Основы экологии

зависимости от метеорологических условий находятся в пределах 10 49 высот трубы.

Рис. 1.4. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей. Подъем горячих струй почти полностью обусловлен подъемной силой газов, имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Повышение температуры и момента количества движения выбрасываемых газов приводит к увеличению подъемной силы и снижению их приземной концентрации.

При выбросах через высокие трубы или при факельном выбросе в условиях безветрия рассеивание вредных веществ происходит главным образом под действием вертикальных потоков. Высокие скорости ветра увеличивают разбавляющую роль атмосферы, способствуя более низким приземным концентрациям в направлении ветра. Движение загрязняющих веществ вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром, приводит к тому, что турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с окружающими воздушными массами. Разбавление вдоль оси струи пропорционально средней скорости ветра vm на высоте струи. Вместе с тем с увеличением vm уменьшается высота факела над устьем трубы. Поэтому для источников выбросов вводят понятие опасной скорости ветра, при которой приземные концентрации имеют наибольшие значения. Для того чтобы предотвратить отклонение струи вблизи от горловины трубы, скорость выбрасываемого газа wr должна вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы.

Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке токсичной пыли крупные

частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

Согласно СНиП 2.04.05 86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» предельно допустимая концентрация пыли си, мг/м3, в технологических и вентиляционных выбросах, подвергаемых рассеиванию, определяется в зависимости от объема выбрасываемого воздуха L, тыс. м3/ч. При объеме более 15 тыс. м3/ч сп = 100 k; при объеме 15 тыс. м3/ч и менее сп = (160 AL), где k коэффициент, принимаемый в зависимости от ПДКрз пыли в воздухе рабочей зоны помещения на

постоянных рабочих местах:
ПДКрз, мг/м3	<2	>2..4 >4..6 >6..10
k	0,3	0,6 0,8 1,0

Выбросы воздуха с концентрацией пыли, превышающей сп, не допускается рассеивать в атмосферу без предварительной очистки. При устройстве систем очистки запыленного воздуха от пыли с частицами размером 20 мкм и более эффективность очистки должна быть не менее

0,90.

В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения воздушного пространства подразделяют на затененные и не затененные, линейные и точечные. Точечные источники используют, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте. К ним относят выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие близко расположенные источники. Выделяющиеся из них вредные вещества при рассеивании в циркуляционной зоне не накладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания (с заветренной стороны). Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы. Незатененные, или высокие, источники свободно расположены в недеформированном потоке ветра. К ним относят высокие трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 Hзд. Затененные, или низкие, источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним (в результате обдувания его ветром) на высоте h<2,b Нзд.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном

воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД86». В основу методики положено условие, при котором суммарная концентрация каждого вредного вещества не должна, превышать максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вредного вещества в атмосферном воздухе, т. е.

С Ст Сф ПДК ,

где Ст максимальная концентрация загрязняющих веществ в приземном воздухе, создаваемая источниками выбросов, мг/м3; Сф фоновая концентрация одинаковых или однонаправленных вредных веществ, характерная для данной местности (принимается по справке органов санитарно-эпидемиологической службы), мг/м3. При одновременном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих аддитивными свойствами для каждой точки местности, должно выполняться условие:

n C C

mi фi 1,

i 1 ПДКi

где i означает i-ю примесь.

При выбросе в атмосферу одного или более однонаправленных загрязняющих веществ из нескольких источников (одинаковой или разной высоты), расположенных на значительном расстоянии друг от друга, загрязнения приземного слоя атмосферы рассчитывают для каждой трубы. Полученные результаты для данной точки местности суммируют с учетом падения концентраций в перпендикулярном ветру направлении у. В зависимости от соотношения валовых выбросов из источников и расстояния между ними в перпендикулярном по отношению к ветру направлении максимальная суммарная концентрация загрязняющих веществ будет находиться или на оси источника большей мощности, или между источниками, но ближе к источнику большей мощности.

В случае расчета рассеивания выбросов, выделяемых в атмосферу через трубы одинаковой высоты, расположенные на близком расстоянии друг от друга, трубы следует принимать за один эквивалентный источник такой же высоты с суммарным количеством загрязняющих веществ. При расположении более двух соседних точечных источников по одной линии и совпадении с нею направления ветра выбросы будут накладываться один на другой, что приведет к увеличению приземных концентраций. Шахматное расположение сосредоточенных источников приводит к уменьшению концентрации примесей в приземном слое атмосферы.

