Воздействие на мегаполисы при применении углеводородных систем проявляется в двух направлениях. Во-первых, со стороны автотранспорта - загрязнение продуктами сгорания моторных топлив, разливы топлива, смазочных масел и т.д. Помимо загрязнения атмосферы города, автомобильный комплекс вносит существенный вклад в загрязнение воды и почвы (взвешенные частицы нефтепродукты, органические растворители, тяжелые металлы и их соли). Во-вторых, имеется мощное воздействие со стороны предприятий по переработке углеводородных систем. Развитие городов и промышленных районов, а также градостроительная политика последних десятилетий привели к тому, что большинство предприятий по переработке углеводородных систем, включая нефтеперерабатывающие и нефтехимические производства, оказались в черте городских мегаполисов. Примеры таких мегаполисов: Москва, Санкт-Петербург, Омск, Тобольск, Пермь, Волгоград, Уфа, Стерлитамак, Салават и др. Непосредственно в районах, подверженных отрицательному воздействию со стороны углеводородных систем, проживает до 50 млн. человек, что составляет свыше 30% населения России. Негативная роль техногенных загрязнений значительно сказывается на здоровье людей. По статистическим данным, вследствие техногенного загрязнения воздуха здоровье населения ухудшается на 43-45%.
Но при размещении этих опасных производств в мегаполисах неизбежно возникают новые сложные экологические проблемы. Поэтому для таких производств охрана окружающей среды и повышение
63
промышленной безопасности должны стать приоритетными направлениями деятельности.
Опасность энергонасыщенных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий в черте мегаполиса связана со следующими возможными факторами:
- - большими человеческими жертвами;
- - крупными материальными потерями;
- - чрезвычайно негативным психологическим воздействием на общество;
- - загрязнением воздуха, что приводит к росту числа заболеваний дыхательных путей и аллергических заболеваний;
- - постоянным кумулятивным загрязнением воды, грунтовых вод и почвы, вызывающим рост желудочно-кишечных, онкологических заболеваний и болезней иммунной системы;
- - последствиями катастрофического состояния городской экосистемы, которыми являются крайне высокие значения детской заболеваемости (до 30%), особенно болезнями нервной системы и врожденными пороками.
Один из путей уменьшения отрицательного воздействия автотранспорта на городскую среду - усовершенствование обычных бензиновых и дизельных автомобилей, включающее применение непосредственного впрыска топлива, электронного управления, нейтрализатора отработавших газов и других систем, без которых эксплуатация машин во многих развитых странах запрещена. Но повсеместное применение нейтрализаторов отработанных газов в ближайшие годы не представляется возможным. Поэтому одним из основных путей снижения вредных выбросов остается улучшение качества топлив. Производство автобензинов с улучшенными экологическими свойствами, с повышающими октановое число, моющими и антидымными присадками позволяет существенно улучшить сгорание топлива в двигателях и снизить выбросы вредных газов с выхлопными газами. По современным нормам требуется снижение содержания серы и бензола в бензинах и дизельных топливах. Применение добавок и моющих присадок к топливам способствует снижению выбросов оксида углерода СО на 20-30% и сокращению расхода топлива па 2-4%. Перечисленные показатели, в значительной мере влияющие на выбросы загрязняющих веществ карбюраторными двигателями, должны соответствовать требованиям международного стандарта EN 228, а также требованиям проекта нового российского стандарта на автомобильные бензины (глава 4). Таким образом, существуют пути решения вопроса улучшения экологической напряженности мегаполисов путем обеспечения
64
автотранспорта моторными топливами с улучшенными экологическими характеристиками на уровне европейских стандартов.
Экологические проблемы загрязнения мегаполисов углеводородами и продуктами их сгорания ярко проявляются в Москве. Сегодня Москва и прилегающие окрестности - один из самых урбанизированных регионов мира. На площади в 0,3% от всей территории России проживает около 16 млн. человек (10% населения страны). Высокая плотность населения, насыщенность промышленными объектами и транспортом резко обостряют проблемы безопасности. Одним из главных виновников загрязнения является автомобильный транспорт. Ежегодный ущерб, наносимый автомобилями городу, оценивается в 150 млн. долларов США. За последние пять лет средняя концентрация оксида углерода в Москве увеличилась на 100%, оксида азота - на 50%, диоксида азота - на 37,7%, углеводородов бензиновой фракции - на 130%, формальдегида - на 26%, бенз(а)пирена - на 33,3%. За последние два года автопарк Москвы ежегодно увеличивался на 200-250 тыс. единиц. Сейчас он приближается к 2 млн. автомобилей. К 2005 г. по прогнозам автомобильный парк может достигнуть 3,3 млн., а к 2010 - 4,1 млн. автомобилей. Валовое загрязнение окружающей среды (при сохранении сложившейся ситуации) может возрасти к 2005 г. в 1,6-1,8 раза, с 2010 г. - более чем в 2 раза. Увеличение количества автомобилей негативно сказывается не только на состоянии атмосферы, но и всей окружающей среды.
