|
|
Ноооооо. Экологии и безопасности жизнедеятельности
4.3 Нефтедобыча и нефтепереработка в РТ По состоянию на первое января 2015 года на территории республики учтено 206 нефтяных месторождений с извлекаемыми запасами углеводородов промышленных категорий 915,608 млн. т. На территории РТ в 2014 году осуществляли добычу нефти 35 нефтяных компаний, в том числе ОАО «Татнефть» и 34 малые нефтяные компании
(МНК), которыми добыто 33,1 млн. т. нефти. Доля ОАО «Татнефть» - 26,2 млн. т. нефти (79,2% от объема всей добычи, МНК - 6,9 млн. т. (20,8%).
41 Нефть разрабатывается на территории 22 муниципальных районов, расположенных в южной и юго-восточной части Татарстана. Северо-восточная часть республики менее перспективна и представлена мелкими месторождениями. Западная часть республики является малоизученной и менее перспективной для поисков нефти. По количеству остаточных извлекаемых запасов месторождения подразделяются на мелкие (более 160 месторождений, средние (Бавлинское, Архангельское, крупные (Ново-Елховское) и уникальные
(Ромашкинское). Запасы нефти Ромашкинского и Ново-Елховского месторождений весьма значительны и составляют 47,2% запасов нефти промышленных категорий и 55,5% ее добычи. Кроме того, геофизическими работами (сейсморазведкой) и структурно-поисковым бурением подготовлено около 200 перспективных объектов (Минерально-сырьевая база, 2015). По своему качеству татарстанская нефть более тяжелая (удельный вес
0,9), с высоким содержанием серы. Она относится к типу URALS, как и вся российская нефть. URALS - российская марка экспортной нефтяной смеси, которую получают смешением высокосернистой нефти Урала и Поволжья с легкой западносибирской нефтью. Итоговое содержание серы составляет около
1,3%. Нефть данного типа оценивается на мировом рынке ниже, чем поставляемая арабскими странами нефть типа Т (содержание серы не более 0,2-0,4%). Наибольшие объемы сернистой нефти в систему нефтепроводов Транснефти закачиваются компанией ОАО «Татнефть» - порядка 23-24 млн т/год с содержанием серы до 4%. Для переработки высокосернистой нефти планировалось запустить нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) в г. Нижнекамске, что позволило бы решить проблему реализации части добываемого в республике сырья. Первая очередь завода ТАНЕКО (ТАтарстанский НЕфтеперерабатывающий КОмплекс) запущена в 2011 году. Запуск второй очереди планировался в ноябре 2012, однако, по ряду причин отложен до 2017 года. В связи с этим остается нерешенной проблема реализации высокосернистой нефти и ее транспортировки в системе Транснефти.
42 Крупнейшими предприятиями оказывающими негативное воздействие на окружающую среду являются ОАО «Татнефть», ОАО «ТАНЕКО». Промышленная нефтедобыча в юго-восточных районах Татарстана ведется более 60 лет. Экологические проблемы появились уже впервые годы работы предприятий. В этой связи руководство компаний взяло курс на решение природоохранных проблем собственными силами. Сегодня в компании ОАО
«Татнефть» действует третья долгосрочная экологическая программа рассчитанная на 2000-2015 гг. Главной целью этой программы является обеспечение состояния окружающей среды на нормативно-допустимом уровне. Для предупреждения аварийных прорывов разработан и внедрен комплекс технологий антикоррозионная защита труби резервуаров технологии переработки жидких и твердых нефтешламов; улавливание легких фракций углеводородов и др. Построены и сданы в эксплуатацию Камские очистные сооружения, что позволяет исключить сброс в р. Кама сточных вод в объеме 1,3 млн м
3
/год и загрязняющих веществ - в объеме 245 т/год. Так, на природоохранные цели в 2014 году было выделено 5 млрд рублей Природоохранная деятельность, 2009). Регион интенсивной добычи и транспортировки нефти в РТ является также и важным сельскохозяйственным регионом, где сосредоточена большая часть плодородных черноземов республики. В связи с чем, проблема сохранения и рекультивации почв является чрезвычайно актуальной. ОАО
«Татнефть», наряду с традиционными методами рекультивации почв, использует и новейшие биотехнологические разработки. Перспективным является использование местного агроминерального нерудного сырья в целях рекультивации и очистки сточных вод. Так, в ГНУ Татарский НИИАХП
Россельхозакадемии» разработана технология ремедиации нефтезагрязненных почв с использованием в качестве сорбента наноструктурного бентонита Тарн-
Варского месторождения РТ и аборигенных микроорганизмов-деструкторов
(Яппаров, 2013).
