Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами и их опасность для здоровья человека. 2
Министерство образования Республики Беларусь
УО «Белорусский
государственный технологический университет»
Факультет
технологии органических веществ
Кафедра
биотехнологии и биоэкологии
Курсовая работа на тему:
«
Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами
и их опасность для здоровья человека»
РЕФЕРАТ
33 страницы, 2 таблицы,
11 источников литературы
НЕФТЬ
И НЕФТЕПРОДУКТЫ, НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ,
ОПАСНОСТЬ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА, МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ.
Целью
работы является изучение проблемы загрязнения
окружающей среды нефтепродуктами
и их опасность для здоровья человека.
Данная курсовая работа содержит информацию о химическом составе нефти, о свойствах её компонентов; нефтяном загрязнении почвы, воздуха и воды, а также влиянии нефтепродуктов на здоровье человека. Сделан вывод об опасности загрязнения нефтью и предложены методы решения проблемы.
Введение………………………………………………
1.
Химический состав нефти,
2.
Нефтяное загрязнение…………………………………………………
3.Методы решения проблемы загрязнения нефтью……………………….25
Заключение…………………………………………
Список
использованной литературы……………………………………….33
Сырая нефть впервые была добыта в значительных количествах в 1880 г. С тех пор ее добыча росла экспоненциально и сейчас превышает 1012 л ежегодно (в мире). Очищенные нефтяные продукты постоянно расходуются на удовлетворение более 60% мировых энергетических потребностей. В связи с этим практически невозможно применять продукты в таких количествах без некоторых потерь. Количество таких потерь, предусмотренных или случайных, постоянно растет, и загрязнение окружающей среды, как сырой нефтью, так и продуктами ее переработки сейчас является предметом серьезного беспокойства.
В настоящее время, нефтепродукты являются одним из важнейших энергоносителей для человечества, и тенденция продлится, как минимум, на ближайшие 20 лет. Проблема попадания нефти в гидросферу Земли остается достаточно актуальной. Вначале человек не задумывался о том, что таит в себе интенсивная добыча нефти и газа. Главным было выкачать их как можно больше. Так и поступали. Но вот в начале 40-х гг. прошлого столетия появились первые настораживающие симптомы.
Это
случилось на нефтяном месторождении
Уилмингтон (Калифорния, США). Месторождение
протягивается через юго-
Расположение
месторождения в центре высокоиндустриальной
и густонаселенной области
В 1939 г. жители городов Лос-Анджелес и Лонг-Бич почувствовали довольно ощутимые сотрясения поверхности земли - началось проседание грунта над месторождением. В сороковых годах интенсивность этого процесса усилилась. Наметился район оседания в виде эллиптической чаши, дно которой приходилось как раз на свод антиклинальной складки, где уровень отбора не единицу площади был максимален. В 60-х гг. амплитуда оседания достигла уже 8,7 м. Площади, приуроченные к краям чаши оседания, испытывали растяжение. На поверхности появились горизонтальные смещения с амплитудой до 23 см, направленные к центру района. Перемещение грунта сопровождалось землетрясениями. В период с 1949 г. по 1961 г. было зафиксировано пять довольно сильных землетрясений. Земля в буквальном смысле слова уходила из-под ног. Разрушались пристани, трубопроводы, городские строения, шоссейные дороги, мосты и нефтяные скважины. На восстановительные работы потрачено 150 млн. долларов. В 1951 г. скорость проседания достигла максимума - 81 см/год. Возникла угроза затопления суши. Напуганные этими событиями, городские власти Лонг-Бича прекратили разработку месторождения до разрешения возникшей проблемы.
К 1954 г. было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы с проседанием является закачка в пласт воды. Это сулило также увеличение коэффициента нефтеотдачи. Первый этап работы по заводнению был начат в 1958 г., когда на южном крыле структуры стали закачивать в продуктивный пласт без малого 60 тыс.м3 воды в сутки. Через десять лет интенсивность закачки уже возросла до 122 тыс.м3 сут. Проседание практически прекратилось. В настоящее время в центре чаши оно не превышает 5 см/год, а по некоторым районам зафиксирован даже подъем поверхности на 15 см. Месторождение вновь вступило в эксплуатацию, при этом на каждую тонну отобранной нефти нагнетают около 1600 л воды. Поддержание пластового давления дает в настоящее время на старых участках Уилмингтона до 70 % суточной добычи нефти. Всего на месторождении добывают 13700 т/сут нефти.
