Введение
Выброс нефти в окружающую среду
Разлив нефти – это попадание жидких углеводородов нефти в окружающую среду, особенно в морскую экосистему, в результате деятельности человека и являющееся формой загрязнения. Этот термин обычно применяется к морским разливам нефти, когда нефть попадает в океан или прибрежные воды, но разливы могут происходить и на суше. Причиной разливов нефти могут быть выбросы сырой нефти с танкеров, морских платформ, буровых установок и скважин, а также разливы нефтепродуктов (таких как бензин и дизельное топливо) и их побочных продуктов, более тяжелых видов топлива, используемых крупными судами, например, бункерного топлива, или сброс любых нефтесодержащих отходов и отработанного масла. Нефть проникает в структуру оперения птиц и шерсти млекопитающих, снижая их теплоизоляционные свойства, делая их более уязвимыми к колебаниям температуры и значительно уменьшая их плавучесть. Устранение последствий разлива нефти и восстановление окружающей среды – сложная задача, зависящая от многих факторов, включая тип разлитой нефти, температуру воды (влияющую на испарение и биоразложение), а также тип береговой линии и пляжей. Устранение последствий разлива может занять недели, месяцы или даже годы. Разливы нефти могут иметь катастрофические последствия для общества в экономической, экологической и социальной сферах. В результате, аварии с разливами нефти привлекают пристальное внимание средств массовой информации и вызывают политические волнения, объединяя многих в политической борьбе относительно реакции правительства на разливы нефти и мер, которые могут наилучшим образом предотвратить их.
Влияние на человека
Нефтяной разлив оказывает немедленное негативное воздействие на здоровье человека, включая респираторные и репродуктивные проблемы, а также повреждение печени и иммунной системы. Нефтяные разливы, приводящие к сокращению будущих поставок нефти, также влияют на повседневную жизнь людей, например, могут привести к закрытию пляжей, парков, рыболовных угодий и созданию пожарной опасности. Нефтяные пожары в Кувейте вызвали загрязнение воздуха, спровоцировавшее респираторные заболевания. Взрыв на платформе "Дипвотер Хоризонт" унес жизни одиннадцати работников. Пожар, возникший в результате крушения поезда в Лак-Мегантике, привел к гибели 47 человек и разрушению половины центра города. Разлив нефти также может загрязнять источники питьевой воды. Так, в 2013 году два разлива нефти привели к загрязнению водоснабжения 300 000 жителей Мири (Малайзия) и 80 000 жителей Кока (Эквадор). В 2000 году источники воды были загрязнены в округе Кларк, штат Кентукки, из-за разлива нефти. Загрязнение может оказывать экономическое влияние на индустрии туризма и добычи морских ресурсов. Например, разлив нефти Deepwater Horizon негативно повлиял на пляжный туризм и рыболовство вдоль побережья Мексиканского залива, и ответственные стороны были обязаны выплатить компенсации пострадавшим.
