Қоршаған ортаның мониторинг әдістері

Мезгіл белгілеріне қарай мұхит ортасын ластаушы көздер тұрақты және кездейсоқ деп бөлінеді. Тұрақты көздер, бұл мұхит пен теңізге ластаушы мұнайдың үздіксіз түсіп тұруын қамтамасыз етуші көздер: мұхит түбінен өндірілетін мұнайдың табиғатқа шығып кетуі, атмосферадағы ауа арқылы көмірсутектерінің түсуі, құрлықтағы ластанған сулардың тасталуы, танкерлермен мұнайды тасымалдау операциялары және т.б.

Қазіргі кезде кейбір мәлімет көздеріне қарағанда мұхит бетіне жыл сайын 10 млн. тоннаға дейін мұнайлы лас заттар түсетіні анықталған. Мұхиттық ортаға түсетін лас заттардың жалпы көлемінің 90-98 % антропогендік көздерге тиесілі және 2-10% мұхит түбінен өндірілетін мұнайдың табиғи түрде шығып кетуіне байланысты болады.

Массачусет институты және АҚШ Ұлттық ғылым академиясының жүргізген зерттеу қорытындысына сәйкес ластаушы заттардың көп бөлігі мұхиттық ортаға құрлықтан келіп түседі. 60-жылдардың соңы 70-жылдардың бастапқы кезеңі аралығында мұхитқа түсетін ластаушы заттар үлесінің жалпы көлемі 48-ден 52% -ға өскен.

70-жылдардың ортасында бұл көрсеткіш 41%-ға төмендеген, бұл басқа көздерден  келіп түсетін мұнайлы ластаушы  заттардың өскендігімен түсіндіріледі  және құрлықтағы мұнайды қайта өңдеу және пайдалану ісіне табиғатты қорғау шараларының күшейтілуіне байланысты болған.

Мұнай және мұнай өнімдерінің теңіздік ортаға түсуі, қаланың лас ағын суларының жағалауда орналасқан мұнай тазалаушы зауыттардың, өнеркәсіп орындары және әртүрлі басқа да көздерден түскен мұнай қалдықтарының өзендер арқылы теңізге құйылуы салдарынан болады. Атап айтылған көздердің қайсысы көп лас заттар әкелетіні әлі анықталған жоқ. Мысалы, 60 жылдардың соңында мұнай өнімдерінің көп бөлігі (88%) теңізге өндірістік қалдықтармен бірге келіп түседі деп есептелді. Алайда, одан бергі уақытта бұл көздің үлес салмағы төмендеді және 70-жылдардың ортасында оның үлесі 12%  құрады. Қазіргі кезде мұнайлы ластаушы заттардың негізгі көлемі теңізге өзен суларымен (66%) және 24% ғана өндірістік қалалық қалдықтармен түседі деген болжам жасалуда.

Мұхиттық ортаға түсетін антропогенді мұнайлы ластаушы заттардың   37-45% теңіз тасымалына байланысты. Мұнда мұнай және мұнай өнімдері шығындары танкермен мұнай тасымалдау операцияларында орын алады және басқа мақсаттағы кемелердің апатқа ұшырауынан болады (сауда, жолаушы тасымалдау және әскери).

Танкерлі флот операцияларында мұнай және мұнай өнімдері шығындары аса көп болады (60-97%), бұл теңіз тасымалында байқалады. Танкерлік операциялардағы мұнай және мұнай өнімдерінің шығындары тасымалданатын өнімдердің жалпы көлеміне қарағанда көп емес (≤0.14) алайда, тасымалдау белгілі бір шектеулі аудандарда жүретіндіктен, олар зор экологиялық қауіп төндіруде. Мұхиттардың мұнай және мұнай өнімдерімен тасымалдану барысында ластануы тұрақты және кездейсоқ жағдайлар салдарынан да болып тұрады. Мұхит суларының үздіксіз ластануы мұнай контейнерлерін жуу және осы лас суды теңізге тастау, кемелерді құрғақ орындарға қояр алдында контейнерлерді тазалау, бағытталған орнында кемелерге жүк тиеу арқылы да болады. Осындай операциялардан теңіздің ластану көлемі 60-жылдардың соңындағы 1,1 млн. тонна/жыл, 70- жылдардың ортасындағы 2 млн. тонна/жыл дейін өсті. Қазіргі кезде тұрақты танкерлік тасымалдаудың ластану үлесі жалпы ластану көлемінің 90% құрайды.

