Практическое занятие № 2 Тема: Предотвращение загрязнения морской среды от соединений тяжёлых металлов и нефтепродуктов Введение

При эксплуатации судов и контакте их металлических поверхностей с морской средой протекают электрохимические процессы, в результате которых в морскую среду поступают ионы тяжёлых металлов. Последние ингибируют жизнедеятельность морепродуктов, приводят к нарушениям биохимических процессов морской среды, и, как результат, к уменьшению биопроизводства сине-зеленых водорослей (источника кислорода на Земле) и биопланктонов, разрушают морские экосистемы.

В процессе эксплуатации судов образуются отходы, которые можно разделить на две группы:

1. отходы, образующиеся вследствие неполноты выгрузки судов, обработки водой палуб, трюмов и танков;

2. отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров (хозяйственно-бытовые, фекальные стоки и бытовой мусор), а также в результате эксплуатации судовых механизмов (подсланевые, нефтесодержащие воды, отработанные газы СЭУ, шум, вибрация, ЭМП, твердые отходы).

Нефтесодержащие воды (льяльные воды) – образуются вследствие негерметичноси трубопроводов, арматуры, насосов, через обшивку корпуса и донную арматуру, при ремонте механизмов, топливной и масляной аппаратуры. Нефтесодержащие воды образуются и вследствие попадания под слани воды, использованной при промывке деталей, механизмов, пропарке топливных и масляных цистерн, а также в результате аварийных протечек, конденсации паров воды на внутренней поверхности корпуса судов в машинно-котельном отделении.

1. Цель работы

• освоить методику определения уровня экологической опасности морской среды при загрязнении её соединениями тяжёлых металлов, нефтепродуктами, углеводородами;

• приобрести практические навыки выполнения расчётов с определением уровня экологической опасности морской среды;

• рассчитать концентрации соединений тяжёлых металлов, нефтепродуктов в морской среде;

• выполнить санитарно-гигиеническую оценку морской среды при загрязнении её соединениями тяжёлых металлов, нефтепродуктами, углеводородами;

• разработать технические предложения по снижению уровня экологической опасности морской среды в процессе её загрязнения соединениями тяжёлых металлов, нефтепродуктами при эксплуатации судов.

2. Теоретическая часть работы

Основными загрязнителями морской среды являются соединения тяжёлых металлов и нефтепродукты.

В качестве соединений тяжёлых металлов, расстворимых в морской воде, рассматриваются такие соединения, как:

• мышьяк (М);

• ртуть (РТ);

• свинец (СВ).

В качестве нефтепродуктов рассматриваются:

• углеводороды (УВ);

• бензол (Б);

• толуол (Т).

Ионы тяжёлых металлов, поступающие за счёт коррозии металлических корпусов судов, а также коррозии затонувших судов, их фрагментов, орудий и боеприпасов, металлических трубопроводных коммуникаций, арматуры, в морскую среду, ухудшают качество этой воды, которая становится непригодной для разведения морепродуктов, рекреационных целей [1-4].

Соединения тяжёлых металлов, поступающие в организм человека по "пищевой цепочке", ингибируют процессы, происходящие в коре головного мозга, в спинном мозге и кровеносной системе.

Результатом этого влияния на человека соединений тяжёлых металлов являются такие осложнения, как лейкемия крови, проявляются тенденции к мутагенным и терратогенным последствиям [3, 4].

Борьба с угрозой глобального экологического кризиса стала международной проблемой. Решить ее в рамках отдельных стран невозможно. Предпринятые некоторыми государствами меры по охране природы не будут эффективными, если другие их не поддержат. В настоящее время эта проблема стала мировой и обусловлена следующими факторами:

• сброс промышленных и хозяйственных вод без очистки непосредственно в море или с речным стоком;.

• ядохимикаты, используемые в сельском и лесном хозяйствах, в частности наиболее вредный, токсичный ДДТ;

• балластные воды и перенос бактерий, биопланктона, морская инвазия;

• аварийные выбросы и сбросы со скважин, буровых или подводных трубопроводов при разведке, добычи, транспортировки нефти, попутного и природного газа, конденсата;

• разработка полезных ископаемых на морском дне;

• перенос вредных веществ в атмосферу, гидросферу и почву.

Экологическая обстановка стала заметно ухудшаться в 60-70 годах XX столетия.