Животные
Угроза, которую разлив нефти представляет для птиц, рыб, моллюсков и ракообразных, была известна в Англии в 1920-х годах, главным образом благодаря наблюдениям, сделанным в Йоркшире. Этот вопрос также был рассмотрен в научной работе, подготовленной Национальной академией наук США в 1974 году, в которой рассматривалось воздействие на рыбу, ракообразных и моллюсков. Документ был ограничен 100 экземплярами и был описан как проект, не предназначенный для цитирования. В целом, разлив нефти может воздействовать на животных и растения двумя способами: непосредственно от нефти и в результате реагирования или очистки. Нефть проникает в структуру оперения птиц и шерсти млекопитающих, снижая их теплоизоляционные свойства и делая их более уязвимыми к колебаниям температуры и значительно уменьшая плавучесть в воде. Животные, ориентирующиеся по запаху для поиска детенышей или матерей, не могут этого сделать из-за сильного запаха нефти. Это приводит к тому, что детеныша отвергают и бросают, обрекая его на голод и, в конечном итоге, на смерть. Нефть может ухудшить способность птиц к полету, лишая их возможности добывать пищу или спасаться от хищников. Во время чистки перьев птицы могут заглатывать нефть, которая раздражает пищеварительный тракт, нарушает функцию печени и вызывает повреждение почек. В сочетании с уменьшением способности к поиску пищи это может быстро привести к обезвоживанию и метаболическому дисбалансу. Некоторые птицы, подвергшиеся воздействию нефти, также испытывают изменения в гормональном балансе, включая изменения в лютеинизирующем белке. Большинство птиц, пострадавших от разливов нефти, умирают от осложнений без вмешательства человека. Некоторые исследования показывают, что даже после очистки выживает менее одного процента птиц, пропитанных нефтью, хотя уровень выживаемости может превышать девяносто процентов, как в случае с разливом нефти MV Treasure. Нефтяные разливы и сбросы нефти оказывают негативное воздействие на морских птиц, по крайней мере, с 1920-х годов, и к 1930-м годам это было признано глобальной проблемой. Морские млекопитающие с густой шерстью, подвергшиеся воздействию разливов нефти, страдают аналогичным образом. Нефть покрывает шерсть морских выдр и тюленей, снижая ее теплоизоляционные свойства и приводя к колебаниям температуры тела и гипотермии. Нефть также может ослепить животное, лишая его защиты. Попадание нефти внутрь вызывает обезвоживание и нарушает процесс пищеварения. Животные могут быть отравлены и могут умереть от попадания нефти в легкие или печень.
Воздух
Кроме того, разливы нефти могут негативно влиять на качество воздуха. Химические вещества, содержащиеся в сырой нефти, в основном представляют собой углеводороды, включающие токсичные соединения, такие как бензол, толуол, полиароматические углеводороды и кислородсодержащие полициклические ароматические углеводороды. Вдыхание этих веществ может приводить к неблагоприятным последствиям для здоровья. Более того, после испарения в атмосферу эти химические вещества могут окисляться окислителями, образуя мелкодисперсные частицы. Эти частицы способны проникать в легкие и переносить токсичные вещества в организм человека. Сжигание нефти на поверхности также является источником загрязнения, например, сажи. В процессе ликвидации последствий разлива нефти суда могут выделять в атмосферу загрязняющие вещества, такие как оксиды азота и озон. Наконец, разрыв пузырьков также может способствовать образованию мелкодисперсных частиц во время разлива нефти. Во время разлива нефти на платформе "Deepwater Horizon" на побережье Мексиканского залива, расположенном по направлению ветра, были зафиксированы серьезные проблемы с качеством воздуха. Данные мониторинга показали, что концентрация загрязняющих веществ в прибрежных районах превышала установленные нормы, безопасные для здоровья.
Экосистемы, среда обитания
Большая часть нефти, попавшей в окружающую среду при разливе, остаётся в ней, поэтому разлив в океане отличается от разлива на тундре или в заболоченных местностях. Заболоченные местности считаются одними из наиболее чувствительных к разливам нефти сред обитания и самыми сложными для очистки.
Источники и частота возникновения
Нефтяные разливы могут быть вызваны человеческой ошибкой, стихийными бедствиями, техническими неисправностями или преднамеренными сбросами. По оценкам, 30–50% всех нефтяных разливов прямо или косвенно вызваны человеческой ошибкой, при этом примерно 20–40% разливов нефти обусловлены неисправностью или сбоем в работе оборудования. Причины нефтяных разливов дополнительно разделяются на преднамеренные сбросы, такие как оперативные сбросы или акты войны, и случайные разливы. Случайные нефтяные разливы являются предметом особого внимания в научной литературе, хотя одни из крупнейших зафиксированных разливов нефти – разлив нефти во время войны в Персидском заливе (в море) и кувейтские нефтяные пожары (на суше) – были преднамеренными актами войны. Академическое изучение источников и причин нефтяных разливов выявляет уязвимые места в инфраструктуре транспортировки нефти и оценивает вероятность их возникновения. Это позволяет направлять усилия по предотвращению и разрабатывать нормативные документы.
