WPŁYW PRZEMYSŁU NA ŚRODOWISKO

(treść wykładów opracował dr inż. Henryk Sechman)

Informacje wstępne

Przemysł dział nierolniczej produkcji materialnej, w którym wydobywanie zasobów przyrody oraz ich przetwarzanie w dobra zaspokajające potrzeby ludzi jest prowadzone w dużych rozmiarach, przy zastosowaniu podziału pracy i użyciu maszyn (do przemysłu nie zalicza się rzemiosła i budownictwa). Rozwój przemysłu w sposób decydujący wpływa na poziom i tempo rozwoju gosp., gdyż przemysł jest jedynym działem wytwarzającym dobra inwestycyjne.

Ze względu na charakter działalności rozróżnia się:

przemysł wydobywczy, obejmujący bezpośrednio pozyskiwanie zasobów przyrody (górnictwo węgla, rud metali, ropy naft., kamieniołomy itp.),

przemysł przetwórczy — uszlachetnianie i przetwarzanie surowców i materiałów w celu przystosowania ich do różnorodnych potrzeb konsumpcyjnych i produkcyjnych.

Zależnie od rozmiarów zakładów wytwórczych rozróżnia się przemysł:

wielki,

średni

drobny.

Używane są także określenia:

przemysł ciężki (wytwarzający dobra inwestycyjne)

lekki (wytwarzający dobra konsumpcyjne).

W Polsce (1992) stosuje się podział przemysłu na 9 podstawowych grup:

przemysł paliwowo-energetyczny (przemysł węglowy, paliw, energ.),

metalurgiczny (hutnictwo żelaza, przemysł metali nieżelaznych),

elektromaszynowy (przemysł metalowy, maszynowy, precyzyjny, środków transportu, elektrotechniczny i elektroniczny),

chemiczny,

mineralny (materiałów budowlanych, szklarski, ceramiki szlachetnej),

drzewno-papierniczy,

lekki (włókienniczy, odzieżowy, skórzany),

spożywczy

pozostałe gałęzie przemysłu (w tym m.in. przemysł paszowy i utylizacyjny oraz poligraficzny).

Historia. Pierwsze elementy produkcji przem. występowały już w średniowieczu, prawie równocześnie w młynarstwie, sukiennictwie i hutnictwie. Pojawiały się coraz liczniejsze młyny wodne i wiatraki; były one w znacznym stopniu zmechanizowane, jednak nie istniał w nich podział pracy.

Rzeczywiste powstanie przemysłu fabrycznego spowodowała rewolucja przemysłowa, zapoczątkowana w 2 poł. XVIII w. w W. Brytanii. Zastosowanie coraz większej liczby różnego rodzaju maszyn narzędziowych i silników napędowych (wykorzystanie pary) doprowadziło do znacznej mechanizacji produkcji i wielkiego wzrostu wydajności pracy; równocześnie zaczęto na masową skalę wykorzystywać bawełnę i węgiel kamienny. Nastąpił wzrost produkcji, początkowo włók., hutn. i górn., następnie wszelkiej innej, a także rozpoczął się proces industrializacji regionów i krajów; przemysł fabryczny stał się dominującą formą produkcji.

Kontynuacją rewolucji przem. była tzw. druga rewolucja techn., rozpoczęta w Europie Zach. i USA w latach 70. XIX w. Ułatwiała ona dalszą industrializację. Główną cechą zmian, które nastąpiły, było wprowadzenie nowego systemu energ. w wyniku rozwoju elektroenergetyki i elektryfikacji przemysłu. Pojawiły się silniki spalinowe, turbiny parowe i wodne, także nowe surowce energ.: gaz, ropa naftowa i jej pochodne. Rozwinęła się masowa produkcja stali, powstały nowe gałęzie przemysłu chemicznego (produkujące np. leki, nawozy sztuczne). Wprowadzono nowe środki transportu (samochody, samoloty) i środki łączności (telegraf elektr., telefon, radio). Wszystkie te wynalazki pojawiły się w końcu XIX w., jednak ich upowszechnienie nastąpiło dopiero w XX w.

Po II wojnie świat. rozpoczęła się w najbardziej uprzemysłowionych krajach rewolucja naukowo-techniczna. Wraz z uzyskaniem pełnej mechanizacji produkcji przechodzono do jej automatyzacji, co doprowadziło do zasadniczego wzrostu wydajności pracy i zmian w zaw. strukturze społeczeństwa.

