В статье рассмотрены особенности воздействия на атмосферный воздух предприятий нефтегазодобывающего сектора экономики. Установлено, что наибольшее поступление в приземный слой атмосферы парниковых газов связано с сжиганием попутного нефтяного газа в факельных установках.
Ключевые слова: атмосферный воздух, загрязнение, попутный нефтяной газ, факельная установка.
Нефтегазовый сектор на сегодняшний день определяет уровень развития экономики страны. В то же время отрасль, включающая разведку, добычу, транспортировку и переработку углеводородов, в Российской Федерации и во всем мире является одной из самых экологически опасных отраслей производства, оказывает негативное воздействие на все компоненты природной среды. Наиболее опасным считается воздействие на атмосферный воздух, который является одним из основных жизненно важных компонентов окружающей природной среды, благоприятное состояние, которого составляет естественную основу устойчивого социально-экономического развития. Он выполняет важные функции в природной среде. Воздух, в большей степени, в силу присущих ему свойств, связан с жизненными процессами живых онанизмов, качество атмосферного воздуха непосредственно влияет на здоровье человека, качество и продолжительность жизни, а также на состояние других компонентов окружающей природной среды, в большей степени растительной и животной составляющей [1].
Значительную угрозу для атмосферного воздуха представляет добыча и переработка углеводородов, на этих этапах поступает значительная часть парниковых газов в воздушную оболочку. Добыча нефти сопровождается образованием второстепенного продукта — попутного нефтяного газа, поступление которого достаточно сложно контролировать. Попутный нефтяной газ должен быть утилизирован, обычный выпуск в атмосферу огне-взрывоопасен из-за высокого содержания углекислого газа. На сегодняшний день самым простым способом утилизации попутного газа является сжигание его в факельных установках.
Факельная установка — это установка, которая предназначена для утилизации горючих паров или газов, может использоваться для сброса и последующего сжигания углеводородов, полученных при нарушении технологического режима, из-за отказа электроснабжения или неисправности оборудования.
Основная область применения факельных установок предприятия нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли, а также нефтехимической и химической отрасли промышленности. В отраслях нефтегазового сектора факельные установки в большей степени применяются для сжигания попутного нефтяного газа. Принцип работы факельной системы заключается в том, что газ, который необходимо сжечь, поступает в выходной патрубок ствола, а затем на оголовок факела. Здесь газ смешивается с воздухом и сжигается, образуя яркий пламя. При этом происходит полное окисление газа, что позволяет избежать выброса вредных веществ в атмосферу.
Конструкции факельных установок могут быть различными, выделяют установки закрытого и открытого типа. Открытая факельная система, в основном, подразумевает прямолинейное движение газа через факельный ствол, который установлен вертикально, высотой не менее 4 метров. Факельные установки закрытого типа, в большей степени изготавливаются горизонтальными, могут быть мобильными (передвижными, с помощью шасси). Горизонтальные закрытые установки предназначены для бездымной утилизации постоянных, аварийных и периодических факельных сбросов, что делает возможным применение в населённых пунктах, рядом с жилыми объектами.
Одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха в нефтедобывающих регионах, остается поступление продуктов сгорания попутного нефтяного газа. В результате работы факельных установок в приземные слои атмосферы поступают диоксид серы, оксид углерода, сернистый ангидрит, диоксид и оксид азота, бензапирен. В Тюменской области к началу 2011 году было утилизировано, путем сжигания около 225 млрд. м 3 попутного нефтяного газа, что привело к образованию более 20 млн. т опасных загрязняющих веществ [2].
Следует отметить, что утилизация газа путем сжигания в установках приводит, не только к химическому, но и к тепловому загрязнению атмосферы, которое приводит к изменениям метеорологических и климатических факторов воздушной среды, с последующим негативным влиянием в целом на состояние природной среды. Тепловое воздействие при сжигании газа в факельных установках распространяется на территории в радиусе до 5 км от источника.
Так, в научных работах [3, 4] отмечено, что непосредственно в близи факельных установок в результате воздействия высоких температур в радиусе 20–200 м происходит практически полное выжигание органического вещества почв. Часто, при поступлении с выбросами горящей или несгоревшей капельной нефти, происходит битумизация верхних слоев почвы.
