся ситуации.
Нам также хорошо известно, что крупные предприятия города взрыво- и пожароопасные продолжают увеличивать мощности переработки и перевалки нефти предприятиями нефтяного комплекса. Мощность нефтезавода за счёт реконструкции увеличится в четыре раза. В устье реки Туапсе и на прилегающей к ней территории сформировалась зона загрязнения грунтов и подземных вод нефтью и нефтепродуктами — так называемая «нефтяная линза». Из линзы в акваторию порта постоянно прослеживается её содержимое, что неоднократно приводило к воспламенению моря. Исследованиями, проведёнными в 2004-2006 годах установлено, что в воде акватории порта, а также за её пределами отмечено устойчивое загрязнение нефтепродуктами, содержание которых варьируется от 33,6 ПДК до 3,8 ПДК. (рис. 1, 2).
В результате различных исследований была составлена карта нефтяной линзы, где отмечено её местонахождение, глубина и другие важные данные. По данным геологических организаций на правобережной части площадки предприятия ОАО «Роснефть-Туапсенефтепродукт» (сливная эстакада) находится нефтяная линза, залегающая на грунтовых водах. (рис. 5). Протяженность линзы составляет около 1000 метров. Линза протянулась от правобережной части нефтебазы, начиная от улицы Гагарина вниз по долине реки, и доходит до береговой линии моря. Максимальная ширина линзы в районе улицы Гагарина составляет около 250 метров. Помимо самой линзы нефтепродукт пропитывает близлежайшие грунты в районах городского рынка, горводоканала, ОАО «Туапсегражданстрой», судомеханического завода и, конечно же, вся территория нефтебазы. В разных участках линзы находится разный нефтепродукт, например: в районе ОАО «Туапсегражданстрой» найдена нефть с большим содержанием бензиновых фракций, а в районе берега моря (около Южного мола) нефть уже без бензиновых фракций. Чтобы устранить последствия линзы и предотвратить экологическую катастрофу необходимо:
1) Устранить утечку нефтепродукта в грунт, т.е. прекратить использование старых трубопроводов.
2) По возможности ограничить доступ линзы к морю, т.е. постараться остановить утечку нефтепродукта из грунта в море.
3) Составить карты мест, где больше всего скапливается нефтепродукт.
4) Начать откачку нефтепродукта из грунта путём бурения скважин.
5) Строительство дренажных сооружений вдоль мест где линза попадает в море (дренажный канал длиной 250 метров и глубиной до 3 метров).
При попадании углеводородов сказывается отрицательный характер влияния на окружающую среду. Образуется нефтяная плёнка, которая:
1) Задерживает проникновение солнечных лучей в толщу воды, что ослабляет процесс фотосинтеза.
2) Нарушатся обмен воды и тепловых паров между морем и атмосферой, что оказывает влияние на процессы, регулирующие климат и определяющие погоду.
3) В воду попадают токсичные продукты нефти.
4) Не проникает атмосферный воздух, необходимый малькам для первичного заполнения плавательного пузыря.
С учётом от испарения выбросы углеводородов в атмосферу соответственно равняется 77,7 млн. т и 17,6 млн. т. Для сравнения отметим что, автотранспорт выбрасывает в атмосферу 50 млн. т углеводородов. Таким образом, от выброса углеводородов страдает не только гидросфера и биосфера, но и атмосфера.
15 марта 2008 года в результате разрыва нефтепровода на нефтебазе Туапсе в акваторию порта вылилось 4 тонны мазута.
Руководителем «Роснефти» Богданчиковым выделено для устранения нефтяной линзы 150 млн. рублей. Работы в этом направлении ведутся, но очень медленно.
Помимо стока нефтепродукта и нефти из рек, углеводороды попадают в воду в результате крушений танкеров и различных судов с собственным топливом. За период с 1966 по 1994 гг. зарегистрировано 50 крупных аварий и катастроф мирового танкерного флота, сопровождающихся разливом нефти по поверхности, а также затоплением части груза вместе с гибнущим кораблём. Разливы – это практически всегда региональные экологические катастрофы, сопровождающиеся гибелью многих тысяч морских животных, птиц, упадками рыболовства, безлюдными пляжами, разрушением сложившихся биоценозов, на восстановления которых требуются десятилетия. С помощью искусственных спутников Земли было установлено, что одна треть побережья мирового океана покрыта нефтью. Загрязнённость нефтью отмечается и на глубине. Наибольшее загрязнение водной поверхности имеет место на глубине до 10 метров. При разливе нефть покрывает водную поверхность тончайшей нефтяной плёнкой, так одна тонна может покрыть по двенадцати квадратных километров поверхности воды. Так в результате крушения танкера «Эксон Вальдез» в 1989 г. в водах Аляски, в море попало около 35 тыс. т нефти. В результате погибло около 400 тыс. морских птиц, 5,5 тыс. морских выдр, сотни тюленей и 22 касатки. В 1993 г. у Шотландских островов затонул танкер «Брайер» 84 тыс. т нефти оказалось в океане. Местные рыбоводческие хозяйства понесли тяжёлый урон. Пройдёт ещё немало лет, пока изгладятся последствия этой катастрофы.
