II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИЗУЧЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ САМОТЛОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ПОИСК СПОСОБОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Савин П.А. 1

---

1

Калинина Е.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Моя малая Родина - Ханты-Мансийский автономный округ - Югра.

Я родился и живу в городе Нижневартовске, который можно по - праву считать столицей нефтяного края. Главной точкой отсчета в истории стремительного развития Нижневартовска принято считать открытие Самотлора, вошедшего в пятерку крупнейших нефтяных месторождений мира.

На сегодняшний день Самотлор - крупнейшее в России и одно из крупнейших месторождений нефти в мире, в недрах которого сосредоточены и извлекаются огромные запасы углеводородного сырья. За годы эксплуатации на месторождении пробурено 16700 скважин, добыто около 2,5 млр. тонн нефти.

Добыча нефти принесла нашемугороду и стране положительные результаты - быстрый подъем экономики, активное повышение уровня жизни населения, заселение труднодоступных территорий, образование поселков и городов, возможность трудоустройства населения. Но, к сожалению, кроме пользы нефть принесла и вред - аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, имеющие место на объектах нефтедобычи, губительно влияют на состояние почв, воздуха, подземных и поверхностных вод, животные все реже посещают такие участки леса, а привычные места отдыха превращаются в опасную зону для человека.

По данным Департамента экологии России в настоящее время Самотлорское месторождение является наиболее загрязненной территорией нефтедобычи в России, на изношенных временем нефтепроводах происходит в среднем 10 аварий в день! По данным Карты экологического состояния, площадь загрязненных нефтью территорий на месторождении составляет более 6500 га, причем более 10% приходится на свежие разливы.

Несмотря на проводимую в последнее время государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, данная проблема остается актуальной и требуется особое внимание к повышению экологической ответственности к природе каждого человека.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод о том, как актуально найти пути рационального использования природных ресурсов, не разрушая окружающую природу.

Проблема: аварийные разливы продуктов нефтедобычи могут привести к отрицательному влиянию на окружающую природу и ухудшению здоровья и жизни населения. Существуют ли эффективные, доступные, экологически чистые способы ликвидации нефтяных загрязнений?

Именно эта проблема заинтересовала нас, поэтому тема нашей исследовательской работы: «Изучение проблемы нефтяного загрязнения Самотлорского месторождения и поиск способов ее решения».

В основу исследования легла гипотеза: если нефть опасна для окружающей среды, то существует технология, способная ее обезвредить.

С целью решения сформулированной проблемы и выдвинутой гипотезы были поставлены следующие цели и задачи:

Цель исследования: экспериментальным путем определить, какие способы очистки нефтяных загрязнений являются наиболее эффективными.

Задачи исследования:

1. Узнать историю нефти, область ее применения.

2. Исследовать физические свойства нефти.

3. Теоретически обосновать и экспериментально доказать губительное влияние нефти на живые организмы.

4. Изучить способы и методы ликвидации нефтяных загрязнений.

5. Определить экспериментальным путем эффективность методов для удаления нефтяных пятен.

6. Сравнить полученные результаты, сформулировать выводы.

Объект исследования: влияние нефтяных загрязнений на окружающую среду

Предмет исследования: методы устранения нефтяных загрязнений.

Решение поставленных задач стало возможным благодаря применению в процессе исследования оптимальных теоретических и экспериментальных методов исследования:

изучение литературы по данному вопросу, эксперимент, анализ, систематизация и обобщение полученных данных.

Практическая ценность нашей работы состоит в возможности использования результатов исследования на уроках биологии, химии, окружающего мира с целью формирования экологической ответственности к природе учащихся школы.

Раздел I. Теоретическая часть

1.  

   1. «Черное золото»

Слово “нефть” пришло из латинского языка и означает “каменное масло”.