В
последнее время появились
Проседание грунта и землетрясения происходят и в старых нефтедобывающих районах России. Особенно это сильно чувствуется на Старогрозненском месторождении. Слабые землетрясения, как результат интенсивного отбора нефти из недр, ощущались здесь в 1971 г., когда произошло землетрясение интенсивностью 7 баллов в эпицентре, который был расположен в 16 км от г. Грозного. В результате пострадали жилые и административные здания не только поселка нефтяников на месторождении, но и самого города. На старых месторождениях Азербайджана - Балаханы, Сабунчи, Романы (в пригородах г. Баку) происходит оседание поверхности, что ведет к горизонтальным подвижкам. В свою очередь, это является причиной смятия и поломки обсадных труб эксплуатационных нефтяных скважин.
Совсем недавние отголоски интенсивных нефтяных разработок произошли в Татарии, где в апреле 1989 г. было зарегистрировано землетрясение силой до 6 баллов (г. Менделеевск). По мнению местных специалистов, существует прямая зависимость между усилением откачки нефти из недр и активизацией мелких землетрясений. Зафиксированы случаи обрыва стволов скважин, смятие колонн. Подземные толчки в этом районе особенно настораживают, ведь здесь сооружается Татарская АЭС. Во всех этих случаях одной из действенных мер также является нагнетание в продуктивный пласт воды, компенсирующей отбор нефти.
В
связи с этим, представляется очень
актуальной и насущной проблема
загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами.
Не секрет, что энергетическая
программа России на длительную перспективу
предусматривает увеличение
добычи «черного золота», а это, в свою
очередь, ведет к расширению сети
трубопроводов, возрастает количество
перевозок нефти и нефтепродуктов.
Таким образом,
невозможно полностью исключить вероятность
новых аварий, разливов нефти и нефтепродуктов.
В то же время нормативы контроля природопользования
становятся с каждым годом все жестче,
соответственно возрастают размеры штрафов.
Только научно - исследовательские работы
могут помочь в решении столь сложной
и многоплановой задачи, как загрязнение
почв нефтью и нефтепродуктами. Для того,
чтобы рассматривать любую экологическую
проблему, необходимо прежде всего, знать
«участников» этой проблемы. В нашем
случае «участниками» проблемы являются:
нефть, нефтепродукты, окружающая среда
и человек.
1. Химический состав
нефти, свойства её компонентов
Нефть - это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов (УВ) разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое количество воды, солей, микроэлементов. Главные элементы: С - 83-87%, Н - 12-14%, N, S, O - 1-2%, реже 3-6% за счет S. Азотистые соединения – пиридины, гидропиридины, хинолины и другие. Кислородные соединения – нафтеновые кислоты, смолистые вещества. Десятые и сотые доли процента нефти составляют многочисленные микроэлементы.
В
качестве эколого-геохимических
Легкая фракция нефти
Включает низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические УВ - наиболее подвижная часть нефти.
Большую часть легкой фракции составляют метановые УВ (алканы с 5-11 С-атомами – пентан, гексан и т.д.). Метановые УВ, находясь в почвах, водной или воздушной средах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы. Особенно быстро действуют нормальные алканы с короткой углеводородной цепью. Они лучше растворимы в воде, легко проникают в клетки организмов через мембраны, дезорганизуют цитоплазменные мембраны организма. Большинством микроорганизмов нормальные алканы, содержащие в цепочке менее 9 атомов С, не ассимилируются, хотя и могут быть окислены. Вследствие летучести и более высокой растворимости низкомолекулярных алканов их действие обычно не бывает долговременным. В соленой воде нормальные алканы с короткими цепями растворяются лучше и, следовательно, более ядовиты. Многие исследователи отмечают сильное токсическое действие легкой фракции на микробные сообщества и почвенных животных. Легкая фракция мигрирует по почвенному профилю и водоносным горизонтам, значительно расширяя ареал первичного загрязнения. С уменьшением содержания легкой фракции токсичность нефти снижается, но возрастает токсичность ароматических соединений, относительное содержание которых растет. Путем испарения из почвы удаляется от 20 до 40% легких фракций.
