Загрязнение окружающей среды в нефтедобывающей промышленности

ВведениеЭкология – наука, изучающая взаимодействия организмов с окружающей средой и друг с другом. Сюда относятся и все условия существования, как неорганические – климат, гравитация, состав воды, почвы и т.д., так и органические – общие отношения организмов со всеми остальными организмами. Впервые термин экология ввел в 1886 Э.Геккель, имея в виду взаимоотношения человека с природой, домом человечества (ойкос – дом), затем это понятие актуализировал Тэнсли в 1935 году. Он предложил понятие экосистемы и дал такое определение: экосистема – это совокупность всех живых организмов, а не только человека, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой посредством обмена веществом, энергией, информацией и сохранения устойчивости в течение длительного времени. К сожалению, этот термин используют не всегда к месту. Так, можно встретить обороты «плохая экология», «экология фотосинтеза» (Физиология растений. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: конспект лекций / В. М. Гольд, Н. А. Гаевский, Т. И. Голованова и др. – Электрон. дан. (2 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2008) или «экология зрительного восприятия». Однако в последнем случае в оригинальной статье стоит очень грамотный оборот: «экологический подход…» (Гибсон Дж. Экологический подход к зрительному восприятию: Пер. с англ./Общ. ред. и вступ. ст. А. Д. Логвиненко.— М.: Прогресс, 1988).Цель работы – рассмотреть по возможности на конкретных примерах влияние нефтедобычи и самой нефти на состояние окружающей среды.Для достижения цели были поставлены следующие задачи:Подобрать доступную литературу по изучаемому вопросу и ознакомиться с ней.Изучить компоненты нефти, попадающие в окружающую среду.Установить влияние нефти и её фракций на экосистемы.Нефть и её составЧеловек – сравнительно молодой житель Земли, его предковые формы стали звеном экологических систем примерно 2,5 млн. лет назад, а кроманьонец ещё позже. Около 0,5 млн. лет назад численность наших предков не превышала 500 тыс. особей, и прирост населения шел медленно. Сейчас, когда число жителей Земли достигло 7,5 млрд. человек (данные на февраль 2017), рост численности населения идет в геометрической прогрессии.За время антропогенеза у человека оказались утеряны все адаптации, имевшиеся у животных, которые позволяли им благополучно существовать в среде обитания, не разрушая её. Человек стал относительно независим от окружающей природы, но его воздействие на среду приобрело глобальные размеры. Чаще всего это воздействие оказывается негативным.Нефть известна человеку очень давно. Однако основное использование ее заключалось в сжигании для освещения и отопления жилищ. Затем нефть стали изучать более детально, и выяснилось, что это смесь различных соединений, в основном углеводородов различной молекулярной массы, которые могут быть использованы для различных синтезов. Ещё Д.И.Менделеев отмечал, что сжигать нефть, все равно, что жечь ассигнации. Нефть – маслянистая жидкость болотно-зеленого, светло-бурого, черного цвета (рисунок 1). В зависимости от месторождения нефть имеет различный количественный и качественный состав (алканы с прямой или разветвленной цепью, общая формула СnН2n+2 , циклические насыщенные углеводороды, общая формула СnН2n, арены – бензол и его гомологи, общая формула СnН2n-6, где n ≥ 6. Непредельные углеводороды встречаются редко. Например, нефть Перми, Азербайджана, Ирака, Афганистана содержит большое количество циклопарафинов (общая формула СnН2n) и аренов (общая формула СnН2n-6, где n ≥ 6). Такая нефть используется не только для промышленного получения различных видов топлива, других продуктов химической переработки, но и в медицине, для лечения некоторых болезней кожи, нервной системы, опорно-двигательного аппарата человека. Другие месторождения дают нефть, имеющую значительное количество серу- и азотсодержащих соединений (что сильно ухудшает качество получаемых нефтепродуктов) [17]. Рисунок 1 – Коллекция видов нефтей ([26])Нефть остаётся ведущим энергоносителем, темпы добычи нефти и газа (попутного и природного) продолжают увеличиваться. Большие объёмы промышленного производства связаны со значительным количеством отходов деятельности. Отходы – показатель несовершенства технологии. Это, как правило, побочные продукты производства, использование которых пока нерентабельно или не найдены сферы их применения. Их хранение, утилизация, переработка проблематичны, поэтому единственный пока способ избавления от них – сброс в окружающую среду. Происходит загрязнение всех сфер планеты Земля – атмосферы, гидросферы, литосферы. Сбалансированные прежде экосистемы выходят из состояния равновесия, что отражается на качестве жизни самого человека. Решить проблему сохранения качества жизни человека невозможно без конкретного переосмысления современных экологических проблем, таких как сохранение чистоты и продуктивности природных сред, генофонда флоры и фауны, трофических цепей в природе, озонового слоя, биокруговорота веществ и других [12].