 Теңіз табанынан өндіру операциялары  кезінде қоршаған акватория мұнаймен  ластанады, мұнай төгілуі барлау  жүргізу үшін бұрғылау барысында  да теңіз кен орындарын пайдалану  барысында да болады. Мұнай кен орындарын континентальды шельфте өңдейтін елдер саны күн сайын өсу үстінде. Қазір 40 ел су асты мұнай кен орындарын өңдеп пайдалануға дайындалуда болса, 80 ел өзіне қарасты континентальды шельфтерде геологиялық зерттеу жұмыстарын жүргізуде. Жалпы әлемдік өндірілетін мұнаймен салыстырғанда континентальды шельфтерден алынатын мұнай 29%, жақын арада бұл 30-40%-ға өсуі мүмкін.

Мұнай өндірудегі акваториялық ластану танкерлік операцияларға қарағанда көп емес. Өндірудегі ластанудың орташа жылдық көлемі  0,1-0,2 млн. тонна деп бағаланады да, әлемдік мұхиттың жалпы мұнаймен ластануының 4% құрады. Шамамен, бұл көрсеткіштің 75% түрлі апаттар үлесінде, ал қалған бөлігі жыл сайынғы техникалық жұмыстар салдарынан жоғалады. АҚШ геологиялық басқармасының есептеулеріне қарағанда АҚШ-тың Атлантикалық жағалауы Солтүстік бөлігіндегі континент шельфтегі мұнай кен орнын пайдаланудың 20 жыл мерзімі ішінде ең ірі мұнай төгілу мүмкіндігі  91%-ға тең, ал төгілу орнына байланысты жағалаудың ластану мүмкіндігі 2-23% құрайды. Осы кен орындарында 10 жыл пайдалану мерзімінде ірі мұнай төгілу шығыны болуы мүмкін екен және ол 64% бағаланған. Көрсетілген аудандардан басқа мұндай дағдарыстар Солтүстік теңіз, Мексика шығанағында, Аляска солтүстік жағалауы, Сары теңізде, Парсы шығанағындағы шельфтерде және т.б. болуы мүмкін.

АҚШ-тың Ұлттық Ғылыми академиясының деректеріне қарағанда атмосфераға мұнай көмірсутегінің түсуі орта есеппен 68 млн. тонна құрайды. Мұның үштен екі бөлігі немесе 45 млн. тонна атмосфераға толық жанбаған автомобиль отын өнімі түрінде және т.б. транспорт түрлерінің отын қалдықтары түрінде түссе, қалғаны стационарлы отын жағу көздерінен шығатын қалдықтар және өнеркәсіп орындарындағы ерітінділер мен бензиннің булану салдарынан түзілетін лас заттар. Атмосфераға түсетін көмірсутекті ластауыштар негізгі екі топқа бөлінеді: реактивті заттар (33 млн. т/жыл) (фотохимиялық тотықтырушы реакциялар түзеді) және реактивті емес қоспалар (35 млн.т/жыл). Барлық реактивті және реактивті емес заттардың бір бөлігі атмосферада химиялық өзгерістерге түседі және құрлық немесе мұхит бетіне көмірсутегі түрінде қайтып қонбайды. Алайда, кемінде 4 млн. тонна көмірсутекті ластағыштар қайтадан құрлық бетіне түседі. Шамамен оның 10-20% мұхит суына түседі, олай болса жыл сайын атмосферадан әлемдік мұхит бетіне орта есеппен 0,6 млн. тонна көмірсутекті лас заттар қонады. Әлемдік мұхиттың антропогендік ластануымен бірге (мұнай және мұнай өнімдерін қайта өңдеу), ластанудың тағы бір ерекше түрі бар, ол табиғи ластану деп белгіленген. ҰҒА 70 жылдары жариялаған зерттеулері бойынша мұнайдың табиғи жолмен, яғни өздігінен тасып теңіз және мұхит суларына өтіп кетуі 0,1 млн. тонна/жыл немесе жалпы әлемдік мұхиттың орта ластану көлемінің 2% құраған. Қазіргі кезеңде жыл сайынғы мұнайдың табиғи бөлініп суға өтуі 6 есе көп және 0,6 млн. тонна құрайды әлемдік мұхитқа атмосферадан түсетін көмірсутекті лас заттар көлеміне тең.

