Что такое природная среда? Виды и характеристики природной среды ::

Что такое природная среда? Виды и характеристики природной среды ::

Основные понятия и определения защиты окружающей среды

Общественные отношения — это отношения между людьми по поводу использования предметов материального мира, а не отношение человека к вещи или объекту природы.

Окружающая природная среда становится объектом общественных отношений вследствие использования и эксплуатации ее полезных свойств. Именно в результате эксплуатации природных ресурсов и возникает необходимость охраны объекта природы от неправильного, нерационального использования.

Воздействие на ОПС считается вредным, если оно ухудшает условия жизни человека, условия обитания и воспроизводства живых организмов, условия устойчивого функционирования экологических систем.

Общественные отношения по поводу охраны ОПС классифицируются в зависимости от характера вредного воздействия.

Во-первых, это общественные отношения (ОО) по поводу химического воздействия на природу. Имеется в виду загрязнение атмосферного воздуха в результате выбросов загрязняющих веществ, загрязнение вод стоками, загрязнение почвы химическими удобрениями и ядохимикатами.

Во-вторых, это ОО по поводу ухудшения состояния ОПС в результате вредных физических воздействий: шум. вибрации, электромагнитные поля, радиационное загрязнение, отвалы, скважины.

В-третьих, это общественные отношения по поводу предотвращения вредных биологических воздействий в связи с применением биотехнологий, загрязнения ОС вредными микроорганизмами.

В некоторых регионах России степень отрицательного антропогенного воздействия на ОПС достигла такого уровня. что возникает необходимость объявления этих территорий зонами экологического бедствия.

Рассмотрим пример сброса сточных вод в водные объекты. Соответствующее предприятие (субъект) получило право хозяйственного ведения, оперативного управления или право собственности на воду. Предприятие (субъект) осуществляет забор воды из водного объекта для использования ее в технологическом процессе (например, в бурении или обессоливании нефти).

В процессе бурения вода насыщается десятками химических веществ. После того как вода становится ненужной для бурения скважины, владелец или собственник отказывается от своего права собственности на воду, сбрасывая ее в реку.

Аналогичная ситуация с выбросом ЗВ в атмосферу, когда в воздушную среду поступают отработанные газы и сажа или в ОПС поступают отходы производства. Во всех этих случаях собственник или владелец отказывается от права собственности на загрязняющие вещества, выбрасывая или сбрасывая их в ОПС. Из этого следует, что правовая природа экологических общественных отношений имеет имущественный характер.

Экология — это синтетическая наука, которая делится на множество разделов, из которых можно выделить три основные:

Термин «экология» был предложен Э.Геккелем в 1886 г. и первоначально обозначал одну из ветвей биологии, изучающую взаимосвязь видов живых существ и среды их обитания. В настоящее время понятие «экология» существенно расширилось. Часто высоким словом экология пользуются не по делу.

Задачей экологии как науки является исследование действия окружающей среды на жизнедеятельность организмов, деятельности человека на окружающую среду, а также восстановление нарушенных человеком естественных природных условий. Экология также служит научной основой рационального использования природных ресурсов, включая полезные ископаемые.

Антропогенный ландшафт — преобразованный человеческой деятельностью природный ландшафт. Обычно действующие и заброшенные объекты недропользования выглядят удручающе.

За 100 лет техносфера увеличилась до 40 млн км^2площадь деградированных земель достигла 2 млрд га: площадь лесов снизилась до 38 млн км^2искусственное вытесняет естественное.

Решения, найденные природой за миллионы лет, оптимальны и имеют большую ценность. Попытки перекроить природу в угоду потребностям человека приводят к созданию искусственных экосистем с энергетической эффективностью, гораздо меньшей, чем у природных.

Сегодняшний человек живет в обществе потребления. Объем использования человеком вещества и энергии для удовлетворения своих надбиологических потребностей возрос в сотни раз. Суммарная масса выбросов загрязняющих веществ в земную атмосферу составляет около 20 млрд т.

в том числе 15 млрд т диоксида углерода. В результате уровень антропогенного воздействия на природу приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам превзошел этот предел.

Все вышеперечисленное требует разумного, рационального подхода к природопользованию вообще и недропользованию, в частности. Принцип экологического рационализма не должен подменяться экономической целесообразностью или интересами отдельных социальных групп.

Главными задачами экологической охраны природы являются сохранение природных ландшафтов и их биоценоза, научно обоснованное землепользование, восстановление чистоты водного и воздушного бассейнов, экологизация технологических процессов, связанных с природопользованием.

Вся сумма воздействий человека на природную среду состоит из трех групп факторов: населения, потребления и технического прогресса.

