Стратегія застосування в портах України сорбентів і біологічних препаратів для ліквідації нафтового забруднення моря

Використовуючи переваги географічного розташування, Україна останніми роками різко збільшила обсяг морських перевезень. В даний час на Чорноморському узбережжі переважно в північно-західному Причорномор’ї створені великі багатофункціональні перевалочні комплекси з розвиненою береговою інфраструктурою.
Інтенсивне господарське освоєння Чорноморського узбережжя, що триває, зумовлює зростання техногенних навантажень на прибережні території та акваторії моря.

Особливо інтенсивно розвивається морегосподарський комплекс Одеської області, частку 7 портів якої (Б. Дністровський. Одеський, Ренійський, Усть-Дунайський, Південний, Ізмаїльський) припадає до ….. % всіх морських вантажів України, у тому числі % наливних вантажів, значну частину яких становить нафту. Істотно зростуть обсяги перевезень нафти у цьому регіоні за рахунок введення в експлуатацію на березі Малого Аджалицького (Григор’євського) лиману першої черги нафтотерміналу, розрахованої на перевалку 30 – 40 млн. т. нафти на рік.
Практично всі чорноморські порти розташовані в районах, що мають значні біологічні ресурси та рекреаційний потенціал, тому їх експлуатація повинна супроводжуватися комплексом заходів, спрямованих на охорону та відновлення природних ресурсів.
Серед джерел антропогенного походження забруднення водного середовища нафтопродуктами близько 30% припадає на побутові та промислові відходи, 27% – на судна та маломірний флот та 12% на аварії танкерів та нафтових платформ.
Нафтова плівка порушує процеси випаровування та гідрообміну між водним середовищем та атмосферою, а емульговані нафтопродукти надають токсичну та мутагенну дію на морські організми.
Великі аварії з широкими розливами нафти завдають величезної шкоди морським екосистемам і крім масової загибелі птахів і гідробіонтів, супроводжуються віддаленими екологічними наслідками, що може проявлятися у вигляді зниження біологічної продуктивності, появи аномалій у розвитку та утворення пухлин у морських тварин.
Джерелами забруднення акваторій портів, в основному є технологічні протоки, пов’язані з бункеруванням суден, здаванням лляльних вод і нафтозалишків та операціями з нафтою на суднах.
До потенційних забруднення нафтопродуктами акваторій портів належать і берегові об’єкти їхньої інфраструктури – нафтосховища, пропарювальні станції, залізничні та автомобільні колії, а також зливові стоки. Аварійні розливи нафти можуть виникати також у районах рейдових якірних стоянок суден, де умови ліквідації розливів часто бувають складнішими, ніж у обмежених акваторіях портів. Площа нафтової плями, що утворюється при розливі 1 м3 нафти протягом 1 години, збільшується з 30000 м2 до 92000 м2 після закінчення доби.
Розтікаючись поверхнею моря, нафта вступає у взаємодію Космосу з водної і повітряними середовищами, піддаючись впливу комплексу фізико-хімічних процесів, які призводять до зміни її властивостей і деградації. Значну небезпеку для водних екосистем та рекреаційних зон є полімеризація нафти з утворенням так званих «смоляних кульок».
Поряд з випарами легких фракцій нафти, нафта розчиняється у воді і переходить в емульгований стан, утворюючи два типи емульсій – нафту у воді (пряма емульсія) та вода в нафті (зворотна емульсія).
Найважливішою умовою при ліквідації аварійних розливів нафти є максимально швидке введення в дію планів ЛАРН зі збиранням більшої частини розлитого нафтопродукту механічним шляхом за допомогою нафтосміттєзбирачів (НМС). Залежно від термінів та умов, загальна маса нафтосміттєзбирача нафтопродуктів, що збираються, коливається від 30 до 90 % від розлитого обсягу.
Для збору нафти на мілководдях з глибинами менше 2 метрів застосовуються малогабаритні переносні нафтозбірні пристрої – скиммеры.
Основним технічним прийомом, що забезпечує обмеження розповсюдження нафтових плям та їх збирання, є обмеження забруднених акваторій за допомогою різного роду бонових загороджень. Зазвичай такі загородження складаються з окремих секцій з глибиною осаду 400 мм і жорсткими поплавцями діаметром 300 мм.
Одну із проблем після ліквідації основного масиву нафтового забруднення становить ліквідація райдужних смуг і плівок та окремих плям нафтопродуктів, що утворюються при масі розлитої нафти від 0,1 до 0,4 г на 1 м2 водної поверхні.
Для ліквідації райдужних плівок застосовуються фізико-хімічні та біологічні методи, в основі яких лежить руйнування плівок нафти шляхом диспергування за допомогою СПАР, сорбції плівкової нафти та частково водонафтової емульсії природними та синтетичними сорбентами та біодеструкцією вуглеводнів.
