Воздействие добычи и переработки нефти на окружающую среду. Влияние на литосферу
Представители бизнеса редко признают вредность или опасность методов своей работы. Это касается практически всех - и химических компаний, и автомобильных, и нефтегазовых. Что касается последних, то те из них, кто добывает сланцевый газ, утверждают, что методы такой добычи безвредны для окружающей среды и безопасны для людей, проживающих рядом с месторождениями.
Добывают газ методом гидроразрыва пласта и в США, и в Австралии, и в других странах. Организации, занимающиеся вопросами охраны окружающей среды, давно стараются показать то, что гидроразрыв пласта весьма негативным образом влияет на геологическую структуру месторождения полезных ископаемых, а также на местные экосистемы. Депутат австралийского парламента Джереми Бакингем не стал вести долгие дискуссии и полемизировать на тему гидроразрыва пласта, пишет RT. Он взял зажигалку, и… поджег реку в месте, с которым соседствует множество газовых скважин, где газ добывается при помощи именно такой технологии.
Судя по реакции депутата, сам он не ожидал, что эффект будет настолько сильным - газ, поднимавшийся со дна реки, воспламенился очень быстро, окружив лодку политика огнем.
«Фрекинг и деятельность газовой промышленности вызывают у австралийцев сильнейшее беспокойство. Фермеры рассказали мне, что на реке Кондамин, одной из важнейших в Австралии, начали образовываться пузырьки. Затем они превратились в крупный кипящий газовый шлейф. Я, безусловно, не ожидал, что река загорится и пламя будет полыхать в течение нескольких часов», - сообщил Бакингем в интервью RT.
В принципе, выход природного газа на поверхность - это не такая уж и редкость. Но в текущих условиях, в этом регионе, выход газа на поверхность (и не в одном месте, а в нескольких) проявился не так давно, о чем говорят местные жители.
В связи с возможным ущербом для окружающей среды добыча сланцевого газа запрещена во Франции и Болгарии. Добыча сланцевого сырья запрещена или приостановлена также в Германии, Нидерландах, ряде штатов США. О том, насколько велик вред окружающей среде, наносимый добычей сланцевого газа путем гидроразрыва пластов, ученые продолжают спорить. Кто-то утверждает, что в воде и почве рядом с проводимыми работами по гидроразрыву пласта появляются метан и множество примесей, вредных для человека, включая бензол, толуол, этилбензол и ксилолы. Некоторые специалисты считают, что изменение геологической структуры месторождения в некоторых случаях приводит к землетрясениям. Но то, что негативный эффект есть, и он достаточно велик, согласны уже практически все.
Отмечу также, что исследования на эту тематику затруднены в связи с массовым лоббированием своих интересов нефтегазовых компаний различного уровня, работающих с использованием разных методов добычи нефти и газа. Некоторые из этих компаний заинтересованы в том, чтобы добыча нефти и газа при помощи гидроразрыва пласта была прекращена. В интересах других организаций, наоборот - активизация работ в этом направлении. Возможно, и сама акция австралийского политика - проявление лоббистской деятельности какой-либо из указанных компаний, но в любом случае, акция интересна сама по себе.
В процессе добычи и переработки полезных ископаемых человек влияет на большой геологический круговорот. Во-первых, человек переводит залежи полезных ископаемых в другие формы химических соединений . Во-вторых, человек распределяет по земной поверхности, извлекает из недр бывшие геологические аккумуляции. В настоящее время на каждого жителя земли ежегодно добывается около 20 т сырьевых ресурсов. Из них 20% переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Теряется до 50-60% полезных компонентов.
Воздействие добычи полезных ископаемых на литосферу :
1 - создание карьеров, отвалов;
1 - происходит загрязнение воздуха метаном, серой, оксидов углерода в результате газовых и нефтяных пожаров ;
2 - возрастает запыленность атмосферы в результате горения отвалов при взрывах в карьерах, что влияет на количество солнечной радиации, температуру, атмосферные осадки;
3 - истощение водоносных горизонтов, ухудшение качества подземных и поверхностных вод.
Для рационального использования за-пасов невосполнимого минерального сырья необходимо:
1 - как можно более полно извлекать их из недр (обводне-ние нефтеносных пластов значительно увеличивает отдачу нефти; закачивается вода. Она увели-чивает межпластовое давление, в результате чего более легкая нефть устремляется в добывающие скважины),
Охрана насекомоядных птиц и рыжих лесных муравьев - это одновременная охрана леса от вредителей.
Часто в природе складываются отношения противоположного характера, когда охрана одного объекта приносит вред другому. Например, охрана лося местами приводит к его перенаселению, а это наносит ощутимый ущерб лесу из-за повреждения подроста. Значительный вред растительности некоторых национальных парков Африки приносят слоны, в избытке населяющие эти территории. Поэтому охрана каждого природного объекта должна быть соотнесена с охраной других природных компонентов. Следовательно, охрана природы должна быть комплексной.