Рисунок 2 – Фрагмент территории нефтепромысла (фото автора)Кроме того, при добыче и/или транспортировке нефти происходит её попадание в окружающую среду. Влияние нефтепродуктов на окружающую среду обусловлено химическим составом нефти, так как и её миграция в окружающей среде, и воздействие на флору и фауну зависят от природы индивидуальных химических компонентов. Нефть может оказывать прямое и косвенное негативное влияние на окружающую среду (рисунок 2). К нефтеразработкам ведут дороги, и часто они пролегают по возделываемым полям. Происходят разливы нефти по земле или по поверхности воды, при этом остается пленка непроницаемых для воздуха веществ. Начинается гибель почвенной флоры и фауны [24]. Наиболее токсичные фракции нефтиВ качестве эколого-геохимических характеристик основного состава нефти приняты содержание легкой фракции (начало кипения +200°С), метановых (включая твердые парафины), циклических углеводородов, смол, асфальтенов и сернистых соединений. Легкая фракция нефти содержит низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические углеводороды – это наиболее летучая часть нефти. Большую часть легкой фракции составляют метановые углеводороды, которые, находясь в почвах, водной или воздушной средах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы. Особенно быстро действуют неразветвлённые парафины с короткой углеводородной цепью. Они лучше растворимы в воде, легко проникают в клетки организмов через мембранные каналы, нарушают работу цитоплазматических мембран организма. Большинство микроорганизмов не поглощают нормальные алканы, содержащие в цепочке менее девяти атомов углерода, хотя и могут их окислить. Вследствие летучести и более высокой растворимости низкомолекулярных алканов их действие обычно не бывает долговременным. В солёной воде такие компоненты растворяются лучше и, следовательно, более ядовиты. Многие исследователи отмечают сильное токсическое действие легкой фракции на микробные сообщества и почвенных животных [4,5]. Легкая фракция перемещается по почвенному профилю и водоносным горизонтам, при этом значительно расширяется ареал первичного загрязнения. С уменьшением содержания легкой фракции токсичность нефти снижается, но за счёт увеличения относительного содержания возрастает токсичность ароматических соединений. Путем испарения из почвы удаляется от 20 до 40% легких фракций [8,17]. В нефтях, богатых легкой фракцией, существенную роль играют более высокомолекулярные метановые углеводороды, состоящие из нормальных алканов и изоалканов в соотношении 3:1. Метановые углеводороды с температурой кипения выше +200°С практически нерастворимы в воде. Их токсичность выражена гораздо слабее, чем у веществ с более низкомолекулярной структурой.Содержание твердых метановых углеводородов в нефти – важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах. Парафины не токсичны для живых организмов и в условиях земной поверхности (особенно при пониженных температурах) переходят в твердое состояние, лишая нефть подвижности.Алканы ассимилируют многие микроорганизмы (дрожжи, грибы, бактерии). Легкие нефтепродукты типа дизельного топлива при первоначальной концентрации в почве 0,5% за 1,5 месяца разрушаются на 10-80% от исходного количества в зависимости от содержания летучих углеводородов. Более полная деградация происходит при рН 7,4 (64,3-90%), в более кислой среде (рН 4,5) до 18,8% [24].Изменение кислотности среды приводит к глубоким биохимическим перестройкам. Например: при pH=6,5 -6 - гибнут моллюски, pH-6-5 – гибнет планктон, рыбы, насекомые; pH= 5,5 – мхи, pH=4,5 – вымирают микроорганизмы, развиваются бескислородные процессы с выделением метана и других газов [11].Твердый парафин очень трудно разрушается, с трудом окисляется на воздухе. Он надолго может перекрыть поры почвенного покрова, лишив почву возможности свободного влагообмена и дыхания. Это, в первую очередь, приводит к полной дестабилизации биоценоза.К циклическим углеводородам в нефти относятся нафтеновые (от 35 до 60%) и ароматические углеводороды. 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 углеводородов – кислоты и оксикислоты [25].К ароматическим углеводородам (аренам) относятся собственно ароматические структуры и сложные соединения, состоящие из ароматических и нафтеновых колец. Содержание в нефти аренов от 5 до 40%. Основную массу ароматических структур составляют гомологи бензола. Полициклические ароматические углеводороды с двумя и более ароматическими кольцами содержатся в нефти от 1 до 4 %. Среди них большое внимание обычно уделяется 3,4-бензпирену как наиболее распространенному представителю канцерогенных веществ.Ароматические углеводороды наиболее токсичные компоненты нефти. В концентрации всего 1 % в воде они убивают все водные растения. Нефть, содержащая 30 % - 40 % аренов, значительно угнетает рост высших растений. Бензол и его гомологи быстрее оказывают токсическое воздействие на организмы, чем высокомолекулярные соединения, которые более медленно проникают через мембраны клеток, но, действуя более длительное время, являются хроническими токсикантами. Ароматические углеводороды трудно поддаются разрушению. Экспериментально показано, что главным фактором их деградации в окружающей среде, в особенности в воде и воздухе, является фотолиз, инициированный ультрафиолетовым излучением. В почве этот процесс может происходить только на ее поверхности [5].Растворимые в воде ароматические углеводороды представляют наибольшую опасность для морской среды. Воздействие парафиновых углеводородов низкой молекулярной массы (десять атомов углерода и менее) может вызвать наркотическое действие, но необходимая для этого концентрация крайне высока и отсутствует в нефтяных пятнах. Имеющиеся данные указывают, что смерть взрослых морских организмов может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми ароматическими углеводородами, содержание которых составляет 10-4-10-2%. Смертельные концентрации таких компонентов для икринок и мальков ниже и равны 10-5%. Таким образом, икринки и мальки в 10—100 раз чувствительнее к действию углеводородов, чем взрослые организмы.Таблица 1 – Чувствительность водных организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающих отравления (по Ф.