Нефть - «черное золото». Такое выражение известно всем и его смысл тоже, ведь нефть - нескончаемый источник топлива и химических продуктов для человека. Сейчас наша жизнь настолько от нее зависит, что было бы страшно представить ее отсутствие. Запасы углеводородного сырья определяют экономический потенциал и мощь страны, а по уровню их переработки можно судить об уровне цивилизации общества.

Одним словом, нефть так важна для человека, что среди полезных ископаемых ее называют «королевой энергетики», именуют её «чёрным золотом».

Нефть известна человечеству с давних времен. Как показали археологические раскопки, на берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. нефть использовалась для освещения жилищ, добавлялась в состав для бальзамирования трупов.

В Китае бурение было известно ещё в XVIII в. до нашей эры. Для ее добычи строились нефтяные колодцы. Китайцы употребляли нефть для освещения, как лекарство и в военных целях. Китайские воины из “огненных повозок” бросали горшки с горящей нефтью в ряды врагов.

В VII веке н. э. Византийцы создали так называемый “греческий огонь”. В одном из многочисленных рецептов, которые греки хранили в глубочайшей тайне, написано "Возьми чистую серу, нефть, винный камень, смолу, поваренную соль, деревянное масло; хорошенько провари все вместе, пропитай этим составом паклю и подожги. Такой огонь можно погасить только песком или винным уксусом". В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц. В ХV веке в Париже появились первые асфальтированные улицы. Главное, нефть стали использовать для керосиновых ламп, для заделывания щелей и смоления судов.

Несмотря на то, что, начиная с 18 века, предпринимались отдельные попытки очищать нефть, она использовалась почти до 2-ой половины 19 века в натуральном виде. В этот период в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.

Первые нефтяные компании перевозили нефть в винных бочках, баррелях, вместимостью 48 галлонов или 180 литров. Потом стали наливать по 42 галлона, или 159 литров. В коммерции баррель (42 галлона) до сих пор служит для измерения количества нефти.

1.2.История возникновения нефти

Происхождение нефти является одной из тайн природы. Спор об этом относится к числу “великих геологических споров”, еще не завершенных. Нефть преимущественно состоит из жидких углеводородов и растворенных в них газообразных и твердых веществ. Имеется несколько версий происхождения нефти. Ученые считают, что она образовалась из растений и животных, живших много лет назад в теплых водах океанов, покрывавших земную поверхность. Отмирая, животные и растения скапливались на дне. Со временем их укрыли миллионы тонн песка и ила. Под давлением ил и песок превратились в твердые породы. Остатки растений и животных превратились в темную жидкость, собранную в порах породы. Перемещение земной коры превратило часть морского дна в сушу. Некоторое количество этой жидкости появилось на земной поверхности, где ее обнаружил человек.

1.3. Добыча нефти

Нефть добывают в основном с помощью бурения скважин на суше, морях и океанах. Нефть и сопутствующий газ находятся в пластах под давлением, поэтому нефть как бы вытесняется давлением на поверхность. Такой способ добычи называется фонтанным. По мере добычи нефти давление в пласте уже становится недостаточным, поэтому это давление создают искусственно. Для этого бурят рядом не одну, а две скважины и в одну из них пропускают газ под определенным напором, а через другую скважину этот газ вытесняет оставшуюся нефть. Нефть, только что добытую из скважины, называют сырой. Сырая нефть – это сложное вещество, имеет вид маслянистой жидкости и представляет собой смесь углеводородов. Всего всех углеводородов входящих в состав смеси около 70 %. А остальные 30 % - это неуглеводородные компоненты и вода. Если отделить воду от нефти, то получим товарную нефть. Однако ее нельзя использовать ни в качестве топлива, ни в качестве сырья для химических процессов. Она должна быть переработана.

Транспортировка нефти по суше в настоящее время осуществляется путем нефтепроводов, железнодорожных цистерн, между континентами ― с помощью танкеров.

