ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ
ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ
Аннотация
Современные масштабы применения нефти и нефтепродуктов неизбежно приводят к загрязнению почвенных покровов, водных объектов и атмосферы в России и по всему миру. При этом ежегодно сохраняется высокий уровень загрязнения водных объектов, которым наносится серьезный экологический ущерб, что в первую очередь связано с развитием нефтедобывающей отрасли и ростом потребления нефтепродуктов. Для защиты окружающей среды и снижения антропогенной нагрузки необходимо принятие мер, которые с одной стороны связаны с совершенствованием технологий и оборудования по добыче, переработке, транспортировке и хранению нефти и нефтепродуктов, а с другой стороны – с развитием и совершенствованием технологий по очистке водных объектов. При этом в комплексе рассматривается очистка загрязненных природных водных экосистем и очистка при водоотведении промышленных и бытовых стоков. Широкое внедрение и распространение этих мер позволит снизить общий уровень загрязнения окружающей среды и сохранить ее для будущих поколений.
1. Введение
На сегодняшний день нефть является одним из основных топливно-энергетических и сырьевых ресурсов, находя широкое применение во многих отраслях человеческой деятельности как в чистом виде, так и в виде нефтепродуктов. Вследствие этого объемы добычи, транспортировки, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов остаются высокими и неизбежно связаны с утечками, авариями и образованием отходов, которые являются источниками загрязнения окружающей среды. В результате наносится экологический ущерб гидросфере, почвенным покровам, атмосфере и живым организмам, в т.ч. человеку , , .
Таким образом, экологическая проблема загрязнения поверхностных и сточных вод нефтью и нефтепродуктами заслуживает внимания и требует решения. В связи с этим возрастает актуальность создания новых и развития существующих методов и технологий с повышенной эффективностью и пониженной стоимостью по очистке от загрязнений нефтью и нефтепродуктами.
Целью данной работы является рассмотрение уровня загрязнения поверхностных и сточных вод России нефтью и нефтепродуктами, обзор существующих методов очистки, обобщение и анализ информации по данным вопросам.
2. Уровень загрязнения водных объектов России нефтью и нефтепродуктами
В поверхностных водах Российской Федерации обнаруживается от 0,5 до 40 мг/л водорастворимых нефтепродуктов, из которых до 90% относятся к ароматическим углеводородам. В первую очередь это связано с большими объемами водопотребления и водоотведения предприятий нефтегазодобывающих компаний (см. таблицу 1 ).
Таблица 1 - Водопотребление и водоотведение нефтегазодобывающими компаниями в 2021 г.
Компания | Потребление воды, тыс. м3 | Водоотведение, тыс. м3 | Оборотная вода, тыс. м3 | Повторно используемая вода, тыс. м3 | ||
в поверхностные водные объекты | на рельеф | в подземные горизонты | ||||
АО «Зарубежнефть» | 2334,7 | 4,3 | 0 | 7596,6 | 427,4 | 2216,6 |
ПАО «Газпром» | 48780,7 | 21429,6 | 569,1 | 5285,0 | 264358,8 | 945,3 |
ПАО «Газпромнефть» | 191271,5 | 113,8 | 341,7 | 7622,4 | 458109,2 | 160631,8 |
ПАО «НК «Роснефть» | 1575835 | 130552 | 85 | 63622 | 2293461 | 95406 |
ПАО «НГК «Славнефть» | 69647,6 | 0 | 0 | 57002,9 | 156231,0 | 51542,3 |
ПАО «Сургутнефтегаз» | 100117,7 | 102,7 | 0 | 451490,0 | 789,7 | 411277,4 |
Группа «НОВАТЭК» | 2975 | 1249 | 0 | 1015 | 0 | 0 |
ПАО «Татнефть» | 34008,9 | 59 | 0 | 0 | 95254,9 | 168236,1 |
ПАО «Лукойл» | 93727,3 | 12470,4 | 0 | 83403,8 | 647,3 | 373890,3 |
Всего | 2118698,4 | 165980,8 | 995,8 | 677037,7 | 3269279,3 | 1264145,8 |
Масштабы загрязнения подземных вод также велики, например, на объектах Ангарской нефтехимической компании в Иркутской области обнаружено более 30 км2 площади загрязнено водорастворимыми углеводородами. Содержание бензола в подземных водах достигает 413–191 тыс. ПДК. На очистных сооружениях и свалке промышленных отходов наблюдается превышение нормативов по содержанию аммония (21,4–53,0 ПДК), фенолов (20,0–30,0 ПДК), нефтепродуктов (8,3–11,0 ПДК) и мышьяка (1,1–1,9 ПДК). В Новокуйбышевске на водозаборах подземных вод вблизи нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) также установлены большие концентрации нефтепродуктов, из-за которых вода становится непригодной для питьевых нужд. При мониторинге подземных вод вблизи Саратовского НПЗ обнаружено, что ПДК по растворенным и эмульсированным нефтепродуктам превышено в 1978 раз.
При этом ежегодные объемы нефтепродуктов, попадающие в первый от поверхности водоносный горизонт, равны 1,2-2,7 тыс. т. Содержание фенола в подземных водах превышает ПДК в 7,1 раза. В результате утечек нефти и нефтепродуктов в Заводском районе Чеченской Республики на уровне грунтовых вод обнаружены нефтяные линзы, в которых содержится от 100 до 1000 ПДК нефтепродуктов и фенолов. Подобные подземные нефтяные линзы антропогенного происхождения обнаружены на территории Новокуйбышевска, Уфы, Ейска, Ангарска, Моздока, Туапсе, Орла, Комсомольска-на-Амуре и Саратова , . Масштабы загрязнения подземных вод приводят к миграции нефтяных загрязнений в поверхностные водоемы и водотоки, например, на поверхности реки Белой наблюдаются нефтяные пленки.
3. Методы очистки воды от нефти и нефтепродуктов
Для водоемов и водотоков характерны процессы естественного самоочищения, в т.ч. от нефти и нефтепродуктов, однако эти процессы длительные и не эффективны при больших масштабах загрязнений. С развитием промышленности резко повысился и повышается до сих пор объем сточных вод и отходов, поступающих в водные экосистемы и объекты. По подсчетам на сегодняшний день для разбавления всех загрязнений в сточных водах до уровня, соответствующего нормам, потребуется около трети общемирового объема пресной воды. В связи с этим всё более актуальной и насущной становится необходимость в очистке сточных вод от вредных веществ . Поэтому с начала 1980-х гг. в России этой проблеме начали уделять особое внимание.
Методы очистки воды в зависимости от воздействия на воду и находящиеся в ней загрязнения подразделяют на механические, физические, химические, биологические и комбинированные. Выбор метода зависит от качественного и количественного состава загрязнений и объема сточных вод. Как правило, очистка, в т.ч. от нефти и нефтепродуктов, начинается с использованием механических методов отстаивания, флотации и фильтрации для удаления нерастворимых минеральных и органических взвешенных частиц , . Последующая очистка проводится физико-химическими или биологическими методами, а при необходимости дополняется методами глубокой доочистки , . Среди методов второй степени очистки в большинстве случаев наиболее эффективными являются сорбционные, мембранные и электрохимические технологии. При этом в аварийных ситуациях предпочтение отдается биоадсорбционным методам . Кроме того, наряду с очисткой проводится обеззараживание воды, а образующиеся в процессах очистки осадок и избыточную биомассу подвергают дополнительной обработке и утилизации. Очищенная вода может направляться в оборотные системы, использоваться для нужд сельского хозяйства или сбрасываться в водные объекты.
Перспективными также являются методы защиты окружающей среды от загрязнений и утечек в процессах добычи, транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов. Одной из составляющих таких методов является система комплексной автоматизации этих процессов, впервые появившаяся на территории России в 1970-х гг на территории Западной Сибири и заключавшаяся в т.ч. в исключении промежуточных технологических операций при добыче, транспортировке и хранении за счет унификации технологии, что позволило сократить число промышленных объектов в 12-15 раз .
Герметизация сбора, транспорта и подготовки нефти является важным элементом совершенствования и развития технологий на крупных нефтедобывающих компаниях по всему миру. Например, в США некоторые объекты нефтедобывающей отрасли, расположенные в районах с большой плотностью населения, маскируют под элементы городского благоустройства. В прибрежной области курортного города Лонг-Бич в Калифорнии создано четыре искусственных острова для нефтедобычи на морском шельфе. С материком эти острова связаны сетью трубопроводов и электрокабелей. Каждый остров имеет площадь 40 тыс. м2 и может вместить до 200 нефтедобывающих скважин с необходимым оборудованием. Все сооружения и объекты декорированы под башни, вокруг которых находятся искусственные пальмы, скалы и водопады с подсветкой цветными прожекторами в темное время суток, что привлекает внимание отдыхающих и туристов .
4. Заключение
Таким образом, основной причиной загрязнения водных объектов нефтью и нефтепродуктами является антропогенное воздействие, обусловленное поступлением сточных вод промышленных предприятий, прежде всего нефтяной и нефтехимической отраслей, и коммунального хозяйства. Для очистки сточных вод применяется большое количество разнообразных методов и технологий, однако современный уровень очистки сточных вод является недостаточным. В связи с этим проведение мероприятий по снижению загрязнения водных объектов нефтепродуктами, в том числе внедрение новых методов очистки сточных вод на предприятиях, совершенствование технологий добычи, транспортировки, хранения и переработки будут способствовать снижению антропогенной нагрузки на поверхностные и сточные воды, позволив сохранить их для будущих поколений.