Рамад, 1981) Наименование организмовКонцентрация, С х10 –4, %Растения10-1000Рыба5-50Личинки (все виды)0,1-1,0Обитатели морского дна (креветки и т.д.)1-10Брюхоногие (улитки и т.д.)10-100Двустворчатые моллюски5-50Морские ракообразные1-10Другие морские беспозвоночные1-10После длительного пребывания в воде нефть теряет многие летучие и растворимые компоненты. В таблице 1 дана оценка токсической чувствительности различных морских организмов в виде концентрации ароматических соединений, вызывающей отравления [15].Смертельные исходы происходят при больших концентрациях, но возникают серьезные проблемы и при меньших концентрациях [23]. Смолы и асфальтены – это высокомолекулярные неуглеводородные компоненты нефти. Смолы – вязкие мазеподобные вещества, асфальтены – твердые, нерастворимые в низкомолекулярных углеводородах. Смолы и асфальтены содержат основную часть микроэлементов нефти, в том числе почти все металлы. Среди нетоксичных и малотоксичных металлов можно выделить кремний, железо, алюминий, марганец, кальций, магний, фосфор. Повышенные концентрации других микроэлементов, таких как медь, мышьяк, ртуть, никель, свинец оказывают токсическое воздействие на биоценозы. Вредное экологическое влияние смолисто-асфальтеновых компонентов на почвенные экосистемы заключается не только в химической токсичности, но и 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 [5].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 окислительных процессах нефти в почвах, независимо от того, происходит механическое вымывание загрязняющих веществ или нет, идет накопление смолисто-асфальтеновых веществ. Разрушение и вынос компонентов углеводородной фракции происходят гораздо быстрее.Загрязнение гидросферы нефтяными углеводородамиВ последние годы серьезное беспокойство вызывало загрязнение океанов нефтью в результате крушения танкеров и выбросов нефти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Такие примеры очень серьезны, однако загрязнения, вызванные ими, составляют лишь небольшую долю от общего количества загрязнений нефтяными углеводородами акватории мирового океана.Не все нефтяные загрязнения океана являются результатами несчастных случаев, привлекающих к себе так много внимания. Большинство авторов придерживается мнения, что количество такой нефти равно 5-10 млн. т. [19]. Гораздо чаще происходит сброс нефти в воду. Такие сбросы быстро покрывают большие площади, при этом толщина загрязнения бывает разной. Холодная погода и вода замедляют растекание нефти по поверхности, поэтому одно и то же количество нефти покрывает большие участки летом и меньшие зимой. Толщина разлитой нефти больше вдоль береговой линии. Движение нефтяного разлива зависит от ветра, течения и приливов. Некоторые виды нефти опускаются (тонут) и движутся под толщей воды или вдоль поверхности в зависимости от течения и приливов [21].Сырая нефть и продукты переработки начинают менять состав в зависимости от температуры воздуха, воды и света. Компоненты с низким молекулярным весом легко испаряются. Количество испарений колеблется от 10% при разливах тяжелых типов нефти и нефтепродуктов до 75% — при разливах легких типов нефти и нефтепродуктов. Некоторые компоненты с низким молекулярным весом могут растворяться в воде. Менее 5% сырой нефти и нефтепродуктов растворяются в воде. Этот «атмосферный» процесс способствует тому, что оставшаяся нефть становится более плотной и неспособной плыть по поверхности воды.Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее 6 месяцев, если разлив нефти не произошел накануне или непосредственно зимой в северных широтах. Нефть, попавшая во льды, начнет подвергаться воздействию воздуха, ветра, солнечных лучей и воздействию микробов. Период сохранения нефти в прибрежной окружающей среде варьирует от нескольких дней на скалах до десятилетий в укрытых от приливов и отливов и сырых участках [2].Нефть, удерживаемая в отложениях и на берегу, может быть источником загрязнения прибрежных вод.Периодические штормы часто поднимают огромное количество осевшей нефти и уносят их в море. В местах с холодным климатом из-за льдов, медленного движения волн, меньшей химической и биологической активности нефть остается в отложениях или на берегу на долгий период времени, чем в местах с умеренным или тропическим климатом. В холодном климате укрытые от приливов и отливов и сырые участки способны удерживать нефть неограниченное время. Некоторые отложения или сырые почвы содержат недостаточное количество кислорода для разложения; нефть разлагается без воздуха, но этот процесс идет медленнее.Основная доля загрязнений приходится на транспортирование нефти, так как основные нефтедобывающие районы расположены на значительном расстоянии от многочисленных районов потребления и переработки нефти и, следовательно, нефть необходимо транспортировать в океанских танкерах. В настоящее время по морю ежегодно транспортируется более 1 млрд. тонн нефти. Часть этой нефти (от 0,1 до 0,5 %) выбрасывается в океан в результате практики сброса промывочных, и балластных вод в открытое море.