Strategia stosowania sorbentów i preparatów biologicznych w ukraińskich portach w celu eliminacji zanieczyszczeń olejowych na morzu

Wykorzystując zalety swojego położenia geograficznego, Ukraina w ostatnich latach radykalnie zwiększyła wolumen transportu morskiego. Obecnie na wybrzeżu Morza Czarnego, głównie w północno-zachodnim regionie Morza Czarnego, powstały duże wielofunkcyjne kompleksy przeładunkowe z rozwiniętą infrastrukturą przybrzeżną.
Trwający intensywny rozwój gospodarczy wybrzeża Morza Czarnego powoduje wzrost presji antropogenicznej na obszary przybrzeżne i morskie.

Szczególnie intensywnie rozwija się kompleks morski obwodu odeskiego, z których 7 portów (B. Dniestr, Odessa, Reni, Ust-Dunaj, Jużny, Izmail) stanowi do … ..% wszystkich ładunków morskich na Ukrainie, w tym % ładunków płynnych, z których znaczną część stanowi ropa. Wielkość transportu ropy w tym regionie znacznie wzrośnie w związku z uruchomieniem pierwszego etapu terminalu naftowego na brzegu ujścia rzeki Mały Adzhalyksky (Grigorievsky), przeznaczonego do przeładunku 30-40 mln ton ropy rocznie.
Niemal wszystkie porty Morza Czarnego zlokalizowane są na obszarach o znacznych zasobach biologicznych i potencjale rekreacyjnym, dlatego ich funkcjonowaniu powinien towarzyszyć zestaw działań mających na celu ochronę i odtwarzanie zasobów naturalnych.
Wśród źródeł antropogenicznego zanieczyszczenia środowiska wodnego produktami ropopochodnymi około 30% stanowią odpady bytowe i przemysłowe, 27% to statki i mała flota, a 12% to wypadki tankowców i platform wiertniczych.
Film olejowy zaburza procesy parowania i wymiany wodnej między środowiskiem wodnym a atmosferą, a zemulgowane produkty ropopochodne działają toksycznie i mutagennie na organizmy morskie.
Poważne awarie z rozległymi wyciekami ropy powodują ogromne szkody w ekosystemach morskich i oprócz masowej śmierci ptaków i hydrobiontów towarzyszą im długofalowe skutki środowiskowe, które mogą objawiać się spadkiem produktywności biologicznej, pojawieniem się anomalii w rozwoju i powstawaniu nowotworów u zwierząt morskich.
Źródłami zanieczyszczeń wód portowych są głównie cieśniny technologiczne związane z bunkrowaniem statków, dostarczaniem wody zęzowej i pozostałości olejowych oraz eksploatacją ropy na statkach.
Potencjalne zanieczyszczenie wód portowych produktami ropopochodnymi obejmuje również przybrzeżne obiekty ich infrastruktury – magazyny ropy naftowej, parowce, szlaki kolejowe i samochodowe, a także kanały burzowe. Wycieki ropy mogą również wystąpić w obszarach kotwicowisk na morzu, gdzie warunki reagowania na wycieki są często trudniejsze niż w ograniczonych obszarach wodnych portów. Powierzchnia plamy ropy powstałej podczas rozlania 1 m3 ropy w ciągu 1 godziny wzrasta z 30 000 m2 do 92 000 m2 po dobie.
Rozprzestrzeniająca się na powierzchni morza ropa naftowa oddziałuje z wodą i powietrzem, poddając się kompleksowi procesów fizyko-chemicznych prowadzących do zmiany jej właściwości i degradacji. Istotnym zagrożeniem dla ekosystemów wodnych i terenów rekreacyjnych jest polimeryzacja oleju z tworzeniem się tzw. „kulek żywicznych”.
Wraz z odparowaniem lekkich frakcji oleju, olej rozpuszcza się w wodzie i przechodzi w stan zemulgowania, tworząc dwa rodzaje emulsji – olej w wodzie (emulsja bezpośrednia) i woda w oleju (emulsja odwrócona).
Najważniejszym warunkiem likwidacji awaryjnych wycieków olejowych jest jak najszybsza realizacja planów OSR z mechanicznym zebraniem większości rozlanego produktu naftowego za pomocą zmiataczy olejowych (NMS). W zależności od warunków łączna masa produktów ropopochodnych odbieranych przez kolektory olejowe i odpadowe waha się od 30 do 90% rozlanej objętości.
Do zbierania ropy na płytkich wodach o głębokości mniejszej niż 2 metry używane są małe przenośne odpieniacze ropy – odpieniacze.
Główną techniką ograniczania rozprzestrzeniania się plam ropy i ich zbierania jest ograniczanie zanieczyszczonych obszarów wodnych za pomocą różnych bomów. Zazwyczaj takie bariery składają się z oddzielnych sekcji o głębokości zanurzenia  400 mm i sztywnych pływaków o średnicy 300 mm.
Jednym z problemów po wyeliminowaniu głównej masy zanieczyszczeń olejowych jest likwidacja opalizujących pasów i błon oraz pojedynczych plam produktów ropopochodnych powstających, gdy masa rozlanego oleju wynosi od 0,1 do 0,4 g na 1 m2 lustra wody.
Do eliminacji błon opalizujących stosuje się metody fizykochemiczne i biologiczne, które polegają na niszczeniu filmów olejowych przez dyspersję za pomocą środków powierzchniowo czynnych, sorpcji filmu olejowego i częściowo emulsji wodno-olejowej przez sorbenty naturalne i syntetyczne oraz biodegradacji węglowodorów przez wyspecjalizowane szczepy mikroorganizmów.