Исследования
Адаптация механизма сбора цветочных масел у масляной пчелы, например, Macropis fulvipes, привела к биомиметической разработке дополнительного метода ликвидации разливов нефти. Масляные пчелы обладают олеофильными свойствами в волосовидных выростах, которые собирают и удерживают масло. Эта технология применена к текстильным материалам, которые можно использовать для удаления нефти с поверхности морской воды.
Картографирование индекса экологической чувствительности (ЭСИ)
Индексы экологической чувствительности (ЭСИ) – это инструменты, используемые для создания карт экологической чувствительности (ЭСМ). ЭСМ являются инструментами предварительного планирования, предназначенными для выявления чувствительных территорий и ресурсов до возникновения разлива нефти, чтобы определить приоритеты защиты и разработать стратегии ликвидации последствий. На сегодняшний день это наиболее распространенный инструмент для картографирования чувствительных зон. ЕСИ состоит из трех компонентов: системы ранжирования типов береговой линии, раздела о биологических ресурсах и категории ресурсов, используемых человеком.
История и развитие
ESI является наиболее часто используемым инструментом для картирования экологической чувствительности. Он был впервые применен в 1979 году в ответ на нефтяное пятно в Мексиканском заливе у побережья Техаса.
Использование и применение
ЭСИ отображает экологическую устойчивость, устойчивость прибрежных зон к морским катастрофам и взаимосвязь между факторами стресса, влияющими на все морские объекты. Созданные для поддержки принятия экологических решений, ЕСИ позволяют точно определять уязвимые районы и среды обитания, планировать мероприятия по ликвидации последствий разливов нефти, разрабатывать меры реагирования и стратегии мониторинга. Карты обеспечивают эффективное взаимодействие экспертов из различных областей во время оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации. Процесс создания атласа ЕСИ включает использование ГИС-технологий. Он состоит из зонирования картографируемой территории и проведения консультаций с местными и региональными экспертами, обладающими знаниями об этом районе и его ресурсах. Далее необходимо идентифицировать все типы береговой линии, биологические ресурсы и объекты хозяйственной деятельности, а также определить их местоположение. Собранная информация затем оцифровывается, классифицируется, представляется в виде таблиц, и перед публикацией проходит доработку экспертами. В настоящее время наиболее распространенным применением ЕСИ является планирование действий в чрезвычайных ситуациях. После расчета и создания карт выделяются и подтверждаются наиболее уязвимые участки. Эти участки подвергаются тщательному анализу, в ходе которого определяются методы защиты и оцениваются ресурсы. Система ранжирования основана на десятибалльной шкале, где более высокий балл соответствует большей уязвимости среды обитания или береговой линии. Обычно используется цветовое кодирование: теплые цвета обозначают более уязвимые типы, а холодные – устойчивые берега. Мангровые заросли и болота, как правило, имеют более высокие ранги ЕСИ из-за потенциально длительных и разрушительных последствий загрязнения нефтью и мероприятий по очистке. Участки с непроницаемой поверхностью и подверженные сильному воздействию волн ранжируются ниже, поскольку отражающие волны препятствуют выносу нефти на берег, а природные процессы способствуют ее быстрому удалению.
