ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Плохая экологическая ситуация, возникающая как на месте разработок месторождения нефти, так и выходящая далеко за ее пределы, создает множество проблем в процессе добычи нефти перед государством и владельцами месторождений. Проблемы в сфере экологии окружающей среды появляются из-за вмешательства человека. Рост объемов и темпов добычи нефти происходит нерегулярно, в результате возникают опасные процессы деградации в литосфере. Причины экологических проблем, возникающих при добыче нефти: бурение скважин и аварийное фонтанирование разведочных нефтяных скважин; аварий, происходящих на транспортных средствах; разрывы нефтепроводов; нарушение герметичности колонн; сброс неочищенных вод. Несмотря на то, что нефть приносит огромную пользу человечеству, ее добыча, транспортировка, переработка и использование приносит серьезнейшие экологические последствия. Экологические проблемы транспортировки нефти обсуждаются практически во всех мировых организациях. Одной из значительных проблем в экологии из-за добычи нефти являются катастрофы на воде. Разливы нефти приносят вред промыслу рыбы, из-за них массово гибнут млекопитающие моря, птицы, рептилии. Последствия могут быть непоправимы. Так же экологические катастрофы возникают из-за аварий на морских платформах Добыча нефти на континентальном шлейфе очень опасна.

Цель исследования состоит в том, чтобы рассмотреть экологические аспекты перевозки нефти по железной дороге.

Задачи исследования:

• дать характеристику экологических проблем нефтяной промышленности;
• определить особенности экологических проблем транспортировки нефтедобывающей отрасли;
• рассмотреть основные проблемы добычи и транспортировки нефти;
• выделить характерные черты экологических проблем при транспортировке нефти.

Предмет исследования – экологические проблемы нефтяной промышленности.

Объект исследования — экологические проблемы нефтяной промышленности при транспортировке нефти.

Методология исследования основана на принципах научной объективности и системности: все процессы рассматриваются в контексте конкретной ситуации, а факты и события анализируются в совокупности, а не отдельно друг от друга. Важную роль при проведении исследования играл принцип историзма – подхода к действительности как изменяющейся во времени, развивающейся, а также общенаучные методы исследования. К методам исследования, использованным при написании работы, относятся: сбор информации, метод анализа, синтеза, сравнения, классификации, группировки, историко-хронологический метод, индукция, дедукция.

Структура исследования. Научная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. Введение раскрывает актуальность, объект, предмет, цель, задачи и методы исследования. В заключении подводятся итоги исследования, формируются окончательные выводы по рассматриваемой теме.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

 

1.1 Характеристика экологических проблем нефтяной промышленности

Современная интенсивная экономика поставила во главу угла удовлетворение неограниченных и растущих материальных потребностей человека. Достижения человечества определялись накопленной стоимостью произведенных товаров и услуг. Была создана неестественная система развития производства и потребления, природа стала необходимостью, объектом для человека, перестав восприниматься как сложная система, обеспечивающая жизнь биосферы и самого человека. Горнодобывающая промышленность — один из самых вредных видов деятельности человека, который все больше разрушает окружающую среду для удовлетворения человеческих потребностей, с одной стороны, и ухудшения экологической ситуации на планете — с другой.

Человек ежегодно потребляет около 300 миллиардов минералов для удовлетворения своих потребностей и производит не более 2-3% от этой массы в виде конечных продуктов. Отходы, которые остаются после добычи сырья, попадают в биосферу. Из них 2,5 % — газообразные, 4 % — жидкие и остальные твердые, 2 % из которых являются опасными (токсичными, канцерогенными, мутагенными)[1].

Деятельность человека, в результате которой отработанные минералы попадают на поверхность Земли, можно сравнить с геофизическими процессами. Этот технический результат уже давно вышел из гармонии с естественным биотическим циклом, т.е. живые существа уже не в состоянии поглощать такое количество антропогенных выбросов в свои пищевые цепи, а некоторые из них токсичны для живых существ и становятся загрязнителями и разрушителями природных систем.

Одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды является нефтяная промышленность. Нефть — одно из самых востребованных веществ в современном мире, которое движет технологический процесс и облегчает жизнь человека, но является самым большим загрязнителем природно-антропогенной системы.