Industralizacja, zapoczątkowana rewolucją przem., pogłębiła nierównomierność rozwoju ekon. poszczególnych krajów. Uprzemysłowienie rozpoczęło się w W. Brytanii, co początkowo zapewniło jej dominującą pozycję gosp. w świecie. W 1850 wydobywano tam ok. 70% węgla kam., przetwarzano ponad 60% bawełny. Po 1830 gwałtowna industrializacja ogarnęła Francję i Belgię, trochę później Niemcy i USA; tempo uprzemysłowienia i wzrostu produkcji przem. w tych państwach stało się szybsze niż w W. Brytanii. Na pocz. lat 80. pierwsze miejsce w wielkości produkcji przem. zajęły Stany Zjedn., których udział w ogólnoświatowej produkcji przem. przez długi czas wzrastał (1870 — 23%, 1913 — 36%); szybko powiększała się również produkcja w Niemczech, stając się po 1910 większa niż w W. Brytanii. W okresie międzywojennym nastąpił znaczny rozwój uprzemysłowienia ZSRR i Japonii, przy równoczesnym ogólnoświatowym załamaniu się produkcji przem. 1930–32 (spadek o 36%, bez ZSRR).

Po II wojnie świat. liczba krajów uprzemysłowionych zwiększyła się, nastąpił też b. znaczny wzrost produkcji (1950–80 blisko 6-krotny). Prymat w produkcji przem. nadal utrzymują USA, jednak ich pozycja słabnie; szczególnie dynamicznie rozwija się przemysł w niektórych krajach Azji Pd.-Wsch. — w Hongkongu, Korei Pd., Tajlandii, Tajwanie.

Należy stwierdzić, że już w połowie XIX wieku wskazywano na potrzebę ograniczenia działalności gospodarczej aby zachować zdrowotne i rekreacyjne walory środowiska przyrodniczego. W literaturze ekonomicznej nie dostrzegano tego problemu aż do połowy lat 50-tych kiedy to rozmiary degradacji środowiska sięgnęły rozmiarów takich, że zaczęto je dostrzegać. Stopniowo narastała świadomość sprzężeń między środowiskiem przyrodniczym a światowym rozwojem gospodarczym.

Zaczęto dostrzegać dwojaką rolę środowiska przyrodniczego w stosunku do rozwoju gospodarczego:

- stymulująca rola środowiska przyrodniczego – np. tanie drogi wodne w poszerzeniu rynku,

- ograniczająca rola środowiska przyrodniczego – np. kres ekspansji gospodarczej i ludnościowej z powodu pojawienia się absolutnej bariery dostępności zasobów środowiska przyrodniczego, ubywanie zasobów lepszych po które sięga się najpierw.

Przekroczenie bariery wydolności środowiska może doprowadzić do poważnych zagrożeń ekologicznych w skali globalnej. Świadomość tego faktu sprawiła, że coraz częściej zwraca się uwagę na to, by rozwój cywilizacji i kultury człowieka był oparty na harmonijnym życiu z przyrodą. Trwająca od połowy XIX w. era przemysłowa, pod koniec XX w. została stopniowo zastąpiona erą ekologiczną, w której główny akcent położono na umiejętności zarządzania zasobami w harmonii z przyrodą, jak również na bardzo humanitarne traktowanie Ziemi, będącej kolebką ludzkości oraz miejscem życia i rozwoju człowieka.

Zanieczyszczenie środowiska – wprowadzenie do środowiska (powietrza atmosferycznego, wody, ziemi) substancji stałych, ciekłych lub gazowych albo energii, w takich ilościach lub w takim składzie, że może to ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę wodę lub spowodować inne zmiany w środowisku. Niekiedy przez zanieczyszczenie rozumie się przekroczenie konwencjonalnych norm stanu środowiska lub dopuszczalnych wskaźników emisji zanieczyszczeń.

Eksperci UNESCO opracowali tabelę zawierającą 10 najgroźniejszych rodzajów zanieczyszczeń. Są to:

- dwutlenek węgla (CO₂),

- tlenek węgla (CO),

- dwutlenek siarki (SO₂),

- dwutlenek azotu (NO₂),

- fosfor (P),

- rtęć (Hg),

- ołów (Pb),

- ropa naftowa,

- DDT i inne pestycydy,

- promieniowanie.