Метановые УВ
В нефтях, богатых легкой фракцией, существенную роль играют более высокомолекулярные метановые УВ (12-27 С-атомами), состоящие из нормальных алканов и изоалканов в соотношении 3:1. Метановые УВ с температурой кипения выше 2000 С практически нерастворимы в воде и их токсичность выражена гораздо слабее, чем у УВ с более низкомолекулярной структурой.
Содержание твердых метановых УВ (парафинов) в нефти - важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах. Парафины не токсичны для живых организмов и в условиях земной поверхности переходят в твердое состояние, лишая нефть подвижности.
Алканы ассимилируются многими микроорганизмами (дрожжи, грибы, бактерии). Легкие нефтепродукты типа дизельного топлива при первоначальной концентрации в почве 0,5% за 1,5 месяца деградируют на 10-80% от исходного количества в зависимости от содержания летучих УВ. Более полная деградация происходит при рН 7,4 (64,3-90%), в кислой среде (рН 4,5) деградируют лишь до 18,8%.
Твердый парафин очень трудно разрушается, с трудом окисляется на воздухе. Он надолго может «запечатать» все поры почвенного покрова, лишив почву возможности свободного влагообмена и дыхания. Это, в первую очередь, приводит к полной деградации биоценоза.
Циклические УВ
К ним в нефти относятся нафтеновые и ароматические УВ.
Нафтеновые УВ составляют от 35 до 60 %
О токсичности нафтенов сведений почти не имеется. Вместе с тем имеются данные о нафтенах как о стимулирующих веществах при действии на живой организм (лечебная нефть Нафталанского месторождения в Азербайджане). Биологически активным фактором этой нефти служат полициклические нафтеновые структуры. Основные продукты окисления нафтеновых УВ- кислоты и оксикислоты.
К ароматическим УВ (аренам) относятся как собственно ароматические структуры - 6-ти членные кольца из радикалов -СН-, так и «гибридные» структуры, состоящие из ароматических и нафтеновых колец. Содержание в нефти ароматических УВ от 5 до 15 %, чаще всего от 20 до 40 %. Основная масса ароматических структур составляют моноядерные УВ - гомологи бензола. Полициклические ароматические УВ (ПАУ) с двумя и более ароматическими кольцами содержатся в нефти от 1 до 4 %. Среди голоядерных ПАУ большое внимание обычно уделяется 3,4-бензпирену как наиболее распространенному представителю канцерогенных веществ.
Ароматические УВ - наиболее токсичные компоненты нефти. В концентрации всего 1 % в воде они убивают все водные растения. Нефть содержащая от 30 до 40 % ароматических УВ значительно угнетает рост высших растений. Моноядерные УВ - бензол и его гомологи оказывают более быстрое токсическое воздействие на организмы чем ПАУ, так как ПАУ медленнее проникают через мембраны клеток. Однако, в целом, ПАУ действуют более длительное время, являясь хроническими токсикантами.
Ароматические УВ трудно поддаются разрушению. Экспериментально показано, что главным фактором деградации ПАУ в окружающей среде, в особенности в воде и воздухе, является фотолиз, инициированный ультрафиолетовым излучением. В почве этот процесс может происходить только на ее поверхности.
Смолы
и асфальтены содержат основную часть
микроэлементов нефти, в том
числе почти все металлы. Среди нетоксичных
и малотоксичных металлов можно
выделить: Si, Fe, Al, Mn, Ca, Mg, P. Другие микроэлементы:
V, Ni, Co, Pb,
Cu, U, As, Hg, Mo, в случае повышенных концентраций
могут оказывать
токсическое воздействие на биоценоз.