II. Практическая часть

2.1 Изучение физических свойств нефти

Эксперимент № 1 (Приложение 1)

Цель: исследование физических свойств нефти

Материалы и приспособления для работы: образец сырой нефти Самотлорского месторождения, коническая колба, пробирки, чистая вода, пипетка, линейка.

Ход эксперимента:

1. Встряхнули колбу с нефтью, рассмотрели цвет, вязкость, преломление света, обратили внимание на запах. Результаты занесли в таблицу.

   Внешний вид	Цвет	Запах	Светопроницаемость
   маслянистая непрозрачная жидкость	темно-коричневый	резкий запах мазута	слабо проводит свет

2. Налили воды в стеклянную чашку и добавили 1 мл. нефти в воду, измерили линейкой размер нефтяной пленки на поверхности воды.

3. Добавили в чашку с водой немного нефти и встряхнули, сделали вывод о плотности и нефти растворимости

4. Смоделировали ситуацию морских волн, взбалтывая воду в колбе, провели наблюдение изменений с поверхностью нефтяной пленки.

5. Результаты эксперимента занесли в таблицу.

Вывод: нефть – вязкая, масляная жидкость, темно-коричневого цвета, слабо проводит свет, нерастворима в воде, ее плотность меньше, чем у воды, поэтому нефть растекается по поверхности воды тонкой пленкой, препятствуя растворению в ней кислорода и других газов. При взбалтывании превращается в сгусток, через некоторое время выпадает в осадок.

2.2. Исследование влияния нефтяной пленки на водоросли и наземные растения

Эксперимент № 2 (Приложение 2)

Цель: исследование влияния нефтяной пленки на водоросли и наземные растения.

Материалы и приспособления для работы: нефть, сосуды с водорослями, лоток с наземным растением (овес).

Ход эксперимента:

1. Мы приобрели в магазине аквариумное растение роголистник светло-зеленый. Это широко распространенное в природе растение, неприхотливое, встречается в природе в стоячих и медленно текущих водоемах.

2. Разделили образцы на две части, в одну емкость с водорослями налили 50 мл. нефти.

3. В лоток с чистой землей посадили траву, после того, как она выросла, смоделировали ситуацию разлива нефти, вылив в лоток 50 мл. нефти.

Результаты эксперимента:

Вывод:

1. Нефтяная пленка затрудняет газообмен между водой и атмосферой, что угнетает водные растения и губительновлияетна живые организмы, находящиеся в воде.

2. Нефтяное загрязнение приводитк изменению физических, химических, микробиологических свойств почвы. Результатом этих изменений может явиться снижение или полная потеря почвенного плодородия. Поступление в почву нефти оказывает угнетающее воздействие на почву, что приводит к гибели наземных растений.

2.3. Исследование влияния нефтяной пленки на птиц и млекопитающих

Эксперимент № 3 (Приложение3)

Цель: исследование влияния нефтяной пленки на птиц и млекопитающих

Материалы и приспособления для работы: нефть, перо птицы, мех выдры, емкость с водой, синтетическое моющее средство, ватные диски.

Ход эксперимента:

1. Мы покрыли перо птицы нефтью.С помощью воды, синтетического моющего средства и ватного тампона попытались очистить перо.

2. Покрыли меховую шкурку нутрии нефтью, с помощью воды, синтетического моющего средства, ватного тампона попытались ее очистить.

Результаты эксперимента:

-используя синтетическое моющее средство мы очистили перо птицы от нефти, но при этом повредили его хрупкую структуру;

-мех нутрии полностью очистить не удалось – нефть хорошо счищается с грубых остевых волос, нежные пуховые волоски чистятся плохо, при этом нарушается их структура;

-кожевая ткань меховой шкурки нутрии не поддалась чистке.

Выводы:

1. Утечка нефти, даже небольших объемов может стать смертельным приговором для огромного количества птиц - даже небольшое количество нефти на оперении птиц приводит к полной неспособности летать, кроме того, птица, выпачканная в нефти, не может плавать, обездвиженные птицы замерзают и тонут. По данным Гринпис каждый разлив нефти уносит жизни 500 тысяч разнообразных птиц.