Анализ статистических данных показывает, что уровень заболеваемости во всех возрастных группах населения Москвы на 15-20% выше, чем в среднем по России. В Москве высок уровень заболеваемости болезнями органов дыхания, которые занимают в структуре общей заболеваемости у детей около 60%, подростков - 40%, взрослых - 21%), а также системы кровообращения, распространенность которых среди взрослого населения Москвы на 70% выше, чем в среднем по России. Современная медицина в промышленных центрах в настоящее время может считаться "экологической", поскольку в 80% случаев заболевание развивается в результате разрушительного действия на организм загрязнения среды обитания. От загрязнения окружающей среды (отрицательное влияние которой может проявляться задолго до рождения ребенка), в первую очередь, страдают дети. Так, общая заболеваемость детей (на 1000 детей) первого года жизни в Москве увеличилась (с 1991 г. по 1998 г.) в 1,6 раза, в т.ч.: перинатальная патология - в 1,9 раза, врожденные пороки - в 2,5 раза, болезни нервной системы - в 1,8 раза.
65
Имеющиеся данные по анализу корреляции динамики загрязнения атмосферы и заболеваемости населения показывают, что динамика заболеваемости основными заболеваниями достоверно коррелирует с динамикой валового выброса атмосферных поллютантов автомобильным транспортом, промышленными предприятиями и теплоцентралями. Инициация и прогресс заболевания могут определяться не только повышенным содержанием отдельных поллютантов в атмосфере, но и их совокупным действием. Следовательно, проблема размещения промышленных предприятий в городских мегаполисах должна рассматриваться глобально с учетом всех видов загрязнений.
Одна из причин повышенной опасности предприятий по переработке углеводородных систем связана с неконтролируемым выбросом горючих сред и появлением взрывоопасных облаков топливно-воздушной смеси, которые могут образовываться при регламентном режиме работы технологического оборудования и аварийной его разгерметизации. Для нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств России автором книги разработана методология комплексного подхода к решению проблемы повышения уровня экологической и промышленной безопасности производственных объектов (глава 5). Этот подход включает не только анализ опасности и оценку риска нефтеперерабатывающего производства, но и разработку и внедрение системы мониторинга окружающей среды, предупреждение возможных аварийных ситуаций и оперативное принятие мер по их устранению.
Важнейшим направлением деятельности предприятий по переработке углеводородного сырья, расположенных в черте мегаполиса, является совершенствование технологических процессов и оборудования. Это основной фактор в повышении уровня экологической и промышленной безопасности производства. На предприятиях по переработке углеводородных систем необходимо проводить оптимизацию режимов, повышение КПД установок, снижение водопотребления и топливно-энергетических ресурсов, что, в конечном счете, приводит к значительному снижению опасных выбросов в окружающую среду и предотвращению аварийных ситуаций. Больший эффект может дать реконструкция установок, например, особый интерес представляет применение жидкостно-газовых струйных аппаратов для получения вакуума и сжатия газов. Разработанная на их базе вакуумсоздаюшая система для ректификационных колонн позволяет исключить подачу пара и воды и значительно снизить содержание сероводорода в промышленных стоках. С целью исключения негативного воздействия факельных газов
66
на окружающую среду целесообразно использовать газо-жидкостные струйные компрессоры для сжатия газа с применением в качестве рабочей среды жидкости - сорбента кислых компонентов (например, моноэтаноламина). В этом случае одновременно происходит очистка газа, что позволяет получать очищенный газ и использовать его в дальнейшем для технологических нужд. Совершенствование процесса каталитического крекинга нефтяного сырья должно быть направлено на снижение выбросов экологически вредных веществ, в частности катализаторной пыли, и включать оптимизацию технологических параметров, внедрение высокоэффективных каталитических систем и реконструкцию основных узлов установок. Это было лишь краткое перечисление, так как более подробно эти вопросы будут обсуждаться в последующих главах книги.
