Загрязнение поверхностных водоемов нефтепродуктами

Введение

Одними из самых вредных загрязнений окружающей среды химического характера является загрязнение нефтью и нефтепродуктами.Рост добычи и, как следствие, увеличение масштабов транспортировки, переработки и потребления нефти и её производных приводят к глобальному ухудшению экологический ситуации. Нефть и продукты её переработки пагубно воздействуют на все без исключения звенья биологической цепочки.Загрязнители водоемов образуют нефтяные пленки, которые способны нарушить энерго-, газо-, влаго- и теплообмен, непрерывно происходящий между мировым океаном и окружающей атмосферой, что не только негативно сказывается на физических, химических и гидробиологических условиях водной среды, но и способно серьезно повлиять на климат и кислородный баланс в атмосфере Земли.Акутальность данной тематики обосновывается тем, что добыча углеводородного топлива всегда сопряжена с высокими рисками экологического характера. К большому сожалению, утечек при добыче, транспортировке и хранении не удается избежать ни одной компании, из-за того что невозможно исключить человеческий фактор, несовершенность оборудования и труднейшие условия эксплуатации.Одной из причин розлива нефти и нефтепродуктов являются аварии на танкерах, добывающих платформах, нефтепроводах, нефтеперерабатывающих заводах и станциях хранения. Их последствия губительны, а на ликвидацию тратятся гигантские денежные, временные и человеческие ресурсы. По самым скромным подсчетам последствия розливов, а именно нефтяные остатки, исчезают со скоростью 4% в год от общей массы, т.е. за 17 лет исчезнет только 50%. Для полного же восстановления среды потребуется не один десяток летЗагрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к появлению нефтяных пятен, при этом затрудняются процессы фотосинтеза в воде, что приводит к гибели растений и животных. Тонна нефти создает нефтяную пленку до 12 км2. Такая плёнка нарушает все физико-химические процессы, что приводит к повышению температуры поверхностного слоя воды, ухудшению газообмена. При этом нарушается обмен энергией, газами, теплом и влагой, в результате чего перестаёт размножаться планктон - основа питания морских обитателей. Восстановление загрязненной экосистемы занимает 10-15 лет. Цель данной работы – рассмотреть загрязнение поверхностных водоемов нефтепродуктами.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:- дать общую характеристику поверхностных водоемов;- изучить особенности загрязнения поверхностных водоемов нефтепродуктами;- выявить последствия загрязнения поверхностных водоемов нефтепродуктами;- охарактеризовать методы очистки поверхностных водоемов от загрязнений нефтепродуктами.1. Общая характеристика поверхностных водоемовВода - это одна из важнейших основ жизни на Земле. Она присутствует в верхнем и среднем слое грунта, а также под ним. В связи с этим различают воды поверхностные, грунтовые и подземные. Поверхностные водные объекты - постоянное или временное сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа, имеющее границы, объем и черты водного режима. Поверхностные водные объекты состоят из поверхностных вод, дна и берегов. Поверхностные водные объекты подразделяются на поверхностные водотоки и водохранилища на них, поверхностные водоемы, ледники и снежники. Поверхностные водотоки - это поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии непрерывного движения. К поверхностным водотокам относятся реки и водохранилища на них, ручьи, каналы межбассейнового перераспределения и комплексного использования водных ресурсов. Воды поверхностные - воды, которые текут или формируются на поверхности земли. Они характеризуются течением. Они могут временно или постоянно находится на поверхности. Различают следующие категории поверхностных вод: - реки; - озера; - моря; - болота; - иные водоемы и водостоки. Река - это постоянный водный поток с естественным течением. Он имеет существенные размеры. Реки являются составляющей гидрологического цикла. Они наполняются за счет подземного или поверхностного стока. Крупные реки с разветвленными притоками создают речную систему. Часть суши, с которой река собирает воду, называется водосборной площадью. Реки распространены достаточно неравномерно. Благодаря быстрому течению их активно используют в хозяйственной деятельности. Благодаря проточности воды реки лучше насыщаются кислородом и качество воды здесь лучше. Именно по берегам рек возникали и первые поселения людей.Реки длительное время служили и основными транспортными артериями и оборонительными рубежами, были источниками воды и рыбы. Рекой обычно называют естественный постоянный водный поток, протекающий в разработанном им углублении (русле). Речные долины - вытянутые углубления на земной поверхности, выработанные постоянными водными потоками. Все речные долины имеют склоны и ровное дно. Водный поток постоянно несет множество продуктов размыва, которые откладывает в днище долины или выносит в море. Речные наносы называют аллювием. Особенно много аллювия накапливается в днищах долин в нижних течениях рек, где меньше всего уклоны поверхности. Во время таяния снега часть днища (пойма) заливается полыми водами. Речной поток всегда стремится углубить свое русло до определенного уровня. Этот уровень называется базисом эрозии. Для реки базисом эрозии служит уровень моря, озера или другой реки, куда эта река впадает. Река постоянно углубляет свое русло и наступает такое время, когда в половодье река уже не может больше затапливать свою пойму. Река начинает разрабатывать новую пойму на более низком уровне, а старая пойма превращается в террасу - высокую ступень в днище речной долины. Чем древнее и крупнее река, тем больше террас можно насчитать в ее долине.В действительности река - это сложное природное образование (система), состоящее из множества элементов. Территория, с которой речная система собирает свои воды, называется речным бассейном. Между соседними речными бассейнами проходит граница - водораздел.