Биологические ресурсы
В рамках биологических ресурсов в ЕСИ отображаются как охраняемые территории, так и территории, имеющие важное значение для биоразнообразия. Обычно они определяются с помощью Интегрированного инструмента оценки биоразнообразия WCMC ЮНЕП. Существуют различные типы прибрежных местообитаний и экосистем, а также множество видов, находящихся под угрозой исчезновения, которые необходимо учитывать при оценке пострадавших районов после разливов нефти. Места обитания растений и животных, которые могут подвергаться риску в результате разливов нефти, называются «элементами» и делятся на функциональные группы. Дальнейшая классификация разделяет каждый элемент на группы видов со схожими жизненными циклами и поведением с точки зрения их уязвимости к разливам нефти. Существует восемь групп элементов: птицы, рептилии, амфибии, рыбы, беспозвоночные, среды обитания и растения, водно-болотные угодья, морские и наземные млекопитающие. Группы элементов далее подразделяются на подгруппы, например, группа элементов «морские млекопитающие» включает дельфинов, манатов, ластоногих (тюленей, морских львов и моржей), белых медведей, морских выдр и китов. Биологические ресурсы отображаются с помощью символов, представляющих виды, и многоугольников и линий для обозначения конкретного ареала распространения видов. Символы также позволяют идентифицировать наиболее уязвимые стадии жизненного цикла вида, такие как линька, гнездование, вылупление или пути миграции. Это обеспечивает более точное планирование реагирования в указанные периоды. Также выделены субприливные местообитания, которые также важны для прибрежного биоразнообразия, включая заросли ламинарии, коралловые рифы и морское дно, которые обычно не отображаются в типе береговой линии ESI.
Oil spill model systems are used by industry and government to assist in planning and emergency decision making. Of critical importance for the skill of the oil spill model prediction is the adequate description of the wind and current fields. There is a worldwide oil spill modelling (WOSM) program. Tracking the scope of an oil spill may also involve verifying that hydrocarbons collected during an ongoing spill are derived from the active spill or some other source. This can involve sophisticated analytical chemistry focused on finger printing an oil source based on the complex mixture of substances present. Largely, these will be various hydrocarbons, among the most useful being polyaromatic hydrocarbons. In addition, both oxygen and nitrogen heterocyclic hydrocarbons, such as parent and alkyl homologues of carbazole, quinoline, and pyridine, are present in many crude oils. As a result, these compounds have great potential to supplement the existing suite of hydrocarbons targets to fine tune source tracking of petroleum spills. Such analysis can also be used to follow weathering and degradation of crude spills.
Толщина пленки | Количество распространения | Внешний вид
---|---|---
Дюймы | мм | нм | гал/кв. миль | л/га
Едва заметно | 0,0000015 | 0,0000380 | 38 | 25 | 0,370
Серебристый блеск | 0,0000030 | 0,0000760 | 76 | 50 | 0,730
Первый оттенок цвета | 0,0000060 | 0,0001500 | 150 | 100 | 1,500
Яркие полосы цвета | 0,0000120 | 0,0003000 | 300 | 200 | 2,900
Цвета начинают тускнеть | 0,0000400 | 0,0010000 | 1000 | 666 | 9,700
Цвета значительно темнее | 0,0000800 | 0,0020000 | 2000 | 1332 | 19,500
Oil spill model systems are used by industry and government to assist in planning and emergency decision making. Of critical importance for the skill of the oil spill model prediction is the adequate description of the wind and current fields. There is a worldwide oil spill modelling (WOSM) program. Tracking the scope of an oil spill may also involve verifying that hydrocarbons collected during an ongoing spill are derived from the active spill or some other source. This can involve sophisticated analytical chemistry focused on finger printing an oil source based on the complex mixture of substances present. Largely, these will be various hydrocarbons, among the most useful being polyaromatic hydrocarbons. In addition, both oxygen and nitrogen heterocyclic hydrocarbons, such as parent and alkyl homologues of carbazole, quinoline, and pyridine, are present in many crude oils. As a result, these compounds have great potential to supplement the existing suite of hydrocarbons targets to fine tune source tracking of petroleum spills. Such analysis can also be used to follow weathering and degradation of crude spills.
Системы моделирования разливов нефти используются промышленностью и правительством для помощи в планировании и принятии решений в чрезвычайных ситуациях. Для точности прогнозов модели разлива нефти критически важно адекватное описание ветровых и течений. Существует всемирная программа моделирования разливов нефти (WOSM). Отслеживание масштабов разлива нефти также может включать подтверждение того, что углеводороды, собранные во время разлива, происходят из текущего разлива или из другого источника. Это может потребовать сложного аналитического анализа, направленного на определение источника нефти на основе сложной смеси присутствующих веществ. В основном это будут различные углеводороды, среди которых наиболее полезными являются полиароматические углеводороды. Кроме того, кислород- и азотсодержащие гетероциклические углеводороды, такие как родительские и алкильные гомологи карбазола, хинолина и пиридина, присутствуют во многих сортах сырой нефти. Следовательно, эти соединения обладают большим потенциалом для дополнения существующего набора углеводородных маркеров для более точного определения источника разливов нефти. Такой анализ также может использоваться для отслеживания выветривания и разложения сырой нефти.