Численность населения является важнейшим геоэкологическим фактором, поскольку она предопределяет потребности общества в питании, одежде и других услугах и ресурсах. Численность населения продолжает расти и по прогнозам должна стабилизироваться на уровне 10 млрд человек.

Существует опасность, что потребности населения Земли превзойдут имеющиеся ресурсы, что может привести к геоэкологическому кризису и кровопролитным конфликтам. В некоторых странах Африки численность населения уже непроизвольно регулируется вследствие межплеменных столкновений и гражданских войн.

Потребление является вторым важнейшим геоэкологическим фактором. Потребности людей растут быстрее, чем численность населения. Разница в уровнях потребления различных стран очень велика. Развитые страны также в большей степени используют системы жизнеобеспечения Земли, сбрасывая в воду и воздух значительно больше загрязнителей, чем развивающиеся страны. С 1900 г. объем мирового промышленного производства увеличился почти в 25 раз. Регулирование антропогенного давления на экосферу Земли может проводиться посредством управления численностью населения или величиной всемирного потребления, или обоими путями сразу.

Технический прогресс — это третий важнейший геоэкологический фактор. Под этим термином понимается весь комплекс процессов переработки природных ресурсов и использования систем жизнеобеспечения Земли. Человечество ежегодно перерабатывает около 100 млрд т сырья, используя при этом энергетические мощности до 10энергия производится благодаря сжиганию горючих ископаемых, не вовлеченных в естественные круговороты вещества: произведенные продукты выбрасываются на свалки через относительно короткое время, вызывая загрязнение окружающей среды.

Именно технический прогресс вызывает процессы деградации экосферы. Вместе с тем технический прогресс рассматривается как надежда, благодаря которой можно решить им же порожденные основные геоэкологические проблемы. Очевидно, что человечеству необходимо в ближайшее время обеспечить переход к новым, менее вредным и более управляемым технологиям.

Технологии недропользования преимущественно являются разрушающими, поэтому эта отрасль далека от гармоничного взаимодействия с природной средой. Поэтому же и возникло научное направление, которое получило название геоэкология недропользования.

Геоэкология — это научное направление, изучающее Землю как систему геосфер в процессе их взаимодействия со всей совокупностью живого вещества. Если давать более короткое определение, то можно сказать, что геоэкология — это наука об интеграции геосфер и общества.

К базисным законам экологии, имеющим прямое отношение к геоэкологии недропользования, следует отнести:

Закон ограниченности природных ресурсов и падения природно-ресурсного потенциала справедлив только на современном этапе жизнедеятельности человека. В настоящее время исчерпаемость отдельных видов минерально-сырьевых ресурсов — это объективная реальность.

Здесь имеется в виду ограниченность тех природных ресурсов, которые вовлечены в сферу деятельности человека и в дальнейшем не восстановимы. Это положение касается прежде всего энергоносителей, в особенности нефти и природного газа. На самом деле энергетический потенциал Земли и количество солнечной энергии, получаемое Землей, неисчерпаемы.

Закон внутреннего динамического равновесия — ключевой в природопользовании. Абсолютно безотходное производство невозможно. Каждый объект недропользования взаимодействует с окружающей средой, нарушает сложившееся в ней природное экологическое равновесие.

Закон снижения энергетической эффективности недропользования является следствием ограниченности природных ресурсов. На давно разрабатываемых месторождениях полезных ископаемых более низкие показатели добычи. Усложняющиеся географические и горно-геологические условия залегания на новых месторождениях полезных ископаемых требуют повышенных энергетических и экономических затрат.

Закон оптимальности и рациональности в геоэкологии оказывает влияние на производственную мощность объекта недропользования. Несбалансированность уровня развития производительных сил с минерально-ресурсным потенциалом объектов недропользования приводит к социальной напряженности. Несоблюдение этого закона приводит к негативным социально-экологическим последствиям.

Сегодняшняя стратегия развития цивилизации преимущественно основывается на технократическом подходе, ставящем человека и его технологии превыше всего. Сторонники этого подхода считают, что законы природы не могут и не должны мешать экономическому росту и прогрессу человечества.

К сожалению, этот подход характерен для большинства людей, включая людей наделенных властью, хозяйственников и политиков. Эти люди не понимают, что прогресс цивилизации ограничен экологическим императивом — безусловной зависимостью человека от состояния живой природы.

Профессиональные экологи в отличие от технократов руководствуется единственно правильным экоцентрическим подходом. Истинные экологи исходят из представления о существовании единой глобальной экосистемы, в которой все живые организмы от микроба до человека взаимодействуют между собой и с природной средой.

