Состав нефтяных загрязнений - Загрязнение окружающей среды
Нефти из разных месторождений существенно отличаются по химическому составу (табл. 25). Так, нефти Северного моря относительно светлые, содержат много легких фракций, нефти из Венесуэлы - тяжелые и темные. Естественно, что основные химические элементы нефти - углерод (80-87 %) и водород (10-15 %). Кроме того, в гетероциклических соединениях нефти содержатся также обычные для органических соединений сера (0-10%), кислород (0-5%) и азот (0-1%). Помимо этих элементов, сырая нефть включает целый ряд металлов в следовых количествах - V, Ni, Fe, Al, Na, Ca, Cu, U.
Таблица 25 Среднее содержание основных классов углеводородов и их производных (%) в нефти и бензине из различных месторождений (Израэль, 1989)
Компоненты |
Сырая нефть |
Бензин |
Алифатические или парафиновые (алканы) |
15-55 |
25-68 |
Циклопарафиновые (циклоалканы, нафтены) |
30-50 |
5-24 |
Ароматические (бензины и полинуклиарные соединения) |
5-20 |
7-55 |
Асфальтовые соединения (асфальтены, гетероциклические вещества, содержащие кислород, серу и азот) |
2-15 |
0,1-0,5 |
Олефины (алканы или этиленовые соединения) |
0 |
0-41 |
Формы нефтяных загрязнений
В море нефть встречается в самых разных формах: мономолекулярные пленки, пленки толщиной до нескольких миллиметров, пленки на скалах, нефть в донных осадках, эмульсии "вода в нефти" или "нефть в воде", нефтяные агрегаты.
Сразу же при попадании нефти в морскую среду обычно образуется слик (поверхностная пленка). В первые часы существования нефтяного слика доминируют физико-химические процессы. Затем важнейшее значение приобретает микробная деструкция. В целом судьба нефтяного слика в море характеризуется общей цепью последовательных процессов: испарение, эмульгирование, растворимость, окисление, образование агрегатов, седиментация, биодеградация, включающая микробное разрушение и ассимиляцию.
1 т нефти, растекаясь по поверхности океана пленкой толщиной в 1/16 мкм, занимает площадь 10-12 км2, а 5 т, сброшенных при промывке танков, образуют на поверхности воды покрывало длиной 75 км и шириной 800 м, т. е. нефтяная пленка покрывает площадь около 60 км2.
Континентальные воды
От нефтяного загрязнения страдают, естественно, не только морские, но и пресные воды. Сточные воды нефтеперегонных заводов, смена масла в автомобилях, утечки масла из картеров, расплескивание бензина и дизельного топлива в момент заправки автомобилей - все это приводит к загрязнению источников воды и водоносных слоев. При этом загрязняются не только и даже не столько поверхностные, сколько подземные воды. Поскольку бензин проникает в почву в семь раз быстрее, чем вода, и придает неприятный вкус питьевой воде даже при таких низких концентрациях, как 1 млн-1, подобное загрязнение способно сделать неприемлемой для питья довольно значительное количество подземных вод.
Воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы
Мазут, дизельное топливо, керосин (сырая нефть значительно легче подвергается биологической и другой деструкции), покрывая пленкой воду, ухудшают газо - и теплообмен океана и атмосферы, поглощают значительную часть биологически активной компоненты солнечного спектра.
Интенсивность света в воде под слоем разлитой нефти составляет, как правило, только 1 % интенсивности света на поверхности, в лучшем случае 5-10 %. В дневное время слой темноокрашенной нефти лучше поглощает солнечную энергию, что приводит к повышению температуры воды. В свою очередь, в нагретой воде снижается количество растворенного кислорода и увеличивается скорость дыхания растений и животных.
При сильном нефтяном загрязнении наиболее очевидным оказывается ее механическое действие на среду. Так, нефтяная пленка, образовавшаяся в Индийском океане в результате закрытия Суэцкого канала (маршруты всех танкеров с аравийской нефтью шли в этот период через Индийский океан), снизила испарение воды в 3 раза. Это привело к уменьшению облачности над океаном и развитию засушливого климата в прилегающих районах.
Немаловажным фактором является биологическое действие нефтепродуктов: их прямая токсичность для гидробионтов и околоводных организмов.
Береговые сообщества можно расположить по возрастанию чувствительности к нефтяному загрязнению в следующем порядке:
Скалистые берега, каменные платформы, песчаный пляж, галечный пляж, укрытые скалистые берега, укрытые пляжи, марши и мангровые заросли, коралловые рифы.
