Характеристика предприятия, как источника загрязнения окружающей природной среды

1.3 Характеристика предприятия, как источника загрязнения окружающей природной среды

Опыт строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин показывает, что данный процесс может вызвать не только потенциально возможное, но и реальное загрязнение окружающей природной среды.

Источниками воздействия на окружающую природную среду на КНГКМ являются: факельные установки для сжигания газа и конденсата при освоении и испытании скважин, открытые емкости и амбары, склады и площадки для хранения реагентов, котельная, буровые и цементные растворы, твердые отходы бурения и буровые сточные воды (БСВ), тяжелые транспортные средства.

Объектами воздействия процесса бурения являются практически все составляющие биосферу, однако наибольшему воздействию подвергается атмосфера и почвенный покров, а через них растительный и животный мир, в том числе и человек.

Основными загрязнителями атмосферы являются факельные установки для сжигания газа и конденсата при освоении и испытании скважин, а почвенного покрова – твердые и жидкие производственные отходы бурения.

Масштаб воздействия негативных факторов процесса бурения и эксплуатации на окружающую природную среду зависит от мощности источников загрязнения (глубины скважины, применяемых реагентов, пластовых флюидов и дебита скважины и др.) и их количества.

Длительность техногенного воздействия твердых и жидких отходов бурения на почвенный покров вокруг буровой является кратковременной. Исследованиями установлено, что восстановление почвенного плодородия завершается через 3 года после завершения технической и биологической рекультивации при условии выполнения всех мероприятий, предусмотренных проектом на рекультивацию. Таким образом, с учетом времени строительства скважины и сроков проведения рекультивации земель (3 года) общее время воздействия твердых и жидких отходов бурения будет составлять 6 лет.

По своему характеру наиболее негативное влияние среди составляющих твердые и жидкие отходы оказывают минеральные соли и щелочные растворы (реагенты), которые угнетают рост растений, приводят к засолению почв.

Если границы воздействия твердых и жидких отходов бурения являются локальными и ограниченными на основной территории буровой площадки, то воздействие вредных веществ, содержащихся в продуктах сгорания при сжигании газа на факеле, учитывая особенности атмосферы, распространяются далеко за пределами буровой площадки, а при определенных состояниях атмосферы – и за пределы площади месторождения. Для КНГКМ санитарно-защитная зона установлена 3 км. За пределами этой зоны концентрации вредных веществ не должны превышать ПДК.

Учитывая состав сжигаемого газа, мощность источника выброса и близость расположения населенных пунктов к границам санитарно-защитной зоны, предусмотрено проведение испытаний по специальному графику и не более чем на одной скважине одновременно.

1.3.1 Вредные вещества в нефтяной и газовой промышленности и их опасность для человека

Почти все производственные объекты в нефтяной и газовой промышленности при соответствующих условиях загрязняют окружающую природную среду множеством опасных вредных веществ. Помимо природных углеводородов, их спутников, продуктов переработки, в составе загрязнений содержатся многочисленные реагенты, катализаторы, ПАВ, ингибиторы, щелочи, кислоты, вещества, образующиеся при горении, химическом превращении и т.д.

Основные из загрязняющих веществ рассматриваются подробнее /12, 13, 14/.

Окись углерода. СО – бесцветный газ без вкуса и запаха. Плотность газа по воздуху 0,967 мг/м³.

Поступление СО в организм подчиняется закону диффузии газов. ПДК окиси углерода в воздухе рабочей зоны 20 мг/м³. Концентрацию 300 мг/м³ человек переносит без заметного действия в течение 2-4 ч.; 600 мг/м³ за это время вызывает легкое отравление; 1800 мг/м³ – тяжелое отравление наступает через 10-30 минут; 3600 мг/м³ – человек переносит 1-5 минут.

Окись углерода вытесняет кислород из оксигемоглобина крови, образуя карбоксигемоглобин (СОН₆). Кроме того, в присутствии окиси углерода в крови ухудшается отдача кислорода тканями. При содержании 0,04% СО в воздухе более 30% гемоглобина крови химически связано с СО; при 0,1% - соответственно 50%; при 0,4% - более 80%; 0,5% - смерть наступает через 2-3 вздоха.

Двуокись углерода СО₂ – бесцветный, тяжелый, малореакционноспособный газ. При низких и умеренных температурах обладает слегка кисловатым запахом и вкусом. При содержании в воздухе до 1% не оказывает токсичного воздействия; при 4-5% раздражающе воздействует на органы дыхания, значительно учащая частоту дыхания; при 10% вызывает сильное отравление.

