Сравнительный анализ способов очистки водоёмов от нефтяных пятен

 

Работа посвящена практическому изучению свойств нефти и сравнению эффективности различных способов очистки водоёмов от нефтяных загрязнений.

Ключевые слова: нефть, свойства нефти, экологическая катастрофа, способы очистки.

 

Тема очистки водоемов от нефтяных пятен заинтересовала меня, когда я услышал рассказ дедушки о «нефтяном озере». Оно расположено в п. Мирный Самарской области. Оказалось, что в 1956 г. там произошла авария, нефть попала в озеро, и оно превратилось из обычного в «нефтяное». На воду садились утки, их перья покрывались нефтяной пленкой, и они погибали, так как утрачивали способность летать. Все живое погибло вокруг. Дедушка, будучи в моем возрасте, пытался спасти уток, но нефтяная пленка не отмывалась с перьев.

Время, в которое мы живём, можно назвать «нефтяной эрой человечества». Это значит, что мы находимся на пике добычи и использования нефтепродуктов. Количество аварий и разливов нефти увеличивается. От нашей экологический грамотности напрямую зависит, какой увидят планету Земля наши дети и внуки.

Нефть – это ископаемое вещество, представляющее собой маслянистую горючую жидкость. Нефть намного легче воды и практически в ней не растворяется. Именно поэтому она образует на поверхности воды плёнку.

Для транспортировки нефти используются различные способы. Наиболее распространенные – это перекачка нефти по нефтепроводам, которые могут проходить по дну водоёмов и перевозка водным способом при помощи морских и речных танкеров и барж. Сегодня моря и океаны бороздят более 4000 танкеров.

Россия – одна из главных нефтедобывающих держав, и она же – лидер по масштабу «нефтепотерь». Самое большое количество нефти изливается при её транспортировке по нефтепроводам в результате их изношенности, механических повреждений и аварий. Учитывая огромную протяженность нефтепроводов в нашей стране, они представляют наибольшую экологическую опасность.

Основными причинами аварийных разливов нефти являются столкновения танкеров, их посадка на мель, взрывы и пожары на нефтяных платформах, слив за борт танкерами промывочных вод.

Экологические последствия разливов нефти носят трудно учитываемый характер. Нефтяное загрязнение изменяет условия обитания всех видов живых организмов. Нефть очень быстро покрывает поверхность воды плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу света и воздуха.

Поэтому так важно правильно выбрать подходящий способ очистки воды и как можно быстрее его применить. От этого напрямую зависит жизнь всех видов живых организмов, попавших в зону бедствия.

Долговременный эффект подобных происшествий точно неизвестен: одни ученые придерживаются мнения, что разливы нефти оказывают негативное воздействие на протяжении многих лет и даже десятилетий, другие – что последствия серьезны, но за достаточно короткое время пострадавшие экосистемы восстанавливаются.

Например, в упомянутом ранее «нефтяном озере» в п. Мирный, в последние годы мы начали наблюдать лебедей. Это говорит о том, что экосистема озера постепенно восстанавливается. Но этот процесс занял долгие десятилетия.

Для понимания того, как выглядит нефтяное пятно на поверхности воды, я провёл первый эксперимент, имитирующий разлив нефти. Для этого я взял широкую тарелку, налил в неё воду, не доливая 1 см до края. Затем добавил в воду нефть. Оценил начальный размер пятна (он составил примерно 1 см).

Через 30 минут провёл повторное измерение. Размер нефтяного пятна увеличился до 2 см. В реальных условиях нефтяная плёнка растекается быстрее под воздействием естественных факторов, таких как волны и ветер.

Также я решил наглядно убедиться, что нефть легче воды. Для этого я налил в бутылку воду, добавил нефть и сильно перемешал. Примерно через час вся нефть всплыла на поверхность воды.

Второй эксперимент заключался в том, чтобы попробовать собрать разлитую нефть при помощи химического метода. Для этого был использован коагулянт Besfloc (вещество, вызывающее свёртывание, слипание вредных частиц). Для второго эксперимента я использовал нефть, которая поднялась на поверхность воды и простояла в бутылке 5 дней. Так же, как и в первый раз, я налил нефть в широкую тарелку с водой и сразу же отметил интересный факт. Пятно нефти моментально растеклось практически по всей поверхности воды. Возможно, после отстаивания в воде, на поверхность поднялась самая «лёгкая» часть нефти.

Затем я добавил на поверхность пятна химическое вещество. Мгновенно на этом месте вода очистилась.