Jednak każda z tych metod ma szereg wad. Większość dyspergatorów jest toksyczna, a ich stosowanie jest ograniczone lub nawet zakazane w niektórych krajach [7]. W portach Ukrainy nie stosuje się środków dyspergujących.
Zasady oczyszczania zanieczyszczonych akwenów wodnych portów przewidują stosowanie sorbentów, których standardowy zapas musi znajdować się we wszystkich portach [ 8]. Wśród zalecanych przez przepisy sorbentów są odpady z przemysłu drzewnego i rolnictwa – łuskane kolby kukurydzy, słoma, trociny, kruszony torf. Wykorzystanie tych sorbentów w portach nie znalazło szerokiego zastosowania ze względu na małą olejochłonność (w związku z tym konieczne staje się stosowanie dużych ilości), brak hydrofobowości, trudność w tworzeniu i magazynowaniu niezbędnych zapasów oraz brak mechanizmów ich stosowania.
Spośród produkowanych przemysłowo sorbentów, które charakteryzują się dużą pojemnością olejową i hydrofobowością, najskuteczniejsze są sorbenty wykonane z polimerów — od drobnych proszków, granulatów, po maty, tkaniny i belki chłonne. Wady tych leków to słaba absorpcja cienkich filmów olejowych, rakotwórczość drobnych proszków (według ekspertów z firmy Mannesmann-Italy) oraz trudność w utylizacji poprzez spalanie [1]. Brak jest informacji o stosowaniu takich leków w portach Ukrainy.
Z punktu widzenia niskich kosztów surowców i czystości ekologicznej najbardziej atrakcyjne są sorbenty oparte na organicznych substancjach naturalnych – torfie, trocinach, odpadach rolniczych (otręby, słoma, łuski ryżowe itp.). Najwięcej sorbentów w tej kategorii produkowanych jest na bazie torfu: „Pit-sorb” (Kanada), „Fin-sorb” (Wielka Brytania), „Elkosorb” (Finlandia), „Mukat-4”, „Lesorb ” (Białoruś), „Sorboil” (Rosja). Spośród opracowanych na Ukrainie sorbentów olejowych na skalę przemysłową produkowany jest tylko Zhemchug, ekspandowany perlit.
Wszystkie te sorbenty charakteryzują się dużą pojemnością olejową (od 4 do 10 g/g) oraz hydrofobowością. Ich zastosowanie do oczyszczania powierzchni morza zapewnia pierwszorzędny efekt ekologiczny – przerwanie ciągłej warstwy zanieczyszczeń, sorpcję zemulgowanych olejów. Stosowanie zagranicznych preparatów z tej grupy w portach Ukrainy ogranicza naszym zdaniem ich wysoki koszt dla ukraińskiego konsumenta (8-12 USD za 1 kg).
Powszechną wadą stosowania powyższych sorbentów jest konieczność ich zbierania, co jest bardzo pracochłonne, wymaga specjalnych narzędzi i jest praktycznie niewykonalne przy znacznych falach. Praktyka ratowników olejowych przy użyciu sorbentów pokazuje, że w większości przypadków nie jest możliwe zebranie więcej niż 25% sorbentu zastosowanego na powierzchnię wody. Do momentów komplikujących stosowanie sorbentów należy zaliczyć brak technologii i urządzeń do ich unieszkodliwiania poprzez spalanie.
Destrukcja mikrobiologiczna jest jednym z najważniejszych procesów przyczyniających się do wymywania zanieczyszczeń olejowych z ekosystemów wodnych. Mikroorganizmy potrafią wykorzystywać węglowodory ropopochodne w procesie przemian energetycznych i konstruktywnych oraz je niszczyć. Badanie tych procesów i celowe prace nad selekcją szczepów mikroorganizmów-destruktorów węglowodorów ropopochodnych umożliwiły opracowanie szeregu preparatów na ich bazie. Tylko w ciągu ostatnich 10 lat w krajach WNP powstało ponad dwa tuziny preparatów biologicznych opartych na mikroorganizmach utleniających ropę, a proponowane metody stymulowania naturalnych procesów samooczyszczania nie wyszły poza zabiegi eksperymentalne.
Na Ukrainie najbardziej znanymi lekami są: „Desna” – (rozwój Ukraińskiego Centrum Badań Ekologii Ropy i Gazu, Kijów), Konsorcjum Mikroorganizmów – (Instytut Wysokich Technologii, Kijów), „Devoroil”, który jest produkowany pod rosyjska licencja OAO „Enzym” (Ładyżyn) i ostatnio rekomendowany przez Ministerstwo Ekologii „Simbinal” (rozwój Instytutu Botaniki Narodowej Akademii Nauk Ukrainy). W Rosji szeroko stosowane są „Putidoil”, „Oleovorin”, „Devoroil”, „Valentis”, „Naftoks”, „Mikromycet”, na Białorusi – „Rodobel”, „Rodobel-T”. Preparaty te to liofilizowane kultury lub pasty, na bazie których przygotowuje się roztwory robocze do oczyszczania zanieczyszczeń olejowych. Stosowanie takich preparatów nie jest jednak racjonalne w warunkach akwenów portowych i otwartego morza ze względu na niemożność wytworzenia niezbędnych efektywnych stężeń bakterii-niszczycieli węglowodorów ropopochodnych. Ponadto powyższe preparaty bakteryjne nie mogą być stosowane do likwidacji wycieków ropy w trybie natychmiastowego reagowania. Stosowanie większości ww. preparatów bakteryjnych na morzu (jednostka wodna drugiej kategorii użytkowania wód zgodnie z SanPiN 4630-88.1.01.89) jest wątpliwe ze względów zdrowotnych [9].