биологические методы ликвидации разливов

Целью данной работы является изучение биологических методов ликвидации разливов.
Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
- изучить разливы нефти и их классификацию;
- рассмотреть методы локализации и ликвидации разливов;
- изучить биологическую очистку и биологические методы ликвидации разливов.
...

Введение………………………………………………………………………. 3
1 Разливы нефти, их классификация………………………………………. 4
2 Методы ликвидации и локализации разливов…………………………... 7
2.1 Методы локализации разливов………………………………………. 7
2.2 Методы ликвидации разливов………………………………………... 8
2.3 Устройства для сбора нефти и нефтепродуктов…………………… 10
3 Биологическая очистка и биологические методы ликвидации разливов…………………………………………………………………….
14
3.1 Биологическая очистка………………………………………………. 14
3.2 Биоремедитация……………………………………………………… 16
3.3 Фиторемедитация…………………………………………………….. 18
3.4 Биокомпостирование…………………………………………………. 20
3.5 Биовентилирование…………………………………………………… 22
Заключение……………………………………………………………………. 24
Список использованных источников………………………………………... 25

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов, имеющие место на объектах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, при транспорте этих продуктов наносят ощутимый вред экосистемам, приводят к негативным экономическим и социальным последствиям.

К достоинствам метода относят быстроту ликвидации аварийного разлива ННП, применение при ликвидации малого количества технических средств и минимальные затраты. Однако, в результате применения термического метода должны быть осуществлены дополнительные меры пожарной безопасности. Негативным последствием применения метода является то, что из-за неполного сгорания ННП образуются стойкие канцерогенные вещества.Для ограничения распространения пламени, применяют огнеупорные боновые заграждения.Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов анализируется как эффективный в тех случаях, когда механический сбор нефти и нефтепродуктов невозможен, например при малой толщине пленки или когда разлившиеся нефтепродукты представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам.Биологический метод используется после применения механического и физико-химического методов при толщине пленки не менее 0,1 мм.При выборе метода ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов нужно исходить из следующих принципов:все работы должны быть проведены в кратчайшие сроки;проведение операции по ликвидации разлива нефти и нефтепродуктов не должно нанести больший экологический ущерб, чем сам аварийный разлив.2.3 Устройства для сбора нефти и нефтепродуктовДля очистки акваторий и ликвидации разливов нефти используются нефтесборщики, мусоросборщики и нефтемусоросборщики с различными комбинациями устройств для сбора нефти и мусора.Нефтесборные устройства, или скиммеры, предназначены для сбора нефти непосредственно с поверхности воды. В зависимости от типа и количества разлившихся нефтепродуктов, погодных условий применяются различные типы скиммеров как по конструктивному исполнению, так и по принципу действия.По способу передвижения или крепления нефтесборные устройства подразделяются на: - самоходные; - устанавливаемые стационарно; - буксируемые;- переносные на различных плавательных средствах.По принципу действия:- пороговые, - олеофильные, - вакуумные,- гидродинамические.Пороговые скиммеры отличаются простотой и эксплуатационной надежностью, основаны на явлении протекания поверхностного слоя жидкости через преграду (порог) в емкость с более низким уровнем. Более низкий уровень до порога достигается откачкой различными способами жидкости из емкости.Олеофильные скиммеры отличаются незначительным количеством собираемой совместно с нефтью воды, малой чувствительностью к сорту нефти и возможностью сбора нефти на мелководье, в затонах, прудах при наличии густых водорослей и т.п. Принцип действия данных скиммеров основан на способности некоторых материалов подвергать нефть и нефтепродукты налипанию.Вакуумные скиммеры отличаются малой массой и сравнительно небольшими габаритами, благодаря чему легко транспортируются в удаленные районы, но они не имеют в своем составе откачивающих насосов и требуют для работы береговых или судовых вакуумирующих средств. Большинство этих скиммеров по принципу действия являются также пороговыми.Гидродинамические скиммеры основаны на использовании центробежных сил для разделения жидкости различной плотности – воды и нефти. К этой группе скиммеров также условно можно отнести устройство, использующее в качестве привода отдельных узлов рабочую воду, подаваемую под давлением гидротурбинам, вращающим нефтеоткачивающие насосы и насосы понижения уровня за порогом, либо гидроэжекторам, осуществляющим вакуумирование отдельных полостей. В этих нефтесборных устройствах также используются узлы порогового типа.Нефтесборные системы предназначены для сбора нефти с поверхности моря во время движения нефтесборных судов, т.е. на ходу. Эти системы представляют собой комбинацию различных боновых заграждений и нефтесборных устройств, которые применяются также и в стационарных условиях (на якорях) при ликвидации локальных аварийных разливов с морских буровых или потерпевших бедствие танкеров.