После разгрузки пустые танки танкера заполняют морской водой, которая служит стабилизирующим балластом на обратном пути. Морская вода образует эмульсию с нефтепродуктами, оставшимися в танках. Содержащий нефтепродукты балласт сливается в море на небольшом расстоянии от порта назначения. Аналогично освобождаются от балласта и суда других типов. Эта вода сбрасывается в зоны открытого моря специально оговоренных международными соглашениями, но часто эти операции совершаются недалеко от побережья в нарушение всех законов. Как правило, это проделывается ночью, или же сброс производится в кильватерную струю судна, что позволяет ввести в заблуждение патрульные самолеты. Таким образом, сотни тонн нефти сбрасываются в море в течение каждого рейса. Около половины (51%) потерь нефти при транспортировании приходится на загрузку балласта и очистку танков. Менее плотные нефтепродукты располагаются в верхней части танков, а относительно чистая морская вода выливается из нижней части танков в море. Нефтепродукты, смешанные с небольшим количеством морской воды, остаются в танках и затем перегружаются на очередной танкер до полного его заполнения. Большинство нефтеочистительных заводов принимают сырую нефть, содержащую морскую воду; фактически некоторые виды нефти содержат соленую воду [23].Движение нефти с поверхности воды в процессе растворения и превращения в эмульсию доставляют молекулы и частицы нефти к живым организмам. Микробы (бактерии, дрожжи, нитевидные грибки) в воде меняют состав нефти на мелкие и простые по структуре углеводороды и неуглеводороды. Частички нефти в свою очередь прилипают к частичкам в воде (обломкам, тине, микробам, фитопланктону) и оседают на дне, где микробы меняют легкие и простые по структуре компоненты. Тяжелые компоненты более устойчивы к микробному воздействию и в итоге оседают на дне. Эффективность воздействия микробов зависит от температуры воды, водородного показателя, процентного содержания соли, наличия кислорода, состава нефти, питательных веществ в воде и микробов. Таким образом, микробиологическое ухудшение наиболее часто возникает в случае уменьшения кислорода, питательных веществ и повышения температуры воды.Микробы, оказавшиеся под воздействием нефти, размножаются в морских организмах и быстро реагируют на большие выбросы нефти. От 40% до 80% разлитой сырой нефти подвергаются воздействию микробов [1].O наличии в морской среде загрязняющих веществ можно судить по морфологическим аномалиям или заболеваниям животных или растений. На сегодняшний день описан ряд болезней и патологических изменений у морских и эстуарных рыб, растений и беспозвоночных, возникающих при загрязнении. Беспозвоночные являются хорошими индикаторами загрязнения от сбросов в силу своей ограниченности в передвижении. Влияние разливов нефти на беспозвоночные может длиться от недели до 10 лет. Это зависит от вида нефти, обстоятельств, при которых произошел разлив и его влияния на организмы. Колонии беспозвоночных (зоопланктон) в больших объемах воды возвращаются к прежнему (до разлива) состоянию быстрее, чем те, которые находятся в небольших объемах воды. Это происходит из-за большого разбавления выбросов в воде и большей возможности подвергнуть воздействию зоопланктон в соседних водах [3]. Для биоиндикации могут использоваться показатели биосистем всех рангов. Обычно, чем ниже ранг биосистемы, используемой в качестве биоиндикатора, тем более частными могут быть выводы о воздействиях факторов среды и наоборот [16]. Тератогенный эффект факторов среды – способность вызывать y тест-организмов различные уродства, пороки развития. Последствия тератогенных воздействий различны: в одних случаях тератогенез может проявляться только на уровне клеточных органоидов, отдельных клеток; в других затрагивает ткани, органы и весь организм.Фильтрующий зоопланктон, двустворчатые моллюски и др. поглощают частички нефти. Хотя моллюски и большинство зоопланктона не способны переварить нефть они могут переносить ее и являются временным хранилищем [18]. Наиболее чувствительными оказались моллюски. Установлено, что моллюски подверженные воздействию водорастворимых фракций нефти откладывали пустые кладки, т.е. коконы (синкапсулы) без яйцевых капсул, или кладки были сильно видоизменены, а эмбрионы в яйцевых капсулах были модифицированы.Видимое проявление токсического эффекта, или поведенческая реакция на воздействие токсиканта, – реакция избегания гидробионтами среды. Так, моллюски, подверженные влиянию водорастворимой фракции нефти, пытались держаться выше уреза воды, или выползали из воды [19]. Помимо воздействия на отдельные водные организмы, нефть влияет и на целые экосистемы. В районах, где нефть часто попадает в воду, заметными становятся и изменения видового состава морского сообщества. Как нефть, так и нефтяные смолы (гудрон) содержат некоторые канцерогенные вещества. Результаты нескольких исследований, проведенных на моллюсках в загрязненных водах, свидетельствуют о том, что у этих животных обнаруживается аномально большое число новообразований, сходных с раковыми опухолями человека.Использование двустворчатых моллюсков для мониторинга химических канцерогенов в окружающей среде имеет значительные преимущества, так как они, в отличие от рыб, например, профильтровывают большие количества воды в течение длительного времени. Важно также то, что относительно небольшое число видов обитает почти во всех эстуариях Мирового океана.Более того, рак крови у двустворок описан для четырех континентов, и, хотя имеются доказательства в пользу как вирусной, так и химической этиологии этого заболевания, его появление, по-видимому, связано с присутствием в воде загрязняющих компонентов. Мы проводили наблюдения за формированием раковины морских моллюсков, обитающих в прибрежных водах залива Анива, на побережье которого имеется завод по сжижению природного газа и нефтеналивной терминал. Ани́ва — залив Охотского моря, у южного берега о. Сахалин. Ширина 104 км, длина 90 км, наибольшая глубина 93 метра. Суженная часть залива известна под названием бухты Лососей.