Вредное экологическое
влияние смолисто-асфальтеновых компонентов
на
почвенные экосистемы заключается не
в химической токсичности, а в
значительном изменении водно-физических
свойств почв. Если нефть
просачивается сверху, ее смолисто-асфальтеновые
компоненты сорбируются в
основном в верхнем, гумусовом горизонте
иногда прочно цементируя его. При
этом уменьшается поровое пространство
почв. Смолисто-асфальтеновые компоненты
гидрофобны. Обволакивая корни растений,
они резко ухудшают поступление к ним
влаги, в результате чего растения погибают.
Эти вещества малодоступны микроорганизмам,
процесс их метаболизма идет очень медленно,
иногда десятки лет. В целом при окислительной
деградации нефти в почвах, независимо
от того, происходит механическое вымывание
загрязняющих веществ или нет, идет накопление
смолисто-асфальтеновых веществ. Разрушение
и вынос компонентов УВ фракций происходят
гораздо быстрее.
Сера широко распространена в нефти и углеводородном газе и содержится как в свободном состоянии, так и в виде соединений (сероводород, меркаптаны).
Зольная
часть представляет собой остаток,
образующийся при сжигании нефти. Это
различные минеральные
Свойства нефти определяют направление ее переработки и влияют на продукты, получаемые из нефти, поэтому существуют различные виды классификации, которые отражают химическую природу нефти и определяют возможные направления переработки.
Например,
в основу классификации, отражающей
химический состав, положено преимущественное
содержание в нефти какого-либо одного
или нескольких классов углеводородов.
Различают нафтеновые, парафиновые,
парафино-нафтеновые, парафино-нафтено-
Перечисленные
выше примеси вызывают коррозию оборудования
и серьезные затруднения при
транспортировании и
Перечислим важнейшие показатели качества: фракционный состав, плотность, содержание воды, хлористых солей, механических примесей и серы. Также определяют технологические показатели нефти. К ним можно отнести: давление насыщенных паров, вязкость, содержание парафинов, температура застывание и вспышки, содержание асфальтенов и смол, иногда определяют кислотность, молекулярную массу, объемную долю газа, массовую долю тяжелых металлов. Некоторые показатели качества нефти могут определяться согласно договоренности между поставщиком и покупателем. Рассмотрим значения этих показателей для характеристики нефти и получаемых из нее нефтепродуктов.
Плотность является одним из наиболее общих показателей, характеризующий свойства нефти и нефтепродуктов, измерение которого предусмотрено стандартами различных стран. По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе различной нефти и нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различна. Например, более высокая плотность указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая - на большее содержание парафиновых УВ. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его качество. При характеристике плотности отдельных фракций нефти следует прежде всего отметить возрастание плотности с увеличением температуры кипения. Однако это положение, справедливое для большей части случаев, имеет исключения.
Важнейшим показателем качества нефти является фракционный состав. Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке с использованием метода постепенного испарения, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части - фракции, отличающиеся друг от друга пределами кипения. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения.
Промышленная перегонка нефти основывается на схемах с так называемым однократным испарением и дальнейшей ректификацией. Фракции, выкипающие до 350°С, отбирают при давлении несколько превышающим атмосферное, называют светлыми дистиллятами (фракциями). Названия фракциям присваиваются в зависимости от направления их дальнейшего использования. В основном, при атмосферной перегонке получают следующие светлые дистилляты: 140°С (начало кипения) – бензиновая фракция, 140-180°С - лигроиновая фракция (тяжелая нафта), 140-220°С (180-240°С ) - керосиновая фракция, 180-350°С (220-350°С, 240-350°С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят). Фракция, выкипающая выше 350°С является остатком после отбора светлых дистиллятов и называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом и в зависимости от дальнейшего направления переработки нефти получают следующие фракции: для получения топлив - 350-500°С вакуумный газойль (дистиллят), >500°С вакуумный остаток (гудрон); для получения масел - 300-400°С (350-420°С) легкая масленная фракция (трансформаторный дистиллят), 400-450°С (420-490°С) средняя масленная фракция (машинный дистиллят), 450-490°С тяжелая масленная фракция (цилиндровый дистиллят), >490°С гудрон. Мазут и полученные из него фракции - темные. Таким образом, фракционирование - это разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные составляющие. Продукты, получаемые как при первичной, так и при вторичной переработки нефти, относят к светлым, если они выкипают до 350°С, и к темным, если пределы выкипания 350°С и выше.