Воды поверхностные также включают в себя моря. Они являются частью Мирового океана. Море может быть обособленно сушей или подводными рельефами. В нем содержится соленая вода. Еще один вид поверхностных вод - озера. Они характеризуются как компонент гидросферы, представляющий собой водоем, возникший естественным путем, заполненный в пределах озёрного ложа водой и не имеющий соединения с морем. Такие воды поверхностные являются объектом изучения лимнологии. На планете насчитывается около 5 миллионов озер. Озера различаются не только размерами и глубиной, но также цветом и свойствами воды, составом и численностью населяющих их организмов. На количество озер (озерность территории) влияет повышенная влажность климата и рельеф с многочисленными замкнутыми котловинами. Размеры, глубина, форма озер во многом зависят от происхождения их котловин. Различают котловины тектонического, ледникового, карстового, термокарстового, станичного и вулканического происхождения. Бывают еще запрудные (завальные или плотинные) озера, образующиеся в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах.К поверхностным водам также относятся болота. Они характеризуются как участки земли с повышенной влажностью и кислотностью, а также низкой плодородностью почвы. Болота - это стоячие и проточные грунтовые воды, которые вышли на поверхность. Благодаря им на земле откладываются не до конца разложившиеся органические вещества. Через некоторое время образуется торф. Такие природные воды являются частью гидросферы. Болота являются своеобразным препятствием для развития парникового эффекта.  Назвать болота водоемами нельзя, так как вода в них содержится в связанном состоянии. Но болота содержат лишь 5-10 % сухого вещества (торфа), остальное - вода. Поэтому болота являются важными аккумуляторами пресной воды. Заболачиванию способствует наличие близкого водоупора и наиболее распространены они в районах с вечной мерзлотой. Наиболее распространены болота в лесах Северного полушария, а также в Бразилии и Индии. Из-за обилия болот и заболоченных лесов лесную зону в Западной Сибири называют лесоболотной. Там же находится и крупнейшее болото в мире - Васюганское. Процессы заболачивания в этом регионе продолжаются и в настоящее время. Средняя горизонтальная скорость распространения кромок болот и наступления их на окружающие леса составляет 10-15 см в год.Способы образования болот различны. Это и зарастание, заторфовывание водоемов (озер) и застой воды в местах выхода родников и при близком залегании грунтовых вод; а также накопление влаги в понижениях и плоских участках под лесами и лугами (особенно часто заболачиваются лесные вырубки.) По источникам питания выделяют верховые (питаются атмосферными водами), низинные (грунтовое увлажнение) и переходные болота. При классификации по степени богатства субстрата они соответствуют олиготрофным (бедным), евтрофным (богатым) и мезотрофным. Низинные болота образуются преимущественно на самых низких участках рельефа (в поймах, древнеозерных котловинах).Грунтовые воды сильно минерализованы и, поступая в болото, они обогащают его. Поэтому в низинных болотах густым сплошным покровом растут осоки, хвощи, камыши, мхи, часто встречаются заросли черной ольхи. Здесь обычно находит пристанище множество птиц, и их помет, содержащий азотистые вещества, также обогащает болото.Торф низинных болот - прекрасное удобрение.Верховые болота образуются чаще всего на водораздельных пространствах, увлажняются атмосферными водами, очень бедными питательными веществами, и растительность здесь совершенно иная. В основном это мхи и чахлые деревца. Торф верховых болот с бедной растительностью содержит мало золы, поэтому является горючим полезным ископаемым и используется в качестве топлива.Болота имеют большое водоохранное значение. Накапливая огромные запасы воды, они регулируют водный режим рек и поддерживают стабильность водного баланса территории; очищают проходящие через них воды. Болота являются истоками многих рек. Растительность болот не представляет особой кормовой ценности. Но после осушения они используются под сельскохозяйственные или лесные культуры. Однако при этом часто мелеют и исчезают малые реки.Образование поверхностных вод - сложный процесс. Потоки, низвергающиеся с неба в виде дождя или снега - это испарившаяся из морей и океанов вода. От характера местности, по которой она течет под действием силы тяжести (одновременно вода является сильнейшим разрушителем той части земной коры, находящейся выше уровня моря), зависит маршрут, по которому она, собираясь в ручьи и реки, устремляется снова к морю. Таким образом, завершается одна крупная фаза гидрологического цикла.Стекая по поверхности, вода захватывает и переносит нерастворимые минеральные частицы песка и почвы, часть из них она оставляет по дороге, часть переносит к морю, а какие-то вещества растворяются в ней.Поверхностные воды, проходя по неровной местности и падая со скал, насыщаются кислородом воздуха, его соединения с органическими и неорганическими веществами, вымытыми из суши конкретной местности и солнечный свет поддерживают большое разнообразие форм жизни в виде водорослей, грибов, бактерий, мелких ракообразных и рыб.Кроме того, русла многих рек бывают покрыты деревьями, тех районов, по которым они протекают, если берега рек покрыты лесами. Опавшие листья и хвоя деревьев попадают в реки, они играют большую роль в наполнении воды биологическим содержанием. После попадания в воду они растворяются в ней. Именно этот материал в дальнейшем становится основной причиной загрязнения ионообменных смол, которые используют для очистки воды.Физические и химические свойства загрязнений поверхностных вод постепенно меняются с течением времени. Внезапные природные катаклизмы могут привести к резкому изменению в короткий срок состава поверхностных источников воды. Химия поверхностных вод меняется также в зависимости от сезона, например, в периоды сильных дождей и таяния снега (период большого паводка, когда уровень в реках резко поднимается). Это может оказать благоприятное или неблагоприятное влияние на характеристики воды , в зависимости от геохимии и биологии местности.