Отмечено, что даже при полном сжигании газа, помимо отмеченных выше загрязнителей, в атмосферный воздух поступают, в том числе и канцерогенный бензапирен и другие загрязняющие вещества [4]. Значительная доля опасных для природной среды загрязнителей выделяется из атмосферы и выпадает в радиусе до 10–15 км от источника. По данным исследований Солнцевой Н. П. содержание бензапиpена в почвах и грунтах в непосредственной близости от факелов и площадок сжигания углеводоpодов в пределах территории Западной Сибири составляет до 25 ПДК. Известно, что миграционная способность бензпиpена высока и обусловлена высокой растворимостью в воде, что обусловливает загрязнение не только почв, но и природных вод за пределами территории, подверженной антропогенному загрязнению [5].
Вредные соединения, которые образуются при сжигании попутного нефтяного газа, через пищевые цепочки могут поступать в организм человека. Как уже было отмечено, при утилизации газа путем сжигания происходит загрязнение и накопление не только атмосферного воздуха, но аккумуляция опасных соединений в водных объектах, почвах, растениях и животных. Риск поступления опасных веществ в организм человека, приводящих к увеличению заболеваний значительно возрастает при загрязнение сельскохозяйственных угодий [6].
В целом для населения, проживающего в нефтедобывающих районах характерна более высокая заболеваемость гипертонией, ревматизмом, язвенной болезнью желудка и 12-перстной кишки, хроническим гастритом, острыми инфекциями верхних дыхательных путей и злокачественными новообразованиями. Основная доля газообразных углеводородов, присутствующая в нефтяном газе, обладает достаточно кратковременным и небольшим токсическим действием вследствие летучести и высокой растворимости. Однако, известно, что токсичность смеси углеводородов возрастает по сравнению с токсичностью их по отдельности.
Таким образом, основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются объекты, где производится сжигание топлива (автомобили, котельные, электростанции), объекты металлургической, угольной и химической промышленности, нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия.
Мероприятия по охране атмосферного воздуха призваны снизить негативное воздействие на природную среду. На государственном уровне выработаны единые законодательные акты, регулирующие мероприятия по охране атмосферного воздуха. Обязанности по проведению природоохранных мероприятий, направленных на снижение негативного воздействия на атмосферный воздух, лежит на гражданах и юридических лицах, которые осуществляют выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
Снижение негативного воздействия от поступления загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа в факельных установках возможно путем модернизации факельных оголовков, что возможно и будет являться дополнительной статьей расходов юридических лиц. Кроме того, попутный нефтяной газ может использоваться, как сырье для нефтехимической промышленности, однако в настоящее время данное направление только развивается и возможно на крупных месторождениях и нефтеперерабатывающих предприятиях.
Литература:
- Об охране атмосферного воздуха: федеральный закон № 96-ФЗ: принят Государственной думой 2 апреля 1999 года: одобрен Советом Федерации 22 апреля 1999 года. — Москва: Проспект; Санкт-Петербург: Кодекс, 2017. — 27 с. — Текст: непосредственный.
- Оценка эколого-экономического эффекта от реализации проекта Федерального закона № 454850–5 «Об использовании попутного нефтяного газа и о внесенииизменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»: Экспертный доклад Российского газового общества. — Москва, 2011. — 28 с. — Текст непосредственный.
- Тепловое воздействие факела попутного газа на биологическую активность почвы / И. В. Евдокимов, И. А. Юсупов, А. А. Ларионова [и др.]. — Текст: непосредственный // Почвоведение. — 2017. — № 12. — С. 1485–1493.
- Исследование состояния и перспектив направлений переработки нефти и газа. нефте- и газохимии в РФ / В. И. Фейгин, О. Б. Брагинский, С. А. Заболотский [и др.]; Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН. — Москва: Экон-Информ. 2011. — 806 с. — Текст: непосредственный.
- Солнцева, Н. П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов / Н. П. Солнцева. — Москва: Изд-во Моск. университетата, 1998–369 c. — Текст: непосредственный.
- Токарева О. С. Оценка воздействия факельного сжигания попутного газа на нефтедобывающих предприятиях на природную среду таежной зоны Сибири.: 25.00.17: автореф. дис. канд. техн. наук / О. С. Токарева — Томск, 2006. — 23 с. — Текст: непосредственный.
