CC BY
63
2. Характеристика зданий и построек (жилые дома, нежилые, многоэтажные, здания общественного значения и т. д.).
3. Наличие автостоянок, автобусных остановок.
4. Автотранспортная нагрузка: посчитать, сколько машин проехало на определенном участке за 15 минут.
5. Антропогенная нагрузка: посчитать, сколько людей прошло мимо за 15 минут.
6. Наличие мусорных баков и свалок мусора.
7. Другие особенности.
II. Характеристика растений
1. Как выглядят древесные и кустарниковые растения (здоровые, угнетенные, с признаками хорошего роста и развития, старые, больные, виден пыльный налет и т. д.)?
2. Есть ли признаки прямого антропогенного воздействия на растения (поломаны ветви, содрана кора, вытоптан газон, др.)?
3. Какие морфологические отклонения у древеснокустарниковых растений вам встретились (хлороз, некроз, уродливая деформация, искривления побегов, увядание, сращение и расщепление отдельных органов и др.)?
4. Наличие болезней и вредителей на растениях.
5. Другие особенности (этот пункт дается не случайно: возможно, ребята обратят внимание на то, что упустил учитель).
Кому-то покажется скучным ходить по давно известным улицам поселка, однако одной из задач учителя при организации любой экскурсии является обратить внимание детей на то, что делается вокруг нас. Данное занятие позволяет не только расширить знания учащихся по экологии, но и дает им возможность формировать эмоционально-ценностное отношение к родному поселку.
А. М. Судариков, И. В. Шугалей
Характерные экологические нарушения абиотической составляющей биосферы при нефтегазодобыче и переработке углеводородного сырья
На первых этапах развития нефтегазодобывающей промышленности человек не задумывался о том, что таит в себе интенсивная добыча нефти и газа. Но в начале 40-х годов прошлого столетия появились первые настораживающие симптомы на нефтяном месторождении Улмингтон, Калифорния, США), которое было открыто
220
в 1936 г, а уже в 1938 г. стало центром нефтедобычи Калифорнии. Месторождение тянется через юго-западные районы Лос-Анджелеса и через залив Лонг-Бич доходит до прибрежных кварталов одноименного курортного города. Площадь нефтегазоносности составляет 54 км.
В 1939 г. жители городов Лос-Анджелес и Лонг-Бич почувствовали довольно сильные сотрясения поверхности земли - началось проседание грунта под месторождением. Наметился район оседания в виде эллиптической чаши. Перемещение грунта сопровождалось землетрясениями. В период с 1949 по 1961 г. было зафиксировано пять довольно сильных землетрясений. Разрушались пристани, трубопроводы, городские строения, шоссейные дороги, мосты и нефтяные скважины. В 1951 г. скорость проседания достигла максимума - 81 см в год. Возникла угроза затопления суши. Столь серьезные ландшафтные нарушения требовали разработки экстренных мер, способствующих стабилизации обстановки и обеспечивающих замедление либо полную остановку проседания грунта.
К 1954 г. было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы с проседанием является закачка в пласт воды. Это сулило также увеличение коэффициента нефтеотдачи.
В последнее время появились сообщения о проседании дна Северного моря в пределах месторождения Экофиск после извлечения из его недр 172 млн т нефти и 112 млрд м3 газа.
Оно сопровождается деформациями стволов скважин и самих морских платформ. Последствия трудно предсказать, но их катастрофический характер очевиден.
Проседание грунта и землетрясения происходят и в старых нефтедобывающих районах России. Особенно это сильно чувствуется на Старогрозненском месторождении. Слабые землетрясения как результат интенсивного отбора нефти из недр ощущались здесь в 1971г., когда произошло землетрясение интенсивностью 7 баллов в эпицентре, который был расположен в 16 км от г. Грозного. В результате пострадали жилые и административные здания не только поселка нефтяников на месторождении, но и самого города. В Татарстане, где в апреле 1989 г. было зафиксировано землетрясение силой до 6 баллов (г. Менделеевск), по мнению местных специалистов, существует прямая связь между усилением откачки нефти из недр и активизацией мелких землетрясений. Подземные толчки в этом районе особенно настораживают, так как поблизости располагается Татарская АЭС.