Полициклические ароматические соединения
В настоящее время загрязнение полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) носит глобальный характер. Их присутствие обнаружено во всех элементах природной среды (воздух, почва, вода, биота) от Арктики до Антарктиды.
ПАУ, обладающие выраженными токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами, многочисленны. Их количество достигает 200. Вместе с тем, ПАУ, распространенных повсеместно в биосфере не более нескольких десятков. Это антрацен, флуорантрен, пирен, хризен и некоторые другие.
Наиболее характерным и наиболее распространенным в ряду ПАУ является бенз(а)пирен (БП):
БП хорошо растворим в органических растворителях, тогда как в воде он растворим чрезвычайно мало. Минимальная действующая концентрация бенз(а)пирена мала. БП трансформируется под действием оксигеназ. Продукты трансформации БП являются конечными канцерогенами.
Доля БП в общем количестве наблюдаемых ПАУ невелика (1-20%). Его делают значимым:
Активная циркуляция в биосфере
Высокая молекулярная устойчивость
Значительная проканцерогенная активность.
С 1977 г. БП на международном уровне считается индикаторным соединением, по содержанию которого оценивается степень загрязненности среды канцерогенными ПАУ.
Источники бенз(а)пирена
В формировании природного фона бенз(а)пирена участвуют различные абиотические и биотические источники.
Геологические и астрономические источники. Поскольку ПАУ синтезируются при термических превращениях простых органических структур, БП обнаруживается в:
Материале метеоритов;
Магматических породах;
Гидротермальных образованиях (1-4 мкг кг-1);
Вулканических пеплах (до 6 мкг кг-1). Глобальный поток вулканического БП достигает 1,2 т год-1(Израэль, 1989).
Абиотический синтез БП возможен при сгорании органических материалов во время природных пожаров. При горении леса, травяного покрова, торфа образуется до 5 т год-1. Биотический синтез БП обнаружен для целого ряда анаэробных бактерий, способных синтезировать БП из природных липидов в донных отложениях. Показана возможность синтеза БП и хлореллой.
В современных условиях рост концентрации бенз(а)пирена связан с антропогенным происхождением. Главными источниками БП являются: бытовые, промышленные сбросы, смывы, транспорт, аварии, дальний перенос. Антропогенный поток БП составляет примерно 30 т год-1.
Кроме того, важный источник поступления БП в водную среду - транспортировка нефти. При этом в воду попадает около 10 т год-1.
Бенз(а)пирен в воде
Наибольшее загрязнение БП характерно для бухт, заливов, замкнутых и полузамкнутых морских бассейнов, подверженных антропогенному воздействию (табл. 26). Самые высокие уровни загрязнения БП в настоящее время отмечены для Северного, Каспийского, Средиземного и Балтийского морей.
Бенз(а)пирен в донных отложениях
Поступление ПАУ в морскую среду в количестве, превышающем возможности их растворения, влечет за собой сорбцию этих соединений на частицах взвесей. Взвеси оседают на дно и, следовательно, БП накапливаются в донных осадках. При этом основной зоной накопления ПАУ является слой 1-5 см.
Зачастую ПАУ осадков имеют природное происхождение. В этих случаях они приурочены к тектоническим зонам, участкам глубинного термического воздействия, ареалам рассеяния газо-нефтяных скоплений.
Тем не менее, наиболее высокие концентрации БП обнаруживаются в зонах антропогенного влияния (табл. 26).
Таблица 26 Средние уровни загрязнения морской среды бенз(а)пиреном мкг л-1
Акватория |
Вода |
Придонный слой |
Донные отложения |
Чистая |
0,025±0,003 |
0,125±0,003 |
- |
С интенсивным судоходством |
0,052±0,004 |
- |
16,1±1,17 |
Прибрежные воды у районов с развитой промышленностью |
0,15±0,01 |
2,24±0,1 |
76,8±3,25 |
Прибрежные воды в районе сброса стоков сланцепереработки |
0,27±0,07 |
5,0±0,2 |
7500±125 |
Прибрежные воды в районе нефтедобычи и нефтепереработки |
0,10±0,02 |
10,6±0,39 |
8030±146 |
Бенз(а)пирен в планктонных организмах
ПАУ не только сорбируются на поверхности организмов, но и концентрируются внутриклеточно. Для планктонных организмов характерен высокий уровень накопления ПАУ (табл. 27).
Содержание БП в планктоне может варьировать от нескольких мкг кг-1 до мг кг-1 сухой массы. Наиболее обычное содержание (2-5) 102 мкг кг-1 сухой массы. Для Берингова моря коэффициенты накопления (отношение концентрации в организмах к концентрации в воде) в планктоне (Сп/Св) колеблются от 1,6 10 до 1,5 104, коэффициенты накопления в нейстоне (Сн/Св) колеблются от 3,5 102 до 3,6 103 (Израэль, 1989).