Химия поверхностных вод также меняется в течение года в несколько циклов засухи и дождей. Длительные периоды засухи серьезно влияют на нехватку воды для промышленного использования. В местах, где реки впадают в моря, возможно попадание соленой воды в реку в период засухи, что создает дополнительные проблемы. Промышленные пользователи должны ориентироваться на изменчивость поверхностных вод, обязательно учитывать при проектировании очистных сооружений и разработке других программ.Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов. Основным климатическим фактором является количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде. В ней можно обнаружить ионы хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция и калия. Промышленные выбросы в атмосферу также "обогащают" химическую палитру, в основном за счет органических растворителей и оксидов азота и серы, являющихся причиной выпадения "кислотных дождей". Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве. К числу геологических факторов относится структура русла рек. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке, как правило, прозрачная и жесткая. Если же русло из непроницаемых пород, например гранита, то вода будет мягкой, но мутной за счет большого количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения. В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.2. Особенности загрязнения поверхностных водоемов нефтепродуктамиНефть и нефтепродукты представляют собой смесь углеводородов с различной растворимостью в воде: для нефтей (в зависимости от химического состава) растворимость составляет 10-50 мг/дм3; для бензинов — 9-505 мг/ дм3; для керосинов — 2-5 мг/ дм3; для дизельного топлива — 8-22 мг/ дм3. Растворимость углеводородов увеличивается в ряду:ароматические >циклопарафиновые >парафиновые. Растворимая доля нефти в воде от всей ее массы мала (5∙10-3 %), но при этом необходимо учитывать два обстоятельства:в число растворяющихся компонентов нефти попадают наиболее токсичные ее компоненты;нефть может образовывать с водой стойкие эмульсии, так что в толщу воды может перейти до 15% всей нефти.Нефтепродукты в воде находятся в растворенной, эмульгированной, сорбированной формах, а также в виде пленки на поверхности.В момент поступления основная масса нефтепродуктов сосредоточена в пленке.Затем происходит постепенное перераспределение в другие формы, при этом в растворенную форму переходят в основном низкомолекулярные ароматические углеводороды.Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных загрязняющих веществ.Анализ содержания нефтепродуктов в воде, трудоемок, так как нефтепродукты являются сложной, непостоянной по составу смесью веществ.Нефть, попадая в водный объект, достаточно быстро (часы и сутки) перестает существовать как исходный субстрат и распределяется на агрегатные фракции (формы нахождения), одной из которых является пленка (слик). Она тонким слоем локализуются на поверхности, приводя к нарушению газо-, энерго-, тепло- и влагообмена между атмосферой и гидросферой. Это не только негативно сказывается на физических, химических и гидробиологических условиях водной среды и жизнедеятельности ее обитателей, но и способно серьезно повлиять на климат и кислородный баланс в атмосфере Земли, а значит, ухудшить экологическую обстановку на планете в целом и жизнь человека, в частности.Помимо нефтяной пленки, углеводороды присутствуют в воде в растворенном или эмульгированном виде, а тяжелые фракции оседают на дно. Попав в воду, нефть подвергается переносу на поверхности и в толще воды (растекание, дрейф, седиментация, затопление), с ней происходит ряд превращений (испарение, растворение, диспергирование, эмульгирование, окисление, биодеградация), в ходе которых она меняет свои физические и химические свойства. Скорость этих процессов определяется количеством и составом нефти, особенностями углеводородов (плотность, вязкость), а также условиями водной среды, временем года и преобладающими погодными условиями. Характерной чертой распределения нефти в воде является неоднородность ее содержания в водных экосистемах, локализация на границе раздела воды с атмосферой, дном (донные осадки) и берегом.Основные источники загрязнений поверхностных водоемов нефтью:Неконтролируемые выбросы нефти в океан при подводной добыче углеводородов.Утечка нефти в океане при авариях танкеров и супертанкеров, которые перевозят нефтепродукты.Сброс балластных вод.При погрузке и выгрузке углеводородов.Сточные воды заводов и фабрик, которые приносятся реками.Источником нефтяных загрязнений вод являются береговая промышленность и, в первую очередь, нефтеперерабатывающие заводы. Хотя сточные воды промышленных предприятий очищаются в различных очистных сооружениях, полной очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов достичь не удастся. Содержание нефтепродуктов, например, в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов может достигать 1...8 г/л. К причинам загрязнения вод нефтепродуктами можно также отнести попадание нефтепродуктов в дренажные воды, смыв ливневыми стоками с территорий городов, различных промышленных предприятий и других сооружений. С ливневыми стоками и речными водами в моря и океаны поступает соответственно 5 и 28 % всех нефтяных загрязнений.Большое количество нефтепродуктов попадает в водные бассейны из атмосферы. Например, двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в воздух около 50 млн т различных углеводородов в год. Серьезным источником загрязнения атмосферы являются нефтеперегонные заводы, на которых десятки тысяч тонн углеводородов и других вредных веществ выделяются в воздух из резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов и с открытых поверхностей очистных сооружений. Валовые газовыделения с поверхности последних могут достигать 150...200 кг/ч. Хотя попавшие в атмосферу нефтяные углеводороды подвергаются интенсивному атмосферному окислению, в основном под воздействием солнечного излучения, все же большая их доля выпадает в водные бассейны с дождями и в меньшей степени - со снегом. Количество нефтепродуктов, поступающих с атмосферными осадками, составляет примерно 10 % общего количества нефтяных углеводородов, поступающих в моря и океаны.