Охрана и использование природы - это на первый взгляд два противоположно направленных действия человека. Однако противоречия между этими действиями нет. Это две стороны одного и того же явления - отношения человека к природе. Поэтому вопрос, который иногда задают, - охранять природу или использовать ее - не имеет смысла. Природу надо использовать и охранять. Без этого невозможен прогресс человеческого общества. Природу необходимо охранять в процессе ее рационального использования. Важно разумное соотношение ее использования и охраны, что определяется количеством и распределением ресурсов, экономическими условиями страны, региона, социальными традициями и культурой населения.
Природную среду загрязняют главным образом сырая нефть, топлива, масла, нефтяные битумы, сажа. Наиболее распространены первые две группы подвижных нефтепродуктов. Влияние сырой нефти на природные объекты определяется токсичностью ее основных компонентов.
В составе нефти всегда есть легкие фракции и тяжелые. К легким относятся фракции, представленные метановыми, циклическими (нафтеновые и ароматические) углеводородами. Наиболее токсичные из них - ароматические углеводороды (арены). Бензол оказывает наиболее быстрое влияние. С ПАУ связаны отдаленные последствия, включая канцерогенные. Опасны и сернистые соединения, присутствующие в нефти, особенно сероводород и меркаптаны.
Активное испарение легких фракций нефти происходит в степях и пустынях. Тяжелые фракции там подвергаются ускоренной минерализации. Результаты обследования загрязненных нефтью почв Азербайджана показали, что уже через год в почве сохранилось около 30 % остаточной нефти, более прочно связанной с почвенным материалом.
Негативные экологические процессы в нефтедобывающих районах связаны не только с влиянием компонентов нефти, но и с влиянием высокоминерализованных вод, сопутствующих нефти. По составу эти воды хлоридно-натриевые и хлоридно-кальциевые. Все воды высоко минерализованы. Выделяют рассолы (солей содержат более 100 г/л) и соленые воды (солей 10-50 г/л). В них присутствуют галогены (Cl, Br, I), а также В, Sr, Ва.
Еще одна группа веществ, поступление которых связано с газами и аэрозолями пиролитических процессов, источником которых являются факелы, запальные свечи. В число этих веществ входят различные углеводороды, включая 3,4 бенз(а)пирен, сажу, оксиды серы, азота, углерода, сероводород,
В воздух выбрасывается большое число веществ разных классов опасности.
Наиболее опасен из них 3,4 бенз(а)пирен. Повышение его содержания в окружающей среде влечет за собой тяжелые экологические последствия. Опасные для живых организмов количества 3,4 бенз(а)пирена присутствуют в почвах нефтедобывающих районах России в ранние сроки после загрязнения.
Нефть и нефтепродукты оказывают влияние на природные воды. Несмотря на низкую растворимость в воде, небольшого количества нефти достаточно, чтобы резко ухудшилось качество воды. Обычно нефтяные компоненты образуют с водой эмульсию, которую трудно разрушить. Чаще всего нефть плавает на поверхности воды в виде пленки, обволакивая взвешенные частицы, оседая с ними на дно. Поверхностные воды в районах нефтедобычи загрязнены минеральными солями, органическими загрязняющими веществами, в частности различными ПАУ.
Одновременно с загрязнением поверхностных вод меняется состав и почвенно-грунтовых вод. Содержание отдельных веществ может повышаться на 1-2 порядка. Основными солями в этих водах являются хлориды. Обнаруживаются и органические поллютанты, в том числе ПАУ.
Загрязнение может затрагивать (продолжительностью 3-4 года) пласты подземных вод питьевого назначения. Минерализация их под влиянием загрязнения может повышаться на 1-2 порядка. В ряде нефтедобывающих районов (Татарстан, Башкортостан) загрязнение подземных вод отмечается по всей глубине геологического разреза.
Любая из форм серы, находящейся в нефти (сероводород, сульфиды, меркаптаны, свободная сера), оказывает токсичное воздействие на живые организмы. С увеличением сернистости увеличивается опасность сероводородного заражения нефтезагрязненных почв с избыточным увлажнением (оглеенных, болотных, луговых).
Следствием загрязнения нефтью является деградация растительного покрова (Пиковский, 1993; Солнцева, 1998). Происходит замедление роста растений, хлороз, некроз, нарушение функции фотосинтеза и дыхания. Обволакивая корни растений, тяжелые нефти и нефтепродукты резко снижают поступление влаги, что приводит к гибели растения. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их деструкции идет очень медленно, иногда десятки лет. Наблюдается недоразвитие растений вплоть до отсутствия генеративных органов.