Однак кожен із перерахованих методів має ряд недоліків. Більшість диспергентів мають токсичні властивості і їх застосування має низку обмежень або взагалі заборонено в низці країн [7]. У портах України диспергенти не використовуються.
Правилами ведення робіт з очищення забруднених акваторій портів передбачається застосування сорбентів , нормативний запас яких повинен бути у всіх портах [8]. Серед сорбентів, що рекомендуються правилами, перераховані відходи деревообробної промисловості та сільського господарства — вилучені качани кукурудзи, солома, тирса, а також подрібнений торф. Використання цих сорбентів у портах не знайшло широкого застосування через низьку нафтоємність (у зв’язку з цим виникає необхідність застосування великих обсягів), відсутності в них гідрофобності, складності у створенні та зберіганні необхідних запасів, відсутності механізмів для їх нанесення.
З промислово випускаються сорбентів, які мають високу нафтоємність і гідрофобність, найбільш ефективними є сорбенти з полімерів – від дрібнодисперсних порошків, гранул, до матів, тканин і бон, що сорбують. До недоліків цих препаратів слід віднести погану поглинання тонких нафтових плівок, канцерогенність дрібнодисперсних порошків (на думку фахівців фірми «Маннесман-Італія), складності в утилізації шляхом спалювання [1]. Відомості про застосування таких препаратів у портах України відсутні.
З погляду дешевизни сировини та екологічної чистоти найбільш привабливі сорбенти на базі органічних природних речовин-торфу, тирси, сільськогосподарських відходів (висівки, соломи, рисового лушпиння тощо). Найбільша кількість сорбентів цієї категорії виробляється на основі торфу: “Піт-сорб” (Канада), “Фін-сорб” (Великобританія), “Елькосорб” (Фінляндія), “Мукат-4”, “Лесорб” (Білорусія), “Сорбойл” ” (Росія). З сорбентів нафти, що розробляються в Україні, в промислових обсягах випускається тільки «Перли» — спучений перліт.
Всі ці сорбенти мають високу нафтоємність (від 4 до 10 г/г) і гідрофобність. Застосування для очищення морської поверхні забезпечує отримання первинного екологічного ефекту — розрив суцільного плівкового забруднення, сорбцію емульгованих нафт. Застосування зарубіжних препаратів цієї групи в портах України стримується, на нашу думку, їхньою дорожнечею для українського споживача (8-12 доларів США за 1 кг).
Загальним недоліком застосування вищезгаданих сорбентів є необхідність їх збору, який дуже трудомісткий, вимагає спеціальних засобів і практично неможливий при значному хвилюванні. Практика ліквідаторів нафтових розливів, які використовують сорбенти, показує, що у більшості випадків не вдається зібрати більше 25% нанесеного на водну поверхню сорбенту. До моментів, що ускладнюють застосування сорбентів, відноситься відсутність технології та обладнання для їхньої утилізації шляхом спалювання.
Мікробна руйнація – один із найважливіших процесів, що сприяють елюмінації з водних екосистем нафтових забруднень. Мікроорганізми здатні використовувати вуглеводні нафти в процесі енергетичного та конструктивного метаболізму та руйнувати їх. Вивчення цих процесів та цілеспрямована робота з селекції штамів мікроорганізмів-деструкторів вуглеводнів нафти дозволила розробити низку препаратів на їх основі. Тільки за останні 10 років у країнах СНД створено понад два десятки біопрепаратів на основі нафтоокислювальних мікроорганізмів, у той час як запропоновані методи стимуляції природних самоочисних процесів не вийшли за межі дослідних обробок.
В Україні найбільш відомими є препарати: «Десна» – (розробка Українського дослідницького центру екології нафти та газу, м. Київ), Консорціум мікроорганізмів – (Інститут високих технологій, м. Київ), «Деворойл», що виробляється за російською ліцензією ВАТ « Фермент», (м. Ладижин) та нещодавно рекомендований Мінекологією «Simbinal» (розробка Інституту ботаніки НАН України). У Росії широко застосовуються “Путидойл”, “Олеоворін”, “Деворойл”, “Валентіс”, “Нафтокс”, “Мікроміцет”, в Білорусі – “Родобіл”, “Родобел-Т”. Ці препарати є ліофілізовані культури або пасту, на основі яких готуються робочі розчини для обробки нафтового забруднення. Однак застосування таких препаратів не є раціональним в умовах акваторій портів та відкритого моря у зв’язку з неможливістю створення необхідних ефективних концентрацій бактерій-деструкторів вуглеводнів нафти. Крім того, зазначені вище бактеріальні препарати не можуть бути використані для ліквідації аварійних розливів нафти в режимі негайного реагування. Застосування більшості з перерахованих вище бактеріальних препаратів на морі (водоеме другої категорії водокористування відповідно до СанПіН 4630-88. 1.01.89 р.) сумнівне з міркувань медико-санітарного характеру [9].