Сейчас ищут техподдержку:  Служба поддержки Мегафон - телефон техподдержки оператора

Наиболее лаконично законы экологии изложил Б. Коммонер в следующих лаконичных формулах:

Эволюция биосферы обусловлена тремя группами факторов: развитием планеты как космического тела; биологической эволюцией живых организмов и развитием человека. В.И.Вернадский сделал вывод о переходе биосферы в новое состояние — ноосферу.

Человечество в своем стремлении к улучшению условий существования постоянно наращивает темпы материального производства. Из недр Земли извлекаются и перерабатываются миллиарды тонн полезных ископаемых, которые, в конце концов, превращаются в отходы, все сильнее загрязняющие окружающую среду.

Геодинамическая нестабильность земной коры

Для нефтедобывающих компаний является крайне актуальным решение проблемы аварийности и снижения эколого-экономических рисков. Неожиданное возникновение аварийных ситуаций на промыслах зачастую связано с недооценкой пространственно-временных изменений состояния земных недр.

Согласно теории дрейфа континентов или теории тектоники литосферных плит на планете существовал единый суперконтинент, который примерно 150—180 млн лет назад раскололся на части, и эти части-материки начали дрейфовать по поверхности Земли. Одной из причин дрейфа континентов мог стать, например, рост размеров Земли.

В середине XX в. появилась концепция спрединга океанического дна. Океанологи обнаружили, что на данном историческом этапе дно океанов расходится в разные стороны. При этом в одних местах (рифтовые зоны) участки земной коры (плиты) раздвигаются, а в других местах — сжимаются.

Движущаяся вдоль подошвы плит расплавленная магма за счет вязкостных эффектов оказывает на них сдвигающее усилие. Температура магмы падает, а вязкость возрастает по мере приближения к подошве плиты. О вязкости горячей магмы можно судить по вязкости изливающейся лавы. Жидкие базальтовые лавы имеют температуру 1000—1200^{circ}text{C}2,8 text{г/см}^3700—900^{circ}text{C}2,2 text{г/см}^31000 text{Па}cdottext{с}

Насыщенный газами слой подвижной мантии поднимается от ядра до земной коры. По мере подъема магмы давление в ее объеме уменьшается, и расплав вспенивается за счет выделения пузырьков растворенных газов. Далее расплавленное вещество мантии разделяется на два расходящихся потока, которые создают в земной коре растягивающие напряжения и разрывают земную кору.

Поднимающийся из глубин горячий поток магмы, раздвигая земную кору, образует срединно-океанический хребет — гигантское горное сооружение. Срединно-океанические хребты (рифтовые зоны) обнаружены посередине Атлантического, Тихого и Индийского океанов.

Из рифтовой зоны за счет спрединга поступают все новые и новые порции мантийного вещества, которые по обе стороны хребта формируют молодую океаническую кору. Общая протяженность рифтовых зон в океанах достигает 80 тыс. км.

Рифтовые зоны являются трещинами в земной коре и постоянно заполняются поступающей снизу горячей магмой, образующей базальтовый слой океанической коры. В результате этого процесса образуется новая земная кора. Скорость спрединга зависит от местоположения рифтовой зоны и варьирует от 1 до 17 см/год. Атлантический океан ежегодно становится шире примерно на 5 см. Тихий океан — на 12 см. Таким образом, площадь новой земной коры ежегодно увеличивается на 3,0 км^2поток, достигаю-щий «ураганных» значений — 1500 text{мВт/м}^2значение теплового потока, поступающего из недр, равно 59 text{мВт/м}^2Мощность выноса глубинного тепла по всей поверхности Земного шара составляет 3,1cdot 10^{13} text{Вт}

Территории, где сталкиваются расходящиеся от рифтовых зон плиты земной коры (
рис.
1.6, б), называются зонами субдукции (или надвига). Плотность океанической литосферы больше, чем плотность континентальной.

Здесь потоки магмы начинают свое погружение и затягивают вглубь Земли океанические плиты. Желоба находятся не в середине океана, а вблизи суши. Вдоль материковой стороны океанических желобов располагаются островные и континентальные дуги, где происходят сильные землетрясения и вулканические извержения.

Чем глубже одна плита подныривает под другую, тем она более разогревается. Глубина погружения плит в мантию может достигать 500 км и более. На глубине более 100 км горные породы начинают плавиться, что приводит к образованию вулканических комплексов.

Существует еще один тип границ литосферных плит, где они смещаются горизонтально друг относительно друга (
рис.
1.6, в). Они получили названия трансформных разломов, так как передают движение от одной зоны к другой.