Загрязнение воды происходит практически постоянно. Огромные маслянистые пятна можно наблюдать в разных местах мировой акватории. До 16 млн. тонн нефти в год попадает в воду по халатности человека.Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую — «нефть в воде» и обратную — «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0.5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества.При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности в виде тонкой нефтяной пленки, которая перемещается со скоростью примерно в два раза большей, чем скорость течения воды.При соприкосновении с берегом и прибрежной растительностью нефтяная пленка оседает на них. В процессе распространения по поверхности воды легкие фракции нефти частично испаряются, растворяются, а тяжелые опускаются в толщу воды, оседают на дно, загрязняя донные отложения.В таблице 1 приведена классификация нефтяного загрязнения поверхностных водоемов.Таблица 1 - Классификация нефтяного загрязнения водоемовКатегория загрязненияХарактеристика загрязненияСодержание нефти, мг/лв грунтев водеСлабоеНефтяная пленка отсутствует, привкус нефти слабый, запах не ощущается. Загрязение не оказывает влияние на газовый режим, минерализацию, окисляемость и БПК воды. Рыба в водоеме обитает нормально, размножается, но имеет привкус нефтепродуктов. Отрицательное влияние на планктон незначительно.<0,1<1,0СреднееВода имеет запах и привкус нефти, поверхность покрыта отдельными нефтяными пятнами. Влияние на газовый режим, минерализацию, окисляемость и БПК воды незначительно или не наблюдается. Рыба в водоеме обитает, но имеет привкус нефтепродуктов. Наблюдаются случаи гибели личинок рыб и нарушения нормального развития икры и представителей бентоса и планктона.0,1-0,51-10СильноеВода имеет запах и привкус нефти, отдельные участки ее поверхности покрыты нефтяной пленкой. Наблюдается изменение газового режима, минерализации, окисляемости и БПК воды. Рыба избегает таких участков водоема. При случайной задержке в этой зоне она погибает. Личинки рыб и икра гибнут. Планктон и бентос отсутствуют.0,5-110-30Очень сильноеВода имеет сильный запах и привкус нефти, поверхность покрыта сплошной нефтяной пленкой. Берега и растительность покрыты нефтью или мазутом. Иногда дно покрыто тяжелыми фракциями нефти. Изменяются газовый режим, минерализация, окисляемость и БПК воды. Рыба, планктон и бентос в воде отсутствуют. Вода непригодна для водопользования.1-5>30Установить прямую связь между объемом утечки (разлива) и площадью загрязнений поверхности воды, дна водоема, его берегов, а также стойкость загрязнений весьма трудно. Ориентировочную (приближенную) оценку площади загрязнения можно получить, пользуясь данными С.М. Драчева (табл. 2).Таблица 2 – Внешний вид нефтяного загрязнения в зависимости от объема разлитой нефти (по С.М. Драчеву)Количество разлитой нефтиВнешний вид38Отдельные пятна, едва видимые при хорошей освещенности76Отдельные пятна с серебристым блеском152-304Пятна и радужные пленки нефти на поверхности воды, отдельные загрязненные нефтью участки берега и прибрежной растительности1000Пятна и пленки нефти на большой части поверхности воды; берега и прибрежная растительность покрыты нефтью 2000Коричневая пленка нефти (видна и при сильном волнении); берега и прибрежная растительность покрыты нефтью. До недавнего времени количество растворенной нефти в воде практически не рассматривали. Современные исследования дают возможность судить о растворимости разных нефтепродуктов в воде в зависимости от различных факторов.При непродолжительности контакта нефтепродуктов с водой без перемешивания последних количество нефтепродуктов, перешедших в воду, с увеличением времени возрастает. С увеличением контакта от 2 до 120 часов количество нефти в воде возрастает от 0,2 до 1,4 мг/л, дизельного топлива – от 0,2 до 0,8 мг/л, а растворимость бензинов зависит не только от времени, но и от метальных и метиленовых групп углеводородов, входящих в состав бензина. Для метальных и метиленовых групп концентрация бензина А76 в воде при контакте от 2 до 120 часов увеличивается от 1,4 до 11,9 мг/л, а для ароматических углеводородов при тех же параметрах в бензине А76 – от 2,6 до 34 мг/л.3. Последствия загрязнения поверхностных водоемов нефтепродуктамиНефть и нефтепродукты могут воздействовать на окружающую среду посредством одного или нескольких механизмов: ‒ физическое удушье с воздействием на физиологические функции; ‒ химическая токсичность, приводящая к летальному или сублетальному эффекту, или нарушающему функционирование клеточных функций; ‒ экологические изменения, прежде всего потеря основных организмов и захват мест обитания оппортунистическими видами; ‒ косвенные последствия, такие как потеря среды обитания или убежища и последующее исчезновение экологически важных видов. Характер и продолжительность воздействия разлива нефти зависят от широкого спектра факторов. К ним относятся: количество и тип разлитого продукта; его поведение в морской среде; расположение разлива в условиях окружающей среды и физических характеристик; и сроки, особенно в отношении сезона и преобладающих погодных условий. Другими ключевыми факторами являются биологический состав окружающей среды, экологическая значимость компонентов и их чувствительность к нефтяному загрязнению. Выбор подходящих методов очистки и эффективность проведения операций могут также существенно повлиять на последствия разлива.Потенциальные последствия разлива также зависят от скорости, с которой загрязнитель разбавляется или рассеивается естественными процессами. Это определяет географическую протяженность затронутого района и определяет чувствительны ли экологические ресурсы к повышенным концентрациям нефти или ее токсичным компонентам в течение значительного периода времени. Аналогичное значение имеет степень, в которой организмы уязвимы и чувствительны к нефтяному загрязнению. Уязвимыми организмами являются те, которые ввиду их расположения в морской среде, как правило, на поверхности моря или на краю воды, с большей вероятностью вступают в контакт с нефтью и нефтепродуктами. Чувствительные организмы — это те, которые будут сильно затронуты воздействием нефти или её компонентов. Менее чувствительные организмы с большей вероятностью выдерживают краткосрочное воздействие.