Бенз(а)пирен в бентосных организмах
Поскольку большинству бентосных организмов основой питания служит взвешенное органическое вещество и детрит грунтов, зачастую содержащие ПАУ в концентрациях выше, чем в воде, бентонты часто накапливают БП в значительных концентрациях (табл. 27). Известно накопление ПАУ полихетами, моллюсками, ракообразными, макрофитами.
Таблица 27 Коэффициенты накопления БП в различных объектах экосистемы Балтийского моря (Израэль, 1989)
Объекты |
Коэффициенты |
Планктон/вода |
10-103 |
Грунт/вода |
103 |
Бентос/вода |
102-103 |
Бентос/грунт |
10-1-10 |
Разложение бенз(а)пирена морскими микроорганизмами
Поскольку ПАУ - вещества, встречающиеся в природе, естественно, что существуют микроорганизмы, способные их разрушать. Так, в экспериментах в Северной Атлантике БП-окисляющие бактерии разрушали от 10-67 % внесенного БП. В опытах в Тихом океане была показана способность микрофлоры разрушать 8-30 % внесенного БП. В Беринговом море микроорганизмы разрушали 17-66 % внесенного БП, в Балтийском море - 35-87 %.
На основании экспериментальных данных была построена модель, позволяющая оценить трансформацию БП в Балтийском море (Израэль, 1989). Было показано, что бактерии верхнего слоя воды (0-30 м) за лето способны разложить до 15 т нефти, за зиму - до 0,5 т. Общая масса БП в Балтийском море оценивается в 100 т. Если предположить, что микробное разрушение БП является единственным механизмом его элиминации, то время, которое будет затрачено на разрушение всего имеющегося запаса БП, составит от 5до 20 лет.
Последствия загрязнения бенз(а)пиреном
Для БП доказаны токсичность, канцерогенность, мутагенность, тератогенность, действие на репродуктивную способность рыб. Кроме того, как и другие трудноразложимые вещества, БП способен к биоаккумуляции в пищевых цепях и, соответственно, представляет опасность для человека.
Мы увидели, что вещества природного происхождения, образовавшиеся в результате естественных процессов в прошлом (компоненты нефти) и образующиеся в настоящее время (бенз(а)пирен) вызывают достаточно тяжелые негативные последствия для окружающей среды и, соответственно, человека, когда благодаря хозяйственной деятельности последнего оказываются не тогда, не там, и не в тех количествах как следовало бы.
Похожие статьи
-
Антропогенное загрязнение окружающей среды - Анализ проблем безопасности жизнедеятельности
Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение ее свойств в результате поступления различных веществ и соединений. Оно приводит или может...
-
Определение ПДК - Загрязнение окружающей среды
В настоящее время принято, что предельно допустимая концентрация (ПДК) - количество вредного вещества в окружающей среде, при постоянном контакте или при...
-
Загрязнение с бытовыми сточными водами - Загрязнение окружающей среды
Старейшим видом загрязнения вод являются прямые отходы человеческой жизнедеятельности. В пересчете на сухое вещество каждый взрослый человек за год...
-
Загрязнение углеводородами - Загрязнение окружающей среды
Нефтепродукты В настоящее время поверхность Мирового океана на огромных площадях оказалась покрытой углеводородной пленкой. Причинами этого считают:...
-
Допустимое воздействие вредных факторов на человека и среду обитания Вредный фактор - негативное воздействие на человека, которое приводит к ухудшению...
-
Понятие о загрязняющих веществах, типы загрязняющих веществ - Загрязнение окружающей среды
Любая деятельность любой системы, направленная на поддержание организованности внутри нее, вызывает снижение организованности вне системы. Системы...
-
Химическое загрязнение гидросферы - Загрязнение окружающей среды
Обзор рассмотрения химического загрязнения окружающей среды наиболее уместно начать с гидросферы. Дело в том, что практически все химические агенты...
-
Генетические последствия загрязнения окружающей среды - Загрязнение окружающей среды
Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни -...
-
Промышленные предприятия являются мощными источниками энергетического загрязнения окружающей среды К энергетическим загрязнений окружающей среды относят...
-
Биологические загрязнения и болезни человека - Загрязнение окружающей среды
Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные...
-
Химические загрязнения среды и здоровье человека - Загрязнение окружающей среды
В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших...
-
Введение - Влияние условий окружающей среды на здоровье человека
Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов Органической жизни -...
-
Одним из основных источников экологической опасности в настоящее время являются техногенные аварии и катастрофы. Крупнейшие аварии и пожары в нефтяной...