Под влиянием углеводородов отмечается гибель неустойчивых видов растений. Вследствие этого происходит обеднение видового состава растительности, формирование ее специфических ассоциаций вдоль технических объектов, изменение нормального развития водных организмов. Отмечается олуговение, формирование болотной растительности, появление галофитных ассоциаций. Изменяется химический состав растений, в них происходит накопление органических (включая ПАУ) и неорганических загрязняющих веществ. Растения в результате погибают.
Происходят изменения в структуре биоценозов: в почвах изменяется состав почвенных обитателей, в водоемах обедняется видовой состав и численность ихтиофауны вплоть до полного замора рыб, в наземных экосистемах изменяется численность птиц и млекопитающих.
Добыча газа и нефти. К чему это приводит?
Как связаны землетрясения с добычей природных ископаемых?
Уже давно установлено, что из-за добычи полезных ископаемых изменятся общий геологический круговорот Земли. Из-за этого ухудшается геологическое и биологическое состояние планеты сразу по ряду аспектов. Во-первых, залежи ископаемых переводятся человеком в другую форму химического соединения, а это очень опасно и вредно для человечества. Во-вторых, образуются в геологических слоях полости, которые могут привести к определенным проблемам. А в-третьих, бывшие геологические аккумуляции будут распределяться по поверхности земли, рассеивая при этом ряд химически опасных составов, наносящих вред планете и человечеству.
Согласно статистике США, за последние 10 лет количество землетрясений выросло очень сильно, современные ученые установили, что причина землетрясений является деятельность человека. Точнее, ученые поняли, что землетрясения увеличились из-за слишком активного и частого вмешательства людей в недра Земли. То есть рост местных разработок нефти и газа приводит к увеличению количества землетрясений, и это установлено при ряде исследований. В частности, на участке добычи полезных ископаемых между Алабамой и Монтаной, сейсмологи зафиксировали сильный рост землетрясений — исследование проводилось еще в 2001 году.
Что интересно, 2011 год буквально побил все рекорды землетрясений 20 века почти в шесть раз, а массовость такой деятельности связывается именно с добычей различных ископаемых. Одной из причин таких проблем является оставление в скважинах после бурения миллионов тонн нагнетательных вод, именно они нарушают сейсмическое равновесие. Эта причина привела к закрытию на севере Онтарио уже пяти месторождений газа, которые сильно влияли на возникновение ряда землетрясений. То же самое касается и закрытия нагнетательных скважин в Арканзасе, которые были причиной движения пластов Земли, что привели к увеличению сейсмической активности.
Факт, что добыча нефти и газа в Оклахоме и Арканзасе является прямо пропорциональной скачку землетрясений , доказан учеными еще в 2009 году. Совсем недавно в 2013 году было зафиксировано ряд землетрясений, которые связываются учеными именно с добычей ископаемых. В частности, в Кемеровской области полностью остановлены работы под землей по добыче полезных ископаемых. Геологическая служба США тогда зафиксировала толчки общей магнитудой до 5,3 рядом с местом проведения добычи. А когда началась сейсмическая активность, тут же заморозили все работы по добыче угля, жертв тогда не было, но мировое сообщество сделало выводы о связи землетрясений с добычей ископаемых в шахтах.
Сейсмологическая активность наблюдается и в Кривом Роге в Украине. Там было немало землетрясений, связанных с добычей ископанных. Это событие связывается именно с техногенной деятельностью, тогда при этом проводились взрывы для выработки ископаемых. Эти взрывы нарушили естественную среду, и соответственно, они спровоцировали выделение определенной энергии, что было установлено местными учеными. Техногенная деятельность активизировала природные структуры и тут же появились сейсмические сильные толчки. Подобные случаи также наблюдаются в других регионах, где развита промышленность и ведется добыча подземных природных ресурсов.
Сегодня существует ряд причин искусственного возникновения землетрясений, в частотности они наблюдаются из-за притока подземных вод при добыче. Разработка различных карьеров, дробильных комплексов и других объектов добычи приводят к сильным разрушениям общей земной поверхности. Этот фактор не только отрицательно влияет на саму экологию, но и приводит к сейсмоактивности.
В процессе добычи и переработки полезных ископаемых человек влияет на большой геологический круговорот. Во-первых, человек переводит залежи полезных ископаемых в другие формы химических соединений. Например, человек постепенно исчерпывает горючие полезные ископаемые (нефть, уголь, газ, торф) и переводит их в конечном итоге в углекислый газ и карбонаты. Во-вторых, человек распределяет по поверхности земли, рассеивая, как правило, бывшие геологические аккумуляции.
