Влияние нефти и нефтепродуктов на водные экосистемы

Введение

Актуальность работы. Нефть и нефтепродукты на данный момент являются одними из самых опасных загрязнителей природных водоемов. Широкое и разнообразное применение нефтепродуктов приводит к тому, что сточные воды почти всех промышленных и транспортных предприятий в разных количествах содержат нефтяные загрязнения. Нефть и нефтепродукты представляют собой смесь чрезвычайно токсичных углеводородов, которые могут находиться в различных миграционных формах. Так, в воде нефтепродукты могут подвергаться одному из следующих процессов: ассимиляции водными организмами, седиментации, эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению и испарению. Способ и интенсивность трансформации нефтепродуктов в водных объектах зависит от способа их попадания в водоемы, расстояния от пунктов сброса загрязненных сточных вод, особенностей гидрохимического режима водоемов. Так, в подземных водах вследствие более низких температур, меньшего содержания кислорода и микроорганизмов основными способами самоочистки есть сорбция и ионный обмен с окружающими породами. А при загрязнении поверхностных водоемов нефтепродукты растекаются по поверхности воды и формируют пленку, из которой постепенно выводятся легкие фракции за счет испаряются (в течение нескольких дней выносятся 25 % пятна), а низкомолекулярные компоненты выводятся из пятна в результате растворения. После удаления летучих и растворимых веществ остаточная фракция образует эмульсии двух типов: прямые «нефть в воде» (если загрязнения нефтепродуктами дополняется сточными водами из ЮАР) и обратные — «вода в нефти». Вязкие обратные эмульсии стабилизируются высокомолекулярными соединениями типа смол и асфальтенов и под влиянием абиотических процессов слипаются в агрегаты размерами от 1 мм до 10 см, которые долго сохраняются в воде. Одновременно часть тяжелой фракции оседает на дно, более легкие компоненты сорбируются на твердых частицах и тоже оседают, накапливаясь в донных отложениях. Под влиянием гидрометеорологических факторов они могут снова перейти в толщу воды, действуя как вторичный источник загрязнения
Объект исследования: водные экосистемы
Предмет исследования: нефти и нефтепродукты
Цель работы: рассмотреть влияние нефти и нефтепродуктов на водные экосистемы.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
- рассмотреть источники поступления в гидросферу нефти и нефтепродуктов;
- описать состав нефтепродуктов;
- привести воздействие на гидробионтов, трансформацию.
1. Источники поступления в гидросферу нефти и нефтепродуктов
Анализ показывает, что к основным источникам загрязнения водных ресурсов относятся промышленные, коммунальные, сельскохозяйственные стоки, нефть и нефтепродукты, поверхностные стоки, атмосферные осадки. Вследствие выпадения атмосферных осадков образуются ливневые (талые) сточные воды, стекающие с территорий, загрязненных различными отходами, в т. ч. нефтепродуктами. Степень загрязненности водных объектов постоянно возрастает. Одной из особенностей нефтяных углеводородов является способность увеличивать свое содержание в 10 раз на каждом последующем уровне трофической цепи. Итак, если нефтяные углеводороды попадают сначала в водоросли, затем по цепям питания до рыб, то их накапливается уже в 10 тыс. раз больше, чем в начальном звене, и в 100 тыс. раз больше, чем в воде [1]. К наиболее вредным химическим загрязнениям относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т нефти. В растворенном состоянии в водной среде может находиться от 20 до 500 мг/л нефтепродуктов. Эмульгированные нефтепродукты находятся в водной толще в виде эмульсии. Значительные количества нефтепродуктов, находясь в зависшем состоянии, адсорбируются на частицах тонкодисперсных взвешенных веществ и оседают вместе с ними на дно, накапливаясь в донных отложениях.
Таким образом, через некоторое время после поступления в водной массе находится в среднем от 50 до 90% нефтепродуктов, в растворенном – от 10 до 90%, доля пленочных нефтепродуктов не превышает 1%.
Определено, что, например, сточные воды нефтебаз при пропаривании железнодорожных цистерн могут включать до 1000 мг/л нефтепродукта. Источником загрязнения являются балластные воды, которые поступают на нефтебазы при перевозке нефти и нефтепродуктов танкерами. Содержание нефтепродуктов в этих водах достигает 5000 мг/л. Перед очередной загрузкой балластные воды подлежат удалению из танков судна. Одними из основных источников загрязнения окружающей среды являются автотранспортные предприятия, базы дорожно-строительной техники, гаражи, стоянки и другие места хранения и длительного парковки транспортных средств

