Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты судоходства. Учебное пособие
.pdf
Раздел I ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ СУДОХОДСТВА
Тема 1. ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
И ВОЗМОЖНЫЕ МЕРЫ ПО ЕГО СНИЖЕНИЮ
Известно, что судоходство — деятельность, связанная с использованием
на различных водных путях судов для перевозки грузов, пассажиров и их
багажа, почтовых отправлений, буксировки судов и иных плавучих объектов,
проведения поисков, разведки и добычи полезных ископаемых, строительных,
путевых, гидротехнических, подводно–технических и других подобных работ,
лоцманской и ледокольной проводки, спасательных операций, осуществления
мероприятий по охране ВО, защите их от загрязнения и засорения, подъема
затонувшего имущества, санитарного и другого контроля, проведения научных
исследований, учебных, спортивных, культурных и иных целей.
В ходе всех этих видов использования судов происходит загрязнение
окружающей среды, особенно водной. Знание особенностей технологии
использования судов по перечисленным направлениям, позволит снизить до
определенного уровня степень загрязнения ОС.
1. Загрязнение водной среды с судов,
возможные меры по его предотвращению
Вода — одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы
можем видеть её в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном
(пары воды в атмосфере) состояниях. Вся живая природа не может обойтись без
воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества,
поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом
состоянии. Вообще вода — инертный растворитель, то есть растворитель,
который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно
в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому
океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить
человек. Наконец, в современном мире вода — один из важнейших факторов,
определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство
производства. Итак, важность воды и гидросферы — водной оболочки Земли,
невозможно переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления
огромны, когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной
воды, особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.
К сожалению, практически все поверхностные источники водоснабжения
России в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных
загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Урал, Уфа,
Тобол, Томь, а также другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70%
поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в
категории загрязнённости — «условно чистая» и «грязная». Практически до 60–
70 % населения Российской Федерации употребляет воду, не соответствующую
ГОСТу «Вода питьевая». Особенно тяжёлое положение с загрязнением
поверхностных водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской,
Калининградской, Томской, Тюменской, Ярославской областях, Приморском
крае. Возрастает загрязнение подземных вод, используемых для
водоснабжения, в том числе нефтепродуктами, тяжёлыми металлами,
пестицидами и другими вредными веществами, которые поступают в
водоносные горизонты со сточными водами. Определенная доля загрязнения
водной среды приходится на водный транспорт и, в частности, на суда, что
снижает их экологическую безопасность.
Актуальность экологической проблемы на водном транспорте наряду с
проблемой обеспечения безопасности мореплавания обусловлена интенсивным
судоходством, при котором движение судов сопровождается следующими
дополнительными повышенными нагрузками на ОС и в особенности на водную
среду [1,2]:
- сбросы нефтесодержащих вод из машинно-котельных помещений и
грузовых танков танкеров;
- сбросы мусора, сточных вод и балласта, содержащего чужеродные
организмы, которые способны вызвать нарушение экологического равновесия в
замкнутых экосистемах;
- выбросы выхлопных газов из судовых силовых установок, содержащих
окислы серы и окислы азота;
- эмиссия летучих органических соединений (ЛОС) при погрузке/разгрузке
и транспортировке нефти и нефтепродуктов;
- аварийные разливы нефти в результате столкновения, посадки на мель
или разрушения танкеров вследствие штормового воздействия;
- постоянное скопление транспортных, служебно-вспомогательных,
портовых судов, множества мелких катеров и моторных яхт, которые обычно
находятся в крупных портах, создающее в сумме значительные нефтяные
загрязнения больших акваторий и целых районов порта.
Основными источниками проявления этой дополнительной нагрузки на ОС,
связанной с загрязнением водной среды с судов являются:
- эксплуатационные, связанные с нарушениями инструкций по
эксплуатации судового оборудования и его технического обслуживания;
- производственно-хозяйственные, связанные с судоходством, рыболовством
и производством подводных работ на шельфе в районах морских сооружений;
- природные — из-за воздействий на судно или морское сооружение волн,
ветра, течений и морского льда.
Однозначно выделить тот или иной наиболее опасный вид загрязнения для
ОС не представляется возможным. Загрязнение, возникающее в процессе
эксплуатации судов и морских сооружений (табл.1.1), портов, судоремонтных и
других предприятий образуется постоянно. При аварийных разливах происходят
залповые выбросы большого количества загрязнителей, в основном чистых
нефтепродуктов, но они ограничены районом аварии и прилегающими
территориями.