Другим важным направлением защиты окружающей среды в процессах переработки углеводородного сырья является организация малоотходных ресурсосберегающих технологий. Примером является организация производства композиционных материалов на основе тяжелых нефтяных остатков (кровельные, гидроизоляционные, антикоррозионные мастики, дорожные вяжущие). Актуальна утилизация получаемых при нефтепереработке непредельных углеводородов (пропилена, бутиленов) путем создания комплексов производства полипропилена (ПП) и МТБЭ. В США, Японии, Европе на душу населения производится от 7 до 15 кг ПП в год, а в России - менее 2 кг, и потребность намного опережает производство (если в 1995 г. эта разница в РФ составляла 300 тыс. т/год, то по прогнозам к 2005 г. эта величина составит ~ 580 тыс. т/год). Поэтому одной из первоочередных задач является интенсификация процессов производства нефтехимической продукции.
При решении экологических проблем значительную роль играют такие процессы, как переработка нефтяных остатков, рациональное использование вторичных продуктов основного производства и получение целевых продуктов, что обеспечивает решение не только экономических проблем, но и снижение экологической напряженности на предприятии. Задача максимального вовлечения тяжелых нефтяных остатков в переработку является весьма актуальной в условиях усиливающегося спроса на нефтепродукты и возрастающих требований к их качеству, повышению безопасности и защиты окружающей среды. В этом аспекте должна быть принята концепция системного подхода к решению проблемы, заключающаяся не только в рассмотрении сырья и продуктов процессов нефтепереработки как дисперсных систем, позволяющая
67
комплексно оптимизировать переработку нефтяных остатков, но и выбрать направление на получение материалов с улучшенными экологическими параметрами. Существует большое количество разнообразных композиционных материалов различного назначения по собственным техническим условиям предприятий-изготовителей для утилизации того или иного отхода производства с различными экзотическими ингредиентами и добавками с целью улучшения эксплуатационных характеристик. Но вместе с тем возникает другая проблема, которая может свести на нет полученные положительные факторы, а именно, отсутствие ПДК и токсикологических характеристик новых материалов. Большинство композиционных материалов участвует в непосредственном контакте с человеком, следовательно, предъявляемые к ним требования экологической безопасности весьма существенны. Поэтому в каждом конкретном случае требуется тщательная гигиеническая экспертиза готового продукта - компаунда, так как при смешении компонентов не исключено синергетическое увеличение токсичности.
Отметим, что современная цивилизация создала особую среду обитания - техносферу. Интенсивное развитие этой второй системы, параллельной биосфере, породило экологический кризис.
Пока масштабы воздействия людей на окружающую среду были не столь велики, ее восстановление лежало за границей сферы производства. Однако при продолжающихся в настоящее время тенденциях освоения природы естественная биосфера может быть уничтожена. Для предотвращения глобальной экологической катастрофы человечество должно принять концепцию устойчивого развития, в основе которой лежит бережное отношение к природным ресурсам и экологическому потенциалу планеты. Необходимы ограничения в области эксплуатации природных ресурсов с учетом способности биосферы справляться с последствиями человеческой деятельности. Необходим качественно новый подход к оценке воздействия загрязнителей на окружающую среду - биологический мониторинг окружающей среды. В этом случае биологические объекты (микроорганизмы, культуры микроорганизмов, растительных объектов и т.д.) выступают в качестве датчиков состояния окружающей среды. Человек сам является частью биосферы, и по реакции его организма на состояние окружающей среды, например, по реакции такой интегрирующей системы, как клетки периферической крови, можно определить степень пригодности сред обитания для человека. Следует отметить следующий факт, что жизненно важные экологические проблемы нельзя решить в отдельно взятой стране. Интегрированные процессы
68
рассматривались академиком В.И. Вернадским как проявление "ноосферы" - сферы планетарного разума, отрицающей государственные границы. Ноосфера - высший этап развития земной природы, результат совместной эволюции природы и общества: будущее биосферы при разумной деятельности человека приобретает новую функцию - гармоничной стабилизации условий жизни на планете. Однако эпохе ноосферы должна предшествовать глубокая социально-экономическая реорганизация общества, направленная, как уже указывалось выше, на бережное отношение к природе.
В условиях формирования новых планетарных ценностей в области охраны окружающей среды нефтегазовый комплекс может стать одним из главных действующих сил в решении проблем безопасности, от которых зависит будущее поколений.
- Назовите основные отрицательные техногенные воздействия на мегаполисы со стороны углеводородных систем.
- Какие мероприятия следует проводить с целью снижения экологической опасности углеводородных систем в мегаполисах?
- Какие пути повышения экологической безопасности предприятий по переработке углеводородных систем известны?
- Приведите примеры технологических мероприятий по снижению экологической опасности на предприятиях топливно-нефтехимического профиля.
69
