Воздействие окислов азота в зависимости от концентрации

Таблица 2

Удельный вес различных сернистых соединений в нефти (в % по отношению к общей сере, принятой за 100%)

Соединение серы	Месторождения нефти
Туймазинское	Ишимбаевское	Бугуруслановское
девонская нефть	поверхностного залегания
Общая сера
сероводород			16,8	30,0
элементарная сера	2,7	3,6	5,8	2,8
сульфиды	21,9	24,5	5,3	5,8
дисульфиды	6,8	12,3	9,8	7,2
Меркаптаны	21,0	25,3	46,8	32,8
остаточная сера	47,6	26,3	15,5	21,4

 

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. Класс опасности – 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.

Таблица 3

Воздействие окислов азота в зависимости от концентрации

Концентрация мг/м3	Воздействие
	никаких явлений
	ощущается запах
	легкий запах
	выраженный неприятный запах, раздражение глотки, слюноотделение
	удушливый запах, кашель в течение 4 минут
	опасен даже при кратковременном воздействии

 

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.

 

1.3.2 Влияние КНГКМ на окружающую природную среду (по результатам анализов)

Разработка и освоение нефтегазоконденсатного месторождения привело к интенсивным процессам урбанизации, освоению природных ресурсов, росту числа автотранспорта, техническому перевооружению предприятий и учреждений региона, повышению потребления твердого, жидкого и газообразного видов топлива, что совместно с работой предприятий создало реальную возможность загрязнения объектов окружающей природной среды продуктами неполного сгорания углеводородов, сернистого газа, сероводорода, двуокиси азота и тяжелыми металлами. Наряду с этим спад экономики и ухудшение социальных и психоэмоциональных условий проживания отрицательно повлияло на состояние здоровья населения региона КНГКМ.

Высокие уровни выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух отмечались до 1993 года. В дальнейшем валовые выбросы вредных веществ уменьшились в 3,5 раза, что обусловило снижение загрязнения атмосферы по сероводороду в 31,0 раз, диоксиду азота – в 32,4 раза, диоксиду серы – в 27,7 раз.

В результате выбросов в атмосферу серосодержащих соединений происходит закисление поверхностных водоемов региона. По суммарному показателю загрязненность воды рек и балок и природных осадков сульфатами, хлоридами, фенолами, нефтепродуктами, марганцем, хромом, свинцом, медью, стронцием, распространяются по господствующей розе ветров на расстоянии 2,0 км и характеризуются очень высокой степенью загрязненности. С увеличением расстояния от месторождения (до 15 км) степень загрязнения водоемов и придонных отложений химическими веществами уменьшается до умеренной и допустимой, где концентрации фенолов, нефтепродуктов, марганца, хрома, стронция, снижается до 1,0-2,0 ПДК, что говорит об уменьшении влияния выбросов КНГКМ.

Исследования качества питьевой воды населенных пунктов КНГКМ показали, что по суммарному показателю загрязненности питьевой воды (хлориды, сульфаты, железо, фтор, кальций, магний) характеризуются от слабой степени – п. Алга, Жарсуат, Успеновка, Александровка, до умеренной – г. Ажай, п. Приуралье, Жанаталап, Бестау, Березовка, Карачаганак.

В большинстве населенных пунктов население использует питьевую воду с высокой жесткостью (до 14,6-32,4 мг-экв/л при норме 7,0). В ряде населенных пунктов (г. Аксай, п. Приуральное) отмечена высокая сульфатная нагрузка через кожу на организм (до 2,7-3,4 ПДК), хлоридная – 2,3-4,0 ПДК (п. Дмитриево, Карачаганак, Тунгум). В этой связи потребление воды по сульфатам магния и кальция, хлоридам превышает пороговые концентрации, рекомендованные ВОЗ (Всемирной Организацией Здравоохранения), соответственно в 2,0-6,0 и 1,5-2,8 раза.

Проведенные ранее исследования (У.И.Кенесарцев, 1991-1992 годы) показали, что в пользу формирования биогеохимической провинции свидетельствуют данные о повышенном содержании металлов в почве и растительности населенных пунктов региона КНГКМ, по мере удаления от месторождения, концентрации которых снижались /39/.

Аналогичные данные о накоплениях металлов в почве и растительности, в зависимости от месторождения получены и в 1995 году.

Динамичные исследования (1990, 1991, 1995 гг.) почв показали, что наибольшая степень загрязнения металлами (медь, цинк, кадмий, кобальт, никель, свинец) отмечается по господствующей розе ветров на расстоянии 12,0-13,0 км от месторождения, наименьшая – на расстоянии 1,0-6,5 км и контрольной точке – п.Александровка – 50,0 км (по негосподствующей розе ветров).