2. При загрязнении нефтью млекопитающихмех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду, взывает раздражение кожи, глаз, что снижает физическую активность и препятствует нормальной жизнедеятельности животного.

Даже если животным удалось вовремя покинуть зараженную территорию, всегда есть риск, что в их рацион питания попадут зараженные организмы. Ученые отметили, что животные, побывавшие в зараженных регионах, приносили больное потомство, и такая тенденция может проявляться в нескольких поколениях.

3. Применяя СМС и растворители можно спасти определенное количество животных и птиц, но работа эта очень трудоемкая, а применение СМС и растворителей в больших количествах наносит, в свою очередь, дополнительный вред окружающей среде, и поэтому данный метод нельзя считать идеальным.

2.4.Исследование методов ликвидации нефтяных загрязнений на водоеме и почве, определение их эффективности.

Эксперимент № 4 (Приложение 4)

Цель: исследование методов ликвидации нефтяных загрязнений на водоеме и почве, определение их эффективности.

Материалы и приспособления для работы: нефть, четыре лотка с землей, опилки, графитовый сорбент, ватные диски, емкости с водой.

Ход эксперимента:

1. Используя научную литературу, мы изучили современные способы и методы ликвидации нефтяных загрязнений. На сегодняшний день в нашей стране и в других странах существует множество технологий, применяемых для обезвреживания почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами. Самые известные и широко используемые методы для борьбы с нефтяными загрязнениями почв условно подразделяются на три группы – механические, физико – химические и биологические. На основе полученных знаний составили сравнительную таблицу достоинств и недостатков каждого способа (Приложение 5).

Из описанных способов удаления нефтяных загрязнений водоемов мы решили практически проверить эффективность следующих: рекультивация, адсорбция, осаждение, химическое рассеивание почвы.

1. Мы смоделировали ситуацию разлива нефти на водоеме – в емкости с водой налили одинаковое количество нефти. С целью удаления нефтяной плёнки с поверхности воды использовали опилки, мел, графитовый сорбент, хлопковое волокно. Небольшое количество сорбента поместили на нефтяное пятно, слегка перемешали, удалили полученную смесь в емкость для отходов, результаты эксперимента занесли в таблицу.

1. Для устранения загрязнения на почве мы провели эксперименты на четырех модельных почвах, на трех из них смоделировали ситуацию разлива нефти. Применили доступные методы устранения нефтяных загрязнений с поверхности почвы:

- сорбция: в лоток с загрязненной почвой насыпали графитовый сорбент «Сорбол», после впитывания нефти, удалили его с поверхности почвы;

- рекультивация: в лотке с загрязненной почвой убрали верхний слой земли, добавили чистой земли и перемешали;

- оросили почву синтетическим моющим средством.

После этого в каждый лоток посадили одинаковое количество семян травы.

Результаты эксперимента:

- в лотке с чистой почвой уже на третий день появились дружные всходы;

-в лотке, где применялась рекультивация почвы, и использовался сорбент, редкие всходы появились на пятый день -в лотке с отмытой почвой семена травы не взошли.

Вывод:

1. Для удаления нефтяной плёнки с поверхности воды наиболее эффективно применение графитового сорбента - он обладает большей впитывающей способностью - всего 20 кг которого, позволяют быстро собрать целую тонну нефти.

2. Как мы смогли убедиться, ни один из существующих способов ликвидации нефтяных пятен на почве не является идеальным, в данном случае возможно применение рекультивации земель и абсорбция.

