Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты судоходства. Учебное пособие
.pdf
себя хорошо, а потом тяжело заболевает.
К четвертой группе относятся содержащиеся в саже и копоти различные
углеводороды, в том числе и канцерогенные. Эти соединения токсичны и
совместно с окислами азота участвуют в фотохимических реакциях. Наиболее
распространенными среди многоядерных ароматических углеводородов
является 3,4–бензпирен, который обладает высокой канцерогенной
активностью. В нормальных атмосферных условиях это соединение
представляет собой иглообразные кристаллы желтого цвета, плохо
растворяющиеся в воде и хорошо — в органических растворителях. В
сыворотке человека растворимость 3,4–безипирена достигает 50 мкг/мл.
Пятую группу составляют альдегиды, в основном формальдегид и
акролеин. Формальдегид — бесцветный, с резким запахом газ, легко
растворяющийся в воде. При объемной концентрации 0,007 % он вызывает
легкое раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек глаз и носа, при
0,018 % возникают осложнения. Более опасным является акролеин — альдегид
акриловой кислоты. Это бесцветная, с запахом пригорелых жиров и весьма
летучая жидкость (температура кипения + 52,4 0С), хорошо растворяющаяся в
воде. Порог восприятия запаха наступает при концентрации (в процентах)
0,00016; при 0,005 — он трудно переносим; при 0,002 — непереносим; а при
0,014 — смерть наступает через 10 мин.
В шестую группу выделена сажа. Она состоит из мелких частичек
углерода и не представляет непосредственной опасности для человеческого
организма, хотя может вызывать раздражение дыхательных путей. Наличие
сажи в воздухе приводит к загрязнению атмосферы и ухудшает видимость.
Однако основная опасность сажи состоит в том, что она является переносчиком
канцерогенных веществ. Адсорбируясь на частичках сажи, 3,4–бензипирен
оказывает гораздо большее воздействие на живые клетки, чем в чистом виде.
Практические вопросы контроля загрязнения атмосферы выбросами
судовых дизелей морского, речного транспорта и маломерного флота должны
отражать, например, такие факторы, как нагрузка дизеля, частота вращения,
условия ОС, методы измерения. Основная борьба с выбросами должна вестись
на этапе проектирования или модернизации дизелей.
Загрязнение моря нефтью танкерным флотом — это лишь видимая часть
того огромного айсберга угрозы ОС, который представляет собой
транспортировка нефти морем. Существует еще один невидимый, но весьма
значительный и опасный источник загрязнения атмосферы, например
связанный с танкерным флотом. Речь идет о загрязнении атмосферы летучими
органическими соединениями (ЛОС) — эмиссией летучих органических
соединений при транспортировке нефти и нефтепродуктов.
Среди органических соединений, выбрасываемых с танкеров и нефтяных
терминалов в атмосферу, содержится достаточно большое количество ядовитых
веществ. Кроме того, в ходе реакций между оксидами азота (Nох) и ЛОС образуется
тропосферный озон, который по токсичности приравнивается к цианидам.
Озоноразрушающие вещества, подлежащие контролю, определенные в
пункте 4 статьи 1 Монреальского протокола 1987 г. по веществам, разрушающим
озоновый слой, перечислены в Приложениях А, В, С и Е протокола. К
преднамеренным относятся выбросы озоноразрушающих веществ, происходящие
на судах во время технического обслуживания, ремонта, перемещения систем или
оборудования. К ним, в частности, относятся выбросы фреонов, используемые в
системах пожаротушения и кондиционирования воздуха, провизионных
рефрижераторных кладовых и контейнерах.
Новые установки, содержащие озоноразрушающие вещества, запрещаются
на всех судах, за исключением содержащих гидрохлорфторуглероды в новых
установках, использование которых разрешено до 1 января 2020 года.
В процессе эксплуатации судовых дизелей должен осуществляться
контроль основных параметров состава отработавших газов на соответствие
нормам выбросов NOx
Состав газов неоднороден во времени, так как он зависит от режима
Нормы удельных средне
взвешенных выбросов
работы судовой энергетической установки. Для оценки загрязнения ОС
рекомендуется производить отбор проб на режимах, характерных для судов:
- во время стоянки в порту под грузовыми операциями и без грузовых
операций (на этих режимах обычно работают вспомогательные двигатели);
- при маневрировании, подходе к порту и выходе из порта, при проходе
через каналы и проливы;
- на полном ходу при эксплуатационной мощности главного двигателя.