Су асты кен орындарынан мұнайдың шығып кетуі, осы ауданның геологиялық жағдайына көп байланысты. Мұндай ластану масштабтары мен интенсивті тектоникалық белсенділік арасында тікелей байланыс бары анықталған. Мысалы, су асты кен орындарындағы мұнайдың интенсивті түрде шығып кетуі оңтүстік Калифорния мен Аляска сияқты сейсмикалық активті аудандарда жиі болады. Сонымен бірге, Парсы шығанағындағы мұнай кен орындарында сейсмикалық қауіп аз, тіпті жоқ деуге де болады. Мұнда акваторияның мұнаймен табиғи түрде ластануы байқалмайды. Мұнайдың табиғи түрде мұхит суларына түсуінің ең көп мөлшері Тынық мұхитта, Атлант, Үнді және Солтүстік Мұзды мұхитта байқалады.

Мұнай – теңіз және ішкі су қоймаларын ластаушы негізгі заттардың бірі. Оны өндіру, қайта өңдеу, тасымалдау және пайдаланудың өсуіне байланысты жер шарының әртүрлі аудандарындағы өзен, көл және теңіздер ластанып, су қоймаларындағы флора және фауна өліп-қырылуда, теңіз жағалауы бұзылып, пайдаланатын су жарамсыз қалыпқа түсуде.

Қазіргі кезеңде су объектілерін мұнаймен ластанудан тазалау әдістеріне маңызды көңіл аударылуда. Мұнаймен ластану жолдарын жоюға немесе одан келетін шығындарды азайтуда көмектесетін құралдарды ойлап табу үшін көптеген ел мамандары үлкен жұмыс жүргізуде. Алайда, жоғарыда айтылғандай, су бетінен мұнай өнімдерін тазалау, өте қымбат тұрады. Мысалы, АҚШ мұнай фирмаларының мәліметі бойынша 1м3 мұнай төгілген акваторияны тазалау үшін 1700 доллар қажет екен, яғни осы көлемде төгілген шикі мұнайдың бағасынан 30 есе қымбат. Бірақ қайта қалпына келтіру және экологиялық тепе-теңдік сақтау үшін бұл процесс өте қажет, оны ақша эквивалентімен бағалауға болмайды.

Төгілген мұнай және мұнай өнімдерін жинау төмендегі әдістер арқылы жүргізіледі:

• мұнаймен ластанған жерді механикалық жинау. Ол қазіргі уақытта кең таралған әдіс;
• химиялық дисперсия әдісі, төгілген мұнайды арнайы химиялық өнімдермен тозаңдандыру – диспергаторлармен ыдырату;
• тұндырғыш әдіс, мұнда тұндырғыш материалдар қолданылады: құм, үгітілген бор, сабан және т.б., ол жоғарғы қабатты ғана залалсыздандырады;
• су бетіндегі мұнайды жағу, бұл әдісті мұнай жаңа ғана төгілген болса және оның қабыршағы барынша қалың болғанда ғана қолдануға болады;
• сорбенттер, төгілген жұқа қабатты мұнай және мұнай өнімдерін жинау.

Әдісті немесе әдістерді таңдап алу ағынды сулардың және экономикалық талаптарға байланысты шешім қабылдау кезінде белгілі болады.

