Глава 4. Экологические проблемы. Перспективы освоения ресурсов углеводородов.

Загрязнение вод Мирового океана жидкими углеводородами.

Введение человеком вредных (инородных, имеющих пагубное влияние на среду) веществ в морской массив будем называть загрязнением. Внедрение вредных веществ в природную среду влечёт за собой ущерб живым ресурсам, опасность для здоровья живых организмов, помехи морской деятельности, ухудшение качества и свойств морской воды. Загрязнения бывают механические, физические, химические, биологические. Более 70% загрязнений океана вызнано деятельностью наземных источников, таких, как промышленность, строительство, коммунальное и сельское хозяйство, индустрия отдыха и развлечений.

К наиболее опасным веществам относят нефть и прочие нефтепродукты, радиоактивные вещества, бытовые и промышленные отходы, выбросы химических удобрений, в частности наиболее опасными являются пестициды.

Ежегодно в Мировой океан поступает 6-10 млн. т нефти. Известно, что 1 тонна нефти, растекаясь, образует на поверхности пятно в 12 квадратных километров. Жидкие углеводородные вещества являются самыми стойкими загрязнителями.

Последствия загрязнения океана жидкими УВ: нарушается обмен в системе «океан – атмосфера», нарушается процесс фотосинтеза, гибель в первую очередь икры, мальков, молоди рыб, появление уродливых, нежизнеспособных особей, изменяется структура сообществ, уменьшается разнообразие видов организмов, гибель водоплавающих птиц, накопление вредных веществ по цепям питания, отравление человека.

По некоторым подсчётам в водную среду каждый год попадает от 6 до 15 млн. т жидких УВ. Прежде всего выбросы нефти обусловлены потерей при её добыче, загрузке и разгрузке танкеров и транспортировки. После разгрузки нефти, чтобы придать танкеру необходимую устойчивость, его танки заполняют балластной водой, слив балластной воды с остатками нефти до последнего времени осуществлялся чаще всего в открытое море. Лишь немногие танкеры обладают резервуарами, специально предназначенными для балластной воды, которые никогда не заполняются нефтью.

Так же большие потери обусловлены подводным бурением, сбором нефти в локальные хранилища, перекачкой по магистральным трубопроводам. Тут теряется до 0,25  от всего количества добываемой нефти.

Вынос нефти и нефтепродуктов в море с водами рек. Таким путем в моря попадает до 28  от общего количества поступающей нефти.

Лёгкие фракции нефти испаряются с поверхности океана, потом поступают обратно на землю в виде осадков. Таким образом, в Мировой океан поступает около 10  нефти и нефтепродуктов от общего количества.

Нефтяными пленками охвачены: огромные акватории Атлантического и Тихого океанов; полностью покрыты Южно-Китайское и Желтое моря, зона Панамского канала, обширная зона вдоль берегов Северной Америки (шириной до 500-600 км), акватория между Гавайскими островами и Сан-Франциско в северной части Тихого океана и многие другие районы. Особенно большой вред такие нефтяные пленки приносят в полузамкнутых, внутренних и северных морях, куда они приносятся системами течений. Так, Гольфстрим и Северо-Атлантическое течения переносят углеводороды от берегов Северной Америки и Европы в районы Норвежского и Баренцева морей. Особенно опасно попадание нефти в моря Северного Ледовитого океана и Антарктики, так как низкие температуры воздуха тормозят процессы химического и биологического окисления нефти даже в летний период. Таким образом, нефтяное загрязнение носит глобальный характер.

Испарённая нефть, находящаяся в виде пара в воздухе имеет пагубное влияние на живые организмы, особенно в Средиземном, Северном, Ирландском, Яванском морях и Мексиканском, Бискайском и Токийском заливах.

В Северном море, где плотность движения танкеров самая высокая в мире, ежегодно перевозится около 500 млн. т нефти, происходит 50  всех столкновений.

Борьба с загрязнением вод Мирового океана.

На сегодняшний день проблема загрязнения вод Мирового океана остаётся актуальной, несмотря на колоссальные успехи в науке. Ликвидировать некоторые виды химического и радиоактивного загрязнения невозможно. Так же очистка окружающей среды является трудной в связи с тяжёлыми природными условиями заражённой зоны, и глобальный масштаб некоторых загрязнителей так же отягощает очистку окружающей среды, в нашем случае – вод Мирового Океана.

Существует большое множество методов очистки, выбор применения того или иного метода обуславливается потенциальным и экономическим факторами. Чаще всего используют комплекс методов очистки.

Некоторые методы очистки:

1. Локализация участка. «Сжатие» нефтяного пятна на поверхности воды с помощью специальных плавающих буйков, называемых боннами.

2. Сжигание. Метод сжигания применяют на локальных участках. Но этот метод, как и большинство других, переводят большую проблему, например пятно нефти, в более мелкие – загрязнение атмосферы, откуда в конечном счёте, несгоревшие УВ и прочие вещества попадут обратно в океан.

3. Осаждение. Смысл этого метода заключается в том, что песок, обработанный специальным составом смешивают с нефтью, после чего молекулы УВ прилипают к песку и осаждаются на дно океана.

4. Поглощение. Поглощают нефть с помощью соломы, опилок, различных эмульсий, димпергароторов, гипса. Данный метод не применим к большим количествам загрязнителя. Так же был разработан специальный препарат, поглощающий нефть. «ДН-75» способен за 5-10 минут очистить поверхность воды от углеводородных загрязнений.