Нефть является самым важным топливом в мире. Она добывается в 80 странах мира, и 40% добытой нефти попадает на рынок. Крупнейшими производителями нефти являются Венесуэла, Канада, Иран, Ирак, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты, Россия, Ливия, Нигерия и США[2].

Поскольку Россия является мировым лидером по добыче нефти, загрязнение природной среды нефтью и сопутствующими загрязняющими веществами является острой экологической проблемой во многих регионах России, и степень воздействия нефтяной промышленности на окружающую среду нашей страны вызывает большую озабоченность[3].

Нефтяная промышленность создает огромные риски для окружающей среды и может оказывать воздействие на нескольких уровнях: вода, воздух, почва и, следовательно, все живые существа на нашей планете. Потребность в большом количестве воды заставляет компании размещаться вблизи водоемов, что, в свою очередь, требует принятия мер по их защите от загрязнения.

Наиболее распространенным и опасным последствием нефтяной промышленности является нефтяное загрязнение, которое связано практически со всеми видами деятельности на всех этапах добычи нефти, от разведки до переработки. К другим экологическим последствиям нефтяной промышленности относятся усиление парникового эффекта, кислотные дожди, снижение качества воды, загрязнение грунтовых вод и т.д., а также потеря биоразнообразия. Одним из важнейших элементов добычи нефти является бурение. Разведочное бурение нефтяных месторождений, а также эксплуатация скважин оказывают негативное воздействие на окружающую среду, поскольку большинство загрязняющих веществ попадает в окружающую среду в результате аварий, но даже при нормальных условиях добычи окружающая среда, особенно педосфера и гидросфера, подвергается разрушению[4].

В основном это связано с образованием значительного количества отходов, таких как отработанный буровой раствор, извлеченная порода и, прежде всего, буровые сточные воды. Отходы, образующиеся в процессе бурения, включают широкий спектр веществ органического и неорганического происхождения. Концентрированные растворы различных кислот, поверхностно-активных веществ, ингибиторов и т.д. используются при бурении скважин для повышения извлечения углеводородного сырья.

Образование значительного количества промышленных отходов при строительстве нефтяных и газовых скважин и обеспечение их безопасного хранения, обезвреживания, захоронения или утилизации на полигонах представляет собой очень серьезную экологическую проблему. Около половины (56%) от общего объема отходов составляют буровые сточные воды, 28% — отработанный буровой раствор, а оставшиеся 16% состоят из бурового раствора и добытой породы.

В течение цикла использования воды в технологическом процессе содержание нефтепродуктов в буровых сточных водах составляет 260-760 раз, содержание взвешенных веществ — 146-400 раз, содержание органических веществ — 348-652 раза, содержание водорастворимых солей и другие показатели относительно возрастают. Как показывает опыт эколого-геологических исследований, для почв нефтяных районов характерны следующие загрязнители: Нефть, нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (Cr, Mn, Be, Co, No, Si, Xn, Pb, Co, V), азотные соединения (нитрат и ионы аммония)[5].

Следует отметить, что загрязнение почвы нефтепродуктами от автомобильного транспорта существенно отличается от загрязнения нефтью при добыче и транспортировке, так как в этом случае нефтепродукты постепенно проникают в более глубокие горизонты и концентрация веществ на поверхности увеличивается.

В список вошли почти все компании, занятые в сфере автомобильного транспорта, трубопроводного транспорта, нефтехимии и добычи нефти и газа. Аварии с разливом нефти вызваны как неисправностями оборудования (в основном электрохимической и биологической коррозией), так и обращением с трубопроводом. Загрязняющие вещества, которые могут образовываться при строительстве скважин, включают буровой раствор и цементный раствор, буровые сточные воды и шламы, пластовые жидкости, горюче-смазочные материалы и другие отходы строительства скважин.

Эти воздействия поглощаются различными компонентами природной среды, такими как горные породы, пластовые воды, подземные воды, почвы и поверхностные воды. Выкачивание нефти связано с ее последующим сохранением на поверхности. Постепенное просачивание приводит к загрязнению компонентов природной среды. Почвы, загрязненные углеводородами, содержат нефть и поэтому больше не могут использоваться в сельскохозяйственных целях[6].