Когда сталкиваются континентальные плиты (
рис.
1.6, г), происходит их коллизия, они сжимаются и образуют складки и горные системы вроде Кавказа и Гималаев. В местах земной коры, где поля сжимающих напряжений превышают крити-ческие значения, происходят землетрясения.

Тектоника литосферных плит имеет глобальный характер. Вся литосфера разделена на семь крупных и несколько малых тектонически обособленных плит. Основанием для их выделения и проведения границ между ними послужило размещение очагов землетрясений. Основное выделение сейсмической энергии происходит на границах между плитами.

Почти все землетрясения происходят в пределах Тихоокеанского (75%) и Альпийского (23%) поясов. Тихоокеанский пояс проходит по границе океан — суша. Его сейсмическая энергия приурочена к эпицентрам, идущим по контуру Тихого океана.

Альпийский пояс проходит по Средиземноморью и далее по горным сооружениям Италии. Турции, Средней Азии, Памира, Западного Китая. Наиболее активны кора и верхняя мантия до глубин 100 км. Высокие широты северного и южного полушарий Земли малосейсмичны.

Подвижность магмы является основной причиной возникновения спрединга, субдукции и, в конечном счете, причиной возникновения больших горизонтальных напряжений и тектонических движений в земной коре. Литосферные плиты движутся от осей спрединга к зонам субдукции.

Существует гипотеза, что Земля на протяжении своей истории наращивает свою массу за счет поступающих из космического пространства материальных частиц и энергии. Падающие на Землю первичные космические лучи состоят главным образом из 92% протонов (ядер водорода)

, 6,6% альфа-частиц (ядер гелия). 0,8% ядер углерода, азота, кислорода. Земля получает из космического пространства материи больше, чем теряет, поэтому ее масса и размеры постоянно увеличиваются. По расчетам рост радиуса Земли происходит со скоростью 2 см/год.

О внутреннем строении Земли мы знаем меньше, чем о внутреннем строении звезд. На основании анализа распространения в Земле упругих волн сделаны следующие заключения. Земная кора, находящаяся в кристаллическом состоянии, имеет мощность до 60 км на континентах и до 15 км в океанах.

Серьезным возмущающим фактором является притяжение Луны и Солнца. Расстояние между Землей и Луной изменяется от 360 тыс. км (перигей) до 406 тыс. км (апогей). Сила тяготения воздействует на океаны и на сушу, но горные породы более вязкие, поэтому эффект прилива в породах менее значительный.

Приливы вращаются вместе с Землей и не сохраняют свое положение «под Луной». Приливы медленно смещаются по поверхности Земли, следуя за Луной. В целом на каждый участок земной поверхности приходится по два прилива и два отлива в течение суток.

Солнце тоже создает приливы, но они гораздо слабее лунных приливов, потому что оно в 400 раз дальше от Земли. Когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной прямой и «тянут» в одном направлении (во время новолуния и полнолуния), приливы достигают наивысшей силы. Это так называемые сизигийные приливы.

При вращении Земли более быстром, чем обращение Луны, угловое перемещение приливной деформации опережает угловое перемещение Луны по орбите. Вращение Земли смещает выпуклость прилива вперед, ускоряя орбитальное движение Луны.

Поэтому гравитационное взаимодействие между Луной и приливной деформацией гидросферы и литосферы ускоряет орбитальное движение Луны и тормозит вращение Земли. Земля 2 млрд лет назад вращалась в два раза быстрее, а 500 млн лет назад продолжительность земных суток составляла 20 часов.

Когда светило окажется с противоположной стороны Земли относительно первоначальной точки, в ней снова начинается прилив. Такое явление обусловлено тем, что при движении по орбите Луна вызывает смещение центра масс системы Луна-Земля.

Наибольший подъем земной поверхности под возмущающим действием Луны достигает 36,6 см, наибольшее опускание — 17,8 см. Максимальная амплитуда вызванных Луной колебаний земной поверхности составляет 53,4 см. Реальная деформация Земли приливной волной в области экватора имеет максимальную амплитуду 52 см, а на широте 50^{circ}

Из-за эллиптической формы лунной орбиты приливообразующая сила Луны в перигее на 40% выше, чем в апогее. В начале января Земля достигает точки наибольшего приближения к Солнцу (перигелий). В периоды совпадения этих двух событий суммарная приливообразующая сила Солнца и Луны достигает максимума.

Видимо, не случайно максимальная сейсмичность приходится на зимний период. Например, с 1946 по 1963 гг. на Кавказе произошло 867 землетрясений, из которых на весну пришлось 185, на лето 172, на осень 147, а на зиму 363 землетрясения.