2. Словарь понятий

Абсорбция метод, основанный на поглощении газов и паров <1 твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений.

Адсорбция – метод, основанный на физических свойствах твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировании на поверхности отдельных компонентов из газовой смеси.

Хемлсорбция – метод, основанный на поглощении газов и паров <1 твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений.

Защита окружающей среды это комплексная проблема, требующая усилий ученых многих специальностей.

Термическая нейтрализация – метод, основанный на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары и сильно пахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси.

Термическое окисление – метод, применимый либо когда отходящие газы имеют высокую температуру, но в них нет достаточного количества кислорода, либо когда концентрация горючих примесей настолько низка, что они не обеспечивают подвод теплоты, необходимой для поддержания пламени.

Биологическая очистка сточных вод – метод, основанный на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения.

3. Материалы, используемые в процессе обучения

3.1. Материалы к лекции

Возможен следующий план лекции:

1)Характеристика Загрязненности воды нефтью

2)Методы очистки промышленных сточных вод

3)Требования к степени очистки сточных вод нефтетранспорных предприятий

4)Основные мероприятия по защите окружающей среды

5)Очистка выбросов от газо- и парообразных загрязнителей

6)Снижение токсичности выбросов транспортно – энергетических установок

7) Рассеивание выбросов в атмосфере

Литература:

1.Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. Косого Ю.

Я.- М.: Химия, 1981.

2.Мазур И.И. Шишов В.Н. Основы окружающей среды при строительстве нефтегазовых объектов: Учебник для техникумов.-М.:

Недра, 1992-150 с.

3.Охрана окружающей среды: Учебник для техн. спец. Вузов/С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. 2-е изд.-

М.: Высш. Мк. 1991-319 с.

4..Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды: Учеб. для вузов.-М.: Недра. 1993-281 с.

5.Охрана окружающей среды: Учеб. для вузов./Под ред. С.А. Брылова и К. Штродки.-М.: Выс. Шк., 1985-275 с.

6.Устойчивое промышленное производство. Минимизация отходов, экологические и более чистые технологии и промышленная экология. Под. ред. Джозефа Штралья Луидский университет Швеция. 1997-60 с.

7.Владимиров А.М., Ляхин. Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г., Охрана окружающей среды. Ленинград Гидрометеоиздат 1991-442 с.

8.В.В. Маврищев. Основы экологии. Учебн. пособ. Мн. высш. шк., 2000 г. 317 с.

МОДУЛЬ 10 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НЕФТЕГАЗОВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ВВЕДЕНИЕ

В модуле рассматриваются общие понятия охраны окружающей среды и инженерной экологии. Цели и задачи охраны окружающей среды и инженерной экологии в нефтегазовом строительстве. Источники техногенных воздействий на природную среду в нефтегазовом строительстве.

Схема изучения учебного материала

Тема занятий	Тип занятий	Вид занятий	Количество часов
Цели и задачи охраны	Изучение нового	Лекция	1
окружающей среды и	материала
инженерной экологии
Источники техногенных	Изучение нового	Лекция	1
воздействий на	материала.
природную среду в	Углубление,
нефтегазовом	систематизация.
строительстве.

Основы научно теоретических знаний по модулю 1. Общие понятия охраны окружающей среды и инженерной экологии

Под охраной окружающей среды надо понимать не изоляцию остатков естественной природы от негативных воздействий на нее человека посредством техники и технологии производства и строительства, транспорта и энергетики и т.п. Только овладев природными ресурсами, человек создал себе среду обитания, более приспособленную к его материальным и духовным потребностям. На современном этапе охрана окружающей среды есть сохранение природных ресурсов Земли путем их рационального использования и воспроизводства. Естественную природу в развитых странах сохраняют только в заповедниках и заказниках. Под них отводят 6 7 % территории (в нашей стране не более 2%, хотя, конечно, есть еще огромные пространства девственной природы). Полностью эта сравнительно новая научная дисциплина определяется как «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

Охрана природы пронизывает теперь все сферы деятельности и охватывает поэтому большой круг естественных и гуманитарных знаний. Основу ее составляет экология наука о среде обитания видов живой природы, в том числе человека, ставшего в последнее время центральной фигурой экологии.