43 Учеными Казанской государственной сельскохозяйственной академии предложено использование местных фосфоритов, цеолитов и глауконитов для рекультивации техногенно-загрязненных почв (Агроминеральные ресурсы,
2002; Алиев ША. и др, 2009). Вопросы
1. Дать общую характеристику нефтедобывающего комплекса РТ.
2. Дать качественную характеристику нефти Татарстана.
3. Привести примеры использования местного агроминерального сырья при рекультивации земель в РТ. Задание Подготовить реферат на предложенные темы 1. История нефтедобычи в РТ. 2. Экологические программы и мероприятия крупнейших нефтедобывающих компаний РТ. 3. Роль химической и нефтехимической промышленности в экономике РТ.
44 5. Полиметаллическое загрязнение окружающей среды 5.1 Тяжелые металлы в биосфере Значение понятия тяжелые металлы трактуется по-разному, в связи, с чем количество элементов относимых к этой группе варьирует. В качестве критериев принадлежности к тяжелым металлам (ТМ) используют атомную массу, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы (Башкин, Касимов, 2004). Для биологической классификации, по мнению Ю.В. Алексеева (1987), правильнее руководствоваться неплотностью, а атомной массой, те. относить к ТМ все металлы периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 40 а.е.м. С химической точки зрения, ТМ - это элементы с атомной массой свыше 50 а.е.м., обладающие свойствами металлов (Степин, Цветков,
1994). С физической точки зрения, ТМ называют элементы, которые имеют плотность более 5 г/см
3
(кроме благородных и редких. Подругой классификации, в эту группу включают цветные металлы с плотностью большей, чему железа (7,87 гр/см
3
), такие как свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, олово, сурьма, висмут, ртуть. Главными природными источниками тяжелых металлов являются породы магматические и осадочные) и породообразующие минералы. В последние десятилетия в процессы миграции ТМ в природной среде интенсивно включилась деятельность человечества. Количества химических элементов, поступающие в окружающую среду в результате техногенеза, в ряде случаев значительно превосходят уровень их естественного поступления. Например, глобальное выделение свинца (Pb) из природных источников в год составляет
12 тыс.т., а антропогенная эмиссия - 332 тыс.т. К возможным источникам загрязнения биосферы тяжелыми металлами относят предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды, машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования,
45 хромирования, кадмирования, заводы по переработке аккумуляторных батарей, автомобильный транспорт и другие. В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам, другие, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Поэтому ионы меди, кобальта или даже хрома, если их содержание в живом организме не превышает естественного, можно именовать микроэлементами, если же они генеалогически связаны с заводской трубой, то это уже тяжелые металлы. Термин "тяжелые металлы" связан с представлением об их высокой токсичности. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. Эти металлы относят к классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому. В нее входят кадмий, медь, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны (Ревич, 2007). Общие закономерности распределения химических элементов могут быть выявлены лишь при анализе среднего химического состава земной коры, который впервые был установлен в 1889 г. Среднее содержание химического элемента в земной коре или какой-либо ее части назвали кларком, в честь американского геохимика ФУ. Кларка, посвятившего более 40 лет решению