Нефтеперерабатывающий завод "Уфанефтехим" как источник загрязнения среды обитания

1.6.2 Содержание диэмульгаторов в сточной воде

Как известно, основным источником загрязнения сточных вод НПЗ является процесс обезвоживания и обессоливания нефти. Решающее значение при этом имеет качество применяемых деэмульгаторов, представляющих собой поверхностно-активные вещества (ПАВ).

ПАВ — это вещества, адсорбирующиеся на поверхности раздела соприкасающихся тел и образующие на этой поверхности адсорбционный молекулярный слой. Даже очень малые добавки ПАВ могут резко изменить условия молекулярного взаимодействия на поверхности раздела, скорости фазовых превращений и перехода из одной фазы в другую. В химическом отношении ПАВ могут быть разделены на ионогенные и неионогенные; первые в свою очередь делятся на анионоактивные и катионоакивные.

Анионоактивные ионогенные ПАВ при растворении в воде диссоциируют на положительно заряженный катион и отрицательно заряженный анион. Носителем поверхностно-активных свойств у анионоактивных ПАВ является анион. Представителями анионоактивных ПАВ является алкилбензосульфонат и алкилсульфаты. К ним относятся применяемые ранее на НПЗ сульфонат (соли сульфонафтеновых кислот) и деэмульгатор НЧК (нейтрализованный черный контакт).

Катионоактивные ПАВ также диссоциируют на катионы и анионы, но поверхностно-активными свойствами обладают катионы, представляющие собой положительно заряженную группу. Отрицательными свойствами анионоактивных ПАВ (в частности, НЧК и сульфоната) является их способность реагировать с находящимися в воде солями кальция и магния и образовывать осадки, способствующие шламообразованию при деэмульгации нефти. При этом образуются стойкие эмульсии нефти, не поддающиеся ни отстаиванию, ни всплыванию. Обессоливание высокосмолистых нефтей требует больших расходов НЧК (до 3 кг на 1 т нефти). При переработке такой нефти получающиеся сточные воды не поддаются очистке на нефтеловушках и кварцевых фильтрах.

НЧК плохо окисляется на биологических очистных сооружениях и в большой степени определяет характер загрязнения биологически очищенных сточных вод НПЗ (в настоящее время НЧК в процессе подготовки нефти не используется).

На смену малоэффективных и плохо разрушающихся на очистных сооружениях ионогенных деэмульгаторов в нефтеперерабатывающей промышленности стали применять неионогенные ПАВ. Неионогенные ПАВ не диссоциируют в водных растворах; их молекула проявляет поверхностную активность как целая электролитная единица. Их расход значительно ниже, они хорошо растворяются в воде, не образуют стойких нефтяных эмульсий и соединений с солями и кислотами, содержащимися в воде и нефти. Так, расход ОП-10 составляет лишь 40—50 г на 1 т нефти, причем производительность установок обезвоживания и обессоливания повышается на 40—50% по сравнению с применением НЧК.

С санитарно-гигиенической точки зрения очень важным преимуществом неионогенных деэмульгаторов является то, что они не образуют стойких нефтяных эмульсий, не поддающихся разрушению и очистке [3].

1.7 Загрязнение почвы

В настоящее время количество промышленных выбросов, поступающих в биосферу, превышает в десятки и сотни раз уровень некоторых веществ, естественно циркулирующих в ней. В силу наличия органной адсорбционной поверхности, почва служит резервуаром, в котором загрязнения могут накапливаться в большом количестве. Загрязнение почвенного покрова происходит в результате адсорбции атмосферных выбросов, складирования и захоронения отходов производств.

Образующиеся в процессе переработки нефти углеводороды, особенно ароматические, обладают большей токсичностью, чем природная нефть. При этом содержание ароматических углеводородов в количестве 10—25 мг/кг почвы может привести к угнетению некоторых микробиологических процессов, происходящих в ней. Прежде всего, нарушается процесс нитрификации, ацетиленовой азотфиксации и угнетаются актиномицеты [30].

Изучение загрязнения почвы выбросами нефтехимических предприятий и накопление специфических ингредиентов нефтепереработки в сельскохозяйственных культурах было начато в институте гигиены и профзаболеваний в 1976 г. Контроль за содержанием специфических компонентов в почвенном покрове и сельскохозяйственных растениях осуществлялся в основном в гг. Уфа, Салават и Стерлитамак [29].

Общеизвестно, что такие компоненты выбросов НХЗ, как сероводород и окислы в процессе круговорота серы в пригороде с осадками попадают в почву, где адсорбируются почвенным поглощающим комплексом. Все сернистые соединения нефти проходят стадию образованию сульфатов.

Поэтому повышенное содержание сульфатов в почве, по-видимому, свидетельствует о загрязнении почвы выбросами НХЗ [7].

Для климатических условий Башкирии, где продолжительность снежного периода составляет 5—6 месяцев, снег является хорошим индикатором загрязнения окружающей среды. В нем накапливаются такие выбросы НХЗ, как углеводороды, нефти оксиды азота, серы, фенол, аммиак, а также тяжелые металлы, вымываемые снегом из атмосферы в районе расположения тепловых электростанций. С гигиенических позиций качественный состав снежного покрова имеет большое значение, т. к. во время снеготаяния может формировать загрязнение поверхностных вод. Кроме того, по степени загрязненности снеговых проб можно в определенной степени судить о санитарном состоянии атмосферного воздуха [2].

Таким образом, исследования почвы в районах размещения предприятий нефтепереработки и нефтехимии показали, что она загрязняется нефтепродуктами и выбросами этих предприятий в радиусе до 3-х км и глубиной до 60—80 см. В километровой зоне концентрации загрязняющих почву химических веществ значительно выше фоновых и предельно допустимых уровней по отдельным ингредиентам достигающих десятки и сотни ПДК. Исходя из этого, в 3-х километровой санитарно-защитной зоне

предприятий недопустимо размещение баз отдыха и лечения, Размещение коллективных садов и сельхозугодий. Эти территории должны быть использованы для выращивания древесных и кустарниковых насаждений с высокой газоустойчивостью для создания светофильтров — зеленой защиты от химических загрязнений .

Таким образом, нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия оказывают неблагоприятное воздействие на все объекты окружающей среды — атмосферный воздух, водные объекты, почву загрязняя их отходами своего производства [12].

Загрязнение почвенного покрова вокруг НХЗ происходит за счет адсорбции атмосферных выбросов и фильтрации химических веществ из загрязненных сточными водами водных объектов, а также в результате складирования и захоронения отходов производств. Промышленные отходы состоят, в основном, из шлаков, кислого гудрона, растворов щелочей, отработанных катализаторов и др. Основными загрязнителями почвенного покрова являются нефтепродукты, сульфаты, ароматические углеводороды (бензол, толуол, стирол, альфаметилстирол, ортоксилол, этилбензол, изопропилбензол, бензин), бензапипрен, азот аммонийный. В радиусе 1 км от НХЗ загрязнители обнаруживаются на глубине 60—80 см от поверхности почвы [20].

1.8 Влияние загрязнения на человека

Имеются многочисленные научные данные, свидетельствующие о связи легочной, онкологической, кожной и другой паталогии с характером и уровнем загрязнения воздуха. Многократно подтверждена, например, зависимость обострения хронического бронхита от уровня загрязнения воздуха сернистым газом, характеризуемая следующими данными:

при концентрации сернистого газа 0,13 мг/м3 процент обострения хронического бронхита (в человеко-днях) 13,0, при концентрации 0,78 мг/м3 — 26,5.

Статистически установлена связь детской заболеваемости (в первую очередь органов дыхания) с уровнем загрязнения атмосферного воздуха сернистым газом. Обстоятельное изучение большой группы детей (3866 человек) с момента их рождения и до 15-летнего возраста показало, что частота острых респираторных заболеваний среди них значительно увеличилось в те дни, когда уровни среднегодовых концентраций сернистого газа и дыма в атмосферном воздухе превышали 0,13 мг/м3. Аналогичная связь частоты обострений с опасным загрязнением атмосферы установлена для бронхиальной астмы.

Загрязнение воздуха сернистым газом при концентрации до 0,049 мг/м3 увеличивает показатель общей заболеваемости (в человеко-днях, США) до 8,1%: при концентрации от 0,150 до 0,349 и выше 0,350 мг/м3 — соответственно до 12 и 43,8%. Частота заболевания бронхиальной астмой пропорциональна концентрации сернистого газа в воздухе (Япония). Все возрастающее количество раковых заболеваний пропорционально числу труб, выбрасывающих загрязняющие вещества в атмосферу (Великобритания) и т. д. [31].

Канцерогенные вещества при контакте с клеткой организма человека оставляют на ней «клеймо». Последующее воздействие канцерогенов суммируется даже в том случае, если оно разделено значительным интервалом времени. Вероятность возникновения злокачественного образования повышается, хотя видимого воздействия на организм и качественной перестройки клетки не отмечено. Последняя отчетливо фиксируется при пороговой концентрации. Для многих вредных веществ биологических видов и экосистем эта концентрация в настоящее время не определена [16].