5. Биологический метод заключается в использовании микроорганизмов, способных разлагать нефть практически до воды и углекислоты.

6. Используют специальные суда, на борту которых находятся устройства для сбора нефти с поверхности океана. Существуют суда малых размеров, которые возможно перевозить на вертолётах к месту аварии. Каждое судно способно собирать до 1500 л нефтеводяной смеси, так же суда имеют возможность сепарировать нефть и более 90% чистой нефти закачивается в специальные ёмкости.

7. Так же к методам очистки относятся методы не засорения вод Мирового океана. Предусмотрены нормы безопасности при строительстве танкеров, при организации систем транспортировки, передвижения в бухтах, но все они страдают недостатком - расплывчатые формулировки позволяют частным компаниям их обходить; кроме береговой охраны некому следить за соблюдением этих законов.

Перспективы освоения ресурсов углеводородов Мирового океана.

Исследования ЕЭК ООН показали, что 1 доллар инвестиций в энергосбережение позволяет сэкономить 2 доллара в развитие энергетики. То есть разработка новых технологий и месторождений остаётся на данный момент экономически оправданной.

Соотношения скорости и стоимости освоения углеводородных запасов на суше в трудноизвлекаемых районах становится сравнимо с освоением нефтегазовых запасов в океане.

По различным данным океанские ресурсы углеводородов составляют 50-60% от общих мировых запасов. Добыча нефти на суше в промышленных глобальных масштабах ведется уже более 80 лет, а морская нефтегазовая добыча разворачивается лишь в последние 15-20 лет, становится ясно, что основные надежды на неиспользованные ресурсы связываются с дальнейшим расширением морской нефтяной и газовой добычи. Однако среди трудностей, встречающихся на этом пути основная - слабая геолого-геофизическая изученность акваторий Мирового океана.

Рисунок 7. Виды морских буровых установок.

В начале данной работы уже упоминалось судно «Glomar Challenger», которое имеет возможность глубоководного бурения скважин при глубине моря около 6 км на 1300 м. Начиная с 1968 года оно пробурило более 500 скважин, но для нынешних потребностей, связанных с масштабностью проектов, этого недостаточно (рис. 7).

Слабо изучены центральные глубоководные части океанов, но считается, что там нет благоприятных условий для формирования углеводородов, это связанно с тем, что основными коллекторами могут служить слабоуплотнённые залежи.

Определенно установлено лишь то, что значительная часть континентального склона, по крайней мере, до глубины 1500-2000 м, а иногда и ниже перспективна в нефтегазовом отношении. Это связано с тем, что акватория современного континентального склона первоначально представляла собой мелководные морские бассейны с условиями, благоприятными для образования углеводородов, и лишь впоследствии в результате дробления края материков оказалась погруженной в современные глубины.

Газовые гидраты.

Газовые гидраты — кристаллические соединения, образующиеся при определённых термобарических условиях из воды и газа. Газовые гидраты являются одним из очень перспективных видов углеводородного топлива. Газовые гидраты имеют широкое распространение в акваториях Черного, Охотского, Берингова, Чукотского, Каспийского, Норвежского, Средиземного морей, северо-восточной части Анлантики, озере Байкал. Но пока что его добыча не ведётся, так как это вещество не стабильно.

Рисунок 8. Строение молекулы газового гидрата.

Природные газовые гидраты представляют собой метастабильный минерал, образование и разложение которого зависит от температуры, давления, химического состава газа и воды, свойств пористой среды и др. (рис. 8).

Газовые гидраты обладают большим коэффициентом активности и полезности в освоении углеводородных ресурсов, это связанно с тем, что в одной молекуле воды находится одна молекула газа, чаще метана.

В природе в виде гидратов встречаются CH₄, C₂H₆, C₃H₈, CO₂, N₂, H₂S, изобутан и т. п.

Гидраты располагаются в виде натёчного льда на дне океана и в толще осадочных пород.

Их добыча, как говорилось ране, не ведётся в связи с тем, что при повышении температуры молекула гидрата распадается на газ и воду. С этим же связанна экологическая озабоченность учёных, что при разработке гидратных залежей большое количество метана будет выделено в гидросферу и атмосферу.

Но в ближайшие 10-15 лет будут известны технологии добычи и начнётся освоение газогидратных залежей.

Принцип стадийности.

В наши дни к использованию ресурсов Мирового океана применим очень важный принцип стадийности.

• Первая стадия антропогенного воздействия на Мировой океан: (использование ресурсов, загрязнение и т.п.) нарушения равновесия в ней устраняются процессами ее самоочищения. Эта стадия не наносит ущерба окружающей среде.

• На второй стадии, нарушения, вызванные производственной деятельностью, устраняются естественным самовосстановлением и целенаправленными мероприятиями человека, требующими определенных материальных затрат.

• Третья стадия предусматривает восстановление и поддержание нормального состояния среды только искусственными путями с привлечением технических средств. На этой стадии использования морских ресурсов требуются значительные капиталовложения.

Отсюда ясно, что в наше время экономическое освоение океана понимается более широко. Оно включает в себя не только использование его ресурсов, но и заботу об их охране и восстановлении. Забота и охрана океана регламентируется большим количеством документов, но ответственность за экологию Мирового океана ложится на плечи всего человечества. Обходить законы, правила, конечно, можно, но охрана окружающей среды это дело совести каждого человека.