данной проблемы. Кларки литосферы неоднократно проверялись различными методами, и средний химический состав части литосферы доступной для исследования установлен достаточно точно. Главная особенность распространения химических элементов - это огромная контрастность кларков. Контрастность распространения химических элементов станет особенно наглядной, если расположить все элементы вряд по их кларкам. Тогда окажется, что почти половина твердой земной коры состоит из одного элемента - кислорода (кларк 47%). На втором месте стоит кремний (29,5%), на третьем - алюминий (8,05). В сумме они составляют 84,55% твердой земной коры. Если к этому числу добавить еще железо (4,65), кальций (2,96), калий 46 (2,5), натрий (2,5), магний (1,87), титан (0,45), то получим 99,48%, те. практически почти всю земную кору. На долю остальных 80% элементов приходится менее 1% массы литосферы. Различают кларки весовые (в процентах массы на 100 частей или в граммах на тонну, атомные (в процентах от общего количества атомов, объемные (в процентах от общего объема электростатических полей атомов. В ландшафте в целом преобладают те же элементы, что ив литосфере, нов нем большую роль играют углерод, водород, азот, хлор, поступающие главным образом из атмосферы и гидросферы. Понятие кларк нельзя применять при характеристике среднего содержания элементов в пределах отдельного региона или массива (например, Кавказских гор, Татарстана и т.д.). В таком случае используются понятия среднее содержание или фон (Виноградов, 1957). Для того чтобы решать различные экологические проблемы, нужно в первую очередь знать содержание химических элементов в интересующей системе или отдельном объекте, а также эталонные содержания этих же элементов в подобных системах и объектах. К числу особо важных из них должны быть отнесены горные породы, поверхностные и подземные воды, атмосфера, почвы, растения. Фоновое содержание (геохимический фон) - это среднее содержание химических веществ в природных телах поданным изучения их естественного распределения в пределах однородного в ландшафтно-геохимическом отношении участка, расположенного вне зон прямого техногенного воздействия. Формирование фонового загрязнения окружающей среды обусловлено природными и антропогенными источниками загрязняющих веществ. Природные источники выветривание и выщелачивание горных пород, вынос морской соли с поверхности Мирового океана, извержения вулканов. Антропогенные источники промышленность, энергетика, транспорт, сельское хозяйство и т. д. Главная задача эколого-геохимических исследований заключается в выявлении геохимических аномалий ив оценке их экологической и
47 гигиенической значимости. Аномалией является отклонение от эколого- геохимических норм, свойственных определенному району, геохимическому ландшафту, типу почв, растений, вод, животных организмов и т.д. (Сидоренко,
Кутепов, 1994). Техногенные геохимические аномалии - участки территории, в пределах которых параметры распределения химических элементов достоверно отличаются от геохимического фона. По распространенности выделяют глобальные (О в атмосфере, региональные (в результате применения ядохимикатов, удобрений, локальные (вокруг заводов, рудников) аномалии. По приведенным ниже данным можно судить о размерах антропогенной деятельности человечества вклад техногенного свинца составляет 94-97% остальное - природные источники, кадмия - 84-89%, меди - 56-87%, никеля -
66-75%, ртути - 58%. Вопросы
1. Какие химические элементы относят к тяжелым металлам
2. Охарактеризуйте источники поступления тяжелых металлов в биосферу.
3. Что такое «ксенобиотики»?