Экология — молодая наука, возникшая на стыке географии, биологии, физиологии, геологии, климатологии и других наук, заложивших основы знаний о среде обитания и процессах в ней происходящих. Теперь, когда требуется активное позитивное вмешательство в процессы, происходящие в окружающей среде, на стыках дисциплин возникают новые направления в охране природы: конструктивная география, геология природно-технических геосистем и инженерная экология.

Инженерную экологию определяют как целенаправленную хозяйственную деятельность, основанную на экологических подходах, поддержании в регионе деятельности экологического равновесия и т.п. Более специальный раздел этой дисциплины: инженерная экология нефтегазового строительства это природо- и ресурсосберегающие методы строительства нефтегазовых объектов с учетом критериев минимизации ущерба, экологической безопасности осваиваемых территорий и формируемых НГК, а также эколого-экономической результативности.

Инженерная экология НГС это сложный комплекс мероприятий, работ, объектов, направленных на поддержание экологического баланса в системе «технология строительства сооружаемый объект НТК природная среда». Собственно природная среда в большинстве случаев является искусственным продуктом техногенно антропогенных воздействий на естественную природу, но нефтегазовое строительство составляет исключение, так как освоение вновь открытых месторождений

ипрокладка большей части трубопроводов приходятся на малоосвоенные

исовсем неосвоенные районы.

Преобразованную полностью под свои нужды природную среду называют техносферой, в отличие от естественной природной среды первичной биосферы совокупности всех живых (биотических) и неживых (абиотических) компонентов, за исключением, может быть, только глубоких недр Земли, располагающихся ниже горизонтов сейсмических процессов.

Ее компоненты: атмосферу, гидросферу и литосферу с областью

криолитосферы (криолитозоны) населяют: флора (гидросферу и верхние почвенные горизонты литосферы) и фауна (все сферы). Гидросфера включает поверхностные пресные и соленые воды водоемов и водотоков и грунтовые воды верхних горизонтов литосферы, участвующие в круговороте воды. Литосфера верхняя твердая оболочка земли, включающая земную кору и верхнюю мантию Земли, простирается на глубину 50 200 км. Мощность земной коры составляет от 10 км под дном океанов до 75 км под континентами. Для изучения вопросов охраны природы НГС нас будет интересовать самый верхний горизонт литосферы (0 15 м) и криолитозоны (0 50 м). Эти глубины являются границами влияния нефтегазового строительства и сооружаемых объектов, за исключением скважин, в данной книге не рассматриваемых.

Техпроцессы НГС затрагивают (воздействуют) все компоненты биосферы, а также социосферу местное коренное население районов освоения, охватывающее своей жизнедеятельностью литосферу (место обитания, обрабатываемые земли, пастбища, зоны рекреации и др.), гидросферу (промысел, транспорт, водопользование), и биоту: флору (потребление и культурное возделывание) и фауну (промысел, животноводство и т.п.).

Ссамых начальных моментов освоение нефтегазоносной территории

ипрокладки к ней коммуникаций, а от нее трубопроводов начинаются техногенные процессы изменение природной среды под воздействием строительно-производственной деятельности человека совокупности физико-химических процессов, сопровождающих НГС, а также

антропогенные процессы изменения природной среды под воздействием человеческой деятельности. Поскольку человек практически всегда теперь воздействует на природную среду посредством орудий и средств труда, т.е. техники и технологии, то далее будем говорить только о техногенных процессах и воздействиях, включающих и антропогенез в опосредованной форме.

Если речь идет о таких видах техногенных воздействий, как возведение промпредприятий, городов, поселков, гидростанций и т.п., то результатом техногенеза является техносфера, техногенные изменения компонентов в которой продолжаются и после строительства, в стадии функционирования.

Для того чтобы понять, какие процессы сопровождают переходы биосферы в техносферу, или в природно-техническую геосистему (ПТГ), надо определить ряд понятий, связанных с техногенными воздействиями и

процессами.