Ағынды суларды механикалық әдіспен тазалауда, лас заттарды бөліп алу үшін гравитациялық және ортадан тепкіш күштерді пайдаланады. Ірі дисперлі минеральды және органикалық ластағыштарды ағынды сулардан сүзіп алу, тұндыру және гидроциклондарды ортадан тепкіш күштермен майдалау арқылы бөліп алып, сүзіп алу кеңінен қолданылады. Тұндырған соң минеральды және органикалық бөлшектер бөлініп шығады. Олардың тығыздығы су тығыздығынан көп немесе аз болады. Ластанған заттарға тұндыру арқылы тазартатын механикалық тазалау қондырғыларына: құм ұстағыштар, буферлі резервуарлар, мұнай ұстағыштар, тұндырғыштар  жатады.

Механикалық әдістің артықшылығы – жоғары өнімділігі, үнемділігі, жылдамдығы, ал кемшілігі – пленка қалыңдығы жұқа болса тиімділігі көп төмен болады.

Ластағыштарды оқшаулау үшін жүзіп жүретін және су асты бөгегіштері көп пайдаланылады. Жүзіп жүретін бөгегіштердің қызмет ету принципі механикалық тосқауыл болу, су бетіне горизонтальды шайылып кетуін болдырмау немесе сулы-мұнайлы жұқа қабыршақтың таралып кетпеуі үшін кедергі болу. Бұл кедергінің кемшілігі кемелердің және басқа жүзуші құралдар қозғалысына шектеу жасайды, кедергі болады. Су асты түріндегі кедергілерде бұл кемшілік жоқ, белгіленген бір шекарада олар қабыршақталған мұнайды ұстап тұрады және оның ағып кетуін болдырмайды, бірақ тасымалдаудың нашарлығы және пневматикалық тосқауылға жұмсалатын көп энергия, оның қолдану аясын шектейді. 

Абсорбциялаушы материалдармен су бетіндегі мұнайды жинау технологиясы өте қарапайым. Абсорбциялаушы заттар (торф, ағаш жаңқалары және т.б.) мұнаймен ластанған су бетіне тасталады, олар өз кезегінде мұнайды өз бойына сіңіреді. Алайда, мұнай сіңірген бұл заттар ауыр конгломераттарды құрады, сондықтан оларды қолдап судан алу мүмкін емес. Жақын орналасқан объектілерге байланысты ол абсорбенттерді өртеп жіберуге де болмайды. Бұдан басқа, оларды жаққан кезде ауа бассейні ластанады.

Табиғи судың флорасы мен фаунасын оған төгілген мұнайдың зиянды әсерін азайту мақсатында алатын болсақ, онда механикалық жинаудың әдістері мен құралдары өте орынды, бірақ қолданылатын механикалық әдістер су бетіне төгілген мұнайды толық жинап алуға мүмкіндік бермейді. Механикалық тазалау әдістері барынша жетілген болсада, су объектісінің бетінде жұқа мұнайлы пленка қалады, ол жылжып, үлкен аймаққа тарайды, уақытылы және тиімді түрде жинап алу қиындайды, сонымен қатар, мұнай төгілген аймақтағы қол жеткізбейтін қиын жерлер, механикалық әдіс тиімділігін біраз төмендетеді. Химиялық әдіс дегеніміз, бұл ағынды суларға арнайы реагенттер жіберу, олар ластаушы заттармен химиялық реакцияға түседі, оларды залалсыздандырады немесе алып тастауға жағдай жасайды. Мұнай және газ өнеркәсібінде озондау, хлорлау және суды жұмсарту қолданылады. Қажетті қондырғыларды көптеп енгізу жоспарлануда, онда тазалаудың химиялық әдістер комплекстері қолданылады. Химиялық әдістер түрлі диспергенді құралдарды пайдалануға негізделген (мұнай диспергенттері), олардың ең жоғары ыдырату қасиеттері бар, аз уақыт арасында су қоймаларының көлемді бетіндегі мұнайдың жұқа қабатын жоюға мүмкіндік береді. Төгілген мұнай залалы осы негізгі әдіспен жойылады.