Влияние нефтяного загрязнения на водоем проявляется в:ухудшении физических свойств воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха);растворении в воде токсических веществ;образовании поверхностной пленки нефти и осадка на дне водоема, понижающей содержание в воде кислорода.Характерный запах и привкус появляются при концентрации нефти и нефтепродуктов в воде 0.5 мг/дм3, а нафтеновых кислот 0.01 мг/дм3. Значительные изменения химических показателей воды происходят при содержании нефти и нефтепродуктов более 100-500 мг/дм3. Пленка нефти на поверхности водоема ухудшает газообмен воды с атмосферой, замедляя скорость аэрации и удаления углекислого газа, образующегося при окислении нефти. При толщине нефтяной пленки 4.1 мм и концентрации нефти в воде 17 мг/дм3 количество растворенного кислорода за 20-25 сут понижается на 40%. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами рыбохозяйственных водоемов приводит к ухудшению:качества рыбы (появление окраски, пятен, запаха, привкуса);гибели взрослых рыб, молоди, личинок и икры;отклонениям от нормального развития рыбной молоди, личинок и икры;сокращению кормовых запасов (бентоса, планктона), мест обитания, нереста и нагула рыб;нарушению миграции рыб, молоди, личинок и икры.Биомасса бентоса и планктона на загрязненных участках реки резко уменьшается. Токсическое воздействие нефти и нефтепродуктов на рыб обусловливается выделяющимися из нефти токсическими веществами. При концентрации 6–10 ПДК происходит снижение темпа роста рыбы. Нефть является остротоксичной для рыб: при концентрации 4000 частей на миллион (0.4 %) рыба погибает. Осетровые страдают от расслоения мышц, ослабления оболочки икры, в результате чего теряется репродуктивная способность рыбы. Под действием углеводородов, растворённых в воде, происходит разрушение жабр (при этом наблюдается нарушение водно-солевого обмена и процессов дыхания), происходит воздействие на нервно-мышечную систему, снижается чувствительность организмов к химически опасным веществам.Особую опасность представляют нафтеновые кислоты, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах (их концентрация в воде 0.3 мг/ дм3 смертельна для гидробионтов).  Маслянистые плёнки, расползающиеся по поверхности воды, наносят вред водной среде, влияют на флору и фауну океана.Пока до конца не изучено пагубное влияние нефти на океан и всех его обитателей.Дальнейшие преобразования нефтяных пятен нельзя предвидеть во всех подробностях, так как на них воздействуют различные факторы:Маслянистые выбросы имеют разные свойства и составы.Сила ветра, направление волн, близость берега, скал по-разному влияют на дальнейшую судьбу разлитых нефтепродуктов.В зависимости от температуры воды и воздуха испарение и разложение составляющих нефти имеют разную интенсивность и специфику.Сложные взаимосвязи всех факторов пока до конца так и не изучены и последствия разлива нефти в мировом океане непредсказуемы.Для человеческого глаза и сознания более наглядна картина уничтожения животного мира водной акватории:Морские птицы покрываются маслянистой плёнкой. Пропитанное маслами оперение не способно удерживать тепло (птицы мёрзнут), перьевой покров тяжелеет (птицы не могут летать или летают с трудом). Очищая оперение от загрязнений, вредные масла попадают в организм птиц.Многие виды рыб гибнут даже от небольшой концентрации в воде углеводородов: расслаиваются мышцы, теряется репродуктивная функция (нежизнеспособность икринок), разрушаются жабры.Живые организмы, обитающие в верхнем слое воды, погибают под нефтяными разливами от недостатка света, кислорода, отравляющих пестицидов и тяжёлых металлов.Каждый морской обитатель, попадая в места разлива нефтепродуктов, подвержен опасности и риску смерти.Жестоко страдают птицы. Маслянистая жидкость пропитывает оперенье, оно не может выполнять функции теплоизоляции и водонепроницаемости. Пернатые лишаются способности плавать, не могут сохранять необходимую температуру тела. Пытаясь выбраться, они увязают в нефти еще больше. Субстанция покрывает рожденные летать создания, залепляет глаза, отравляет организм.Стараясь привести себя в порядок клювом, птицы заглатывают нефть, после чего смерть неотвратима. Не могут поддерживать жизнедеятельность устричные, лангусты, креветки, гибнет фитопланктон.Попавшая в океан нефть наносит вред морским млекопитающим. В первую очередь страдают виды, имеющие густое меховое покрытие. Это белые медведи, выдры, ластоногие. Мех, пропитанный вязкой жидкостью, сваливается, не может удерживать воду, сохранять тепло. Более того, жировой слой тюленей, моржей, китов перестает функционировать правильно, нарушается теплообмен.Киты, дельфины и другие китообразные могут подвергаться риску от плавающей нефти при выныривании. Хотя крупные тропические морские млекопитающие, такие как травоядные сирены (ламантины и дюгоны), также могут быть уязвимы, сообщения об ущербе от загрязнения нефтью этих животных очень редки. Однако тюлени, выдры и другие морские млекопитающие, которые проводят время на суше, с большей вероятностью будут сталкиваться с последствиями воздействия нефти. Виды, для которых мех служит для регулирования температуры тела, являются наиболее уязвимыми к воздействию нефти и нефтепродуктов, поскольку такие животные могут умереть от переохлаждения или перегрева в зависимости от сезона.Различные виды водорослей встречаются в умеренных и тропических водах. Они поддерживают очень разнообразную и продуктивную экосистему, укрывая многие другие организмы. Заросли морских водорослей уменьшают водные потоки, тем самым увеличивая седиментацию, а их корневые структуры стабилизируют морское дно, защищая прибрежные зоны от эрозии. Плавучая нефть, скорее всего, будет проходить через слои морских водорослей без каких-либо побочных эффектов. Однако, если нефть или её токсичные компоненты смешиваются с мелководными прибрежными водами при достаточно высоких концентрациях, морские водоросли и связанные с ними организмы могут оказаться под вредным воздействием нефти нефтепродуктов.