К основным источникам антропогенного воздействия на экологию Черного моря относятся [3]:

1)сток рек с содержащимися в них различных вредных, токсчных веществ;

2) сельское хозяйство (удобрения, пестициды, инсектициды);

3) промышленность (соединения тяжёлых металлов, детергенты, нефтепродукты);

4) населенные пункты (сточные воды, патогенные организмы, детергенты, нефтепродукты);

5) атмосферные осадки;

6)речное и морское судоходство;

7) порты;

8) рыбный промысел;

9) добыча минеральных ресурсов;

10) защита берегов;

11) рекреация и туризм.

В процессе эксплуатации судов образуются газообразные, жидкие и твёрдые отходы.

Нефтесодержащие воды. В процессе эксплуатации судовых механизмов образуется особый вид отходов – подсланевые нефтесодержащие воды, которые скапливаются под сланями (льялами) машинных отделений. Основные причины их образования – негерметичность трубопроводов, обшивки корпуса и донной арматуры, разливы нефтепродуктов при ремонте механизмов, топливной и масляной аппаратуры. Количество нефтепродуктов во многом зависит от технического состояния оборудования и от выполнения правил его эксплуатации. Среднесуточное накопление нефтесодержащих вод в основном определяется мощностью главного двигателя.

При попадании в воду нефтепродукты образуют эмульсию. Ее устойчивость повышается, если в таких водах присутствуют эмульгаторы, они препятствуют укрупнению и всплытию частичек нефти. Содержащиеся в морской воде ионы различных металлов и солей также могут способствовать образованию эмульсии. Удалять из воды эмульгированные нефтепродукты гораздо сложнее, чем грубодисперсные. Поэтому по возможности следует исключать факторы, способствующие их образованию.

Сточные воды. При использовании природной, пресной воды для питьевых и хозяйственных нужд на судне накапливаются сточные воды. Сточные воды запрещено сбрасывать в морскую среду, их накапливают в специальных герметичных танках с последующей обработкой и нейтрализацией.

Влияние нефти на морскую среду:

1. нарушается природный кругооборот воды;

2. снижается концентрация растворимого кислорода в морской среде;

3. загрязняется морская поверхность, толща и морское дно.

Существенную роль в ухудшении качества морской, окружающей среды играет загрязнение оболочек Земли нефтепродуктами. Во всем мире при добыче, транспортировании, переработке и использовании нефти теряется  2 % ежегодно добываемой нефти, при этом 7 млн. т. – только при её добыче. Из 50 млн. т. в год потерь нефти на суше теряется 25 млн. т., на морской поверхности – 8 млн. т. и выбрасывается в атмосферу – 17 млн. т. Для сравнения, поступление нефти в океан по разломам земной коры не превышает 0,5 млн. т/год. Одна тонна сырой нефти покрывает тонкой пленкой около 6 км² морской акватории. Длительное воздействие нефти и её продуктов приводит к гибели  1/3 молодых морских организмов, особенно в прибрежной зоне. Морские организмы, аккумулируя соединения тяжёлых металлов и углеводороды, становятся опасными для человека.

В результате использования соединений свинца (тетраэтилсвинец) в качестве антидетонационной присадки к бензинам ежегодно в природную среду поступает свыше 2 млн. т. оксида и диоксида свинца от ДВС. За последние 100 лет концентрация соединений свинца в толще Гренландского ледника возросла в 5 раз, достигнув 2 мг/кг льда. За последние 20 лет концентрация свинца в воде возросла в 10 раз.

Аналогичное положение с ртутью, 8 тыс. т. которой ежегодно поступает в окружающую среду, из них 40 % при выветривании горных пород и 60 % техногенным путем, главным образом за счет отходов целлюлозно-бумажного, содового производства и рассеивания содержащих ртуть пестицидов.

Главная особенность современной экологической обстановки – накопление отходов промышленности и загрязнение окружающей среды. Только небольшое количество (5-15 %) добываемого минерального сырья превращается в полезный продукт, остальное в процессе переработки возвращается природе в виде отходов – газо-парообразных, жидких, твёрдых и энергетических. По ориентировочным данным, в настоящее время в биосферу ежегодно поступает в твердой, жидкой и газообразной фазах до 20-25 млрд. т. бытовых и промышленных отходов. Причем часто в биосферу поступают новые вещества, которые не вовлекаются в природный круговорот и постоянно накапливаются.

Воздействие современного промышленного производства оказывает влияние на тепловой баланс планеты. Одна из причин этого – отток в окружающую среду антропогенной энергии.

В определенных небольших концентрациях соединения тяжёлых металлов необходимы для роста и развития растений. Они выполняют разные физиологичные функции в организмах растений и других живых организмах. Они связываются с определенными белками и образуют много ферментов. Система цитохромов содержит железо. При высоких концентрациях соединения тяжёлых металлов наносят непоправимый урон окружающей среде, биосфере и человеку.