Отмечали повышенную частоту встречаемости (87%) моллюсков с аномалиями развития раковины, как показано на рисунках 3,4. Для мидий это проявлялось в увеличении толщины раковины (до 10 мм, в норме раковины такого же размера имели толщину 5-6 мм), ее неравномерной толщине и нарастании слоев в разных участках, а также расщепление раковины на слои, идущие параллельно поверхности раковины (рисунки 3,4). Видовую принадлежность некоторых моллюсков точно определить не удалось, однако отмечали плоскую форму раковины неравномерной толщины, не характерную ни для одного известного в настоящее время вида (на рисунке 3 слева). По некоторым признакам можно предположить, что это был морской гребешок. Для других видов моллюсков также отмечали дефекты развития раковины, это проявлялось в появлении известковых наростов, неравномерной толщине, нехарактерной форме. Моллюски, собранные на материковом побережье Татарского пролива не имели видимых дефектов раковины (рисунок 5).Рисунок 3 – Аномальные формы раковин разных видов морских моллюсков (фото автора)Таким образом, моллюски являются чувствительной биоиндикаторной системой. Полученные результаты (в сравнении с результатами других авторов) показывают коррелятивную связь между неблагополучием экологической обстановки в регионе и морфологическими особенностями раковины моллюсков [18].Рисунок 4 – Слоистость раковины мидии (фото автора) 377190022225Рисунок 5 – Раковина моллюсков в норме (слева – мидия, справа – гребешок) (рисунки из интерактивного курса «Открытая биология»)Загрязнение почвенного покроваУ разлитой на земле нефти нет времени подвергнуться воздействию погоды прежде, чем она попадет в почву. Нефть, разлитая непосредственно на земле, испаряется, подвергается окислению и воздействию микробов. При пористой почве и низком уровне грунтовых вод нефть, разлитая на земле, загрязняет грунтовые воды.Общая особенность всех нефтезагрязненных почв – изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезо- и микрофауны и микрофлоры). Типы ответных реакций разных групп педобионтов на загрязнение неоднозначны: Происходит массовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после аварии большинство видов почвенных животных полностью исчезает или составляет не более 1% от контроля. Наиболее токсичными для них оказываются легкие фракции нефти. Комплекс почвенных микроорганизмов отвечает на загрязнение нефтепродуктами повышением валовой численности и усилением активности. Прежде всего, это относится к углеводородокисляющим бактериям, количество которых резко возрастает относительно незагрязненных почв. Развиваются «специализированные» группы, участвующие на разных этапах в утилизации углеводородов [8]. Максимум численности микроорганизмов соответствует верхним слоям почвы и снижается в них по мере уменьшения концентраций углеводородов. Основной подъём микробиологической активности приходится на этап естественной деградации нефти. В процессе разложения нефтепродуктов в почвах общее количество микроорганизмов обычно не превышает фоновых значений, но численность окисляющих нефть бактерий еще долгое время остаётся на высоком уровне. Изменение экологической обстановки приводит к подавлению фотосинтезирующей активности растительных организмов. Вначале это сказывается на развитии почвенных водорослей. Происходит их частичное угнетение, замена одних групп другими или полная гибель всей альгофлоры. Изменяются фотосинтезирующие функции высших растений, в частности злаков. В условиях южной тайги при высоких дозах загрязнения – более 20 л/м2 растения и через год не могут нормально развиваться. В загрязненных почвах снижается активность большинства почвенных ферментов. При любом уровне загрязнения ингибируются гидролазы, протеазы, нитратредуктазы, дегидрогеназы почв, несколько повышается уреазная и каталазная активности почв. Дыхание почв также реагирует на загрязнение нефтепродуктами. В первый период, когда микрофлора подавлена большим количеством углеводородов, интенсивность дыхания снижается, а затем с увеличением численности микроорганизмов интенсивность дыхания возрастает.Таким образом, процессы естественной регенерации биогеоценозов на загрязненных территориях идут медленно, причем темпы становления различных ярусов экосистем различны. Сапрофитный комплекс животных формируется значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров. Пионерами зарастания нарушенных почв часто являются водоросли [6,22,24].Роль микробов при загрязнении нефтью привело к огромному количеству исследований на этих организмах. Изучение в экспериментальных экосистемах проводились с целью определить отношение микробов к углеводородам и различным условиям выбросов. Нефть – это углеводороды и она может стимулировать или препятствовать активности микробов в зависимости от количества и типа нефти и состояния колонии микробов. Лишь стойкие виды могут употреблять нефть как пищу. Виды колоний микробов могут приспособиться к нефти, поэтому их количество и активность могут увеличиться [1,8].Проблема отрицательного воздействия на окружающую среду техногенных загрязнений от деятельности нефтегазового комплекса на сегодняшний день актуальна и важна. В результате техногенных загрязнений происходят глубокие изменения практически всех компонентов окружающей среды. Экологический ущерб как от катастроф, так и от систематических относительно не крупных потерь нефти и нефтепродуктов велик. В местах добычи, переработки, транспортировки и распределения нефти загрязнение почв превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от нефтепромысла содержание нефти в почве превышает ПДК в 33 раза [14].Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Эти изменения отражаются на фенотипе и физиологии растений (рисунок 6). Рисунок 6 – Растения, выросшие на плодородной почве (А) и на почве, загрязнённой нефтью (Б) (фото автора)Сильное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь [12].Изменение (увеличение или уменьшение) содержания микроэлементов в почве сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндемические заболевания. Последствия могут проявить себя через несколько десятков лет, имитируя наследственные заболевания.Косвенное влияние нефтедобычи на биогеоценозыКосвенное влияние нефтедобычи сказывается на сокращении сельскохозяйственных угодий. Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды от загрязнения, является создание комплексной автоматизации процессов добычи, транспорта и хранения нефти. Специалистам удалось, используя энергию недр и глубинных насосов, обеспечить подачу нефти от скважины к центральным нефтесборным пунктам (заводам) без промежуточных технологических операций. Однако это не решает всех проблем, связанных с нефтедобычей. Трубы нефтепровода засоряются сопутствующим с нефти парафином, который собирают в специальные резервуары (накопители) или специальными машинами и сжигают недалеко от скважины, как показано на рисунке 6, но при этом образуются значительные количества диоксида и монооксида углерода, которые загрязняют окружающую среду, чистого углерода (сажи), который загрязняет и среду, и саму скважину [10,24].Рисунок 7 – Сжигание парафина в накопителях (фото автора)Чтобы произвести чистку такой скважины специальным машинам приходится проделать долгий путь, который очень часто пролегает через поля, заселенные культурными растениями.Рисунок 8 – Поврежденные поля с озимыми культурами (фото автора)Недобросовестные водители, «заезживают» большие площади полей с озимой пшеницей, подсолнечником и др. культурами, тем самым безжалостно сокращая плодородные земли и впоследствии урожай. Повреждение посевных площадей показано на рисунке 8. Это свидетельствует не только о безразличии к окружающей среде, но и о пренебрежении трудом землепашцев.При заправке машин на полях и в лесах, на лесосеках и т.д. почва загрязняется нефтепродуктами. Участки нефтедобычи являются главными загрязнителями почвы [14,19].Повреждённые транспортными средствами верхние слои почвы особенно трудно восстанавливаются в зоне тундры, где процесс рекреации длится многие десятилетия.Всё это говорит о том, что использование нефти и нефтепродуктов должно быть весьма аккуратным, продуманным. Нефть требует к себе внимательного обращения. Это необходимо помнить не только каждому нефтянику, но и всем, кто имеет дело с продуктами нефтехимии.Рисунок 9 – Выжигание нефти на почве (фото автора)Среди техногенных факторов, возникающих в процессе эксплуатации нефтегазовых месторождений, наиболее агрессивными и разрушительными для природной среды являются химические загрязнения, связанные с продуктами сгорания газа в факелах или непосредственно на почве, как показано на рисунке 9, с разливами нефти, захороненными отходами бурения. На месте сгоревшей нефти долгое время остаётся выгоревшая земля, лишённая на долгое время любых видов флоры и фауны.Нефть и коррозия нефтяного оборудованияСырая нефть,  нефтяные и буровые шламы, а также сточные воды, в которых сконцентрировано большое количество вредных химических соединений, попадают в водоемы и на прочие объекты окружающей среды при:бурении эксплуатационных скважин;аварийном фонтанировании нефтяных и газовых скважин;авариях средств транспорта;прорывах нефтепроводов;нарушении герметичности эксплуатационных трубных колонн;поломках применяемого оборудования;сбросе в водоемы  промысловых сточных вод, не прошедших соответствующую очистку [21].В настоящее время существуют две теории о происхождении нефти – органическая и минеральная. Хотя большинство исследователей придерживается органической теории, она все еще остается гипотетической, поскольку в современных условиях не удалось воспроизвести процесс образования нефти [4]. С месторождениями нефти часто связаны месторождения горючих газов. Диффундируя по трещинам, газы могут достигать земной поверхности, где происходит их окисление. Окисление метана идет до углекислоты. При этом выделяется большое количество свободной энергии, которую некоторые микроорганизмы, вероятно, могут использовать для фиксации продуктов окисления метана. Изучение распространения метан- и пропанокисляющих бактерий было положено Г. А. Могилевским в основу микробиологического метода поиска нефти и газа. Громадные количества газа ежегодно поступают в верхние почвенные горизонты, где они окисляются бактериями [4,22]. Сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) живут как в системах водоснабжения, так и в нефте- и газопроводах. Т.е. и там, где есть кислород (например, аэрированная вода в системе водоснабжения), и там, где его нет (например, нефтепровод или водометанольный раствор). Сами СРБ – это анаэробные бактерии, и только благодаря симбиозу им удается обитать в таких разных условиях. В системах, где есть кислород, СРБ живут под слоем отложений или под пленками, которые создают для них другие бактерии.Бактерии ускоряют образование зоны окисления на сульфидных месторождениях. Окислительные процессы, которые ведут микроорганизмы на серных месторождениях, могут привести к потерям тысяч тонн руды. Образование сероводорода на нефтяных месторождениях вызывает коррозию нефтяного оборудования и портит качество нефти и горючего газа. О масштабах, каких может достигнуть деятельность микроорганизмов в природе, говорит, например, тот факт, что только в реку Огайо в США за 1932 г. поступило 3 млн. т серной кислоты. А, по мнению исследователей, около 3/4 серной кислоты, образующейся в угольных шахтах, имеет биологическое происхождение. [4,13].