-
Состав окружающей среды - Влияние загрязнения окружающей среды на человека
В составе окружающей среды выделяют природную, техногенную, производственную и бытовую среду. Каждая среда может представлять опасность для человека. В...
-
Заключение - Влияние загрязнения окружающей среды на человека
Деятельность и отдых проходят в непрерывном взаимодействии с окружающей средой. В системе "человек - среда обитания" место жительства, вид деятельности,...
-
Угроза загрязнения окружающей среды пожарами - Анализ пожарной опасности АЗС-ООО "Нефтересурсы"
Пожары приводят не только к социальному и материальному ущербу, но и к загрязнению природных сред: воздуха, поверхностных и почвенных вод, почвы; к...
-
Комфортные (оптимальные) условия деятельности и отдыха. К данным условиям человек приспособлен в большей степени. Проявляется наивысшая...
-
Токсикология - Загрязнение окружающей среды
Токсикологией называется исследование неблагоприятного действия химических веществ на живые организмы путем изучения природы этого действия и оценки...
-
Токсичность - Загрязнение окружающей среды
Всякое отклонение от физиологической нормы рассматривается как нарушение. Нарушение биологической нормы расценивается как проявление токсического...
-
По мере ускорения темпов научно-технического прогресса воздействия людей на природу становиться более мощным, это приводит к качественному изменению...
-
Вредные вещества и их действие на человека - Влияние загрязнения окружающей среды на человека
Вредное вещество - это вещество, которое при контакте с организмом человека (в условиях производства или быта) может вызывать заболевания или отклонения...
-
Природопользование окружающей среды - Обеспечение безопасности труда
Для обеспечения экологической безопасности на предприятии существует лаборатория по охране окружающей среды. Ее сотрудники осуществляет ежедневный...
-
В истории нашей планеты (со дня ее формирования и до настоящего времени) непрерывно происходили и происходят грандиозные процессы планетарного масштаба,...
-
Влияние звуков на человека - Влияние условий окружающей среды на здоровье человека
Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека...
-
Трофический статус водного объекта - Загрязнение окружающей среды
Еще в 1915 г. Тинеманн предложил различать по трофности (от "трофе", гр. - питание) эвтрофные ("хорошо питающиеся", "тучные") и олиготрофные...
-
Эвтрофирование - Загрязнение окружающей среды
"И поднял жезл и ударил по воде речной пред глазами фараона и пред глазами рабов его, и вся вода в реке превратилась в кровь, и рыба в реке вымерла, и...
-
Заключение - Загрязнение окружающей среды
В настоящее время вся территория нашей планеты подвержена различным антропогенным влияниям. Серьезный характер приобрели последствия разрушения...
-
При физической работе утомление передается тремя признаками: 1) нарушением автоматичности движения: если в начале работы человек может выполнять и...
-
Питание и здоровье человека - Влияние условий окружающей среды на здоровье человека
Каждый из нас знает, что пища необходима для нормальной жизнедеятельности организма. В течение всей жизни в организме человека непрерывно совершается...
-
Взаимосвязь с любой системой может быть описана через информационную модель, которая определяет сенсор и сенсомоторные поля. Сенсорная или чувствительная...
-
Мониторинг окружающей среды -- это система регулярного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды обитания. Он представляет собой комплекс мероприятий...
-
Обеспечение комфортных условий для трудовой деятельности позволяет повысить качество и производительность труда, обеспечить хорошее самочувствие и...
-
Производственная среда - это часть техносферы, обладающая повышенной концентрацией негативных факторов. Безопасные условия труда - условия труда, при...
-
Природоохранное законодательство. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов представляет собой сложную и многоплановую...
-
Норма и патология биосистем - Загрязнение окружающей среды
Для того чтобы измерить величину токсического действия вещества, следует определиться - какое состояние организма или экосистемы мы считаем нормальным, а...
-
Химическое загрязнение - это увеличение количества химических компонентов в определенной среде, а также проникновение в нее химических веществ, не...
-
Физические загрязнения среды связаны с изменениями физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды....
-
Производственный безопасность опасный Вредные факторы технических систем, технологических и производственных процессов различных объектов экономики...
-
Энергообмен-совокупность всех химических реакций в организме, необходимых для обеспечения его веществом и энергией. Основной обмен характеризуется суммой...
-
Погода и самочувствие человека - Влияние условий окружающей среды на здоровье человека
Несколько десятков лет назад практически никому и в голову не приходило связывать свою работоспособность, свое эмоциональное состояние и самочувствие с...
Состав нефтяных загрязнений - Загрязнение окружающей среды