Нефти
различных месторождений
• температура начала кипения;
• температура, при которой отгоняется 10,50,90 и 97.5% от загрузки, а также остаток в процентах;
• иногда лимитируется температура конца кипения.
При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой: при выходе с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пластовой водой и в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной водой для удаления хлористых солей. В нефти и нефтепродуктах вода может содержаться в виде простой взвеси, тогда она легко отстаивается при хранении, либо в виде стойкой эмульсии, тогда прибегают к особым приемам обезвоживания нефти. Образование устойчивых нефтяных эмульсий приводит к большим финансовым потерям. При небольшом содержании пластовой воды в нефти удорожается транспортировка ее по трубопроводам, потому что увеличивается вязкость нефти, образующей с водой эмульсию. После отделения воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде эмульсии и загрязняет сточные воды. Часть эмульсии улавливается ловушками, собирается и накапливается в земляных амбарах и нефтяных прудах, где из эмульсии испаряются легкие фракции и она загрязняется механическими примесями. Такие нефти получили название «амбарные нефти». Они высоко-обводненные и смолистые, с большим содержанием механических примесей, трудно обезвоживаются.
Содержание воды в нефти является самой весомой поправкой при вычислении массы нетто нефти по массе брутто. Этот показатель качества, наряду с механическими примесями и хлористыми солями, входит в уравнение для определения массы балласта. Присутствуя в нефти, особенно с растворенными в ней хлористыми солями, вода осложняет ее переработку, вызывая коррозию аппаратуры. Имеющаяся в карбюраторном и дизельном топливе, вода снижает их теплотворную способность, засоряет и вызывает закупорку распыляющих форсунок. При уменьшении температуры кристаллики льда засоряют фильтры, что может служить причиной аварий при эксплуатации авиационных двигателей.
Содержание воды в масле усиливает ее склонность к окислению, ускоряет процесс коррозии металлических деталей, соприкасающихся с маслом. Следовательно, вода оказывает негативное влияние как на процесс переработки нефти, так и на эксплуатационные свойства нефтепродуктов и количество ее должно строго нормироваться.
Присутствие механических примесей объясняется условиями залегания нефти и способами ее добычи. Механические примеси нефти состоят из взвешенных в ней высокодисперсных частиц песка, глины и других твердых пород, которые, адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяной эмульсии. При перегонке нефти примеси могут частично оседать на стенках труб, аппаратуры и трубчатых печей, что приводит к ускорению процесса износа аппаратуры.
В отстойниках, резервуарах и трубах при подогреве нефти часть высокодисперсных механических примесей коагулирует, выпадает на дно и отлагается на стенках, образуя слой грязи и твердого осадка. При этом уменьшается производительность аппаратов, а при отложении осадка на стенках труб уменьшается их теплопроводность. В ГОСТ 6370-83 приводятся следующие оценки достоверности результатов определения содержания механических примесей при доверительной вероятности 95%. Массовая доля механических примесей до 0.005% включительно оценивается как их отсутствие.
ГОСТ 9965-76 устанавливает массовую долю механических примесей в нефти, которая может быть не более 0.05%.
Таким
образом, знание содержания в нефти
и нефтепродуктах количества парафина
и температуры его массовой кристаллизации
позволяет определить технологический
режим эксплуатации магистральных трубопроводов.

- Загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями
- Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами
- Загрязнение поверхностных вод суши
- Загрязнение почв
- Загрязнение почв Москвы диоксинами
- Загрязнение почв Республики Беларусь нефтепродуктами и методы контроля их содержания
- Загрязнение приземистого слоя атмосферного воздуха
- Загрязнение окружающей среды
- Загрязнение окружающей среды
- Загрязнение окружающей среды
- Загрязнение окружающей среды
- Загрязнение окружающей среды
- Загрязнение окружающей среды (6)
- Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами и их опасность для здоровья человека