Сульфатвосстанавливающие бактерии, по мнению большинства исследователей, являются наиболее вредными для процесса нефтедобычи. Адаптируясь в нефтяном пласте, СРБ вызывают интенсивные процессы образования сероводорода. Сероводород усиливает коррозию нефтяного оборудования, ухудшает товарное качество добываемых нефти и газа и создает дополнительные технологические сложности при очистке и переработке этих продуктов. Особенно интенсивное образование сероводорода происходит при закачке в нефтяной пласт богатой сульфатами морской воды. Большие количества сероводорода вызывают коррозию нефтяного оборудования. Сульфатредуцирующие бактерии также ускоряют процесс электрохимической коррозии, окисляя выделяющийся на катодных участках металла водород. Бактериальное потребление водорода вызывает нарушение ионного равновесия воды. Гидроксильные ионы также вызывают коррозию. Образование сплошного слоя сульфида железа на металле приостанавливает коррозию. Сульфатредуцирующие бактерии в анаэробных условиях вызывают коррозию любого металлического оборудования. Например, ежегодный ущерб от коррозии трубопроводов составляет десятки миллионов долларов, и половину убытков относят за счет деятельности сульфатредуцирующих бактерий [13]. Не исключается и тот факт, что происходит влияние химических реагентов по борьбе с сульфатредуцирующими бактериями.Механизм стимулирующего коррозию действия СВБ обусловлен в значительной степени не столько непосредственным участием этих бактерий в коррозионном процессе, сколько воздействием продуктов их жизнедеятельности — сероводорода и затем сульфида железа. При соединении с влагой атмосферы, при дождях, сероводород проявляет кислотные свойства. Поэтому борьба с СВБ означает, прежде всего, борьбу с сероводородной коррозией, проявляющейся в специфических условиях. Успех борьбы с сероводородной коррозией в присутствии СВБ зависит во многом от знания условий формирования биоценоза, особенностей жизнедеятельности СВБ (при добыче, транспорте и подготовке нефти, утилизации сточных вод) и других совокупных факторов. Применение предупредительных мер, направленных на предотвращение развития СВБ с начала разработки нефтяных месторождений, позволит исключить появление сероводорода в добываемой нефти [9].Таким образом, нефть влияет не только на биогеоценозы, но и на нефтедобывающее оборудование, вызывая его коррозию и, соответственно, это увеличивает частоту, стоимость ремонта и замены оборудования.Заключение В последние годы одним из наиболее приоритетных загрязнителей окружающей среды является нефть. Ее повсеместная распространенность и негативное воздействие на почвенно-растительный покров, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, экологические системы и здоровье населения отмечаются на всех стадиях освоения нефтяных месторождений – от бурения до промышленной переработки, ликвидации оборудования и доставки потребителю.При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов: 1) уникальная многокомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения; 2) гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития; 3) многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т.д.Полевые исследования показали, что при нефтяном загрязнении происходят существенные сдвиги в морфологических и агрохимических свойствах почвы. Происходит склеивание структурных отдельностей, сильно нарушается аэрация, создаются анаэробные условия, нарушается окислительно-восстановительный потенциал. Почва теряет способность впитывать и удерживать влагу. Резко увеличивается содержание углерода в почве за счет углерода нефти, что приводит к нарушению соотношения между углеродом и азотом.Исследованиями установлено, что утрата плодородия почвы связана с непосредственным гербицидным влиянием легких фракций нефти, так и с ухудшением агрохимических, агрофизических и биологических свойств почв вследствие гидрофобизации замазученных почв. Нефтяное загрязнение почвы приводит к глубоким изменениям всех свойств почвы, в результате чего нарушается ее плодородие. Это – ухудшение водно-воздушных и физико-химических свойств, поглотительной способности и снижения запасов содержания элементов минерального питания растений. Исследования показывают, что около 40-50% химических загрязнителей остаются в почве. Их остатки соединяются с гумусом. Анализ данных литературы показал, что от разлива нефти в почве гибнет гумус, что делает почву мертвой и плодородие восстанавливается только через несколько лет после загрязнения почвы. Несмотря на то, что в настоящее время имеется мало литературы по изучению влияния загрязнения нефтью и нефтепродуктами биогеоценозов, актуальность проблемы не снижается.При низкой вязкости нефть обладает способностью покрывать тончайшей пленкой значительные участки земной поверхности и оказывает влияние на кислородный режим поверхностных слоев. При значительной степени загрязнения происходит нарушение экологического равновесия, проявляющееся в изменении почвообразовательных процессов и веками складывающихся биоценозов. В некоторых случаях эти изменения приводят к необратимым последствиям –гибели растительного покрова, микроорганизмов, животных.Нефтяное загрязнение оказывает отрицательное действие почти на все группы почвенных беспозвоночных, однако степень этого влияния различна. Наиболее быстро выпадают крупные беспозвоночные (насекомые, черви), более устойчивы мелкие членистоногие, но и они испытывают значительное угнетение. Наиболее толерантны к загрязнению простейшие. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что в качестве биологических индикаторов загрязнения почвы нефтью могут быть использованы как крупные, так и мелкие почвенные животные. Загрязненная почва населенных мест может стать источником постоянного опосредованного поступления нефтяных углеводородов по многочисленным трофическим цепям, что увеличивает риск возникновения и роста заболеваний, этиологически связанных с факторами окружающей среды.Таким образом, в результате проведенных исследований установлено косвенное и прямое негативное влияние загрязнения нефтью на экосистемы. Прямое влияние нефтяных загрязнений проявляется в том, что нефть, проникая в почву, меняет ее физико-химические параметры, что сказывается на растительных и животных организмах, составляющих биоценоз. Растения на слабо загрязненных почвах развивались быстрее, что приводило их к быстрому отмиранию. На сильно загрязненных почвах происходило отставание растений в росте и их гибель. Более устойчивой к загрязнению оказалась пшеница мягкая, чем овес посевной. Мы не можем пока дать объяснение данным фактам. В доступной нам литературе авторы так же ограничиваются констатацией факта.Эти наблюдения тем более важны, что пшеница является одним из важнейших продуктов питания. Вредные вещества, накопляясь в зерне, могут перейти в организм человека.Косвенное влияние проявляется в повреждении полей, занятых сельскохозяйственными культурами, коррозией нефтедобывающего и перерабатывающего оборудования, в результате прокладки дорог к нефтедобывающим комплексам, загрязнении атмосферы в результате сжигания парафина в накопителях, газа в факелах и т.п.Список использованных источников 1. Алехин В.Г., Емцев В.Т.,Рогозина Е.А., Фахрутдинов А.И. Биологическая активность и микробиологическая рекультивация почв, загрязненных нефтепродуктами. // Биологические ресурсы и природопользование. Сборник научных трудов. - Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. пед. ин-та, 1998. Вып. 2.-с. 95 – 1052. Березин А.Е., Дюкарев А.Г., Полищук Ю.М., Токарева О.С. Анализ воздействий нефтедобычи на природную среду юго-востока западной Сибири //Материалы юбилейной научно-практической конференции «Добыча, подготовка и транспорт нефти и газа», 5 – 6 октября 1999 г., Томск (тезисы докл.). – Томск: Изд-во «Компания Милон», 1999. - с. 85-87. 3.Брагина, И.Ю. Сезонная и межгодовая изменчивость зоопланктона по результатам исследований 1995-1999 гг. в проливе Лаперуза (Соя) и прилежащих водах.// Труды СахНИРО, 2002.– Т. 4.4. Грабович, М.Ю. Участие прокариот в круговороте серы // Соросовский образовательный журнал, 1999, №12, с. 16-20.5. Ефремова С.Ю., Шарков Т.А., Лукьянец О.В. Экологический мониторинг загрязнения почв // Известия ПГУ им.В.Г. Белинского. - 2011. - №25. - С.568-571. Ильинский В.В., Семяняко М.Н., Юферова С.Г., Трошина Н.Н., Коронелли Т.В. Азотно-фосфорные удобрения для стимуляции биодеградации нефтяных УВ в морской среде. // Вестник МГУ. Сер. биол. - 1991. № 2. Исмаилов Н.М. Микробиологическая и ферментативная активность нефтезагрязненных почв // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем./ - М., 1988.Калачников, И.Г. Влияние нефтяного загрязнения на экологию почв и почвенных микроорганизмов. Экология и популяционная генетика микроорганизмов/ И.Г.Калачников – Свердловск, 1987.Киреева Н.А., Водопьянов В.В., Григориади А.С. Эффективность применения биопрепаратов для восстановления плодородия техногенно-загрязненных почв // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. - №1-4. - С.1023-1026.Комарова, Н.Г. Основы экологии и геоэкологии/ Н.Г. Комарова - М.: Академия, 2012. - 272 с.11. Коновалов, С.К., Кубряков А.И., Демышев С.Г. Параметризация химико-биологических процессов окисления и численного моделирования сезонного хода распределения нефтяных углеводородов в аэробной зоне Черного моря. // Мор. гидрофиз. журн., 2004. – № 1. – С. 26–40. 12. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2012. - 608 с.Короновский В. Н. Общая геология. - М.: Изд-во «КДУ», 2006.14. Медведев В.Т., Новиков С.Г., Каралюнец А.В., Маслова Т.Н. Охрана труда и промышленная экология. - М.: Академия, 2012. - 416 с.15. Рамад, Ф. Основы прикладной экологии/Ф. Рамад. – Л.: Гидрометеоиздат, 198116. Реймерс, Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы./Н.Ф.Реймерс.–М.: Журнал «Россия молодая», 1994.17. Рябов, В.Д. Химия нефти и газа/В.Д.Рябов. – М.: Техника, 200418. Савичева, А., Боженко, И. Влияние нефти на морских моллюсков южного побережья Сахалина. //В сб. Материалы 10 научно-практической конференции БГТИ (ф) ГОУ ОГУ, 2008.19. Степанова, Н.Н. Анализ состояния окружающей среды в зонах воздействия нефтегазового комплекса с использованием ГИС./ Н.Н. Степанова, О.С. Токарева, И.Л. Торовина, Т.А. Ципилева, И.Г. Ященко.//Геоинформатика. Теория и практика. Вып.1. – Томск: Изд-во ТГУ, 1998. – С.330 – 336. 20.Фащук, Д.Я. Геоэкологические последствия разливов нефти./ Д.Фащук и др. // Известия АН РФ. Сер. Географическая, 2005, №5.21. Патин, С.А. Нефть и экология континентального шельфа. – М.: ВНИРО, 2001. – 247. 22. Шаркова С.Ю. Изменение химических характеристик почвы под действием нефтезагрязнения // Известия ПГУ им.В.Г. Белинского. - 2011. - №25. - С.610-613.Интернет-источники:23. Алберс, П.Х. Разливы нефти и живые организмы. // http: www. Sakhalin/environment/ru, 1998.24. Козлов, К.С. Изучение влияния загрязнения почвы нефтью, бензином и дизельным топливом на дождевых червей. /К.С.Козлов.- 2003. http://sun.tsu.ru /mminfo/0182-77860/018277860.pdf25. Полякова, Л.П. Химический состав и свойства нефтей различных горизонтов нафталанского месторождения. www.nglib.ru, 2001. 26. neftok.ru›raznoe/neft-tsvet.html