На нефтяных месторождениях и вдоль трубопроводов почвы, поверхностные и грунтовые воды загрязняются нефтью и нефтепродуктами и связанными с ними токсичными веществами, превращая плодородные земли в экологически критические экосистемы. Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений: алканов (насыщенных парафинов или ациклических насыщенных углеводородов), некоторых циклоалканов (нафтенов) и ароматических углеводородов различной молекулярной массы, а также соединений кислорода, серы и азота.

Типичными загрязнителями при добыче нефти являются углеводороды (48%), угарный газ (32%) и твердые частицы (20%). Сырая нефть представляет собой смесь многих различных типов органических соединений, многие из которых являются высокотоксичными и канцерогенными)[7].

Токсичность нефтепродуктов определяется сочетанием углеводородов в их составе. В частности, арены (ароматические углеводороды) являются наиболее сильными канцерогенами в нефтепродуктах, а олефины, соединения серы, азота и кислорода также оказывают значительное токсическое воздействие. Нефтеперерабатывающие заводы являются основным источником опасных и токсичных загрязнителей воздуха, таких как бензол, толуол, этилбензол и ксилол. Они также являются важным источником загрязнителей воздуха: твердых частиц, оксидов азота (NOx), угарного газа (CO), сероводорода (HgB) и диоксида серы (SOx). Нефтеперерабатывающие заводы также выбрасывают менее токсичные углеводороды, такие как природный газ (метан) и другие летучие вещества. Выбросы этих опасных веществ в воздух могут быть вызваны негерметичностью оборудования, высокотемпературными процессами горения, нагревом пара и технологических жидкостей и т.д[8].

Отработанные нефтепродукты особенно вредны для водных ресурсов. По мнению экспертов, один литр отработанного масла может загрязнить около семи миллионов литров грунтовых вод. Накопление нефтепродуктов приводит к снижению уровня растворенного кислорода и вызывает гибель многих видов водных организмов.

Одной из основных проблем является так называемая «ползучая катастрофа», то есть полное загрязнение подземных и поверхностных вод побочными продуктами, такими как рассолы и нефть. Для очистки водоносных горизонтов, загрязненных десятилетия назад, потребуется 150-200 лет, даже если источники загрязнения будут устранены. Некоторые нефтеперерабатывающие заводы используют глубоководные нагнетательные скважины для удаления сточных вод, попадающих в водоносные горизонты и грунтовые воды. Сточные воды нефтеперерабатывающего завода сильно загрязнены, поскольку они контактируют с различными источниками (например, утечки на заводе, разливы сырой нефти и опреснение). Эта загрязненная вода может содержать остатки нефти и многие другие опасные отходы.

Из-за коррозии в трубопроводах, технических нарушений и времени эксплуатации в год происходит около трех разрывов в трубопроводах и в пластовой воде. Нефтепродукты, попавшие в воду, сначала образуют слой на поверхности, а легкие углеводороды начинают испаряться. Жирные, карбоновые и нефтяные кислоты, а также фенолы и крезолы переходят в водный раствор. Через несколько дней после проникновения химическое и биохимическое разложение приводит к образованию других растворимых соединений — окисленных углеводородов, токсичность которых гораздо выше[9].

Почвенные отложения поглощают часть нефтепродуктов, попадающих в воду, при этом глинистый ил обладает наибольшей сорбционной способностью. Загрязнение почвы в результате нефтепереработки является серьезной проблемой, и хотя оно менее значительно, чем загрязнение воздуха и воды, ущерб, наносимый окружающей среде, огромен.

При переработке образуется много отходов, часть из которых перерабатывается на других этапах процесса. Другие отходы собираются и утилизируются на полигонах. Загрязнение земли, включая некоторые опасные отходы, отработанные катализаторы или коксовую пыль, происходит в результате утечек, аварий или разливов, а также во время транспортировки. Токсичность отработанных масел возрастает в основном за счет постепенного увеличения содержания бенз(а)пирена. Содержание бенз(а)пирена в отработанных маслах является показателем их опасности в большинстве стран, так как суммарный токсический эффект бенз(а)пирена примерно в 10000 раз выше, чем у оксидов азота, которые также образуются в рабочих маслах.