Нефть приводит к воспалению зрительных органов, дерматозам, что влечет за собой невозможность плавать. Заглатываемая с водой нефть приводит к внутренним кровотечениям, отказывает желудочно-кишечный тракт, развивается почечная недостаточность, интоксикация печени, наблюдаются скачки кровяного давления.Когда углеводороды при авариях выливаются вблизи населенных пунктов, их вредные воздействия приобретают кумулятивный эффект из-за соединения с другими загрязнителями. Испаряющиеся пары поражают дыхательную систему животных, обитающих вблизи аварийной местности.Сама нефть, ее смолы имеют в составе канцерогенные вещества. Эксперименты на моллюсках доказывают, в зараженных водах у них развиваются злокачественные опухоли, подобные раковым новообразованиям. Как показывают новые исследования, некоторые представители морской фауны в присутствии нефти могут производить канцерогенно активные агенты (полициклические ароматические углеводороды).Подводные обитатели водоемов испытывают двоякое вредное воздействие. Рыбы страдает от отравленного корма, воды и имеет проблемы с движением в более вязкой среде, к чему приводит попадание в воду нефти. Ухудшаются промысловые условия, теряются вкусовые достоинства рыбы.Общее воздействие нефтепродуктов делится на 5 категорий:Отравления с летальным исходом. Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия углеводородов на важные процессы в клетках и, особенно на процессы обмена.Нарушения физиологической активности. Некоторые растворимые ароматические углеводороды влияют на химические процессы, блокируя рецепторы организма или подавляя естественные стимулы.Эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродуктами. Углеводороды обволакивают перья птиц, нарушая защитную функцию оперения, поэтому, покрытые мазутом птицы погибают от переохлаждения.Болезненные изменения, вызванные попаданием углеводородов в организм. Поражение в результате накопления углеводородов в тканях характерно для многих морских организмов.Изменения в биологических особенностях среды обитания. Загрязнение нефтепродуктами влияет и на среду обитания и приводит к невозможности выживания в субстрате - среды, от которой растения и организмы получают поддержку.Реки безжалостно загрязняются человеком, а они, донося воды до морей, служат для них мощным источником опасности. В мегаполисах речная поверхность покрыта масляной пленкой с цветами побежалости из-за стоков нефтепродуктов. В речных водах обнаруживают повышенные концентрации бензопирена, иных ядовитых веществ.К трагическим последствиям приводит загрязнение соединениями углеводородов с хлором. Так в электротехнических изделиях применяются полихлорированные бифенилы, их высокие содержания зафиксированы в большинстве рек и озер промышленно развитых стран. А в США рыбу из р. Гудзон по этой причине лучше не пробовать. У людей поражается нервная система, печень, возникают тяжело поддающиеся лечению болезни кожи.4. Методы очистки поверхностных водоемов от загрязнений нефтепродуктамиПод очисткой воды в целом подразумевают многоуровневый процесс удаления из ее состава нежелательных химических веществ, биологических загрязнений, взвешенных частиц и газов. Главная задача любой методики заключается в том, чтобы производить качественную очищенную воду, пригодную для конкретных целей.Большая часть перерабатываемой жидкости очищается и дезинфицируется для потребления человеком (питьевая вода). Но это далеко не единственное ее предназначение. Подготовленная вода широко используется в различных промышленных направлениях, включая медицинскую, фармакологическую, химическую, машиностроительную и другие производственные сферы деятельности.И в том, и в другом случае очень важно, чтобы в составе готовой воды отсутствовали не только механические и биологические примеси, но загрязнения техногенного характера. К ним относятся примеси различных нефтепродуктов, в частности мазутные и керосиновые включения, бензиновые загрязнения и нефтяные масла.Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (ННП) первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения.Существует несколько методов ликвидации разлива ННП: механический, термический, физико-химический и биологический.Одним из главных методов ликвидации разлива ННП является механический сбор нефти. Наибольшая эффективность его достигается в первые часы после разлива. Это связано с тем, что толщина слоя нефти остается еще достаточно большой. (При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения процесс отделения нефти от воды достаточно затруднен.)Термический метод, основанный на выжигании слоя нефти, применяется при достаточной толщине слоя и непосредственно после загрязнения, до образования эмульсий с водой. Этот метод применяется в сочетании с другими методами ликвидации разлива.Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов рассматривается как эффективный в тех случаях, когда механический сбор ННП невозможен, например при малой толщине пленки или когда разлившиеся ННП представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам.Биологический метод используется после применения механического и физико-химического методов при толщине пленки не менее 0,1 мм.Нефтесборные устройства, или скиммеры, предназначены для сбора нефти непосредственно с поверхности воды. В зависимости от типа и количества разлившихся нефтепродуктов, погодных условий применяются различные типы скиммеров как по конструктивному исполнению, так и по принципу действия.По принципу действия нефтесборные устройства подразделяются на: пороговые, олеофильные, вакуумные и гидродинамические.Нефтесборные системы предназначены для сбора нефти с поверхности моря во время движения нефтесборных судов. Эти системы представляют собой комбинацию различных боновых заграждений и нефтесборных устройств.Диспергенты представляют собой специальные химические вещества и применяются для активизации естественного рассеивания нефти с целью облегчить ее удаление с поверхности воды раньше, чем разлив достигнет более экологически уязвимого района.