Заключение

В заключении хотелось бы подвести итог: с целью исследования эффективности способов очистки нефтяных загрязнений, нами была проведена следующая работа:

1. мы узнать историю нефти, область ее применения;

2. исследовали физические свойства нефти;

3. теоретически обосновали и экспериментально доказали губительное влияние нефти на живые организмы;

4. изучили способы и методы ликвидации нефтяных загрязнений;

5. определили экспериментальным путем эффективность способов удаления нефтяных пятен;

6. сравнили полученные результаты, сформулировать выводы.

В результате проведённого исследования мы выяснили, что последствия разлива нефти – это настоящая экологическая катастрофа. Нефть губит все, к чему прикасается: угнетает водные растения, приводит к потере почвенного плодородия, губительновлияетна все живые организмы.

Наша гипотеза: если нефть опасна для окружающей среды, то существует технология, способная ее обезвредить, подтвердилась частично.

Как мы смогли убедиться, ни один из существующих способов ликвидации нефтяных пятен не является идеальным. Каждый требует особых условий и больших материальных затрат. Поэтому поиски новых технологий очистки природных объектов от нефти продолжаются. Научно-исследовательские институты занимаются совершенствованием технических средств по удалению нефтяных загрязнений. Большинство из них находятся в стадии разработки, и каждый из нас может стать участником решения этой проблемы, предложив свой способ. Специалистов в этой области готовят многочисленные учебные заведения России.

Я считаю, что разливы нефти легче предотвратить, чем уничтожить последствия.

По статистике, 90% всех разливов нефти происходит в результате аварии на нефтепроводах, поэтому решением проблемы, по - моему, станет разработка и внедрение антикоррозийных труб на нефтепроводах, а так же совершенствование процессов нефтедобычи. Я думаю, что в эти вопросы будут основой моего следующего исследования.

Список использованных источников и литературы

1. Вавер В.И. Рекультивация земель, загрязнённых нефтью. – Нижневартовск, 2007.

2. Гашев С.Н. Влияние нефтяного загрязнения на фауну и флору – Свердловск 1991.

3. Как избавиться от загрязнения нефтью и нефтепродуктами? Журнал «Энергия», 2002 год № 5, с. 42-46Энциклопедия. Я познаю мир. Экология.- М. 2006

4. Оборин А.А. Самоочищение и рекультивация нефтезагрязнённых почв ЗападнойСибири.- М. 1988.

5. Розанова Е.П. Микрофлора нефтяных месторождений.- М. 2001.

6. Руководство по ликвидации разливов нефти на морях, реках и озерах, изд.ЗАО «ЦНИИМФ», С.-Петербург, 2002, 344 с.

7. Седых В.Н. Леса Западной Сибири и нефтегазовый комплекс.- М. 1997.

8. Сыроечковский Е.Е. Биологические ресурсы Сибирского Севера. Проблемы освоения.- М. 2003.

9. Уварова В.И. Современное состояние уровня загрязнения воды и грунта.- Л. 1989.

10. Чижов Б.Е. Лес и нефть Ханты – Мансийского автономного округа.- Тюмень. 1995.

11. Хотунцев Ю.Л. «Человек, технологии, окружающая среда» Москва: Устойчивый мир, 2001 г.

Интернет-ресурсы

1. http://www.coolreferat.com/- Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов

2. http://www.greenpeace.org/russia/ru/campaigns/protect-the-arctic/Black-ice--Russian-oil-spill-disaster/

3. http://www.greenpeace.org/russia/ru/campaigns/protect-the-arctic/land-degradation/

4. http://www.secuteck.ru/articles2/prom_sec/avariynie_razlivi

5. http://www.bellona.ru/articles_ru/articles_2011/1305151033.06

6. http://chem932.ucoz.ru/publ/neft/1-1

http://сайтнефтиигаза.рф/2012/02/sposoby-borby-s-neftezagryazneniem-vodnyx-obektov/

Приложение 1

Эксперимент № 1

Цель: исследование физических свойств нефти

1. Встряхнув колбу с нефтью, рассмотрели цвет, вязкость, преломление света, обратили внимание на запах. Результаты занесли в таблицу.