Сейчас ищут техподдержку:  Мтс техподдержка номер телефона пермь

Приливы непрерывно подкачивают упругую энергию в систему блоков, слагающих земную кору. Приливная энергия накапливается в земной коре в виде напряжений изгиба, кручения, сдвига и сжатия. Постепенно равновесие в ансамбле блоков становится неустойчивым.

В какой-то момент происходит сейсмический срыв и переупаковка блоков — их переход в новое равновесное состояние. Солнечные и лунные приливы постоянно «массируют» земную кору и содержащиеся в недрах флюиды. Приливы «тренируют» нефть, не дают ей застаиваться, разрушают ее коагуляционную структуру слабыми импульсами.

Окружающая природная среда и общество

Окружающая природная среда представляет собой все, что не включается в понятие «общество». Природа — это материя, которая окружает общество. Природа создает для человека и общества необходимый биологический режим жизни. Человек воздействует на природу, используя среду обитания в качестве средства и места жизни.

В процессе производства часть природной среды (вещество) изымается, меняет свою форму и превращается в материальные ценности. Одновременно в самой природе происходят негативные изменения, человек вносит диссонанс в динамику природных явлений, природная среда заполняется отходами производства.

Понятие «охрана окружающей природной среды» связано с современным периодом, когда стали осуществляться меры по предотвращению ее загрязнения. Это реакция общества на возрастающие масштабы ухудшения состояния природы.

Источниками загрязнения являются отходы промышленности, энергетики, транспорта, газы, сточные воды, нефть и нефтепродукты, бытовые отходы. Загрязнение Мирового океана нефтью, вырубка лесов и обмеление рек, уничтожение почвенного и растительного покрова — это следствие добычи полезных ископаемых.

В федеральном законе «Об охране окружающей природной среды» окружающая природная среда (ОПС) рассматривается как совокупность природных объектов и условий, в которых осуществляется жизнь и деятельность человека, включающая литосферу, гидросферу, атмосферу, биосферу и околоземное космическое пространство.

В этом законе перечислены компоненты ОПС. Закон гласит, что охране от загрязнения, порчи, повреждения, истощения, разрушения подлежат естественные экологические системы, земля, ее недра, поверхностные и подземные воды, атмосфера и озоновый слой атмосферы, леса и иная растительность, животный мир, природные ландшафты, микроорганизмы, генетический фонд. Особой охране подлежат государственные природные заповедники, редкие виды растений и животных.

Окружающая среда состоит из природных объектов: воздух, недра, почва, река, участок леса, животное и др. Эту правовую категорию следует отличать от понятия «природный ресурс».

Природный ресурс — это совокупность запасов природных веществ и энергии, которые используются обществом для удовлетворения своих потребностей. Например, река — это природный объект, а запас гидравлической энергии реки — это природный ресурс. Лес — это природный объект, а древесина на корню — это природный ресурс.

Юридическое понятие «недра» определяется как часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя и дна водоемов, простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения.

Водный объект — это сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа или в недрах, имеющее границы, объем и черты водного режима.

Животный мир — это совокупность всех видов живых организмов, находящихся в состоянии естественной свободы.

Природная среда есть совокупность всей живой и неживой природы. Природа в современном естествознании представляется динамичной, развивающейся через кризисные состояния, катастрофы и разветвления (точки бифуркации).

Современная картина жизни определяет кризисные состояния как необходимую составляющую развития материи. Система «общество-природа» по достижении точки бифуркации перестраивается. Бифуркация — это толчок к развитию биосферы по какому-то новому пути.

Компоненты природной среды, влияющие на организмы, называют экологическими факторами. К ним относят:

Недостаток или избыток того или иного экологического фактора (экологического воздействия) ведет к невозможности существования живых организмов. В таких случаях говорят о лимитирующих экологических факторах.

Экосистемы — это динамические системы в определенном пространстве, которые образуют живые организмы и среда их обитания. Все части экосистемы взаимодействуют друг с другом, используя потоки энергии и создавая круговорот вещества. Размер экосистем может быть различным — они рассматриваются на различных иерархических уровнях: от глобального до отдельных географических объектов.

Биосфера — это единая глобальная экосистема, включающая в себя совокупность всех живых организмов на Земле — биоценоз, а также гидросферу, часть атмосферы и литосферы. Перечисленные земные оболочки наряду с другими (астеносферой, верхней и нижней мантией, ядром нашей планеты) образуют геосферы.

Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и приповерхностном слое океана. В количественном отношении преобладают формы живых организмов, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития: вклад растений в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов — беспозвоночные и только 4% видов — позвоночные, из которых лишь десятая часть — млекопитающие.

Главная функция биосферы — обеспечение круговорота химических элементов и вещества между гидросферой, атмосферой, литосферой и живыми организмами. Основным источником энергии для обеспечения подобного движения вещества является Солнце.

В результате биологического круговорота происходит созидание органического вещества и его последующее разрушение. Определяющим звеном этого процесса являются растения; с ними связано образование свободного кислорода при фотосинтезе. В круговороте участвует множество химических элементов и соединений, из которых наиболее важные вода, углерод, сера, азот и фосфор.

Биота биосферы обуславливает преобладающую часть химических превращений на планете. Отсюда суждение В.Вернадского об огромной преобразующей геологической роли живого вещества. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через себя всю атмосферу, весь объем мирового океана, массу почвы и минеральных веществ.

Благодаря способности трансформировать солнечную энергию в энергию химических связей растения и живые организмы выполняют мощную средообразующую функцию. Эта функция регулирует и обеспечивает необходимые для жизни состав атмосферы, радиационный и тепловой режим на планете, водный баланс и климатические особенности больших пространств, самоочищение воздуха и рек, поддержание плодородия почв.

Именно поэтому следует различать:

Атмосфера — внешняя газовая оболочка Земли, на 99% состоящая из азота и кислорода. Современные процессы образования газов на Земле подразделяются на три группы: биогенные (O_2, CO_2, N_2, H_2S, CH_4Ar, ^{14}!C,; ^3!H, CO_2CO_2, H_2S, CH_4, SO_2CO_2, H_2S, CH_4, SO_2

Гидросфера — это водная оболочка Земли, куда входят воды океанов, морей, континентальных водоемов и ледяных покровов. Развитие органического мира тесно связано с гидросферой: мировой океан — это место скопления огромного количества биологических, минеральных и энергетических ресурсов.

Литосфера включает земную кору и верхний слой мантии — астеносферу. Основная масса организмов сосредоточена в почвенном слое литосферы, однако жизнь в ней опускается на глубину проникновения воды — до 7 км.

Геологическая среда рассматривается как природная среда недропользования, связанная с геологическими объектами и процессами. К геологическим объектам относят осадочный и гранитно-метаморфический слои литосферы, а также гидросферу. К геологическим процессам относят геодинамические, эндогенные и экзогенные процессы, которые сформировали внутренние и внешние геосферы, природные ландшафты и месторождения полезных ископаемых.

Действие геодинамических и эндогенных процессов (землетрясения, извержения вулканов и подводные излияния лав) разрушительно проявляются на тектонически активных континентальных окраинах, зонах спрединга и субдукции, трансформных разломах, в коллизионных складчатых поясах.

Экзогенные процессы (оползни, лавины, эрозия, карсты и др.) проявляются на поверхности Земли повсеместно в результате длительных процессов выветривания.

Недра — это часть земной коры от нижней границы почвенно-растительного слоя на суше или от поверхности морского дна до предельно возможной глубины ее использования. В то же время следует иметь в виду, что на объектах недропользования разрушительному воздействию подвержен почвенно-растительный слой на больших территориях.

Техносфера — это часть биосферы, преобразованная деятельностью человека. Развитие производительных сил общества, нерегулируемый рост населения планеты и его потребностей идет за счет возрастания материального производства, разрушительно воздействующего на природную среду.

Наиболее опасными техногенными объектами являются тепловые и электрические станции, угледобывающие и горно-металлургические предприятия, нефтегазовые промыслы, химические и нефтеперерабатывающие заводы, магистральные нефте- и газопроводы, танкеры для транспортировки нефти и сжиженного газа, подземные хранилища нефти и газа, радиохимические заводы, пункты захоронения отработанного ядерного топлива.

Физико-химические свойства нефти

Нефть имеет сложный химический состав и представляет собой смесь углеводородных и других соединений. Основные составляющие нефти — метановые, нафтеновые и ароматические углеводороды, содержащие от 5 до 17 атомов углерода. Главными элементами в составе нефти являются углерод (до 87%) и водород (до 14%).

Сейчас ищут техподдержку:  Никогда не пользуйтесь продуктами Acronis

Среди других компонентов в составе нефти присутствуют сера (до 6%), азот (до 0,3%), кислород (до 3%). В малых количествах в нефти содержатся тяжелые металлы и другие элементы. В нефти могут быть растворены различные газы органического и неорганического происхождения.