Для локализации разливов ННП обосновано применение и различных порошкообразных, тканевых или боновых сорбирующих материалов. Сорбенты при взаимодействии с водной поверхностью начинают немедленно впитывать ННП, максимальное насыщение достигается в период первых десяти секунд (если нефтепродукты имеют среднюю плотность), после чего образуются комья материала, насыщенного нефтью.Основные методы очистки от нефтепродуктов:— Механический сбор.Механический сбор загрязнений ведется лопатами, ведрами, бочками, бульдозерами, самосвалами, земснарядами, скиммерами, тралами, сетями.— Сорбция.В мире известно около двух сотен различных поглотителей (сорбентов), которые используются для ликвидации разливов «плавающих» химикатов, в первую очередь нефти и нефтепродуктов — начиная от вылущенных початков кукурузы, соломы, опилок и заканчивая многофазными бионеорганическими нанокомпозициями. Адсорбенты — материалы, для которых характерен процесс поглощения, или «связывания», нефти путем физической поверхностной адсорбции. Явление адсорбции возникает из-за наличия взаимного притяжения между молекулами адсорбента и нефти на границе раздела соприкасающихся фаз. В связи с этим количество поглощаемого этими материалами вещества прежде всего зависит от их свободной площади и свойств поверхности.Процесс адсорбции в реальных условиях доминирует лишь в случаях поверхностной очистки водоемов от тонких молекулярных пленок нефти и нефтепродуктов. В случае применения порошковых адсорбентов для очистки сильно загрязненной нефтью поверхности воды наряду с процессом адсорбции протекает процесс сгущения нефти вследствие образования суспензии гидрофобных частиц в жидкой фазе (порошковые гидрофобные материалы выступают как вещества-сгустители). При контакте твердых олеофильных частиц с большим количеством нефти вокруг них образуются мицеллы, взаимодействующие между собой с образованием своеобразной сетчатой структуры, что значительно увеличивает вязкость суспензии в целом, приводя при достижении больших концентраций порошковых адсорбентов в нефти к образованию достаточно плотных конгломератов.Абсорбенты — материалы, для которых характерен диффузионный процесс поглощения нефти и нефтепродуктов всем своим объемом. Эффективность процесса зависит от химического родства материалов сорбентов и впитываемой жидкости, а также от структуры вещества абсорбента. Впитываясь, нефть сперва смачивает поверхность абсорбента, а затем более медленно проникает в пористую структуру материала и заполняет все имеющиеся пустоты под действием в основном капиллярных сил.Общим для всех структурообразующих материалов абсорбентов являются гидрофобность и олеофильность их поверхности. Абсорбция нефтепродуктов представляет собой два процесса с различными направлениями действия. В капиллярах с гидрофобными поверхностями неполярная жидкость под действием атмосферного давления может подниматься выше их начального уровня за счет так называемого капиллярного эффекта. Чем меньше диаметр капилляра, тем выше уровень подъема. На этом принципе построено явление, получившее название капиллярного насоса, при котором в контакт с нефтью в первый наибольший по диаметру капилляр последовательно входят капилляры меньших диаметров, что обеспечивает максимальный подъем нефти по высоте. Капиллярное перемещение жидкости по горизонтали также определяется атмосферным давлением; при этом, для того чтобы происходил этот процесс, толщина слоя нефтепродукта, контактирующего с абсорбентом, должна быть больше, чем молекулярный слой. Атмосферное давление и давление слоя нефти суммируют вне зоны сорбента и в сорбенте. Разница этих давлений обуславливает появление горизонтальной составляющей, под действием которой происходит начальное заполнение структурных пустот абсорбента. Макропоры и микропоры в структуре этого материала выступают в качестве дополнительных капилляров, имеющих меньший диаметр, вследствие чего суммарная капиллярная структура абсорбента осуществляет впитывание нефти по принципу капиллярного насоса.В ликвидации утечек нефти и нефтепродуктов неорганические сорбенты на основе вермикулита и активированных углей традиционно занимают существенную долю.К основным преимуществам активных углей относятся их низкая стоимость и хорошая кинетика сорбции. Исходным сырьем для производства активных углей может служить практически любой углеродсодержащий материал: каменный уголь, древесина, полимеры, отходы шинной, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности.Одним из широко используемых направлений в практике создания и использования сорбентов являются сорбенты на основе торфа, запасы которого на территории России составляют около 200 млрд тонн — это 62% мировых запасов.— Биотехнологии.Под понятием «биологические сорбенты» подразумеваются твердые сорбенты, иммобилизированные (зараженные) культурами микроорганизмов, обеспечивающих биологическое разложение нефти и нефтепродуктов. В настоящее время разработано несколько десятков биосорбентов, отличительной особенностью которых является разнообразие используемых носителей (сорбентов) и иммобилизированных на них культур микроорганизмов.Известен, например, способ очистки воды от нефтяных загрязнений с помощью сорбента на основе гидрофобизированного силикагеля, иммобилизированного культурой Candida Intermedia. Другой сорбент на основе алюмосиликатных носителей, выбранных из ряда: каолин, перлит, цеолит,— предусматривает нанесение микроорганизмов из ряда Pseudomonas Aerugenosa, Methamonomas Vetharia, Basterium Aliphaticum, Basillus Totulicum, Mycobocterium Iagicola и др.Большой популярностью среди микроорганизмов пользуются различные виды штаммов бактериальной культуры Rhodococcus. Для повышения эффективности размножения и роста бактерий указанную культуру вносят совместно с источниками азота и фосфора.Более сложные сорбенты содержат инертный пористый носитель на основе алюмосиликатного сырья (глины) и консорциума микроорганизмов-штаммов Rhodococcus SP 367-2, Rhodococcus Maris 367-5, Rhodococcus 367-6, Pseudomonas Stutzeri 367-1, Yarrowiaipolytica 367-3. Однако этот носитель на глинистой основе не обладает развитой поверхностью пор, поэтому его эффективность не может быть высокой.— Комплексный подходПри ЛАРН применяют комплексный подход, включая контролируемое сжигание на воде.