По конструктивному исполнению нефтесборные системы делятся на буксируемые и навесные.Буксируемые нефтесборные системы для работы в составе ордера требуют привлечения таких судов, как: - буксиры с хорошей управляемостью при малых скоростях; - вспомогательные суда для обеспечения работы нефтесборных устройств (доставка, развертывание, подача необходимых видов энергии); - суда для приема и накопления собранной нефти и ее доставки.Навесные нефтесборные системы навешиваются на один или два борта судна. При этом к судну предъявляются следующие требования, необходимые для работы с буксируемыми системами: - хорошее маневрирование и управляемость на скорости 0,3-1,0 м/с; - развертывание и энергообеспечение элементов нефтесборной навесной системы в цикле работы; накопление собираемой нефти в значительных количествах.К специализированным судам для ликвидации аварийных разливов ННП относятся суда, предназначенные для проведения отдельных этапов или всего комплекса мероприятий по ликвидации разлива нефти на водоемах.По функциональному назначению их можно разделить на следующие типы: - нефтесборщики – самоходные суда, осуществляющие самостоятельный сбор нефти в акватории; - бонопостановщики – скоростные самоходные суда, обеспечивающие доставку в район разлива нефти боновых заграждений и их установку; - универсальные – самоходные суда, способные обеспечить большую часть этапов ликвидации аварийных разливов ННП самостоятельно, без дополнительных плавтехсредств.Все собранные при ликвидации аварии нефтепродукты и нефтеводяная смесь собираются либо в танкер, либо в специальную емкость, которая в последующем отправляется на переработку.В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2003 года «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций», Минтрансом России должны быть созданы функциональные подсистемы организации работ по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов с судов и объектов независимо от их ведомственной и национальной принадлежности как в море, так и на внутренних водных путях.Для функционирования подсистемы в море приказом Минтранса России создано федеральное государственное учреждение «Государственная морская аварийная и спасательно-координационная служба Российской Федерации» (ФГУ "Госморспаслужба России"), на которое были возложены организация и проведение на море аварийно-спасательных, судоподъемных, водолазных и экспедиционных буксировочных работ, включая ликвидацию аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.Функциональная подсистема организации работ по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на внутренних водных путях с судов до настоящего времени не создана. По этой причине проблемы, относящиеся к сфере действия данной функциональной подсистемы, судовладельцы вынуждены решать самостоятельно.3 Биологическая очистка и биологические методы ликвидации разливов3.1 Биологическая очисткаБиологическая очистка - очистка воды или почвогрунтов с применением специальных бактерий, простейших и некоторых высших организмов (растений).Биологическая очистка воды или почвы базируется на приемах, обеспечивающих стимуляцию естественных процессов деградации нефти и нефтепродуктов в воде. С этой целью рекомендуется обработка загрязненной нефтью водной поверхностью суспензиями, содержащими активные культуры нефтеокисляющих бактерий и поверхностно-активные вещества. Такой метод очистки воды, как правило, осуществляется непосредственно на месте загрязнения.В индустриально развитых странах биологические методы все более активно используются для решения проблем очистки загрязненных сред, в том числе и нефтепродуктами, а использование биодеградирующей способности природных микроорганизмов для восстановления нарушенных экосистем занимает приоритетное место в программах США и других стран по охране окружающей среды.За рубежом направление исследований и разработок, связанных с использованием биотехнологий для очистки природных сред, в частности применительно к очистке почв, грунтов, обезвреживанию токсичных отходов в природных средах получило название биоремедиации. Данное направление является в настоящее время наиболее бурно развивающейся ветвью биотехнологии. Это связано с актуальностью проблем очистки природных сред, с успехами в области создания, селекции и конструирования активных систем (прежде всего микробиологических) и низкими затратами при использовании био-логических методов по сравнению с другими.Сравнительная экономическая оценка различных методов обезвреживания трудно разлагаемых отходов (загрязненных почв) показывает, что затраты на их переработку со-ставляют следующие величины:- экстракция растворителями - 35-100%,- замена почвы - 10-60%,- промывка почвы - 35%,- термическая десорбция - 5-20%,- биоремедиация – 4-15%..Экономические преимущества микробиологических методов определяются в первую очередь относительно небольшими расходами действующего начала на единицу обрабатываемого объекта или поверхности по сравнению с химическими агентами и меньшими затратами на очистку по сравнению с другими методами.