4. Чем отличается понятие кларк от понятия фон
5. Что называют геохимической, природной и техногенной аномалиями
5.2 Тяжелые металлы в почвах и поверхностных водах Содержание ТМ в почвах зависит, как установлено многими исследователями, от состава исходных горных пород, значительное разнообразие которых связано со сложной геологической историей развития территорий. Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхнем горизонте и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями и эрозии. Период
48 полуудаления ТМ значительно варьирует для разных элементов Zn - 70-510 лет, Cd - 13-110 лет, Cu - 310-1500 лет, Pb - 740-5900 лет (Перельман, 1999). Свинец (Pb). Атомная масса 207,2. Приоритетный элемент-токсикант. Все растворимые соединения свинца ядовиты. В естественных условиях он существует в основном в форме PbS. Кларк Pb в земной коре 16,0 мг/кг. По сравнению с другими ТМ он наименее подвижен, причем степень подвижности элемента сильно снижается при известковании почв. Подвижный Pb присутствует в виде комплексов с органическим веществом. Средняя концентрация этого элемента в почвах мира достигает по разным оценкам от 10 до 35 мг/кг. ПДК свинца для почв в России - 30 мг/кг, в Германии - 100 мг/кг. Высокая концентрация свинца в почвах может быть связана как с природными геохимическими аномалиями, таки с антропогенным воздействием. При техногенном загрязнении наибольшая концентрация элемента, как правило, обнаруживается в верхнем слое почвы. В некоторых промышленных районах она достигает 1000 мг/кг. Кадмий (Cd). Атомная масса 112,4. Кадмий по химическим свойствам близок к цинку, но отличается от него большей подвижностью в кислых средах и лучшей доступностью для растений. Кларк кадмия в литосфере 0,13 мг/кг. В почвообразующих породах содержание металла в среднем составляет в глинах и глинистых сланцах - 0,15 мг/кг, лессах и лессовидных суглинках – 0,08, песках и супесях - 0,03 мг/кг. Наибольшие концентрации кадмия в верхнем слое почв отмечаются в горнорудных районах - до 469 мг/кг, вокруг цинкоплавилен - до 1700 мг/кг. Ориентировочно-допустимая концентрация (ОДК) кадмия для песчаных и супесчаных почв в России составляет 0,5 мг/кг, в Германии ПДК кадмия - 3 мг/кг. Загрязнение почвенного покрова кадмием считается одним из наиболее опасных экологических явлений, так как он накапливается в растениях выше нормы даже при слабом загрязнении почвы. Цинк (Zn). Атомная масса 65,4. Его кларк в земной коре 83 мг/кг. Цинк концентрируется в глинистых отложениях и сланцах в количествах от 80 до 120 мг/кг. Важными факторами, влияющими на подвижность Zn в почвах, являются
49 содержание глинистых минералов и величина рН. При повышении рН элемент переходит в органические комплексы и связывается почвой. Среднее содержание цинка в почвах мира составляет 90 мг/кг. Основными антропогенными источниками его поступления в первую очередь являются предприятия цветной металлургии. Загрязнение почв этим металлом привело в некоторых областях к крайне высокой его аккумуляции в верхнем слое почв – до 66400 мг/кг. ОДК цинка для песчаных и супесчаных почв России равна 55 мг/кг, в Германии ПДК - 100 мг/кг. Медь (Cu). Атомная масса 63,5. Кларк в земной коре 47 мг/кг. В химическом отношении медь - малоактивный металл. Наибольшее количество элемента накапливают базальты (100-140 мг/кг), наименьшее же ее содержание отмечается в песчаниках, известняках и гранитах (5-15 мг/кг). Среднее содержание меди в почвах мира 30 мг/кг. Вблизи индустриальных источников загрязнения в некоторых случаях может наблюдаться загрязнение почвы медью до 3500 мг/кг. Среднее содержание металла в почвах центральных и южных областей России составляет 4,5-10,0 мг/кг, юга Западной Сибири - 30,6 мг/кг, Сибири и Дальнего Востока - 27,8 мг/кг. В России ПДК меди - 55 мг/кг, ОДК для песчаных и супесчаных почв - 33 мг/кг, в Германии ПДК - 100 мг/кг. Никель (Ni). Атомная масса 58,7. Кларк элемента в земной коре 58 мг/кг. Наибольшие концентрации никеля, как правило, наблюдаются в глинистых и суглинистых почвах, в почвах, сформированных на основных и вулканических породах и богатых органическим веществом. Содержание Ni в почвах мира колеблется в широких пределах - от 1 до 100 мг/кг, составляя в среднем 50 мг/кг. Концентрация никеля в почвах европейской части России составляет -