Oil spill model systems are used by industry and government to assist in planning and emergency decision making. Of critical importance for the skill of the oil spill model prediction is the adequate description of the wind and current fields. There is a worldwide oil spill modelling (WOSM) program. Tracking the scope of an oil spill may also involve verifying that hydrocarbons collected during an ongoing spill are derived from the active spill or some other source. This can involve sophisticated analytical chemistry focused on finger printing an oil source based on the complex mixture of substances present. Largely, these will be various hydrocarbons, among the most useful being polyaromatic hydrocarbons. In addition, both oxygen and nitrogen heterocyclic hydrocarbons, such as parent and alkyl homologues of carbazole, quinoline, and pyridine, are present in many crude oils. As a result, these compounds have great potential to supplement the existing suite of hydrocarbons targets to fine tune source tracking of petroleum spills. Such analysis can also be used to follow weathering and degradation of crude spills.
Экономическое воздействие разливов нефти
Нефтяные разливы могут иметь разрушительные последствия для окружающей среды, однако мы не должны позволять им заслонить зачастую столь же серьезные экономические последствия. Эти катастрофы представляют не только непосредственную угрозу для морских экосистем, но и оказывают долгосрочное воздействие на местные и региональные экономики. В этом разделе будут рассмотрены многогранные экономические последствия нефтяных разливов, в частности: снижение туристической привлекательности, сокращение объемов рыболовства и влияние на деятельность портов.
Снижение туризма
В краткосрочной перспективе нефтяное загрязнение помешает туристам заниматься привычными видами отдыха, такими как плавание, катание на лодках, дайвинг и рыбная ловля. В результате в этом регионе наблюдается снижение туристического потока. Это негативно повлияет на ряд отраслей. Прежде всего, отели, рестораны и бары в непосредственной близости столкнутся со значительным уменьшением числа посетителей. Это также затронет владельцев парковок и магазинов. Снижение числа туристов нанесет дополнительный ущерб туристическим агентствам, экскурсоводам и транспортным компаниям. Пляжи, вероятно, будут закрыты на несколько дней на время проведения очистных работ, и могут возникнуть перебои, вызванные увеличением количества техники для уборки. Например, северо-восток Бразилии особенно уязвим к падению туристического потока, поэтому сильно пострадал после разлива 2500 тонн сырой нефти с неизвестного танкера в 2019 году. Подобным образом, туризм на Ибице серьезно пострадал в 2007 году. В июле 2007 года с танкера Don Pedro было разлито всего 20 тонн нефти – относительно небольшой объем по сравнению с другими разливами. Хотя это привело к незначительному экологическому ущербу, экономический ущерб оказался несоразмерно высоким. Большинство пляжей были вновь открыты в течение недели, пострадала лишь дюжина морских птиц, и не поступало сообщений о раненых морских млекопитающих. Тем не менее, 27% отелей на Ибице понесли убытки, причем две трети из них – прибрежные отели. В итоге туристические компании подали 32 иска на общую сумму около 1,5 миллиона евро в качестве компенсации. Это наглядный пример того, как нефтяное загрязнение может привести к масштабной экономической катастрофе. Более того, после крупнейшего в мире разлива нефти, аварии на платформе Deepwater Horizon в 2010 году, Ассоциация путешествий США оценила сопутствующие затраты на пострадавшую туристическую инфраструктуру в 23 миллиарда долларов.