221
Аналогичные процессы происходят и на территории бывшего СССР, теперь республика Азербайджан, в поселках Балаханы, Са-бунчи, Романы (пригороды г. Баку). В этом районе зафиксировано проседание поверхности, что ведет к горизонтальным подвижкам структурных элементов земной коры. Во всех этих случаях одной из действенных мер также является нагнетание в продуктивный пласт воды, компенсирующей отбор нефти.
Начав эксплуатацию месторождений нефти и газа, человек, сам того не подозревая, выпустил джина из бутылки. Поначалу казалось, что нефть приносит людям только выгоду, но постепенно выяснилось, что использование ее имеет и оборотную сторону.
Помимо ландшафтных нарушений в числе негативных факторов, воздействующих на окружающую среду при нефтегазодобыче, важнейшими являются загрязнение атмосферы, попадание в почву и водоемы нефтепродуктов, высокоминерализованных пластовых вод и химических реагентов, применяемых в технологии нефтедобычи.
Результаты мониторинга за состоянием среды в районе эксплуатации нефтяных месторождений свидетельствуют о значительной техногенной нагрузке на все компоненты окружающей среды и ухудшении условий проживания населения.
Отрицательное воздействие при эксплуатации нефтегазовых месторождений оказывается на все структурные компоненты биосферы.
Загрязнение атмосферы. Ежегодно, по различным оценкам, в атмосферу планеты выбрасывается 50-90 млн т углеводородов. Значительная часть этих выбросов приходится на предприятия нефтеперерабатывающей и нефтегазодобывающей отраслей промышленности. Удельные потери углеводородов за счет их испарения на нефтеперерабатывающих заводах различных стран мира составляют 1,1-1,5 кг на 1 т продукта. Только в России выбросы углеводородов в атмосферу при добыче и переработке нефти ежегодно составляют более 1200 тыс. т.
Значительное загрязнение атмосферного воздуха парами нефтепродуктов происходит при заполнении и опорожнении резервуаров нефтехранилищ при так называемом дыхании резервуаров. С момента добычи до непосредственного использования нефтепродукты подвергаются более чем 20 перевалкам, при этом 75 % потерь происходит от испарений и только 25 % - от аварий и утечек. На долю резервуарных парков приходится примерно 70 % всех потерь нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих заводах. Потери нефтеперерабатывающей отрасли России за счет «дыхания» составляют ежегодно около 270 тыс. т. Среднегодовые потери от
222
«дыхания» составляют около 0,14 % от объема хранимого нефтепродукта.
Уменьшение объема выбросов паров углеводородов в атмосферу может быть достигнуто различными путями: улучшением герметизации емкостей, снижением абсолютных значений температуры в газовом пространстве, а также уменьшением амплитуды температурных колебаний, уменьшением объема газового пространства в резервуаре, улавливанием паров углеводородов.
Загрязнение гидросферы. В Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн т нефти. С помощью аэрофотосъемки со спутников зафиксировано, что уже почти 30 % поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.
Литр нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана.
Источников поступления нефти в моря и океаны довольно много. Это аварии танкеров и буровых платформ, сброс балластных и очистных вод, вынос загрязняющих компонентов реками. В настоящее время 7-8 т нефти из каждых 10 добываемых в мире доставляется к местам потребления морским транспортом. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. Первая, которая всколыхнула мир, произошла в 1967 г. У берегов Западной Европы потерпел крушение танкер «Тори Каньон», в море попало 120 тыс. т нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило берега и прибрежные воды Англии и Франции. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, т. е. 90 % морских птиц этих районов.
Основные пути попадания нефти в мировой океан и их вклад в загрязнение акватории представлены в табл. 1.
Таблица 1
Распределение вклада различных источников в загрязнение Мирового океана нефтью
Источник загрязнения Общее количество, млн т/год Доля, %
Транспортные перевозки 2,13 34,9
в том числе:
обычные перевозки 1,83 30,9
катастрофы 0,3 4,9
Вынос реками 1,9 31,3
Попадание из атмосферы 0,6 9,8
Природные источники 0,6 9,8
223
Продолжение табл. 1
Промышленные отходы 0,3 4,9
Городские отходы 0,3 4,9
Отходы прибрежных нефтеочистительных 0,2 3,3
заводов
Добыча нефти в открытом море в том числе: 0,08 1,3
обычные операции 0,02 0,3
аварии 0,06 1,0
Итого 6,11 100
Таким образом, остро встает вопрос о значительном снижении поступления нефтепродуктов в гидросферу, а также о разработке эффективных способов удаления углеводородов из природных вод.