Содержание бенз(а)пирена может повышаться до 15 мг/кг (общее содержание полициклических аренов до 482 мг/кг), а общая канцерогенность отработанного масла составляет 18%. Бенз(а)пирен является самым канцерогенным, мутагенным, токсичным, стойким и биоаккумулирующим веществом, поэтому в июне 2016 года Европейский союз включил его в список особо опасных веществ. Было доказано, что это вещество оказывает очень серьезное вредное воздействие на организм человека и окружающую среду. По различным оценкам, отработанные масла содержат около 38 химических соединений, обладающих мутагенным и канцерогенным действием. Помимо бенз(а)пирена, к таким соединениям относятся фураны, диоксины, полихлорированные бифенилы и другие соединения[10].

Последние два вещества включены в список токсичных стойких органических загрязнителей Стокгольмской конвенции (Российская Федерация ратифицировала Конвенцию только в 2011 году с принятием Федерального закона «О ратификации Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях»). Еще одной экологической проблемой является радиоактивность некоторых углеводородов и пластовой воды. Технологически обогащенные радиоактивные вещества природного происхождения (ТЭ1МОКМ) являются результатом использования радиоактивных веществ природного происхождения при добыче нефти. Солевые отложения, шламы и производственная вода при добыче нефти могут содержать уран, торий, радий и другие встречающиеся в природе радионуклиды.

Уровни содержания радия в почвах и горных породах варьируются в широких пределах, как и концентрации в твердых солевых отходах и шламах. Твердые солевые остатки состоят в основном из нерастворимых соединений бария, кальция и стронция, выпавших в осадок из пластовой воды в результате колебаний температуры и давления[11].

Наиболее важным радиоактивным элементом, накапливающимся в твердой фракции, является радий. Концентрация радия-226 в твердой фракции обычно выше, чем концентрация радия-228. Твердые солевые отложения в основном образуются на внутренних поверхностях трубопроводов, насосов и клапанов, а также на стенках резервуаров. Как правило, самые высокие концентрации радиоактивных элементов обнаруживаются на устье скважины и в эксплуатационных трубах вблизи устья скважины.

При добыче нефти образуется вода, которая уходит вместе с нефтью. Пластовая вода — это комбинация пластовой воды, которая естественным образом присутствует в пласте, и воды, которая закачивается в скважину для повышения давления, необходимого для добычи нефти.

Пластовая вода богата хлоридами или сульфатами, солями щелочноземельных металлов, таких как кальций, барий, радий и стронций. Добытая вода закачивается в глубокие скважины или обрабатывается для повторного использования.

Вода, закачиваемая в скважины, может поступать из соседних скважин, но в большинстве случаев добываемая вода используется повторно. Смешивание этих вод изменяет химический баланс, и может произойти выпадение солевых осадков. В процессе осадок постепенно концентрируется и накапливается в твердую фракцию.

Пластовые воды содержат концентрированные количества радия и продуктов его распада, но эти концентрации варьируются от участка к участку. Шлам — это смесь отходов, образующихся при добыче нефти. Он состоит из песка, откачиваемого при добыче нефти, тяжелых углеводородов, таких как парафин, и комков твердых солевых отложений, отколовшихся от стенок трубопровода.

Как в осадке, так и в твердых солевых остатках содержание Naa-226 превышает содержание Naa-228. Средняя концентрация радия в осадке сильно варьируется от площадки к площадке. Хотя концентрация радия в осадке ниже, чем в твердых солевых остатках, осадок более растворим и поэтому легче попадает в окружающую среду, создавая более высокий риск загрязнения[12].

Открытой проблемой в России является то, что место и методы утилизации сотен тонн радиоактивного шлама и слаборадиоактивных сточных вод, образующихся при испарении отработанных труб, пока не известны. Проведенные исследования подняли на новый уровень развитие экологической науки в области загрязнения окружающей среды от добычи и переработки нефти.