При использовании биотехнологических методов для очистки существуют несколько принципиально различных подходов:             1) Стимулирование дикой (аборигенной) микрофлоры в загрязненной природной среде путем создания необходимых условий для активизации ее жизнедеятельности. Пре-имущества данного варианта очистки связаны с отсутствием специальных разрешений на применение микроорганизмов -биодеструкторов и относительно низкие затраты, однако считается, что этот подход можно использовать только при невысоком уровне загрязнения. При аварийных ситуациях и высоких уровнях загрязнения этот вариант очистки не-эффективен.             2) Выделение наиболее активной составляющей дикой микрофлоры непосредственно на месте загрязнения, подбор оптимальных условий культивирования, производство биомассы, внесение ее в загрязненную среду с последующей активизацией обычными агротехническими приемами. Данный подход можно использовать при высоком уровне загрязнения. Его недостатки - требуются предварительные лабораторные и опытно-экспериментальные исследования на каждом объекте, а также специальные разрешения на применение биодеструкторов. Другие недостатки связаны с низкой эффективностью при аварийных ситуациях и высокой стоимостью при эксплуатации. Такой подход не может быть применен в случае загрязнения экологически чистых сред, т.к. в них может не оказаться активного на данный тип загрязнения штамма. Наиболее перспективно использовать этот метод на почвах и в других средах с многолетним загрязнением.             3) Выделение из различных природных экосистем, отбор наиболее активных штаммов-деструкторов, подбор оптимальных условий их культивирования, промышленная наработка биопрепаратов, их последующее внесение в природную среду и создание подходящих условий для их жизнедеятельности. В принципе, данный подход обеспечивает выигрыш в скорости ликвидации загрязнений, он может быть применен в случае загрязнения экологически чистых территорий, эффективен при высоком уровне загрязнения, однако в целом дороже по сравнению с первым вариантом и требует решения дополнительных вопросов, связанных с внесением посторонней микрофлоры в окружающую среду (получение разрешения на использование биопрепарата и др.). Кроме того, при этом варианте возникает проблема подбора специфических биодеструкторов для данного типа загрязнения с учетом специфики конкретной загрязненной среды.3.2 БиоремедитацияВ основе биологического метода лежит понятие биоремедитации.Биоремедитация — это технология очистки нефтезагрязненной почвы и воды, в основе которой лежит использование специальных, углеводородоокисляющих микроорганизмов или биохимических препаратов.Число микроорганизмов, способных ассимилировать нефтяные углеводороды, относительно невелико. В первую очередь это бактерии, в основном представители рода Pseudomonas, и определенные виды грибков и дрожжей. В большинстве случаев все эти микроорганизмы являются жесткими аэробами.Существуют два основных подхода в очистке загрязненных территорий с помощью биоремедитации:- стимуляция локального почвенного биоценоза;- использование специально отобранных микроорганизмов.Стимуляция локального почвенного биоценоза основана на способности молекул микроорганизмов к изменению видового состава под воздействием внешних условий, в первую очередь субстратов питания.Наиболее эффективно разложение ННП происходит в первый день их взаимодействия с микроорганизмами. При температуре воды 15-25 °С и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы могут окислять ННП со скоростью до 2 г/м2 водной поверхности в день. но при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно, и нефтепродукты могут оставаться в водоемах длительное время — до 50 лет.Биоремедиация ex situ основана на снятие слоя загрязнённой почвы и очистке её от поллютантов за пределами места загрязнения, что делает этот подход более дорогостоящим, чем биоремедиация in situ. Тем не менее, у технологий данного типа есть ряд преимуществ: они требуют меньше времени и обеспечивают полный контроль процесса очистки.Одним из типов применяемых при биоремедиация in situ технологий является использование биореакторов. Перед помещением в биореактор из почвы удаляются крупные камни, грунт подвергается перемешиванию, что делает его более однородным; после добавления воды образуется глинистая суспензия. В данную суспензию вносятся проводящие очистку от поллютанта почвы микроорганизмы, для которых в реакторе создаются оптимальные условия. После завершения процесса очистки почва высушивается и возвращается в окружающую среду.Другой подход биоремедиации in situ заключается в том, что удалённая с места загрязнения почва размещается на определённой территории, её обеспечивают аэрацией, питательными веществами и водой для стимуляции роста и метаболизма микроорганизмов, осуществляющих биоремедиацию. 3.3 ФиторемедитацияФиторемедиация — очистка грунтов, вод  и воздуха с использованием зеленых растений. С помощью этого метода можно снизить количество металлов, пестицидов, нефти, растворителей и многих других загрязняющих веществ. Одно из направлений более общего метода биоремедиации.