Строятся различные планы. Во Франции создана специальная центрифуга марки «Циклонет». Она устанавливается на самоходной портовой барже вместе с группой насосов, которые одновременно собирают с поверхности воду и нефтяную пленку. Попадая во вращающийся барабан устройства, смесь быстро разделяется. В настоящее время производительность такой установки составляет 200 м3 в час. Шведские и английские специалисты для очистки морских вод от нефти предлагают использовать старые газеты, куски обертки, обрезки с бумажных фабрик. Все это измельчается на тонкие полоски длиной 3 мм. Брошенные на воду они способны впитать в себя 28-кратное количество нефти по сравнению с собственной массой. Затем топливо из них легко извлекается прессованием, а использованную бумагу просто сжигают как топливо в миникотельных. Такие полоски бумаги, помещенные в большие нейлоновые «авоськи», предлагается использовать для сбора нефти в море на месте катастрофы танкеров.
Имеются и другие планы. Хорошие результаты дает применение диспергаторов - особых веществ, связывающих нефть. Для сбора нефти также предлагается использовать легкий нетоксичный силикатный материал - вермикулит, однако возникают трудности с его последующей утилизацией. Предложен метод обработки нефтяных пленок железным порошком с последующим сбором опилок магнитом. Большие надежды возлагаются на биологическую защиту. Работы по биологической очистке загрязненных углеводородами водоемов активно ведутся во всем мире. В лаборатории фирмы «Дженерал моторс» выделены культуры микроорганизмов, способных расщеплять молекулы углеводородов. Аналогичные работы ведутся и в России, при этом российскими учеными разработан
224
биосорбент, представляющий собой культуру микроорганизмов, активно растущую на поверхности легких силикатных материалов, плавающих на поверхности, что позволяет сочетать адсорбцию разлитых углеводородов с их активной биодеструкцией. Работы по биологической очистке загрязненных нефтепродуктами вод опираются на изучение процессов естественной деградации углеводородов в природных средах.
Российские ученые установили, что некоторые морские обитатели активно разлагают углеводороды в естественных водных экосистемах. В Каспийском море, например, живет моллюск - кардиум. Это крошечное существо, получившее свое название за сердцевидную форму раковинки, играет важную роль в очистке морской воды, используя углеводороды как источник углерода для процессов жизнедеятельности. Присутствие углеводородразрушающих живых существ в природных экосистемах связано с естественным поступлением нефти в природные водоемы. Проникновение ее из-под земли зафиксировано, например, у берегов Калифорнии, Австралии, Канады, Мексики, Венесуэлы в Персидском заливе. На одном из участков дна Калифорнийского залива, в проливе Санта-Барбара, зафиксирована естественная утечка нефти из недр с дебитом от 350 до 500 м3 в сутки. Предполагается, что этот процесс протекает в данных регионах уже десятки тысяч лет, а впервые был зарегистрирован в 1793 г. английским мореплавателем Д. Ванкувером. По оценкам ученых США, годовое поступление нефти в Мировой океан за счет естественного просачивания составляет от 200 тыс. до 2 млн т. Первый предел наиболее вероятен, он составляет всего 6 % от общего объема нефти, поступающей в моря и океаны планеты из антропогенных источников. Достаточно сказать, что при упоминавшейся уже аварии танкера «Тори Каньон» в океан вылилось столько же тонн нефти, сколько просачивается в воду из калифорнийских месторождений за 28 лет. Такое количество не под силу обезвредить живым санитарам моря, а человек же пока существенным образом помочь им не может.
Загрязнение почвенного покрова. Более половины аварий по разливу нефтепродуктов на территории России происходит на суше, и ущерб от них огромен. Последствия, глубина проникновения, удерживаемость углеводородов в почве зависят от типа почв территорий, на которых произошли аварийные разливы.