Для проведения экспериментов была использована нефть, добытая на Мельниковском месторождении (республика Татарстан) с глубины 1248 м.

Эксперименты наглядно показали, что:

1. Нефтяное пятно растекается по поверхности воды, образуя нефтяную плёнку.

2. Нефть легче воды.

3. Под воздействием специальных химических веществ происходит очищение воды от нефтяных пятен.

Современные методы очистки воды от нефтяных загрязнений подразделяются на механические, химические, физико-химические и биологические. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется источником и характером загрязнения, площадью загрязнения, количеством нефти и др.

Методы очистки воды от нефтяных загрязнений

Название метода	Сущность метода очистки	Применение на практике
Механический	Нефть удаляется из воды путём её отстаивания и фильтрации с последующим её улавливанием специальными устройствами или вручную	Нефтеловушки Нефтесборщики Бензомаслоуловители
Химический	В воду добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с нефтью и осаждают её в виде нерастворимых осадков	Добавление поверхностно-активных веществ
Физико-химический	Из воды удаляют мелкие и растворённые примеси, предварительно обработав нефтяную плёнку	На пятно нефти напыляют тонкоразмолотый порошок активированного угля Используют магнитные ловушки, предварительно обработав нефтяное пятно порошком
Биологический	Основан на использовании специальных микроорганизмов, питающихся нефтью и разрушающих её	Обработка загрязнений препаратами, содержащими микроорганизмы и бактерии

Нам необходимо сравнить все перечисленные методы очистки от нефтяных загрязнений и сделать вывод о том, какой из методов самый эффективный.

Сравнительный анализ способов очистки

Метод	Плюсы	Минусы
Механический	Один из главных методов ликвидации нефтеразливов. Наибольшая эффективность достигается в первые часы после аварии, когда нефть лежит толстым слоем на поверхности воды	Сбор нефти затруднён при малой толщине слоя, большой площади разлива и движении воды под воздействием ветра
Химический	Степень очистки воды от нефти может достигать 98 %. Метод применяют, если механический сбор не возможен.	Метод применим для очистки ограниченного количества воды
Физико-химический	Применение метода ускоряет процессы разрушения нефти и ослабляет её токсическое воздействие. При нанесении порошка активированного угля пятно сразу перестает растекаться	Сбор «грязного» порошка сложная и трудоёмкая работа, загрязняющая корабли и вредная для людей. Уничтожение собранной массы путём сжигания загрязняет окружающую среду
Биологический	Среди всех методов играет самую большую роль. Специальные бактерии питаются нефтью, быстро внедряются в её слой и восстанавливают доступ воздуха. Микроорганизмы нетоксичны, одинаково хорошо работают в пресной и солёной воде.	Не всегда понятно, каких побочных воздействий на экосистему следует ожидать от микроорганизмов в будущем

 

Как видно из таблицы, все методы имеют как свои плюсы, так и минусы. Проведённое исследование позволяет сделать вывод о том, что каждый метод применим в зависимости от конкретной аварийной ситуации. На мой взгляд, наиболее безопасным и эффективным является биологический метод очистки.

Идеальным было бы создание метода, сочетающего в себе все перечисленные плюсы. Например, учёные разработали порошок на основе активированного угля, содержащий на своей поверхности микроорганизмы-бактерии. При таком способе очистки нефть одновременно собирают порошком и перерабатывают бактериями.

За каким методом будущее – покажет практика. Возможно, учёные или талантливые студенты стоят на пороге новых открытий, о которых ещё не знает человечество и у нас появится метод на 100 % удовлетворяющий всем требованиям. На сегодняшний момент можно предположить, что это открытие лежит в области биотехнологий, так как они являются наиболее щадящими к окружающей среде и обезопасят жизнь живых организмов на планете Земля, позволяя при этом бережно пользоваться её ресурсами и дарами.

 

Литература:

 

1.                Детская онлайн энциклопедия Потому.ру. «Как образовалась нефть?», «Что изготавливают из нефти?» – статьи в интернете.
2.                Петер Х. Алберс. Разливы нефти и живые организмы. Служба рыбы и дичи США.
3.                Владимиров В.А. Разливы нефти: причины, масштабы, последствия. Журнал: Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. Выпуск № 1/том 4/2014.
4.                Очистка воды от нефти / http://www.o8ode.ru/article/answer/clean/o4ictka_vody_ot_nefti.htm – статья в интернете.
5.                Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1982. – 366 с.