Сами углеводороды бесцветны, а цвет нефти придают содержащиеся в ней смолы и асфальтены. Смолы обладают интенсивной окраской и сильной красящей способностью. Асфальтены — вещества с молекулярной массой 1600—6000, которые не плавятся при высокой температуре.

Физические свойства нефти зависят от преобладания в ней тех или иных классов углеводородов. В зависимости от преимущественного содержания углеводородов нефть может называться парафиновой, нафгтеновой или ароматической. Наблюдается зависимость — чем больше геологический возраст нефти, тем больше в ее составе парафина, и чем больше в нефти парафина, тем меньше в ее составе смол и асфальтенов.

Высокопарафинистая нефть характеризуется наименьшим содержанием серы, ванадия и никеля. Высокое содержание парафина в нефти осложняет и удорожает процессы ее добычи, транспортировки и переработки. При добыче и перекачке высокопарафинистой нефти парафин отлагается на стенках труб. В магистральных трубопроводах толщина отложений парафина достигает 30 мм.

Свойства нефти в пластовых условиях из-за высоких давлений, температур и содержания растворенного газа значительно отличаются от свойств дегазированной нефти. Физические свойства нефти в пластовых условиях необходимо знать при составлении схем разработки месторождения, выборе технологии извлечения нефти из пласта, а также оборудования для сбора нефти на промыслах.

При разработке месторождений из скважины поступает многофазная смесь, содержащая нефть, газ, воду и механические примеси. Соотношение названных фаз в составе нефти меняется в процессе разработки месторождений: на начальном этапе разработки содержание воды может быть низким, а в конце разработки обводненность нефти может быть очень большой и достигать 80%.

Пластовая вода и механические примеси в нефти являются балластом при ее транспортировке по магистральным трубопроводам, поэтому содержание воды в нефти ограничивается значениями О,5-1,0%. При подъеме нефти по скважине образуются прямые и обратные эмульсии. При этом эмульсию типа «вода в нефти» нельзя разделить на составляющие простым отстаиванием.

В пластовых водах растворены различные соли, которые вместе с водой попадают в нефть. Для снижения коррозии внутренней поверхности трубопроводов и оборудования на промыслах производят обессоливание нефти. Кроме того, промысловая подготовка нефти включает в себя операциипо отделению газа, обезвоживанию и деэмульсации, очистке от примесей и стабилизации.

По содержанию серы нефти бывают малосернистые (менее 0,2%), сернистые (0,2-3,0%) и высокосернистые (более 3,0%). Сера в нефти содержится в виде сероводорода, меркаптанов и сульфидов. Содержание серы в нефти ухудшает ее качество, вызывая серьезные осложнения в технологии переработки, подготовки и транспорта нефти.

В зависимости от плотности при 20^{circ}text{С}850 text{кг/м}^3850-885 text{кг/м}^3300^{circ}°text{C}

Легкие фракции с одинаковыми интервалами кипения имеют примерно одинаковую молекулярную массу. По мере возрастания температуры кипения молекулярная масса нефтяных фракций увеличивается (табл. 1.2).

При поставке нефти на экспорт ее цена зависит от свойств, которые определяют возможность получения широкого ассортимента продуктов, а также от содержания серы и парафинов. По физико-механическим свойствам нефть, поставляемая на экспорт, подразделяется на четыре типа. Нефть типов 1 и 2 должна сдаваться с массовой долей воды не более 1,0% и концентрацией хлористых солей не более 100 мг/л. Массовая доля парафина должна быть не более 6%, объемный выход фракций при температуре 300^{circ}text{C}по ряду показателей соответствует более высокому типу, а хотя бы по одному—более низкому, то нефть следует отнести к более низкому типу.

Свойства нефти определяет количественное соотношение между парафиновыми, нафтеновыми, ароматическими углеводородами и другими компонентами. Эти свойства необходимо учитывать на всех этапах обращения с нефтью: при товарно-учетных операциях: при перекачке; при переработке и использовании в качестве топлива.

Параметры режимов транспортировки нефти по трубопроводам определяются, главным образом, плотностью, вязкостью и их зависимостью от температуры и давления. Зависимость плотности нефти rho(text{кг/м}^3)Т(^{circ}text{C})rho_{20}20^{circ}text{С}xi0,000937text{ град}^{-1}0,000490text{ град}^{-1}rhorho_0beta(text{Па}^{-1})значение которого 0,00078text{МПа}^{-1}значение модуля упругости для нефти 1,3cdot 10^3text{ МПа}

Вязкость нефти зависит от содержания в ней асфальто-смолистых веществ, парафина и может в сотни раз превышать вязкость воды. Величина вязкости предопределяет способ транспортировки нефти по трубам.