51-54 мг/кг, Западной Сибири - 37-41 мг/кг. Уровень концентрации никеля в верхнем слое почв зависит также от степени их техногенного загрязнения. В районах с развитой металлообрабатывающей промышленностью в почвах встречается очень высокое накопление никеля (до 26000 мг/кг). В России доля загрязненных никелем почв в ряду других ТМ (Pb, Cd, Zn, Cr, Co и др) является фактически
50 самой значительной и уступает только землям загрязненным медью. Содержание никеля в почвах России ограничивается следующими нормативами ПДК - 85 мг/кг; ОДК для песчаных и супесчаных почв - 20; ОДК обменной формы - 4,0 мг/кг. В Германии безопасным содержанием валового никеля в почвах считается 80-200 мг/кг. Хром (Cr). Атомная масса 52. Кларк хрома в земной коре - 83 мг/кг. Содержание металла в почвообразующих породах разных регионов весьма разнообразно, причем его количество тесно связано с гранулометрическим составом пород легкие песчаные и супесчаные породы - 16 мг/кг, а среднесуглинистые и глинистые - около 60 мг/кг. Среднее содержание хрома в почвах - 70 мг/кг. Наибольшее содержание элемента отмечается в почвах, сформированных на богатых этим металлом основных и вулканических породах. В России его высокие концентрации в почвах в естественных условиях обусловлены обогащенностью хромом почвообразующих пород. Курские черноземы содержат 83 мг/кг хрома, дерново-подзолистые почвы Московской области - 100 мг/кг, в почвах Урала - до 10000 мг/кг, Западной Сибири - 86-115 мг/кг. Вклад антропогенных источников в поступление хрома весьма значителен. Металлический хром в основном используется для хромирования в качестве компонента легированных сталей. Загрязнение почв Cr отмечено за счет выбросов цементных заводов, отвалов железохромовых шлаков, нефтеперегонных заводов, предприятий черной и цветной металлургии, использования в сельском хозяйстве осадков промышленных сточных вод, особенно кожевенных предприятий, и минеральных удобрений. Наивысшие концентрации хрома в техногенно-загрязненных почвах достигают 400 и более мг/кг. ПДК хрома для почв России еще не разработана, а в Германии для почв сельскохозяйственных угодий она составляет 200-500, приусадебных участков - 100 мг/кг (Мотузова, Безуглова, 2007). Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и
51 вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается вводах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по всему объему водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на поверхностях минеральных и органических осадков. В результате содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается и тяжелые металлы поступают вводу, возникает особо напряженная ситуация. Этому способствует повышение кислотности воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделения СО в результате деятельности микроорганизмов (Ильин, Степанова, 1980). Важнейшим показателем качества среды обитания является степень чистоты поверхностных вод. Металл, попав в водоем или реку, распределяется между компонентами водной экосистемы. Однако не всякое количество металла вызывает расстройство данной системы. При оценке способности экосистемы сопротивляться внешнему токсическому воздействию принято говорить о буферной емкости экосистемы. Так, под буферной емкостью пресноводных экосистем по отношению к ТМ понимают такое количество металла, поступление которого существенно не нарушает естественного характера функционирования всей изучаемой экосистемы. При этом сам металл-токсикант распределяется наследующие составляющие 1) в растворенной форме 2) сорбированный и аккумулированный фито- и зоопланктоном 3) удерживаемый донными отложениями (Соколов, 1999). Наибольшей токсичностью обладают гидратированные ионы металлов, тогда как металлы связанные в комплексы опасны в меньшей мере. В природных поверхностных водах содержится множество органических веществ. Все они являются, своего рода, комплексообразующими реагентами, связывающими ионы металлов в комплексы и уменьшающими тем самым токсичность вод. Воды южных водоемов, имеющие большой набор природных