Заключение
Таким образом, основными источниками загрязнений нефтью и нефтепродуктами являются добывающие предприятия, системы перекачки и транспортировки, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов, железнодорожный транспорт, речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции. Объемы отходов нефтепродуктов и нефтезагрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Значительное число хранилищ нефтешламов и отходов, построенных с начала 50-х годов, превратилось из средства предотвращения нефтезагрязнений в постоянно действующий источник таких загрязнений.Главные последствия контаминации нефтью водной среды − это образование пленки на воде, ухудшающей газообмен в поверхностных слоях, препятствующей проникновению света, и, как следствие, фотосинтезу, а также оседание тяжелых фракций на дно. Загрязнение углеводородами приводит к ухудшению физических и органолептических свойств воды и вызывает нарушения видовой и трофической структур водных экосистем. Попав в водную среду, нефть распределяется по ее профилю и оказывает влияние на все группы организмов, обитающих как в поверхностном слое, так и в толще и в донных осадках. Особенно сильно негативное влияние разливов в прибрежной зоне и на берегу. Большинство представителей фауны особо чувствительны к действию нефти на ранних стадиях развития. Последствия загрязнений для отдельных видов зависят от численности и скорости воспроизводства их популяций. Наиболее подвержены поражению птицы и млекопитающие. В целом, вредное действие нефти на водных обитателей определяется не столько интоксикацией организмов, сколько их прямым физическим контактом с загрязнителем на поверхности водоемов и на берегах, а также с нарушением местообитаний и кормовой базы. Очистка водных объектов является одной из самых сложных и трудоемких задач при ликвидации последствий загрязнения нефтью и нефтепродуктами, что связано с динамичностью водной среды и сложностью процессов трансформации углеводородов в ней. Большинство применяемых на практике технологий механической и физико-химической очистки воды от нефти и нефтепродуктов многостадийны, трудоемки, связаны с большими материальными затратами и не обеспечивают полного удаления загрязнителя с поверхности, не говоря уже об углеводородах, растворенных или эмульгированных в воде. На сегодняшний день большое внимание привлекают биологические методы очистки водных объектов от нефти и нефтепродуктов, преимуществами которых являются эффективность, экономичность, экологическая безопасность и отсутствие вторичных загрязнений. Ведущая роль в процессе очистки воды принадлежит микроорганизмам, т.к. только они способны разлагать нефть и ее производные до более простых и безопасных продуктов.

Список использованной литературы

1. Гречкин, Н. В. Сравнительный анализ способов очистки водоёмов от нефтяных пятен / Н. В. Гречкин, Н. А. Власовец // Юный ученый. — 2018. — № 1.1 (15.1). — С. 22-24.2. Двадненко, М.В. Методы очистки вод от загрязнений нефтью и нефтепродуктами / М.В. Двадненко, Н.М. Привалова // Международный журнал экспериментального образования. - 2017. - № 3−1. - С. 90−91.3. Карманова, А.А. Загрязнение поверхностных водоемов, основные источники и загрязнители / А.А. Карманова // Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». – 2020. – С. 48-59.4. Как очистить воду от нефти. - https://www.kommersant.ru/doc/4539054 (дата обращения: 11.12.2021).5. Лебедь-Шарлевич, Я.И. Опасность загрязнения водных объектов нефтью с учетом растворения и стратификации ее компонентов / Я.И. Лебедь-Шарлевич, З.И. Жолдакова // Российский журнал прикладной экологии. – 2020. – С. 46-51.6. Мязин, В.В. Оценка возможности применения минерального сорбента для очистки нефтезагрязненных морских вод / В.В. Мязин // Материалы научно-практической конференции с международным участием «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2017». Севастополь: Изд-во СГУ. - 2017. - С. 942−944.7. Очистка воды от нефтепродуктов – главные методики. - https://altair-aqua.ru/tekhnicheskaya-informatsiya/blog/ochistka-vody-ot-nefteproduktov-glavnye-metodiki (дата обращения: 11.12.2021).8. Патин, С.А. Нефть и экология континентального шельфа. В 2-х т. Т. 1: Морской нефтегазовый комплекс: состояние, перспективы, факторы воздействия / С.А. Патин. - М.: Изд-во ВНИРО, 2017. - 326 c.9. Степанова, А.Ю. Влияние нефти как неблагоприятного фактора на растения и фиторемедиация нефтезагрязненных территорий / А.Ю. Степанова, А.И. Соловьева // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. - 2017. - № 3. - С. 51−57.