Изменения в окружающей среде, вызванные антропогенным воздействием и природным содержанием химических веществ, являются причиной накопления в организме населения тяжелых металлов.

Изучение содержания металлов в цельной крови жителей некоторых населенных пунктов региона КНГКМ показало, что наибольшие концентрации металлов обнаружены в крови населения, проживающего по господствующей розе ветров.

Несмотря на то, что в большинстве населенных пунктов (по господствующей розе ветров) отмечено повышенное содержание железа в ряде пищевых продуктов, содержание железа в крови жителей было значительно ниже.

Низкое содержание железа в крови населения КНГКМ, возможно, связано с повышенным содержанием в организме таких металлов, как цинк, медь, кадмий, ухудшающих усвоение железа.

В регионе КНГКМ, при всей серьезности экологических проблем, население больше волнуют социальные проблемы, как высокая стоимость жизни, безработица, нерегулярные выплаты зарплаты, пенсий, пособий.

Исследования, приведенные Казахским государственным медицинским университетом им. С.Д. Асфендиярова, свидетельствуют о необходимости проведения углубленных исследований окружающей природной и производственной среды региона КНГКМ.

 

1.3.3 Характеристика вредных газообразных выбросов в атмосферу

К основным источникам поступления вредных веществ в атмосферу на Карачаганакском месторождении относятся: установка комплексной подготовки газа (УКПГ), газовые скважины при их разгерметизации и продувках, газоконденсатопроводы и другие. Удельный вклад каждого источника в общий баланс загрязнений неоднозначен по объему, составу, структуре, свойствам, экологической и санитарно-гигиенической значимости.

Основные источники на площади месторождения расположены весьма неравномерно.

Обстоятельное изучение каждого отдельного производственного объекта, основных источников выбросов, состава, количества и свойства загрязнителей позволило подразделить все производственные объекты по степени экологической опасности их для загрязнения атмосферы в соответствии с рисунком 6. Из рисунка видно, что уровень загрязнения воздушного бассейна в пределах Карачаганакского месторождения определяется выбросами вредных веществ производственными объектами УКПГ, УБР и Трансгаза.

В структуре объектов более 25 типов загрязняющих источников, характеризующихся неодинаковой интенсивностью, температурой, составом, структурой и свойствами веществ-загрязнителей. Более сложные по составу загрязнения поступают в атмосферу от технологических установок по осушке и подготовке газа (УКПГ); при продувке скважин, при выпуске и сжиганий газа на свечах (при ремонтных работах на трубопроводах); из факелов и амбаров. Все опасные загрязнители образуются, в большинстве случаев, при сжигании газа и конденсата. При этом в больших объемах в воздух на КНГКМ (Карачаганакское месторождение) выбрасываются, в основном, токсичные газовые смеси продуктов неполного сгорания, состоящие в основном из девяти компонентов (C_nH_2n+2, H₂S, SO₂, SO₃, СO_x, CO, CO₂, RSH, CH₃OH). Известно, что разный состав выбросов от источников загрязнений означает их неодинаковое воздействие на основные экологические объекты (воздух, почву и человека), условия труда, работоспособность человека, состояние объемно-производственной среды. При прочих равных условиях смесь токсичных газов опаснее большинства ее отдельных компонентов; чем сложнее состав, тем опаснее загрязнение, его токсикологическое, инженерно-психологическое и другое воздействие на человека, состояние его здоровья, поведение и т.д.

Источники, расположенные на разных участках месторождения, оказывают неодинаковое воздействие на условия труда, локальную экологическую обстановку. Влияние одних ограничивается пределами рабочего места (утечка через неплотности запорной арматуры); других – рабочей зоной и территорией производственного объекта; третьих – окружающей предприятие территорией (факелы, резервуарные парки); четвертые – действуют периодически; пятые – постоянно; шестые – вынужденные, из-за несовершенства технологии; седьмые – обусловлены аварийным состоянием оборудования и т.д. Теоретически бесконечно большое количество факторов, характеризующих сложноорганизованные производственные объекты, исключает точную оценку их экологической значимости.

 

 

Рисунок 3. Структура и состав источников газовыделения на объектах УБР, УКПГ и трансгаза Карачаганакского газоконденсатного месторождения природного газа

 

 

Все вредные вещества, выделяющиеся в атмосферу на объектах газовой промышленности, существенно различаются по физическим, химическим и токсичным свойствам. При "растворении" в атмосфере они оказывают неодинаковое действие на окружающую среду и человека (таблица 4).

Таблица 4

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: