Нефтепродукты
Другие рефераты
Вступление.
С каждым годом все больше внимания уделяется проблемам, связанным с
загрязнением окружающей среды. Наиболее остро данный вопрос стоит перед
жителями крупных промышленных городов. Например, в России, как и в других
развитых странах мира, наблюдается тенденция снижения продаж жилья в
экологически неблагополучных районах городов и увеличение - в ближайшем
пригороде и экологически чистых районах. Кроме того, Евразия стоит на
первом месте в мире по запасам нефти и обладает разветвленной сетью
предприятий для ее переработки и транспортировки, в связи с чем возникает
проблема очистки почвы от нефтепродуктов. Наиболее экономически выгодным и
безопасным методом является микробиологическая деградация.
На настоящее время наиболее развитыми являются технологии очистки сточных
вод, подразделяющиеся по принципу очистки - аэробные и анаэробные и по
способу очистки - экстенсивные (поля орошения, поля фильтрации, биопруды и
т.д.) и интенсивные (аэротенки, биофильтры и т.д.). В основе интенсивных
способов лежит использование активного ила для удаления примесей из воды,
основанного на уникальной способности микроорганизмов утилизировать не
только те субстраты, которые для них оптимальны, но и огромное количество
других веществ, созданных человеком искусственно и поэтому отсутствовавших
ранее в природе.
Штаммы микроорганизмов, способные к биодеградации нефтепродуктов, известны
достаточно давно (это, прежде всего представители родов Bacillus, Bacterium
и Pseudomonas) и их число с каждым годом увеличивается.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДОБЫЧЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ.
Добыча нефти и нефтепродуктов, их переработка и транспортировка тяжело
сказываются на состоянии и плодородии почвенного покрова Земли.
Общеизвестно, что хорошие почвы - это обильное плодородие. Но почвы на
нашей планете играют и другую, менее известную, но не менее важную роль. В
почвенном покрове Земли и ее гумусовой оболочке сосредоточена основная доля
живого вещества суши и его биогенной энергии. Отсюда экологическая система
“ почва - организмы “ оказывается одним из главнейших механизмов
формирования всей биосферы, ее стабильности и продуктивности в целом.
Для примера, в 1986 году из недр нашей планеты было извлечено 615 млн. т
нефти. Но при этом попутно в результате горных работ извлечены и сброшены в
отвалы более 8 млрд. т различных горных пород. Если их рассыпать слоем в
один метр, он покроет всю площадь, занимаемую ныне Аджарией. И это
“результат” лишь одного года работы добывающей промышленности.
Охватить весь комплекс проблем, связанных с загрязнением почвенных
биоценозов, задача очень сложная и многообразная. В почве, населенной
мириадами организмов, - от бактерий до млекопитающих, включительно, -
процессы обмена столь многообразны и сложны, что мы еще только подходим к
их пониманию.
В связи с этим, представляется очень актуальной и насущной проблема
загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами. Не секрет, что энергетическая
программа России на длительную перспективу предусматривает увеличение
добычи “черного золота”, а это, в свою очередь, ведет к расширению сети
трубопроводов, возрастает количество перевозок нефти и нефтепродуктов.
Таким образом, невозможно полностью исключить вероятность новых аварий,
разливов нефти и нефтепродуктов. В то же время нормативы контроля
природопользования становятся с каждым годом все жестче, соответственно
возрастают размеры штрафов.Только научно - исследовательские работы могут
помочь в решении столь сложной и многоплановой задачи, как загрязнение почв
нефтью и нефтепродуктами.
Для того, чтобы рассматривать любую экологическую проблему, необходимо
прежде всего знать “ участников “ этой проблемы. В нашем случае “
участниками “ этой проблемы являются: нефть,нефтепродукты и почва. Давайте
рассмотрим их повнимательнее с точки зрения их взаимодействия.
НЕФТЬ И Нефтепродукты.ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ.
Нефть - это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа
углеводородов (УВ) разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-
асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое количество воды, солей,
микроэлементов. Главные элементы: С - 83-87%, Н - 12-14%, N, S, O - 1-2%,
реже 3-6% за счет S. Десятые и сотые доли процента нефти составляют
многочисленные микроэлементы.
В качестве эколого-геохимических характеристик основного состава нефти
приняты содержание легкой фракции (начало кипения 2000С), метановых УВ
(включая твердые парафины), циклических УВ, смол, асфальтенов и сернистых
соединений.
Легкая фракция нефти
Включает низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые
(циклопарафиновые) и ароматические УВ - наиболее подвижная часть нефти.
Большую часть легкой фракции составляют метановые УВ (алканы с С5-С11 -
пентан, гексан ...). Метановые УВ, находясь в почвах, водной или воздушной
средах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы.