Опасное воздействие на человека оказывает окись углерода. Вдыхание воздуха, содержащего даже небольшие количества СО, вызывает глубокое отравление. Причина отравления в том, что окись углерода быстрее и легче, чем кислород, связывается с гемоглобином крови и образует довольно стойкое соединение, названное карбоксигемоглобин (НЬ — СО). Химическое сродство НЬ с СО в 200 раз больше, чем с кислородом. Это означает, что даже небольшого количества СО во вдыхаемом воздухе оказывается достаточно, чтобы превратить около 2/3 гемоглобина крови в карбоксигемоглобин. Процесс этот обратим, но НЬ — СО диссоциирует медленно. По этой причине образовавшийся НЬ — СО нарушает дыхательную функцию крови (кровь насыщается окисью углерода и человек погибает от кислородной недостаточности).

Повышенное содержание СО в воздухе при высоких уровнях загрязнения атмосферы (0,1%) нарушает сердечно-сосудистую функцию у работающих. Оно смертельно опасно для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Содержание СО в атмосфере при концентрации 0,1% в 35 раз увеличивает смертность больных острым инфарктом миокарда и т. д.

Диссоциацию НЬ — СО можно ускорить увеличением парциального давления кислорода в воздухе (вдыхание кислородно-углекислотной смеси с содержанием 95%О2 и 5%СО2 или воздуха с повышенным содержанием кислорода).

Одним из опасных загрязнителей атмосферы Земли, связанных также с нефтегазодобывающим производством, является сера. По удельной значимости вклада в загрязнение сера занимает в настоящее время одно из первых мест, особенно в составе очень распространенных сульфатных аэрозолей [31].

1.9 Влияние загрязнения на биоту

Нефтяная пленка сильно влияет и на динамику биологических процессов в поверхностном микрослое воды. Прежде всего, микробиологическая деструкция углеводородов нефти сопровождается потреблением больших количеств растворенного кислорода: для полного окисления 10 л сырой нефти требуется столько кислорода, сколько его содержится примерно в 3750 м3 воды поверхностного 30-сантиметрового слоя. Следовательно, загрязнение нефтепродуктами приводит к значительным изменениям условий жизнедеятельности организмов, обитающих в верхних горизонтах воды [15].

Влияние нефтяных загрязнений на жизнь океана изучено далеко не достаточно. Принято общее воздействие нефтепродуктов на состояние гидробионтов подразделять на пять основных категорий:

1) непосредственное отравление организмов с летальным исходом;

2)серьезные нарушения физиологической активности гидробионтов;

3)прямое обволакивание птиц и морских животных нефтепродуктами;

4)болезненные изменения в организме гидробионтов, вызванные внедрением углеводородов;

5)изменение химических, биологических и биохимических свойств среды обитания.

Летальное отравление морских организмов наступает в результате прямого воздействия нефтяных углеводородов на внутриклеточные процессы и, особенно, на процессы обмена между клетками .

В этом отношении парафиновые углеводороды с относительно короткими (С10 и менее) цепями менее опасны. Они проявляют наркотическое действие лишь в очень больших концентрациях, отсутствующих в нефтяных пятнах.

 Напротив, ароматические углеводороды, растворимые в воде, представляют большую опасность: смерть взрослых морских организмов может наступить после нескольких часов контакта с ними уже при концентрации 10-4—10-2 %. Смертельные концентрации ароматических углеводородов для икринок и мальков еще ниже.

Массовая гибель морских организмов отмечается, как правило, в прибрежных районах, где их обитает особенно много. При загрязнении морской воды вдали от берегов, на больших глубинах, токсичные нефтяные фракции успевают частично испариться, частично разбавиться водой до менее опасных концентраций. Однако и в сравнительно невысоких концентрациях ароматические углеводороды нефти оказывают негативное воздействие на морские биоценозы [10].

Эффекты покрытия нефтепродуктами и гибели находящихся в зоне прилива планктона, низкорастущих растений и птиц хорошо известны. Нефтепродукты нарушают изолирующие свойства оперения, а при попытке очистить перья птицы заглатывают загрязнения и погибают. Только в Северном море и Северной Атлантике нефтяные загрязнения являются причиной гибели 150—450 тыс. птиц в год. В акваториях с замедленным водообменом (заливы, бухты) наблюдается почти полное уничтожение морской флоры и фауны. Нефтяные разливы в реках создают в межсезонный период непроходимый барьер для некоторых видов рыб, чувствительных к углеводородному загрязнению[8].

Поражение морских организмов в результате накопления ароматических углеводородов в их тканях может происходить даже при очень низком содержании нефтепродуктов, если обитатели моря сравнительно долго пребывают в загрязненной ими среде.