В программе сдаточных испытаний нового судна должны предусматриваться
отборы проб отработавших газов (ОГ) на указанных режимах, оценка их
токсичности и содержания в них вредных веществ. Такие же измерения из
соображения защиты ОС должны периодически проводиться на всех судах.
Нормируемым параметром является удельный средневзвешенный выброс
вредного вещества с ОГ дизеля, выражающий количество этого вредного вещества
в граммах, приходящееся на 1 кВт·ч эффективной работы дизеля, совершенной им
при выполнении полного испытательного цикла (режима испытаний),
имитирующего типовые условия эксплуатации.
Установлена следующая номенклатура нормируемых параметров:
- удельный средневзвешенный выброс оксидов азота;
- удельный средневзвешенный выброс оксида углерода;
- удельный средневзвешенный выброс суммы углеводородов.
Считается, что судовой дизель эксплуатируется в соответствии с
требованиями Технического Кодекса NOx, если может быть продемонстрировано, что
взвешенные выбросы NOx из дизеля находятся в пределах (табл. 1.3), установленных
ГОСТ Р 51249-99, во время освидетельствований.
Таблица 1.3
Удельные средневзвешенные выбросы вредных веществ для судовых дизелей
нормируемый параметр
Наименование
выпуск до 2000 г.
судовых дизелей
выпуск с 2000 г.
после
капремонта
Удельный средневзвешенный выброс
оксидов азота (NOx) в приведении к N0
,
Удельный средневзвешенный выброс
Удельный средневзвешенный выброс
г/кВт*ч
2
17,0
(17,0…9,8)
0,95
оксида углерода (СО), г /кВт*ч
суммы углеводородов (СН), г/кВт*ч
6,0
2,4
3,0
1,0
1,2
1,25
Основными путями снижения содержания вредных веществ в ОГ дизелей
являются [3]:
1. Оптимизация энергетического состояния воздушного заряда. Известно,
что в существующей практике конструирования дизелей зачастую мало
внимания уделяется определению степени сжатия, которую выбирают, как
правило, в диапазоне от 12 до 17. Для того чтобы дизель работал на различных
топливах с высокой экономичностью и минимальным содержанием вредных
веществ в ОГ, степень сжатия необходимо рассчитывать на основе
специальных методов, а не выбирать приближенно.
2. Улучшение экономических и экологических характеристик дизеля
путем повышения давления впрыска топлива. Практика использования тяжелых
топлив на судах показывает, что при увеличении вязкости топлива необходимо
повышать давление впрыска. Количественную оценку давления впрыска можно
установить экспериментальным путем или с помощью расчета по специально
разработанному методу. С изменением давления впрыска связана динамика
развития струи и факела, а, следовательно, и тонкость распыления, при этом
повышается скорость прогрева струи или факела и соответственно возрастает
скорость сгорания топлива.
3. Улучшение качества топлива. Современные топлива для дизелей
имеют достаточно широкий ассортимент. В России для быстроходных
двигателей, как правило, используются дистиллятные нефтепродукты —
дизельные топлива марок Л, З и А. Для средне– и малооборотных дизелей
используются топлива крекиг-процесса и мазуты — моторные топлива марок
ДТ и ДМ, газотурбинные топлива ГТ и ГТВК, мазуты Ф-5,Ф-12, М-40, М-40В,
М-100 и М-100В. При выборе вида топлива имеют ввиду, что полнота сгорания
и экономичная работа дизелей, а также количество вредных выбросов с ОТ
характеризуются в основном скоростью сгорания, которая находится в прямой
зависимости от воспламеняемости топлива, его плотности и вязкости.
Для улучшения распыливания топлива в него могут вводиться
специальные вещества, снижающие поверхностное натяжение топлива и,
следовательно, скорость прогрева и испарения.
В настоящее время уже получено много присадок различного назначения,
добавляемых к топливу. Их делят на следующие группы: стабилизирующие,
антикоррозионные, депрессорные, интенсификаторы горения топлива,
противодымные, диспергирующие и присадки, снижающие содержание
окислов серы в составе ОГ. На уменьшение вредных веществ в ОГ
непосредственно влияют четыре последних вида присадок.
4. Задержка воспламенения топлива оказывает существенное влияние на
полноту его сгорания и состав ОГ дизелей.
5. Добавки воды к топливу снижают вредные выбросы с ОГ.