Сокращение рыболовства
После кризиса, связанного с "Deepwater Horizon", Мексиканский залив потерял около 1,9 миллиарда долларов дохода от рыболовства. Это произошло из-за введения ограничений на вылов рыбы в связи с опасениями по поводу безопасности морепродуктов, а также из-за снижения спроса, поскольку рестораны и рынки, торгующие морепродуктами, понесли настолько серьезные убытки, что многие были вынуждены закрыться, что эквивалентно 1 миллиону метрических тонн ежегодного улова. Таким образом, необходимый запрет на рыболовство, последовавший за катастрофой, нанес значительный ущерб. Аналогично, после затопления нефтяного танкера "Prestige" у побережья Галисии (Испания) в ноябре 2002 года в океан попало 77 000 тонн сырой нефти. Эта катастрофа имела серьезные экономические последствия наряду с экологическим ущербом. Были оцеплены обширные районы, где действовал запрет на рыболовство, который продлился более восьми месяцев. Это затронуло различные группы, включая рыбаков, судовладельцев и компании, занимающиеся закупкой и продажей рыбы. Были приняты различные компенсационные меры, такие как налоговые льготы и финансовая помощь, что потребовало расходов в размере около 113 миллионов евро в попытке компенсировать остановку рыболовной деятельности. Примеры "Deepwater Horizon" и "Prestige" наглядно демонстрируют серьезные экономические последствия, возникающие, когда разливы нефти препятствуют коммерческому рыболовству. Загрязнение воды нефтью может быть серьезным и часто приводит к гибели или травмам множества морских обитателей, включая птиц, морских млекопитающих, рыб, водоросли и кораллы. Воздействие на рыбу, попавшую в зону разлива, имеет как немедленные, так и долгосрочные последствия. Сразу после разлива рыба загрязняется нефтью и не может использоваться в коммерческих целях по соображениям безопасности. Затем нефть может распространяться и опускаться на дно. Если рыба проглотит нефть, она также становится непригодной для употребления из-за риска для здоровья человека. Следовательно, разливы нефти наносят огромный экономический ущерб рыбной промышленности, поскольку запасы значительно сокращаются. Кроме того, нефть может повредить оборудование и лодки рыбаков. Операции по очистке также могут нарушить привычные маршруты рыболовства, а иногда вводятся и запреты на вылов рыбы. Это еще раз подчеркивает разрушительное экономическое воздействие разливов нефти на коммерческое рыболовство, что особенно неблагоприятно для регионов, экономика которых в значительной степени зависит от рыболовства.
Влияние на портовую деятельность
Порты являются крупными центрами экономической активности, поэтому разлив нефти в порту или вблизи него может иметь серьезные последствия. Во время и после разлива необходимо тщательно контролировать все суда, входящие и выходящие из порта, чтобы предотвратить дальнейшее распространение нефти. Кроме того, для эффективной очистки различных портовых сооружений необходимо привлекать специализированные клининговые компании. Однако такие разливы все равно требуют ликвидации и могут повлечь за собой значительные экономические потери. И само происшествие, и меры по ликвидации требуют дорогостоящего и длительного управления, что негативно сказывается на работе порта. Особое внимание при проведении очистных работ следует уделять тому, чтобы нефть не попадала под причальные сооружения, так как это может стать постоянным источником загрязнения. То же самое относится и к берегозащитным сооружениям: если нефть проникнет глубоко в их структуру, они могут стать источником вторичного загрязнения. Поэтому для портов крайне важно управлять рисками разливов нефти и принимать меры по их предотвращению и ликвидации, чтобы минимизировать ущерб судам и судоходству. В противном случае, серьезные сбои в работе могут привести к значительным экономическим потерям из-за дорогостоящих работ по очистке и задержек в доставке грузов.
Резюме
Экономическое воздействие разливов нефти на туризм, рыболовство и порты значительно и требует оценки. Для смягчения этих последствий необходимы согласованные усилия, включающие эффективные мероприятия по ликвидации последствий, кампании по связям с общественностью для восстановления репутации пострадавших регионов, а также поддержку предприятий и населенных пунктов, вынужденных столкнуться с экономическим спадом.