Группой экспертов ИМО (Международная морская организация) при
анализе и количественной оценке загрязнения моря с судов была принята
следующая классификация сбросов нефти и нефтепродуктов в морскую
Нефтяные
среду с судов и морских сооружений [1]:
Эксплуатационные сливы и стоки нефтесодержащих вод с танкеров.
Этот вид сбросов является наиболее значительным по сравнению с другими
сбросами и составляет примерно половину загрязнения морской среды нефтью
от судоходства.
Таблица 1.1
Образование загрязнения окружающей среды при эксплуатации судов
Источник загрязнения Загрязнение Загрязняемая среда
Бытовые и хозяйственные
потребности экипажа и
пассажиров
Главные и вспомогательные
механизмы и судовые системы
Грузы и судовые запасы
Твердые остатки и мусор.
Хозяйственно-бытовые
воды
Твердые остатки и мусор
Газы Атмосфера
Твердые остатки и мусор.
Нефтяные утечки с льяльными
водами, нефтяными остатками,
балластными и промывочными
водами
Газы. Пары (ЛОС) Атмосфера
остатки с балластными и
промывочными водами
Море
Море
Море
Сбросы с судов при постановке в док
Сбросы у причалов, включая бункеровочные операции. Эти виды
сбросов происходят в результате ошибок, допускаемых обслуживающим
персоналом (например, переполнение танков, отсоединение грузовых или
бункеровочных шлангов без предварительного их осушения или в результате
аварийных разрывов шлангов или трубопроводов, разрывов подводных
трубопроводов, повреждений нефтяных резервуаров).
Сбросы с льяльными водами и отходами топлива. Количество льяльных
вод, накапливающихся в машинных отделениях судов, зависит от различных
факторов, например: водоизмещение судна, типа главной энергетической
установки, технического состояния механизмов и систем, а также квалификации
обслуживающего персонала.
Сбросы с нефтесодержащим балластом из топливных танков. При
определении количества топлива, сбрасываемого в море с нефтесодержащим
балластом, экспертами ИМО принимается: среднее налипание топлива на
стенки танков 0,8 % от содержащегося в них топлива, количество судов, не
являющихся танкерами, которые берут водяной балласт в топливные танки – 2
%.
Разливы при аварии танкеров. Несмотря на снижение общего числа
аварий, и инцидентов, связанных с загрязнением моря, вылив нефти ежегодно
увеличивается.
Разливы при авариях судов, не являющихся танкерами
Основными возможными технологическими мерами по предотвращению
или сведению к минимуму загрязнения водной среды при эксплуатации судов и
морских сооружений сводится к монтажу на них [1]:
- устройств, предназначенных для очистки льяльных, балластных и
трюмных вод;
- устройств, предназначенных для очистки сточных вод;
- установок, предназначенных для сжигания нефтяных остатков,
отсепарированного шлама и мусора;
- упаковщиков и измельчителей мусора, предназначенных для подготовки
к сдаче его в портовое приемное сооружение;
- систем контроля и оборудования, исключающих нештатное сбрасывание
в море льяльных, балластных и сточных вод;
- оборудования (фильтров и сепараторов) для очистки дизельного топлива.
Организационными мерами по охране ОС от загрязнения нефтью с
судов и морских нефтедобывающих сооружений являются [1]:
- выбор трассы движения судов с учетом минимизации неблагоприятного
воздействия на обитателей морской среды;
- поддержка зоны и коридора безопасности в месте работ с нефтепродуктами;
- проведение анализа возможных аварийных ситуаций, сопровождаемых
нефтяными разливами;
- соблюдение инструкций по погрузо-разгрузочным работам, связанных с
нефтепродуктами, постоянный визуальный контроль при погрузке/разгрузке
нефтепродуктов, немедленное прекращение работ при неблагоприятном
прогнозе погодных или ледовых условий; проведение на танкере или морском
сооружении регулярных осмотров и регламентное обслуживание запорной
арматуры и гибких рукавов, транзитной магистрали;
- зачистка трубопровода от остатков нефти после окончания отгрузки;
зачистка оголовков гибких шлангов от нефти; установка поддонов под фланцами
системы погрузки/разгрузки нефти;
- соблюдение инструкций и наставлений по плаванию и швартовке
танкеров в штормовую погоду, в ледовых условиях и на мелководье;
- наблюдение за ледовой обстановкой;
- регулярное проведение инструктажа экипажей судов и пассажиров по
соблюдению техники безопасности и требований по охране ОС;
- наличие судовой лаборатории экологического мониторинга ОС.