Присутствие полициклических ароматических углеводородов не только ухудшает вкус съедобных организмов, но и опасно, так как эти вещества являются канцерогенным. Так, концентрация канцерогенных многоядерных углеводородов в ткани мидий, выловленных в районе порта Тулон (Франция), достигала 1,3—3,4 мг/кг сухого вещества .

Значение нижнего яруса растительного покрова как корма диких и домашних животных, тепло - и влагорегулятора почвы, основного средства против образования оврагов, оползней и эрозии трудно переоценить. Между тем основное воздействие нефти и нефтепродуктов на природно-растительный комплекс при отказах трубопроводов сводится именно к снижению биологической продуктивности почвы и фитомассы растительного покрова [9].

Характер и степень воздействия нефти и нефтепродуктов на почвенно-растительный комплекс определяется объемом ингредиента и его свойствами, видовым составом растительного покрова, временем года и другими факторами. Многие виды сосудистых растений оказываются устойчивыми против нефтяного загрязнения, тогда как большинство лишайников погибает при воздействии на них нефти и нефтепродуктов. Установлено, что наиболее токсичны углеводороды с температурой кипения в пределах от 150 до 2700 С, т. е. нафтеновые и керосиновые фракции. Углеводороды с более низкой температурой кипения менее токсичны либо вообще безвредны, особенно их летучие фракции, поскольку они испаряются, не успевая проникнуть через растительную ткань. Высококипящие тяжелые фракции нефти также менее токсичны, чем нафтеновые и керосиновые фракции[23].

Деградация нефти в грунтовой среде происходит путем биологического окисления микроорганизмами и химического окисления. Значительно ускоряют процесс очищения почвы от нефти дождевые осадки, которые вымывают ее и тем самым снижают концентрацию нефти в верхних слоях почвы.

Загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами в северных районах будет, очевидно, иметь гораздо большие отрицательные последствия, нежели в районах с относительно умеренным климатом.

Низкие температуры воздуха и грунтовой среды, сильные ветры, небольшая продолжительность летнего теплого периода (во время которого активизируются биологические процессы) создают чрезвычайно сложный режим функционирования растительного покрова. Поэтому всякое нарушение этого режима может привести к необратимым процессам. Одним из наиболее опасных в этом является загрязнение нефтью грунтовой среды в результате утечек из магистральных нефтепроводов, резервуаров [13].

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что наибольшей токсичностью для биоты обладают нефтепродукты с температурой кипения 150-2700С (нафтеновые и керосиновые фракции), поражение морских организмов в результате накопления ароматических углеводородов в их тканях происходит даже при очень низком содержании нефтепродуктов, характер и степень воздействия нефти и нефтепродуктов на почвенно-растительный комплекс определяется объемом ингредиента и его свойствами, видовым составом растительного покрова, временем года и другими факторами. Это воздействие сводится именно к снижению биологической продуктивности почвы и фитомассы растительного покрова [18].

1.10 Экологические, экономические, этические и социальные аспекты

Экологические аспекты. Кризис во взаимоотношениях человека и природы в немалой степени обусловлен бурным развитием нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. Особенностью развития этих отраслей на современном этапе является создание территориально-производственных комплексов, в которых различные отрасли сконцентрированы в единый производственный цикл и объединены территориально в один узел. В таких регионах сильно загрязнены воздух, вода, почва, продукты питания. Серьезно подорвано состояние здоровья населения. Регионы эти стали районами экологического бедствия, в Башкортостане это центральный (Уфа, Благовещенск) и южный ТПК (Стерлитамак, Салават, Ишимбай).

Башкортостан в этом ряду занимает особое место, потому что на его территории ведется добыча нефти и газа, земля пронизана мощными продуктопроводами, по которым осуществляется их транспортировка, располагаются мощнейшие заводы по переработке, развиты нефтехимия, химия, микробиология на основе переработки нефтепродуктов. Башкирии принадлежит исключительное место по концентрации экологически опасных производств в Европе. Здесь производится 23% продукции нефтехимии страны, 45% кальцинированной соды, 12%—каустической соды, 15%—гербицидов, 7%—смол и пластмасс и т. д.[3].

Большинство производств сосредоточено на юге республики. В центре этого промышленного узла находится г. Салават с населением 150 тыс, человек. В этом городе сосредоточено более 30 крупных предприятий нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности — всего 94 промышленных предприятия, 2277 источников загрязнения атмосферного воздуха. В радиусе 45 км расположены еще три крупных индустриальных города — Стерлитамак, Ишимбай, Мелеуз, где также сконцентрированы производства химии, нефтехимии, минеральных удобрений. Эти города составляют так называемый Южный башкирский промышленный узел. Аналогов по мощности нет в отечественной и зарубежной практике.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10