Свойство теплоемкости особенно важно для нефти, которая транспортируется по трубам с предварительным подогревом. Теплоемкость увеличивается с повышением температуры и уменьшением плотности. Подогрев нефти снижает ее вязкость и делает пригодной для перекачки. Для большинства разновидностей нефти теплоемкость находится в пределах 1500-2500 text{Дж/кг}cdottext{град}(350-600text{кал/кг}cdot text{град})0,1-0,2 text{Вт/м}cdot KТ_З45^{circ}Т_Зпо МН возможно образование пространственной структуры или выпадение в осадок парафинов. Эти явления создают трудности при эксплуатации МТи их оборудования. Скрытая теплота плавления парафинов, примерно, равна 230 text{Дж/кг}cdottext{град}25^{circ}text{С} 30^{circ}°text{C}

Давление насыщенных паров (ДНП) является важным показателем испаряемости нефти и безопасности ее транспортировки и хранения. ДНП — это давление паров нефти над ее поверхностью в замкнутом объеме в условиях термодинамического равновесия. Испарение углеводородных жидкостей происходит при любых температурах до наступления динамического равновесия, пока газовое пространство не будет полностью насыщено их парами.

В этом состоянии число испаряющихся и конденсирующихся молекул выравнивается. Величина ДНП зависит от температуры нефти и оказывает влияние на образование паровых пробок в трубопроводах, на величину потерь от испарения при закачке и хранении несрти в резервуарах.

Абсолютное давление паров в газовой полости трубопровода или резервуара складывается из суммы парциальных давлений углеводородов, входящих в состав нефти. Давление P_sтабл. 1.3) и нефтяных фракций можно определять, пользуясь различными таблицами.

Таблица
1.3.
Давление насыщенных паров (МПа) алканов при различной температуре
^{circ}text{C}text{C}_2text{H}_5text{C}_3text{H}_8text{C}_4text{H}_10text{C}_6text{H}_14
-101,7860,3320,087
2,3080,4480,1000,003
102,9220,6170,1430,010
203,6720,8170,1970,016

Ввиду сложного состава нефти ДНП определяют экспериментально в стандартных условиях: в стальном цилиндре при соотношении жидкой и паровой фаз 1:4 и строго определенной температуре 37,8^{circ}text{C}100^{circ}text{F}по этому показателю. Например, нефть Ромашкинского месторождения (Россия) имеет ДНП 436 кПа (при содержании парафина 5,1%; Т_з=-42^{circ}text{С}Т_з= 3^{circ}text{С}

В трубопроводном транспорте стабильность нефти ограничивается условиями поставки, согласно которым ДНП не должно превышать 66650 Па.

Средние давления насыщенных паров различных нефтепродуктов имеют следующие значения (Па): бензин 9,3cdot 10^40,6cdot 10^40,1cdot 10^4

Кипение нефти — это процесс образования и роста пузырьков пара внутри объема нефти с последующим прорывом пузырьков газообразных фракций углеводородов сквозь свободную поверхность в окружающую среду. При кипении испарение происходит не только со свободной поверхности, но и внутрь пузырьков содержащихся в нефти газов.

Кипение обеспечивается не только за счет подвода тепла к нефти, но и за счет снижения внешнего давления ниже значений ДНП. В этом случае пузырьки увеличиваются в объеме, всплывают и прорываются в окружающую среду.

Количество тепла, расходуемое на превращение в пар одного килограмма жидкости при температуре ее кипения, называют теплотой испарения. Средние значения теплоты испарения (кДж/кг): бензина — 300; керосина — 240; дизельного топлива — 210; масел — 190.

При хранении нефти в открытых земляных амбарах происходит испарение ее легких фракций. Например, динамика испарения мангышлакской нефти, хранящейся в земляном амбаре, следующая (кг/т): в течение первого месяца — 95; в течение второго месяца — 15; в течение третьего месяца — 10 кг/т естественной убыли.

При трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов особый интерес представляет частный случай кипения движущейся жидкости, возникающий вследствие местных понижений давления. Это явление называется кавитацией. Кавитация может проявляться как в виде появления отдельных пузырьков, так и в виде заполненных нарами жидкости полостей (каверн), присоединенных к поверхности обтекаемых тел.

Подобные каверны неустойчивы. Попадание такой каверны в область высокого давления заканчивается ее схлопыванием. похожим на гидравлический удар. В этот момент происходит мгновенное местное повышение давления, в результате чего поверхности твердых тел подвергаются многократным микроударам.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Оставьте комментарий

Adblock
detector