В настоящее время на каждого жителя Земли ежегодно добывается около 20 т сырьевых ресурсов, из которых несколько процентов переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Отмечаются значительные потери полезных компонентов (до 50 – 60 %) при добыче полезных ископаемых, обогащении и переработке.
При подземной добыче потери угля составляют 30 – 40%, при открытой добыче – 10%. При добыче железных руд открытым способом потери составляют 3–5%, при подземной добыче вольфрамо-молибденовых руд потери достигают 10–12 %, при открытой – 3–5%. При разработке ртутных и золоторудных месторождений потери могут достигать 30%.
Большинство месторождений полезных ископаемых являются комплексными и содержат несколько компонентов, извлечение которых экономически выгодно. В месторождениях нефти попутными компонентами являются газ, сера, йод, бром, бор, в газовых месторождениях – сера, азот, гелий. Наибольшей комплексностью характеризуются руды цветных металлов. Месторождения калийных солей содержат обычно сильвин, карналлит и галит. Наиболее интенсивной дальнейшей переработке подвергается сильвин. Потери сильвина составляют 25–40%, потери карналлита – 70–80%, галита – 90%.
В настоящее время наблюдается постоянное и довольно существенное снижение содержания металлов в добываемых рудах. Так, в течение последних 2–3-х десятилетий содержание в рудах свинца, цинка, меди снижалось ежегодно на 2–2,3 %, молибдена почти на 3%, а содержание сурьмы только за последние 10 лет уменьшилось почти в 2 раза. Содержание железа в добываемых рудах снижается в среднем на 1% (абсолютный) в год. Очевидно, что уже через 20–25 лет для получения того же количества цветных и черных металлов потребуется более, чем в 2 раза увеличить количество добытой и переработанной руды.
Добыча полезных ископаемых влияет на все сферы Земли. Влияние добычи полезных ископаемых на литосферу проявляется в следующем:
1. Создание антропогенных форм мезорельефа: карьеров, отвалов (высотой до 100-150 м), терриконов (высотой до 300 м) и т.д. На территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пустой породы высотой около 50–80 м. В результате открытой добычи полезных ископаемых образуются карьеры глубиной более 500 м.
2. Активизация геологических процессов (карст, оползни, осыпи, оседание и сдвижение горных пород). При подземной добыче полезных ископаемых образуются мульды проседания и провалы. В Кузбассе цепь провалов (до 30 м глубиной) тянется на протяжении более 50 км.
3. Изменение физических полей, особенно в районах вечной мерзлоты.
4. Механическое нарушение почв и их химическое загрязнение. В среднем по угольной промышленности России добыча 1 млн. т топлива означает отвод и нарушение 8 га земельной площади, при открытом способе –20–30 га. Во всем мире суммарная площадь нарушенных горными работами земель превышает 6 млн. га. К этим землям следует присовокупить сельскохозяйственные и лесные угодья, на которые горнопромышленное производство оказывает негативное воздействие. В радиусе 35 – 40 км от действующего карьера урожайность сельскохозяйственных культур снижается на 30 % по сравнению со средним уровнем.
Добыча полезных ископаемых воздействует на состояние атмосферы:
1. Происходит загрязнение атмосферы воздуха выбросами СН4, серы, оксидов углерода из горных выработок, в результате горения отвалов и терриконов (выделение оксидов N, C, S), газовых и нефтяных пожаров.
2. Возрастает запыленность атмосферы в результате горения отвалов и терриконов, при взрывах в карьерах, что влияет на количество солнечной радиации и температуру, количество осадков.
Более 70% терриконов Кузбасса и 85% отвалов Донбасса относятся к горящим. На расстоянии до нескольких километров от них в воздухе значительно повышены концентрации SO2, CO2, CO.
В 80-е гг. в Рурском и Верхнесилезском бассейнах на каждые 100 км2 площади ежедневно выпадало 2–5 кг пыли, интенсивность солнечного сияния в Германии уменьшилась на 20 %, в Польше на 50%. Почва на прилегающих к карьерам и шахтам полях оказывается погребенной под слоем пыли толщиной до 0,5 м и на долгие годы теряет свое плодородие.
Влияние добычи полезных ископаемых на гидросферу проявляется в истощении водоносных горизонтов и в ухудшении качества подземных и поверхностных вод; в снижении расходов малых рек, чрезмерном осушении болот. Побочное изменение водного режима в результате добычи полезных ископаемых проявляются иногда на площади, почти в 10 раз превышающей территорию, нарушенную добычей.
При добыче угля на шахтах Ростовской области на каждую тонну добываемого угля приходится откачивать свыше 20 м3 пластовой воды, при добыче железных руд на карьерах Курской магнитной аномалии - до 8 м3