Особенно быстро действуют нормальные алканы с короткой углеводородной
цепью. Они лучше растворимы в воде, легко проникают в клетки организмов
через мембраны, дезорганизуют цитоплазменные мембраны организма.
Большинством микроорганизмов нормальные алканы, содержащие в цепочке менее
9 атомов С, не ассимилируются, хотя и могут быть окислены. Вследствие
летучести и более высокой растворимости низкомолекулярных алканов их
действие обычно не бывает долговременным. В соленой воде нормальные алканы
с короткими цепями растворяются лучше и, следовательно, более ядовиты.
Многие исследователи отмечают сильное токсическое действие легкой фракции
на микробные сообщества и почвенных животных. Легкая фракция мигрирует по
почвенному профилю и водоносным горизонтам, значительно расширяя ареал
первичного загрязнения. С уменьшением содержания легкой фракции токсичность
нефти снижается, но возрастает токсичность ароматических соединений,
относительное содержание которых растет. Путем испарения из почвы удаляется
от 20 до 40% легких фракций .
МетановыеУВ
В нефтях, богатых легкой фракцией, существенную роль играют более
высокомолекулярные метановые УВ (С12-С27), состоящие из нормальных алканов
и изоалканов в соотношении 3:1. Метановые УВ с температурой кипения выше
2000С практически нерастворимы в воде. Их токсичность выражена гораздо
слабее, чем у УВ с более низкомолекулярной структурой.
Содержание твердых метановых УВ (парафинов) в нефти - важная характеристика
при изучении нефтяных разливов на почвах. Парафины не токсичны для живых
организмов и в условиях земной поверхности переходят в твердое состояние,
лишая нефть подвижности.
Алканы ассимилируются многими микроорганизмами (дрожжи, грибы, бактерии).
Легкие нефтепродукты типа дизельного топлива при первоначальной
концентрации в почве 0,5% за 1,5 месяца деградируют на 10-80% от исходного
количества в зависимости от содержания летучих УВ. Более полная деградация
происходит при рН 7,4 (64,3-90%), в кислой среде (рН 4,5) деградируют лишь
до 18,8% .
Твердый парафин очень трудно разрушается, с трудом окисляется на воздухе.
Он надолго может “запечатать” все поры почвенного покрова, лишив почву
возможности свободного влагообмена и дыхания. Это, в первую очередь,
приводит к полной деградации биоценоза.
Циклические УВ
К ним в нефти относятся нафтеновые и ароматические УВ.
Нафтеновые УВ составляют от 35 до 60 %
О токсичности нафтенов сведений почти не имеется. Вместе с тем имеются
данные о нафтенах как о стимулирующих в-вах при действии на живой
организм.( лечебная нефть Нафталанского мест-я в Азербайджане).Биологически
активным фактором этой нефти служат полициклические нафтеновые структуры.
Основные продукты окисления нафтеновых структур УВ-кислоты и оксикислоты.
К ароматическим УВ (аренам) относятся как собственно ароматические
структуры - 6-ти членные кольца из радикалов -СН-, так и “гибридные”
структуры, состоящие из ароматических и нафтеновых колец. Содержание в
нефти ароматических УВ от 5 до 15 %, чаще всего от 20 до 40 %. Основная
масса ароматических структур составляют моноядерные УВ - гомологи бензола.
Полициклические ароматические УВ (ПАУ) с двумя и более ароматическими
кольцами содержатся в нефти от 1 до 4 %. Среди голоядерных ПАУ большое
внимание обычно уделяется 3,4-бензпирену как наиболее распространенному
представителю канцерогенных веществ.
Ароматические УВ - наиболее токсичные компоненты нефти. В концентрации
всего 1 % в воде они убивают все водные растения. Нефть содержащая от 30 до
40 % ароматических УВ значительно угнетает рост высших растений.
Моноядерные УВ - бензол и его гомологи оказывают более быстрое токсическое
воздействие на организмы чем ПАУ так как ПАУ медленнее проникают через
мембраны клеток. Однако, в целом, ПАУ действуют более длительное время,
являясь хроническими токсикантами.
Ароматические УВ трудно поддаются разрушению. Экспериментально показано,
что главным фактором деградации ПАУ в окружающей среде, в особенности в
воде и воздухе, является фотолиз, инициированный ультрафиолетовым
излучением.В почве этот процесс может происходить только на ее поверхности.
Смолы и асфальтены
Смолы и асфальтены - это высокомолекулярные неуглеводородные нефтепродукты.
Смолы - вязкие мазеподобные вещества, асфальтены - твердые, нерастворимые в
низкомолекулярных УВ. По содержанию смол и асфальтенов нефти подразд
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