Мұнай кен орындарын пайдалануда, тасымалдау және мұнайды қайта өңдеу процесінде қалдықтар көп қалады. Осы екінші дәрежелі қалдықтар да қоршаған ортаны ластайды, сондықтан оларды топырақты рекультивациялауда пайдалы компоненттер ретінде қолданады. Очес құрғақ мүгі, бұрғылаудың майда бөлшектері мен қалдықтары, көң, саңылтыр және фосфочипс қоспасы, сонымен бірге анаэробты ашыған ірі мүйізді қараның немесе шошқаның қиы және т.б. мұнайды және мұнай өнімдерін тазалауда пайдаланады

Көптеген елдерде, оның ішінде Ұлыбританияда су бетіндегі жұқа мұнай қабатын тазалау және жинау үшін шағын «Комара» типті мұнай жинағыш қолданылады, бұл төгілген мұнай және мұнай өнімдерін жинаудың әлемдік практикасында кең тараған. Аппарат диаметрі 1,17 м және массасы 54,5 кг дөңгелек платформадан тұрады, оның үстінде перифериялық 32 мұнай жинағыш дискілер орналастырылған. Гидрожетегімен дискі диаметрі 280-290 мм. Дискі бетіне жабысқан мұнай, дискі айналған кезде төменнен жоғары қарай ауысады. Дискілер ысырып жинап алатын қондырғы тұсымен айналады, қырып алатын пластинкалармен ені 12 мм және ұзындығы 85 мм, пластмассадан жасалған дискілер бетіне тығыздалып, қысқартылған. Қырып алатын қондырғы лас заттарды жинап алатын ыдыспен жалғастырылған сол жерден мұнай және су сораппен тартылып алынады. Жинағыштың шағын болуы, оның қалқып жүруіне қолайлы.

Уфа мұнай техникалық университетінде төгілген мұнай және мұнай өнімдерінің жұқа қабатын су бетінен және топырақтан жинап алу үшін әдістер комплексі ойлап табылған. Ол дисперсті формадағы сорбентті сорып алғыштар маттар мен бонды кедергілер түріндегі судан бойына сіңіріп алатын орамдар түрінде болады. Су бетіне төгілген мұнайды жинап алу мәселесін шешу үшін бірнеше варианттар дайындалған, патенттелді. Адгезин-жабысу принципімен жұмыс істейтін қондырғы көрсетілген қондырғылар ішінде ең көп тараған мұнай жинағыш. Мұнай жинағыш элемент бетіне мұнайлы жұқа қабыршақ жабысады, одан әрі ол ысырғыш жинағышпен алынып, лас заттар жинайтын ыдысқа жіберіледі. Айналып тұратын мұнай жинағыш элементтер, бұл адгезиялы барабандар өнім бетінде айналып тұрады, немесе дискілер судағы мұнайлы қабатқа жартылай немесе төгілген мұнай қабатына салынады. Бұл әдістер экологиялық қауіпсіздікті төмендетуде, мұнайды жер қабатындағы судан алу кезінде, сонымен бірге шельфтерді бұрғылауда жағалаудың ластану мәселесін шешуде пайдаланылуы мүмкін [22-23].

Су бетіндегі жүзіп жүрген мұнайды физикалық коагуляциялау үшін арасы бос, ұнтақ тәрізді заттарды пайдаланады, үлес салмағы судан жеңіл, қалқып жүретін заттар. Оларға сабан, ағаш үгінділері және басқа жатады. Гидрофобты минералды ұнтақтар да пайдаланылады, олар бойына мұнайды сіңірген соң ауырлап батып кетеді (саз, доломит, тальк, құм, кизельгур).

 Ұнтақтармен қоса теңіз түбіне  түсетін көмірсутектері, біртіндеп  басқа тұнба заттармен жабылады  және теңіз суында болатын бактериялар олар селективті әсерге ұшыратады. Алайда бұл процестер өте баяу жүреді және теңіз табанына түскен лас заттардың бәрін ыдырата алмайды. Сондықтан күрделі минералды ұнтақтар көп қолданылмайды. Бұл материалдардың кемшілігі (суда жүзбейтін және бататын) су бетіндегі мұнайды сіңіру қабілеті өте аз, өзінің салмағына қарай сорбциялық сыйымдылығы 10-60%.