Хорошая проницаемость дренированных песчаных и супесчаных почв обусловила глубокое проникновение загрязнителя в почву и материнские породы. Начиная с доз загрязнения 50 л/м2 следы
225
нефти обнаруживаются на глубине 100 и более сантиметров, при дозах 10-20 л/м2 глубина проникновения нефти в почву составляет 10-30 см. При дозах 1,5 л/м2 и менее загрязнитель в основном перехватывается торфянистым горизонтом и лесной подстилкой.
Попадая в почву, нефть претерпевает количественные и качественные изменения в результате испарения, вымывания, ультрафиолетового разложения и микробиологического окисления. На участках дозированного загрязнения по прошествии двух лет остаточные массы загрязнителя составляли в среднем 38 %, после трех лет - 30 %, а по прошествии четырех лет - 24 % от внесенного количества нефтепродуктов (табл. 2).
Таблица 2
Содержание остаточных нефтепродуктов в почвенных горизонтах через три года после дозированного загрязнения
Глубина взятия образцов Содержание нефтепродуктов, кг/м2, при начальном загрязнении, л/м2
10 20 50 100
Сосняк брусничный
Лесная подстилка (3 см) 0,3 0,3 0,3 0,3
3-10 см 1,4 3,4 4,3 4,8
11-20 см - 1,6 4,3 4,6
21 см и более - 0,1 5,2 10,9
Всего 1,7 5,4 14,1 20,6
Сосняк кустарничково-черничный
Лесная подстилка (5 см) 0,5 0,5 0,5 0,5
5-15 см 0,8 2,7 3,8 5,1
16-25 см - 2,1 3,4 4,6
26 см и более - 1,6 6,6 14,9
Всего 1,3 6,9 14,3 25,1
Кедровник кислично-черничный
Торфянистый (10 см) 1 1 0,9 1,3
10-20 см 2,4 5 7,3 5,3
21-30 см 0,2 1,3 2,2 2,1
31 см и более 0,1 0,6 1,9 3,1
Всего 3,7 7,9 12,3 11,8
Снижение уровня загрязнения почв нефтью тесно связано с изменением ее фракционного состава. В течение первого года практически полностью испарились и вымылись фракции нефти с температурой кипения ниже 200 °С. На разливах десятилетней давности в составе остаточной нефти абсолютно преобладали асфальтены и смолы, содержащие соединения углерода, включающие
226
более 17 атомов С с температурой кипения выше 300 °С, которые при относительно высоких концентрациях способны существенно повлиять на свойства почв: изменить их гидрофильность, затруднить капиллярный подъем влаги, затормозить процессы минерализации органических остатков (табл. 3).
Таблица 3
Фракционный состав остаточных нефтепродуктов в песчаных и супесчаных почвах, % (глубина до 10 см)
Длина углеродной цепи Температура кипения, °С Свежая нефть Годы после разлива нефти
2 3 10
Менее С11 Менее 200 71 - - -
Cl2 —С14 200-250 11 4 - -
0 сл 1 р О) 250-300 8 23 10 -
Более С17 Более 300 10 73 90 100
Таким образом, разливы нефтепродуктов на суше приводят к длительным нарушениям структуры и свойств такой важнейшей абиотической составляющей биосферы, как почва. Такие изменения имеют драматические последствия для развития биоты, приводят к нарушениям всех важнейших биогеохимических циклов. В 90 % случаев при наземных разливах нефти данные территории требуют интенсивной рекультивации, так как эффективное и быстрое удаление нефтепродуктов из почвы практически невозможно, что прежде всего требует разработки эффективных мер предотвращения разливов нефтепродуктов в наземных экосистемах, а также необходимая современному человечеству нефть является чрезвычайно опасным фактором, разрушающим все структурные элементы биосферы, и требует системного подхода к совершенствованию мер безопасности при добыче, транспортировке и переработке.
Н. Н. Александрова
Возможности использования дачного отдыха в экологическом воспитании детей
Многие жители нашего города имеют садовые участки. Если раньше они в первую очередь рассматривались как источник получения сельскохозяйственной продукции, то сейчас привлекает их рекреационная функция. Для городских людей собственный садик,
227