Достаточно большая часть загрязнения водной среды приходится на долю
вредных жидких веществ (ВЖВ), перевозимых наливом. При этом источниками
загрязнения ВЖД, перевозимые наливом на танкерах–газовозах и химовозах,
являются балластные и промывочные воды из танков, льяльные воды,
накапливающиеся в льялах помещений, в которых установлено оборудование и
устройства, обеспечивающие работу с жидкими веществами, аварийные сбросы
груза.
В соответствии с Дополнением к Приложению II к конвенции МАРПОЛ73/78 «Руководство по классификации вредных жидких веществ» все ВЖД,
перевозимые на судах наливом, по степени вредности для морской среды делятся
на четыре следующих категории:
категория А — с чрезвычайно высокой степенью вредности. Это ве-
щества, которые при сбросе в море создают значительную опасность для морской
флоры и фауны, а также для человека;
категория В — с высокой степенью вредности. Это вещества, которые при сбросе
в море создают опасность для морской флоры и фауны, а также для человека;
категория С — со средней степенью вредности, т.е. малотоксичные для
морских живых организмов;
категория D — с низкой степенью вредности, т.е. практически не-
токсичны для морских живых организмов.
Одним из основных факторов загрязнения моря является сброс за борт
промывочных вод из грузовых танков, которые необходимо промывать при
каждой смене груза на судне. Операции по удалению остатков из танков
осложняются тем, что вредных жидких веществ могут иметь плотность
меньшую, большую или равную плотности воды, иметь различную
растворимость в воде, быть летучими или трудно растворимыми; одни вредных
жидких веществ тонут, другие плавают, третьи — растворяются в воде.
Определенную экологическую проблему для водной среды и ее обитателей
является коррозия нефтяных резервуаров и трубопроводов. В частности, на
нефтяные резервуары и нефтетрубопроводы при контакте с нефтепродуктами
воздействуют агрессивные среды (сочетание бактериологической коррозии, серы,
сероводорода, воды), ускоряющие процесс коррозии. Практический опыт
показывает, что разрушение металла от коррозии происходит до 1 мм в год. В
соответствии с действующим в РФ стандартом толщина днища резервуаров
составляет 8…12 мм, в то время как в европейских странах — 20 мм.
Известно, что добываемая в Российской Федерации нефть очень богата
серой, при этом на стадии добычи очистка ее от загрязнения и воды, к
сожалению, не производится. Западные же нефтедобывающие компании
добывают нефть не столь богатой серой и сероводородом, но стараются
произвести очистку нефти от воды и загрязнения до ее поступления в резервуар
(трубопровод). Эти мероприятия связаны с предварительной очисткой
нефтерезервуаров от донных отложений и последующей переработкой и
утилизацией отходов.
В целях снижения коррозионного разрушения металла, используемого в
технологическом оборудовании для добычи нефти принимаются определенные
меры специальные защиты, сводящие до минимально возможных случаев
возникновения аварийных ситуаций вследствие коррозии оборудования и
приводящие к разливу нефти и нефтепродуктов с естественным последующим
ухудшением экологической обстановки в районе добычи. Так, например, с
целью противодействия этому явлению внутри резервуаров создается
многослойная система ламинирования, сочетающая в себе эпоксидные
материалы на основе высокомолекулярных смол и стекловолокно. Эта система
позволяет продлить срок жизни резервуара на 15 и более лет [1]. Для трубопроводов достаточно применить менее дорогостоящие системы противокоррозионной защиты, включающие в себя окраску лакокрасочными
материалами, стойкими к воздействию нефти и нефтепродуктов.
2. Загрязнение атмосферы с судов, возможные меры
по его предотвращению
Известно, что человек за сутки потребляет около 10 м3 воздуха, поэтому
достаточно большое значение должно придаваться его чистоте. Чистый воздух
представляет собой многокомпонентную трехфазную систему, состоящую из
газов, водяного пара и твердых (аэрозольных) частиц. Основная роль
принадлежит газовой фазе, в состав которой входят постоянные (азот — до 78
%, кислород — до 21 %, углекислый газ — 0,03 %, и инертные газы) и
перемеренные газы (метан — 0,8 мг/м3, окись углерода — 0,02 % мг/м3, окислы
азота — 0,01 мг/м3, и др.).