Многочисленными стендовыми и экспериментальными исследованиями
показано, что добавленная к топливу вода существенно ускоряет процесс
сгорания топлива, одновременно снижает содержание продуктов неполного
сгорания и окислов азота в ОГ. Экспериментально установлено, что вода
повышает скорость сгорания топлива в 4…5 раз при более низкой температуре
горения В последние годы наряду с впрыскиванием воды во всасывающий
тракт применяются водотопливные эмульсии. Вода оказывает благоприятное
действие на теплоподготовку — улучшает распыливание тепловой струи и
интенсифицирует процесс смесеобразования.
6. Улучшение качества сгорания водотопливной эмульсии. В
добавляемую к топливу воду можно вводить химические вещества и получать
многофункциональные водорастворимые присадки, использование которых в
совокупности с присадками к топливу позволит существенно раздвинуть
границы применения тяжелых топлив в судовых дизелях.
7. Снижение вредных веществ в ОГ с помощью нейтрализаторов. Для
снижения вредных выбросов дизеля используют специальные устройства —
нейтрализаторы, обеспечивающие дополнительную очистка ОГ.
Существует несколько видов нейтрализаторов:
- термическая — дожах продуктов неполного сгорания;
- каталитическая — удаление токсичных веществ при окислительных и
восстановительных реакциях;
- жидкостная — очистка ОГ с помощью жидкостных нейтрализаторов со
специальным химическим раствором;
- комбинированная.
3. Загрязнение акваторий портов, связанное с обслуживанием судов
Морские и речные порты создают локальные зоны загрязнения ОС. В них
пересекаются, как правило, несколько видов транспорта. Порты осуществляют
накопление, хранение и сортировку грузов, их принятие и отправление,
выполнение перегрузочных работ и пассажирских операций, бункеровку судов
(заправку топливом, водой, продуктами питания и т.д.), обеспечение условий
движения судов в акватории порта и их отстоя.
Часто к порту примыкает железнодорожная станция с парком отстоя
вагонов. На территории порта или около него могут размещаться
судоремонтные предприятия. Все это в совокупности обуславливает создание
определенной экологической обстановки в районах их размещения. Результаты
воздействия портовых производств на атмосферу и водную среду в
обобщенном виде представлены на рис. 1.1.
Для многих производственных процессов в портах и судоремонтных
предприятиях характерна большая запыленность Биологическая активность
пыли определяется ее химическим составом. Пыль, в состав которой входит
диоксид кремния, при длительном вдыхании может приводить к целому ряду
профессиональных заболеваний, например, заболеваний легких, глаз и кожи.
Испарение вредных веществ в виде аэрозолей, паров, тумана, а также
отработавших газов проникают в организм человека через легкие, кожу,
желудочно-кишечный тракт и вызывают профессиональные заболевания и
отравления.
Экологическая обстановка во многих портах РФ неблагополучна. Так,
например, в крупнейшем Новороссийском морском торговом порту, а также порту
Туапсе расширение хозяйственной деятельности, связанной с нефтеперевалкой в
береговой зоне черного моря и в открытом море, привело к ухудшению
рекреационного потенциала близлежащих курортных районов и ОС в целом.
Виды работ
Погрузка-
разгрузка
Загрязняющее вещество
Пыль от
насыпных
грузов,
твердые
отходы,
нефтепроду
отработавш
ие газы
кты,
Рис. 1.1. Структура загрязнение ОС в ходе производственного процесса порта
Хранение
выветривания
испарения и
аэрозоли от
химических
Производственная деятельность порта
грузов
Пыль от
сыпучих
грузов,
грузов
Ремонт судов
и портового
оборудования
Сточные и
подсланевые
воды,
производстве
нная пыль,
моечные
растворы,
аэрозоли,
масляный
Стоянка,
швартовка,
бункеровка
судов
Хозяйственно
-бытовые и
сточные воды,
твердые
отходы,
нефтепродукт
ы,
отработавшие
газы
Пассажирск
ие операции
Хозяйственн
о-бытовые
стоки,
мусор
В порту города Сочи не выполняются меры в отношении сдачи
хозяйственных и фекальных вод небольшими судами, несмотря на
обязательность сдачи таких отходов с 1 января 2000 г. Сброс вод с таких судов
осуществляется в открытое море. Развитие морских портов на Черном море
приводит к кризисному положению в природопользовании. Детский курорт
Анапа испытывает негативные последствия развития перевозок
нефтепродуктов Новороссийским портом. К тому же начал функционировать
нефтяной порт Новороссийск-2, построенный в Южной Озерейке, всего в 30 км
от границы курорта Анапа, при этом основное черноморское течение
направлено в сторону детского курорта. В результате берега и пляжи
природного заказника Утриш усеяны мазутными комьями, нефтяными
разливами и радужной пленкой, что является следствием безнаказанного сброса
балластных вод с танкеров и различных топливо-смазочных материалов с
проходящих судов.