19 февраля 1992 г. в акватории порта Туапсе потерпел крушение болгарский сухогруз «Вихрен». (рис. 6, 7, 8). На выходе из порта судно ударилось о волнолом и разломилось на 2 части. Кормовая часть прижата была к Первомайскому волнолому, носовая часть выброшена левее устья р. Туапсе в районе городского пляжа. Из носовой части судна произошёл выброс 367 тонн нефтепродуктов (298 т. мазута и 69 т. дизтоплива). В результате аварии загрязнена акватория моря 11 км пляжей в районе Агой – Дедеркой. По данным Туапсинского межрайонного Комитета по охране природы среднее превышение концентрации нефтепродуктов над фоновой в районе аварии составило – 49,8 г/м3, что превышает предельно допустимую концентрацию в 2600 раз. В результате отбора проб на пляжах в районе г. Туапсе показали, что поверхность пляжей покрыта сплошным слоем мазута (акт № 9 от 28.02.1992 г.). Общая сумма ущерба, предъявленная к возмещению компании-страхователю судна составила 64,4 млн. руб. или 38,5 млн. долларов США. Было доказано, что в результате аварии был нанесён следующий ущерб:
- Длина участка загрязнения – 11400 п.м.,
- Средняя ширина пляжей на участке загрязнения – 10 м,
- Глубина проникновения нефтепродуктов – от 0,1 до 0,5 м,
- Площадь зоны загрязнения – 114000 м2,
- Объём загрязнения грунта –10000 м3.
Размер ущерба при разливе нефти зависит от температуры воды, сорта нефти и погоды во время крушения. Для очистки воды от нефти применяются различные мер, вот некоторые из них:
1) Распыление «моющих средств» над нефтяным пятном с самолёта, чтобы рассеять нефть. Иногда «моющие средства» ещё опаснее для жизни в океане, чем сама нефть.
2) Ограничение нефтяного пятна плавучими пластиковыми трубками, чтобы предупредить его расширение. Потом специальные корабли отсасывают нефть машинами, так называемыми скиммерами.
3) Пляжи можно очищать всасывающими насосами, лопатами и вёдрами, щётками и шлангами и разбрасыванием «моющих средств». Птиц и других животных пытаются отмыть от нефти.
4) Иногда пытаются поджечь нефтяное пятно, чтобы нефть на поверхности выгорела. Образующийся при этом дым причиняет тоже не мало вреда.
Так же нефть и нефтепродукт попадают в воду при сбросе балластных вод с танкеров. Капитаны кораблей зашедших в порт должны очищать балластные воды через очистные сооружения. Это процедура стоит денег, и поэтому в целях «экономии» загрязнённую воду сбрасывают без очистки прямо за борт. Наш порт в этом случае не исключение. У нас в городе существует служба, которая облетает акваторию порта с вертолёта и следит за тем, чтобы за борт судов ничего не сбрасывалось. Но и это не останавливает правонарушителей. С течением времени отходы скапливаются возле берегозащитных сооружений (волноломов, молов, дамб). Образуются своеобразные «грязные пятна» или просто помесь мусора, грязи и нефтепродукта или различных масел. Для примера только один танкерный флот при очистке своих ёмкостей выливает на поверхность мирового океана около 1,5 млн. т нефти в год.
Столько же или даже больше нефти попадает в воду при очистке всех остальных судов. А сколько скажете вы, попадает нефти в результате стока рек в моря и океаны. И в этом случае наш город не уступает другим. Частенько мы с вами становимся свидетелями радужных пятен или пленки на нашей с вами речке, периодически идёт выброс нефтепродукта в речку с нефтяных предприятий нашего города. Не спасают даже построенные дренажные сооружения, сети для сбора нефтепродукта и различные «отстойники». А всё почему, а потому, что скажу я вам, нефтепродукт находится в том самом грунте, на которых находится нефтебаза и нефтезавод принадлежащих ОАО «Роснефть-Туапсенефтепродукт». И этот самый нефтепродукт и есть та потеря или скорее наша с вами плата за «кровь земли».
Да нефть это воистину «кровь земли». Нефть сама является частью нашей планеты и при её использовании мы платим с вами своеобразную плату за свою жадность и бездумность. Всему должна быть мера, но в глазах у наших нефтяных магнатов кроме прибыли, т.е. денег больше ничего нет. Им абсолютно наплевать, чем мы дышим, что пьём, где живём и отдыхаем у них главное деньги, но хотя бы пусть соблюдают те установленные для всех экологические нормы и требования в таком непростом деле как нефтяной бизнес. Хотя можно посмотреть и кто-то, вероятно, скажет, что нефтяной бизнес это развитие науки, увеличение рабочих мест, заработной платы, уровня жизни и др., но он упустит главное – человеку, пострадавшему по вине изничтоженной экологии это ничего не нужно…
Делая эту работу я, Сметанин Николай и мой друг и товарищ Устьян Дмитрий хотели привлечь внимание к непростой экологической ситуации, сложившейся в результате воздействия предприятий нефтяной промышленности на экологию родного и любимого нами города Туапсе. Будущее за нами и только мы в силах его изменить…