52 компонентов (гумусовые вещества, гуминовые кислоты и фульвокислоты) и их высокую концентрацию, способны к более эффективной природной детоксикации металлов, по сравнению сводами холодной и умеренной полосы. Раньше о качестве вод, загрязненных металлами, судили на основе сопоставления данных по их валовому содержанию с величинами ПДК. Сейчас такая оценка считается неполной и необоснованной, так как биологическое действие металла определяется его состоянием вводах. Прогнозирование состояния водных систем должно опираться на данные анализа всех её составляющих, проводимого через определенные промежутки времени. Из перечня приоритетных металлов-загрязнителей природных вод рассмотрим ртуть, свинец и кадмий, представляющие наибольшую опасность для здоровья человека и животных. Ртуть. В окружающей среде присутствуют соединения ртути с различной степенью окисления металла, которые могут реагировать между собой. Самый емкий аккумулятор соединений ртути (до 97%) - поверхностные воды океанов. В незагрязненных поверхностных водах содержание ртути колеблется в пределах 0,2-0,1 мкг/л, в морских - в три раза меньше. Ртуть легко адсорбируется на взвешенных частицах вод. При этом на этих частицах сконцентрировано ртути в сто тысяч раз больше, чем находится в равновесии вводной среде. При оседании этих частиц на дно водоема, ртуть будет накапливаться в донных отложениях. Следует отметить, что десорбция ртути из донных отложений происходит медленно, поэтому повторное загрязнение поверхностных вод тоже замедленно. Около половины всей ртути в природную среду попадает из антропогенных источников преимущественно в виде металлической ртути и ацетата фенилртути. Наибольшую опасность представляют собой органические соединения ртути. Особенно прочные комплексы ртути образуются с серосодержащими соединениями. Преобладающей формой ртути, обнаруживаемой в рыбе, является метилртуть, образующаяся биологическим путем с участием ферментов микроорганизмов. Органические соединения 53 ртути в пресноводном планктоне содержатся в большей концентрации, чем в морском. Из организма органические соединения ртути выводятся медленнее, чем неорганические. Существующий стандартна предельное содержание этого токсиканта в виде метилированных соединений (0,5 мкг/кг) используют при контроле качества пищевых продуктов. Свинец. Вводных системах свинец в основном связан адсорбционно со взвешенными частицами или находится в виде растворимых комплексов с гуминовыми кислотами. В незагрязненных поверхностных водах суши содержание свинца обычно не превышает 3 мкг/л. В реках промышленных регионов отмечается более высокое содержание свинца. Снег способен в значительной степени аккумулировать этот токсикант: в окрестностях крупных городов его содержание может достигать почти 1 млн мкг/л, а на некотором удалении от них 1-100 мкг/л. Некоторые водные растения хорошо аккумулируют свинец, фитопланктон удерживает его с высоким коэффициентом концентрирования, как и ртуть. При биометилировании, как ив случае с ртутью, свинец в итоге образует тетраметилсвинец. В регионах с промышленными выбросами накопление тетраметилсвинца в тканях рыб протекает эффективно и быстро - острое и хроническое воздействие его наступает при уровне загрязненности 0,1-0,5 мкг/л. Кадмий. Вводных системах кадмий образует комплексы с аминокислотами, полисахаридами, гуминовыми кислотами. Особенно легко кадмий связывается с растворенными органическими веществами, особенно если в их структуре присутствуют сульфгидрильные группы -SH. Адсорбция ионов кадмия донными осадками сильно зависит от кислотности среды. В нейтральных водных средах свободный ион кадмия практически нацело сорбируется частицами донных отложений. Увеличение жесткости воды снижает его подвижность. Порог острой токсичности кадмия варьирует в пределах от 0,09 до 105 мкг/л для пресноводных рыб (Орлов, 2002). 54 Вопросы 1. Какие факторы определяют содержание и состав ТМ в почвах 2. Какие металлы относят к приоритетным загрязнителям почв 3. Пути поступления ТМ в поверхностные воды 4. В каких формах металл-токсикант может присутствовать в водоеме 5. Что такое буферная емкость экосистемы |
|
|
Скачать 1 Mb.