Источники техногенного воздействия это средства и предметы труда, с помощью которых человек формирует в исходной биосфере какой-либо объект. В этом случае мы имеем дело с необходимыми прямыми техногенными воздействиями (рытье траншеи для трубопровода, выемка грунта из карьера для отсыпки основания и т.п.). Техногенные воздействия могут быть не необходимыми, как часто случается при строительстве в малоосвоенных районах: это внедорожные разъезды по летней тундре на тяжелой технике, слив горючесмазочных материалов (ГСМ) или неочищенных стоков на рельеф, браконьерство и т.п. Возникающий при этом техногенез, является сверхнормативным. Все это случаи прямого первичного техногенного воздействия, приводящие к нормативному или сверхнормативному ущербу природной среды, появлению нарушенных территорий, на которых, вследствие техногенеза, могут активизироваться деструктивные природные процессы (экзогенные процессы).

Среди экзогенных процессов наиболее опасными являются эрозии (гидроэрозия, термоэрозия, ветровая эрозия) и опустынивание, которое характерно не только для зоны полупустынь и степей, но также и зоны тундры и других природно-климатических зон, где это явление менее опасно.

Эрозия разрушение почв или других поверхностей с нарушением их целостности и изменением физико-химических свойств, сопровождаемой переносом частиц водой или ветром. Эрозия приводит к расчленению ландшафта, оврагообразованию, формы ее проявлений многообразны и зависят от состава и структуры эрозирующих поверхностей. Эрозия не только ухудшает качество земель, но и может угрожать устойчивости возводимых сооружений.

Опустынивание процесс деградации растительных покровов и почв вследствие физических или химических воздействий, приводит к появлению участков оголенного грунта, перевеиванию и выдуванию незакрепленных грунтов. Как в южных, так и в северных районах опустынивание является прогрессирующим, саморастущим процессом, если им не управлять.

И эрозию, и опустынивание можно приостановить и ликвидировать, если своевременно провести мероприятия по закреплению поверхностей. Нарушенные территории, подвергшиеся техногенному воздействию, сами становятся источниками вторичного техногенеза, площадь нарушенных

территорий при этом растет даже после окончания прямых техногенных воздействий.

Особенно многообразны и опасны экзогенные процессы в криолитозоне, где вследствие техногенного нарушения поверхностных теплоизолирующих почворастительных покровов увеличивается глубина сезонного оттаивания ММГ и развиваются такие процессы, как термокарст, термоэрозия, термоабразия, солифлюкция, приводящие к выносу частиц, понижению поверхностей, или наоборот морозное пучение, наледеобразование, рост повторно-жильных льдов и др.

Все эти процессы происходят на ландшафтах криолитозоны и без техногенного вмешательства, но с меньшей (фоновой) интенсивностью. Их активизация вследствие техногенных воздействий представляет серьезную угрозу для наземных и подземных сооружений, возведенных на ММГ.

Весьма опасны эрозионные процессы в береговой и русловой части водоемов, так как гидроэрозия это самый интенсивный вид эрозии. При строительстве подводных переходов трубопроводов противоэрозионным работам надо уделять самое серьезное внимание.

Во всех случаях, когда мы встречаемся с большим динамическим диапазоном каких-либо природных процессов (годовые колебания температур, криопроцессы, сложный рельеф и склоновые процессы, пограничные зоны распространения продуктивной флоры, обводненные участки и др.), то определяем их как сложные (для строительства) природно-климатические условия. Сложные экологические условия (обстановка) возникают тогда, когда уже имеются значительные нарушенные территории, подвергшиеся техногенному воздействию: механическому разрушению поверхности или химическому загрязнению компонентов среды. Это обстоятельство накладывает дополнительные ограничения на допустимый уровень воздействий или загрязнений.

Для того чтобы определить условия строительства, предварительно исследуют ландшафты осваиваемой территории. Ландшафт это однородная по происхождению территория, обладающая единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, климатом, почвой, растительностью и животным миром. Для каждого типа ландшафта мероприятия по предотвращению развития экзогенных процессов будут различны, поэтому строительству в сложных природно-климатических и экологических условиях должно предшествовать ландшафтное или природоохранное картирование. Экологические условия надо учитывать, так как некоторые ландшафты уже могут быть изменены или нарушены к