2. Налили воды в стеклянную чашку и добавили 1 мл. нефти в воду, измерили линейкой размер нефтяной пленки на поверхности воды.

3. Добавили в чашку с водой немного нефти и встряхнули, сделали вывод о плотности и нефти растворимости

4. Смоделировали ситуацию морских волн, взбалтывая воду в колбе, провели наблюдение изменений с поверхностью нефтяной пленки.

Результаты эксперимента: нефть – вязкая, масляная жидкость, темно-коричневого цвета, слабо проводит свет, нерастворима в воде, ее плотность меньше, чем у воды, поэтому нефть растекается по поверхности воды тонкой пленкой, препятствуя растворению в ней кислорода и других газов. При взбалтывании превращается в сгусток, через некоторое время выпадает в осадок.

Приложение 2

Эксперимент №2

Цель: исследование влияния нефтяной пленки на водоросли и наземные растения.

Мы приобрели в магазине аквариумное растение роголистник светло-зеленый Разделили образцы на две части, в одну емкость с водорослями налили 50 мл. нефти.

В лоток с чистой землей посадили овес, после того, как он вырос, смоделировали ситуацию разлива нефти, вылив в лоток 50 мл. нефти.

Результаты эксперимента:

Результаты эксперимента: нефтяная пленка затрудняет газообмен между водой и атмосферой, что угнетает водные растения и губительновлияетна живые организмы, находящиеся в воде. Нефтяное загрязнение приводитк изменению физических, химических, микробиологических свойств почвы. Результатом этих изменений может явиться снижение или полная потеря почвенного плодородия.

Приложение 3

Эксперимент № 3

Цель: исследование влияния нефтяной пленки на птиц и млекопитающих

1. Мы покрыли перо птицы нефтью.С помощью воды, синтетического моющего средства и ватного тампона попытались очистить перо.

1. Покрыли меховую шкурку нутрии нефтью, с помощью воды, синтетического моющего средства «Фери», ватного тампона попытались ее очистить.

Результаты эксперимента: используя СМС «Фери» мы хорошо очистили перо от нефти, но при этом повредили его хрупкую структуру. Мех нутрии полностью очистить не удалось – нефть хорошо счищается с грубых остевых волос, нежные пуховые волоски чистятся плохо, при этом нарушается их структура; кожевая ткань меховой шкурки не поддалась чистке.

Приложение 4

Эксперимент № 4

Цель: исследование методов ликвидации нефтяных загрязнений на водоеме и почве, определение их эффективности.

1. Мы смоделировали ситуацию разлива нефти на водоеме – в емкости с водой налили одинаковое количество нефти. С целью удаления нефтяной плёнки с поверхности воды использовали опилки, графитовый сорбент, хлопковое волокно. Небольшое количество сорбента поместили на нефтяное пятно, слегка перемешали, удалили полученную смесь в емкость для отходов, результаты эксперимента занесли в таблицу.

ПАВ

Результаты очистки нефтяного пятна

Опилки

Хлопок

Графитовый

сорбент

Для устранения загрязнения на почве мы провели эксперименты на четырех модельных почвах, на трех из них смоделировали ситуацию разлива нефти.

Применили доступные методы устранения нефтяных загрязнений с поверхности почвы.

После этого в каждый лоток посадили одинаковое количество семян травы.

Рассеивание ПАВ

Рекультивация

С сорбентом

Чистая земля

Результаты эксперимента: для удаления нефтяной плёнки с поверхности воды наиболее эффективно применение графитового сорбента - он обладает большей впитывающей способностью - всего 20 кг которого, позволяют быстро собрать целую тонну нефти.

Как мы смогли убедиться, ни один из существующих способов ликвидации нефтяных пятен на почве не является идеальным, в данном случае возможно применение рекультивации земель и абсорбция.

Приложение 5

Таблица достоинств и недостатков способов очистки нефтяных загрязнений