Сточные воды с судов, акваторий портов и судоремонтных предприятий
содержат хозяйственно–бытовые стоки, фекальные и подсланевые воды. Они
характеризуются высоким уровнем бактериального загрязнения ввиду
присутствия бактерий, грибов, мелких водорослей.
В портах, на судоремонтных и судостроительных заводах
производственные процессы сопровождаются высоким шумовым воздействием
и вибрацией. Они сказываются, прежде всего, на работниках, занятых
управлением механизмами и оборудованием, а также на производственный
персонал этих предприятий, население, животных и, птиц находящихся в
районе этих предприятий.
Большие неприятности создает технологически примитивная перевалка
угля в морских портах, в результате чего поступает большое количество жалоб
от жителей близлежащих районов на шум по ночам, на грязные подоконники и
занавески, на пленку угольной пыли в акватории портов.
Имеют случаи выделения в атмосферу токсичных веществ (сероводорода,
углеводородов) из танков судов в процессе погрузки по мере их вытеснения
погружаемым нефтепродуктом. Причиной возникновения подобных случаев
является отсутствие специальных систем для приема газов, выделяющихся при
погрузке танкеров.
В результате деятельности портов, в донных отложениях портовых
акваторий происходит регулярное накопление продуктов антропогенного
влияния. В связи со сниженным кислородным режимом придонных слоев води,
снижается окислительный потенциал, происходит деградация химических
соединений в донных отложениях. Так, в донных отложениях портов
наблюдаются высокие концентрации нефтепродуктов, тяжелых металлов,
фенолов, СПАВ, и других токсических соединений. Это все приводит к
вторичному загрязнению морской воды при проведении дноуглубительных
работ и дампинге. Следует учесть, что одним из немаловажных источников
поступления загрязняющих веществ в прибрежные районы являются аварийные
ситуации при погрузочно–разгрузочных работах с нефтепродуктами и другими
веществами в портах.
Многие морские акватории прибрежных бухт в результате
бесконтрольного уничтожения (затопления) пришедших в негодность
различных изделий, конструкций и материалов оказались экологически
опасными.
Так, в информационной записке Дальневосточного отделения РАН о
работах в 2008 г. по проекту «Разработка систем оценки и технологий
обеспечения экологической безопасности морских акваторий в районах
проведения международного форума стран Азиатско–Тихоокеанского
экономического сообщества (АТЭС) и устойчивого социально–экономического
развития г. Владивостока 2008…2012 гг.» показано, что акватории бухт Аякс,
Парис и Житкова крайне загрязнены крупными инородными предметами,
представляющие опасность при проведении гидротехнических работ и
негативно влияющими на экологическую обстановку (загрязнение тяжелыми
металлами и нефтеуглеводородами). Среди обнаруженных объектов: затонувшие
суда, швартовые бочки и якоря, причальные кранцы, боеприпасы, в том числе
морские якорные мины, цистерны, газовые баллоны, железобетонные конструкции,
веревки и другой мусор.
Комплексными гидрохимическими обследованиями акваторий,
прилегающих к зоне саммита АТЭС, установлены крайне высокие уровни
загрязнения донных осадков и водных масс тяжелыми металлами,
нефтеуглеводородами, хлорорганическими соединениями, токсинами
биологического происхождения. Установлено негативные воздействия
отдельных загрязнений на физиологическое состояние водных животных,
выражающиеся в высоком уровне гистопатологий и различных заболеваний
гидробионтов, в том числе промысловых объектов.
В ряде акваторий полуострова Саперный, где отмечены уровни
загрязнений, многократно превышающие ПДК, имеют место плантации по
выращиванию гидробионтов (моллюска гребешка), что представляет реальную
угрозу здоровью людей при потреблении морепродуктов.
Токсикологический анализ морских грунтов и воды на акваториях
острова Русский показал на наличие токсичных и потенциально токсичных
видов и клонов микроводорослей, продуцирующих опасные для человека и
животных биотоксины, вызывающие диарейные, амнезийные и нервнопаралитические отравления.
Впервые обнаружены виды микроводоросли, способные продуцировать
политоксины, распространявшиеся не только по пищевым цепям, но и с
аэрозолями над поверхностью воды. В этих случаях возможно массовое
отравление людей, находящихся вблизи береговой полосы (симптомы
отравления сходны с таковыми при применении отравляющих веществ рицина,
применяющегося как биологическое оружие).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]