По имеющимся данным суда [2–4] суда и другие транспортные средства
являются достаточно активными источниками загрязнения воздушного
бассейна углеводородами, окисью углерода, сернистым ангидридом, окислами
азота, фенолами, альдегидами и другими вредными веществами, а так же
аэрозолями и сажей. Поэтому необходимо, с одной стороны, четко знать
источники загрязнения атмосферы, а с другой — необходимо проводить
комплекс мероприятий технологического, санитарно–технического и
организационного характера.
Загрязнение атмосферы с судов происходит при воздействии выбросов
отработавших газов (ОГ) судовых энергетических установок, несгоревших
частиц топлива (газообразных, жидких и твердых), поступающих из цилиндров
дизеля в его выпускную систему, дымовых газов и окислов ванадия, выбросов
при работе вспомогательных и утилизационных котлов и инсинераторов.
Выбросы несгоревших частиц топлива несут с собой вредные химические
соединения [1,2,4].
Исследования состава ОГ двигателей внутреннего сгорания показывают,
что в атмосферу попадает около 200 химических соединений, которые
оказывают различное действие на ОС и живые организмы. Состав основных
вредных веществ в выхлопах, а также удельные выбросы зависят от вида
топлива (табл.1.2).
Таблица 1.2
Удельные выбросы (кг) при сжигании 1 т топлива
Вредное
вещество
Оксиды серы 3,9 0,8 23,4 40,8 Оксиды
углекислые
Оксида азота 68,1 83,3 68,1 10,7 8,05
Углеводороды
Альдегиды 0,9 10,4 0,9 - Сажа 6,1 1,3 6,1 - Вода - - - 0,5 Бенз(а)пирен 0,0061 0,625 0,0061 - -
дизельное бензин моторное
25,6
18,1 229,2 18,1 - -
375,0
Используемое топливо
масло
25,6
мазут природный
газ
5,3
1,53
Дизель судна, вырабатывая механическую энергию за счет окисления
топлива воздухом, в процессе работы осуществляет непрерывный
тепломассообмен с окружающей атмосферой. Он забирает воздух и потребляет
топливо, затем выбрасывает отработавшие газы, состоящие из части воздуха и
продуктов окисления топлива. Таким образом, воздух, поступающий в цилиндр
дизеля, совершает определенный термодинамический цикл, претерпевая при
этом химические изменения, в результате чего превращается в ОГ — сложную
газовую смесь с множеством компонентов [3].
По степени и характеру воздействия на человеческий организм,
свойствам и структуре химические соединения, содержащиеся в ОГ принято
разделять на шесть групп.
В первую группу входят не токсические соединения: вода (в виде пара),
водород, азот, кислород и углекислый газ.
Вторя группа содержит угарный газ, или окись углерода. Это
бесцветный газ, без вкуса и запаха, очень слабо растворимый в воде. Данное
соединение способно воздействовать на кровь человека, связывая красные
кровяные тельца (эритроциты) и выводя их из процесса газообмена. В
результате наступает кислородное голодание организма, и могут возникнуть
нарушения центральной нервной системы. Степень воздействия окиси углерода
на человека зависит от ее концентрации в воздухе. Так, при концентрации (в
процентах) 0,0016 вредного воздействия не оказывает; 0,01 — возникает
хроническое отравление при длительном пребывании человека в таких
условиях; 0,05 — через один час появляются признаки слабого отравления; 1 —
наступает потеря сознания после нескольких вдохов.
Третья группа включает в себя в основном окись азота — бесцветный газ
и двуокись азота – газ красновато-бурого цвета с характерным запахом.
Действие того и другого газа вредно для человеческого организма. Они — одна
из причин образования смога. Самое же опасное, что эти газы, попав в органы
дыхания и взаимодействуя там с влагой, образуют азотистую и азотную
кислоты, раздражающие слизистые оболочки. Степань воздействия на человека
этих соединений при определенной концентрации их в атмосфере (в процентах)
определяется следующим образом: 0,0013 — порог раздражения слизистых
оболочек глаз и носа; 0,001…0,002 — образование метгемоглобина;
0,004…0,008 — отек легких. Причем последствия воздействия окислов азота
проявляются не сразу. Некоторое время после отравления человек чувствует
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]