Углекислый газ оказывает наркотическое действие на человека и может изменять его поведение (походку, реакцию зрачков и др.), раздражать слизистую оболочку. В воздухе, вдыхаемом человеком, содержится примерно 0,04% СО₂.

В относительно малых количествах СО₂ стимулирует дыхательный центр, в больших количествах – угнетает его и вызывает повышение содержания адреналина в крови. Привыкание людей к СО₂ признается возможным /13/, но связано с тренировкой органов дыхания и кровообращения. ПДК СО₂ в воздухе составляет 1%.

Предельные углеводороды. Химически наиболее инертны среды органических соединений, они являются в то же время сильнейшими наркотиками. Действие их ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови, вследствие чего только при высоких концентрациях создается опасность отравления этими веществами. С увеличением числа атомов углерода сила наркотического действия растет.

Характерна неустойчивость реакций центральной нервной системы, возникающих под влиянием паров некоторых предельных углеводородов. Такое действие проявляется не только при высоких концентрациях, но и воздействии низких, пороговых /13, 14/.

Постоянный контакт с предельными углеводородами вызывает покраснение, зуд, пигментацию кожи. ПДК (в пересчете на углерод) – 300 мг/м³. Некоторые ученые считают, что в замкнутых пространствах эта концентрация должна быть в 4 раза меньше /13/.

Присутствие Н₂S и повышенная температура усиливает токсичность предельных углеводородов /13/.

Запах бутана в воздухе человек ощущает при концентрации 328 мг/м³, пентана – 217 мг/м³.

Природный газ обычно рассматривается как безвредный газ. Действие его идентично действию предельных углеводородов. Главная опасность связана с асфикцией при недостатке кислорода. Это может происходить при большом содержании СН₄ в воздухе, когда парциальное давление и удельное содержание кислорода в воздухе резко уменьшаются.

Природные газы, содержащие Н₂S очень токсичны. Известно большое число тяжелых и молниеносных отравлений этими газовыми смесями. Освобожденный от Н₂S природный газ при концентрации в воздухе 20% не дает токсичного эффекта.

Природный газ, транспортируемый потребителям для бытовых нужд, должен соответствовать ОСТ 51.40-83.

Нефтяной крекинг-газ. Действует на человека, как смесь углеводородов в комбинации с Н₂S.

Сернистые соединения. Профессиональная вредность сернистых соединений определяется наиболее токсичными ингредиентами газовыделений из многосернистой нефти, природного газа и конденсата. Нефти разных месторождений характеризуются неодинаковым составом сернистых соединений и обладают в связи с этим токсикологическими свойствами.

При температурах термической переработки нефти сера, дегидрируя углеводороды, образует сероводород. Сульфиды и дисульфиды при этом распадаются, также образуя сероводород. Остаточная сера объединяет те соединения, которые при температурах переработки нефти не вступают в реакции, таблица 2. Отсюда следует, что сероводорода в процессе термической переработки нефти образуется тем больше, чем меньше в ней остаточной серы /12/.

Меркаптаны – органические серосодержащие газы с высокой токсичностью. Образуются при термическом воздействии на нефтесодержащую среду.

Меркаптаны обнаруживаются в воздухе нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих заводов в сотни и в тысячи раз меньших концентрациях, чем сероводород.

 Сероводород. Бесцветный газ с неприятным запахом, ощутимым даже при незначительных концентрациях 1 : 100000. Прямой пропорциональности между концентрацией сероводорода и интенсивностью запаха не наблюдается. Напротив, при большой, очень опасной концентрации ощущение запаха сероводорода ослабевает, вплоть до исчезновения, по-видимому, вследствие паралича окончаний обонятельного нерва.

Сероводород вообще является наиболее токсичным ингредиентом в составе атмосферы объектов по добыче и переработке высокосернистых нефтей и газа, в том числе по его количеству и характерных загрязнителях воздушного бассейна.

Ощущение сероводорода характеризуется: при концентрации 1,4-2,3 мг/м³, но явно ощутимый запах; 3,3-4,6 мг/м³ – сильный запах, для привыкших к нему – не тягостный; 5,0 мг/м³ – запах значительный; 7,0-11,0 мг/м³ запах тягостный даже для привыкших к нему; 280-400 мг/м³ – запах не так силен и неприятен, как при более низких концентрациях.