. В результате утечек из транспортных средств, резервуаров или в случае поломок на маршруте загрязняется талый, дождевой сток, при этом концентрация примесей с дорожного полотна может достигать 10-20 мг/л, что также превышает санитарные нормы. Следовательно, нефтяное загрязнение относится к наиболее распространенным техногенным чрезвычайным ситуациям.
Концентрированные сточные воды содержат масел до 50 г/л. Это отработанные смазочно охлаждающие жидкости (СОЖ), а также отработанные моющие растворы, представляющие собой стойкие эмульсии типа «масло в воде». Их расход составляет 0,5-200 м3 /сутки в зависимости от мощности предприятия и типа его продукции. Существуют различные схемы очистки вод. Для глубокой очистки от трудно удаляемых загрязняющих веществ можно применить схемы, включающие нефтеуловитель, напорную флотационную установку, механический фильтр, сорбционный угольный фильтр, сборник нефтепродуктов, печь сжигания [2]. Как правило, на многих предприятиях концентрированные маслосодержащие стоки разбавляются большим количеством условно чистых вод и превращаются в мало концентрированные. Содержание в них масел обычно колеблется от 10 до 500 мг/л. Объем этих сточных вод достигает 5-10 тыс. м3 /сутки [3]. Технологические схемы очистки маслосодержащих сточных вод в нашей стране и за рубежом предусматривают смешивание всех видов маслосодержащих сточных вод и их отстаивание.
Металлургические комбинаты выпускают прокат. Прокатка металлоизделий в последние годы широко применяется и на машиностроительных предприятиях. В процессе прокатки на каждой технологической операции происходит нагрев воды, ее загрязнения окалиной, маслами и сброс в подставной тоннель, расположенный под центральным рольгангом, и далее – в отстойник для окалины. Установлено, что количество масла в осадке из ямы для окалины составляет 1% от массы окалины, в шламе из вторичных отстойников – 10-20%. Сточные воды состояния горячего проката вмещают различные масла и нефтепродукты, которые попадают через не плотности в системах смазки. Часть масел, содержащихся в сточных водах, задерживаются в сооружениях первой степени очистки [3]. При холодной прокатке металла необходимо применение технологических смазок, которые уменьшают трение между валками стана и прокатывающим металлом и которые создают благоприятные условия для интенсивной его деформации. Они имеют название смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Свежие МОР готовят из технических продуктов – эмульсолов, представляющих собой эмульсии типа «вода в масле». При смешивании 3-10% эмульсола, 90-95% воды и 0,3% соды образуются эмульсии типа «масло в воде». Средний срок использования МОР колеблется от двух недель до полутора месяцев.
Методы очистки сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. Механическую очистку сточных вод от нефтепродуктов применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Метод фильтрования приобретает все большее значение в связи с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют после очистки сточных вод в отстойниках или после биологической очистки. Процесс основан на прилипании грубодисперсных частиц нефти и нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала. В нефтяной и нефтехимической промышленности обычно применяют фильтры с зернистой загрузкой. Для очистки нефтесодержащих сточных вод разработана новая технология с использованием эластичных полимерных материалов, в частности, эластичного пенополиуретана. Общим недостатком всех фильтров (кроме пенополиуретановых) является то, что в результате их регенерации образуются высоко эмульгированные и стойкие эмульсии, существенно затрудняющие утилизацию выделенных нефтепродуктов. Такие фильтры целесообразно применять после предварительной очистки стоков в пескоуловителях и нефтеуловителях. Широко используются также физико-химические методы очистки сточных вод от нефтепродуктов: коагуляция, флотация и сорбция, а также химическая очистка – хлорирование, озонирование и биохимическое обезвреживание. Биологические методы используют довольно редко, поскольку для биоразложения нефти под действием искусственно культивируемой микробиологической культуры необходимы длительное время и повышенные температуры
Морской транспорт и прежде всего танкерный относится к одному из основных источников нефтяных загрязнений морской среды. В мире задействован гигантский танкерный флот общей вместимостью более 120 млн