Плотность сероводорода по отношению к воздуху 1,1912. Виду этого он скапливается в низких местах – ямах, колодцах, траншеях, легко растворяется в воде и очень легко переходит из растворенного в свободное состояние.

В организм сероводород поступает в основном через органы дыхания и в небольших количествах через кожу и желудок. При вдыхании сероводород задерживается преимущественно в верхних дыхательных путях. При соприкосновении с влажной поверхностью слизистых оболочек Н₂S реагирует с щелочами, образуя сульфид натрия, оказывающий раздражающее и прижигающее действие. Главное токсическое действие сероводорода проявляется не в раздражении слизистых оболочек, а в его общем действии на организм. В настоящее время можно считать установленным, что в основе токсикодинамики сероводорода лежат три действия – действие на центральную нервную систему, окислительные процессы и кровь /14/.

Специфическое токсическое действие сероводорода на центральную нервную систему установлено в 1884 году.

В небольших количествах сероводород угнетает центральную нервную систему: в умеренных возбуждает, а в больших вызывает паралич, в частности дыхательного и сосудистого центров. Изменения эти во многих случаях функциональны и обратимы.

Сероводород оказывает токсическое действие на механизмы окислительных процессов. Снижается способность крови насыщаться кислородом. При хроническом отравлении сероводородом способность гемоглобина к поглощению кислорода снижается до 80-85%, при остром – до 15%. Наблюдается также снижение окислительной способности тканей.

Действие сероводорода на кровь происходит в две фазы: вначале количество эритроцитов повышается, затем падает, снижается содержание гемоглобина, повышается свертываемость и вязкость крови.

Окисление сероводорода в крови происходит очень быстро. До 99% сероводорода удаляется из организма в течение 3-4 минут. Поэтому его обнаруживают в крови лишь в том случае, если скорость поступления сероводорода равна скорости окисления или превышает последнюю.

Сероводород – высокотоксичный яд. При концентрации свыше 1000 мг/м³ отравление наступает молниеносно; при концентрации 140-150 мг/м³ и действии в течение непродолжительного времени наблюдается раздражение слизистых оболочек. После перенесенного острого отравления очень часто выявляются заболевания – пневмонией, отеком легких, менингитом и энцефалитом.

Кроме того, сероводород при добыче и переработке нефти и газа действует не изолированно, а в сочетании с различными углеводородами.

При одновременном комбинированном воздействии веществ может изменяться характер их токсического действия. Комбинированное действие может характеризоваться простым суммированием. Иногда суммарный эффект комбинированного действия смеси проявляется в отдельности (потенционирование действия). Подобный эффект экспериментально установлен в отношении сернистого ангидрида и хлора, окиси углерода и окислов азота, бензина и бензола и некоторых других сочетаний. Установлено, что токсичность сероводорода возрастает в составе нефтяного газа /12/.

В рабочей зоне ПДК сероводорода 80 мг/м³ /13/, в смеси с углеводородами С1-С5 – 3 мг/м³. Классопасности – 2. Класс токсичности – 2.

Сернистый ангидрид – бесцветный газ с острым запахом. Раздражает дыхательные пути, образуя на их влажной поверхности серную и сернистую кислоту. Сернистый газ оказывает общее токсическое действие, нарушает углеводный и белковый обмен. Характер воздействия сернистого ангидрида существенно неоднозначен.

При концентрации 20-60 мг/м³ – раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз (чихание, кашель, покалывание в носу); при 120 мг/м³ – вызывает одышку, синюшность, человек переносит эту концентрацию только 3 минуты; при 300 мг/м³ – происходит расстройство сознания. При воздействии в течение 1 минуты человек теряет сознание.

Сернистый ангидрид раздражает кроветворные органы. Способствует образованию метгемоглобина. Вызывает изменение костной ткани. Доказана зависимость частоты острых респираторных заболеваний, хирургических заболеваний легких у взрослых и детей от загрязнения атмосферного воздуха /12/.

ПДК 10 мг/м³. Класс опасности – 2. Класс токсичности – 2. При одновременном присутствии в воздухе SO₂ и SO₃ ПДК обоих веществ соответственно снижается.

Токсичность SO₂ резко возрастает при одновременном воздействии SO₂ и СО /13/.

При концентрации сернистого ангидрида в воздухе 260 мг/м³ хвойные деревья погибают в течение нескольких часов; при 5,2-260 мг/м³ наблюдается острое отравление хвойных и лиственных пород; при 1,82-5,2 мг/м³ происходит хроническое отравление всех растений /15/.

Окись азота – бесцветный газ, быстро окисляемый в окись азота. Скорость окисления зависит от температуры окружающей среды, атмосферного давления и концентрации NO. Окись азота – кровяной яд. Она переводит гемоглобин в потгемоглобин. Оказывает прямое действие на центральную нервную систему.

Двуокись азота – бурый газ с удушливым запахом. При температуре > 140^оС начинает распадаться на NO и О₂; при температуре 600^оС распадается полностью. Двуокись азота оказывает чрезвычайно сильное влияние на легкие человека. При работе в течение 3-5 лет в среде с концентрацией 0,8-5 мг/м³ развиваются хронические бронхиты, элфизема легких, астма и некоторые другие заболевания /12/. Воздействие окислов азота при других концентрациях характеризуется данными таблицы 3.

ПДК в перерасчете на NO₂ - 5 мг/м³ /13/. При одновременном присутствии в воздухе азота и СО рекомендуется снизить ПДК обоих соединений.

Детергенты. Под детергентами понимаются ПАВ, а также добавки, активаторы, комплексообразующие вещества, наполнители и присадки. Детергенты, являясь загрязнителями окружающей среды, представляют опасность для человека, фауны и флоры. Попадая со сточными водами в водоемы, они образуют в шлюзах, плотинах и других местах большое количество пены. Последняя помимо эстетического урона водоему может создавать некоторые препятствия и затруднять поведение навигации. При сильном ветре пена уносится на большое расстояние и (может) нарушать дорожное движение, явиться причиной распространения бактерий или патогенных вирусов, опасных для человека и окружающей среды. Патогенные микробактерии могут переноситься из очистных сооружений в реки и озера: напротив, сальмонеллы и стафилококки в пенной среде быстро погибают.

И, наконец, образование непрерывного слоя пены на поверхности водоема нарушает газовый обмен между водоемом и атмосферой, нарушая условия жизни обитателей подводного мира и процессы самоочищения воды, так как ПАВ замедляет поступление кислорода в воду и резко снижает растворение этого газа в воде. Установлено, кроме того, что изменение обмена органических веществ в природной среде затормаживает окислительно-восстановительные процессы.

ПАВ оказывает опасное действие на рыб, понижая поверхностное натяжение воды, они нарушают дыхательный обмен на уровне бронхов, активизируют действие некоторых опасных веществ, находящихся в составе водоема.

Сильное токсическое действие ПАВ может проявляться при концентрациях его 2000-3000 мг/м³.

Анионактивные вещества, попадая в питьевую воду, отлагаются на загрязненной посуде. Токсичное действие их на человека и животных при этом может проявляться на длительном отрезке времени. Исследованиями установлено, что концентрация анионактивных веществ нередко значительно превышают их ПДК, равную для питьевой воды 500 мг/м³. имеются данные, что ПАВ благоприятствуют кишечному абсорбированию посторонних примесей, способных оказывать токсичное действие на организм, интенсифицировать развитие раковых заболеваний /12/.

Метиловый спирт (метанол, карбинол, древесный спирт), СН₃ОН – молекулярный вес 32, ОН – простейший представитель предельных одноатомных спиртов.

Физические свойства: бесцветная легкоподвижная жидкость, с запахом, подобным запаху этилового спирта, температура плавления – минус 97,88^оС, температура кипения 64,509 ^оС. Граница взрывоопасных концентраций в воздухе 6,72-36,5% об. метилового спирта. Метиловый спирт во всех соотношениях смешивается с водой и спиртами, бензолом, ацетоном и др. органическими растворами.

Метиловый спирт – сильный яд. Он действует преимущественно на нервную и сосудистую систему, обладает резко выраженным куммулятивным действием. Прием внутрь 5-10 мл метилового спирта приводит к тяжелому отравлению, а прием 30 мл и более – смертелен. В парообразном состоянии спирт сильно раздражает дыхательные пути и слизистые оболочки глаз, проникает через кожу, поражает зрительные нервы и сетчатку глаз (человек слепнет).

В рабочей зоне ПДК в воздухе 5 мг/м³, класс опасности – 3. Класс токсичности – 4.