Degradacja środowiska przyrodniczego - pogorszenie stanu środowiska przyrodniczego; polega na ubożeniu składu gatunkowego, pogorszeniu jakości jego elementów, zmniejszeniu biologicznej aktywności, głównie w wyniku gospodarczej działalności człowieka.

Najczęściej przyczyną degradacji środowiska bywają silne lokalne przekształcenia i naruszenia poszczególnych elementów środowiska, w wyniku gospodarki człowieka, ale także zmiany zachodzące w skali całej biosfery, które także są konsekwencjami działalności ludzkiej.

Uszkodzenie środowiska - jest to każda niekorzystna zmiana stanu środowiska spowodowana zarówno przez zanieczyszczenie środowiska, jak i usunięcie niektórych jego elementów, w tym zmiany morfologii oraz walorów krajobrazowych.

Jest to pojęcie używane głównie dla wskazania zmian polegających na ubytkach elementów środowiska, np. przesuszenie środowiska w wyniku powstania leja depresyjnego, zanik poszycia lasu.

Powietrze atmosferyczne – to bezbarwna i bezwonna mieszanina gazów, składająca się z azotu (78%), tlenu (ok. 21%), gazów szlachetnych, dwutlenku węgla (0,03%) oraz pary wodnej i zanieczyszczeń pochodzenia organicznego i mineralnego.

Zanieczyszczenia powietrza – to gazy, ciecze i ciała stałe obecne w powietrzu, nie będące jego naturalnymi składnikami, lub też substancje występujące w ilościach wyraźnie zwiększonych w porównaniu z naturalnym składem powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza mogą ujemnie wpływać na zdrowie człowieka, przyrodę ożywioną, klimat, glebę, wodę lub powodować inne szkody w środowisku, np. korozję budowli; lotne zanieczyszczenia powietrza będące substancjami zapachowymi mogą być dodatkowo uciążliwe dla otoczenia.

Wśród zanieczyszczeń powietrza wyróżnia się:

zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego – powstałe na sutek wybuchów wulkanów, pożarów lasów, burz piaskowych, huraganów, procesów rozkładu materii organicznej (np. na bagnach),

zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego – związane z działalnością człowieka (pyły i gazy)

Główne antropogeniczne źródła emisji zanieczyszczeń:

- zakłady produkujące energię elektryczną i cieplną (elektrownie i elektrociepłownie,

- zakłady przemysłowe (różne procesy technologiczne),

- pojazdy mechaniczne,

- rozproszone źródła sektora komunalno-bytowego, gospodarstwa rolne (paleniska indywidualne, domowe),

- obiekty przemysłowe zlokalizowane poza granicami Polski.

Do zanieczyszczeń powietrza należą:

1) gazy i pary związków chemicznych, np. tlenki węgla (CO i CO₂), siarki (SO₂ i SO₃) i azotu (NO_x), amoniak (NH₃), fluor, węglowodory (łańcuchowe i aromatyczne), a także ich chlorowe pochodne, fenole;

2) cząstki stałe nieorganiczne i organiczne (pyły), np. popiół lotny, sadza, pyły z produkcji cementu, pyły metalurgiczne, związki ołowiu, miedzi, chromu, kadmu i in. metali ciężkich,

3) mikroorganizmy — wirusy, bakterie i grzyby, których rodzaj lub ilość odbiega od składu naturalnej mikroflory powietrza,

4) kropelki cieczy, np. kwasów, zasad, rozpuszczalników.

Niekorzystne zjawiska związane z zanieczyszczeniem atmosfery:

Smog (mgła inwersyjna) – to szczególnie niebezpieczny rodzaj zanieczyszczeń powietrza powstający w wyniku połączenia się dymu i mgły lub pary wodnej.

Smog fotochemiczny (typu „Los Angeles”) – powstaje w warunkach klimatu tropikalnego lub subtropikalnego, tworzy się głównie ze spalin samochodowych zawierających węglowodory, tlenki azotu (NOx)oraz czad (CO). Pod wpływem promieniowania słonecznego związki te reagując ze sobą tworzą substancje silnie utleniające. Smog fotochemiczny atakuje drogi oddechowe, zmniejszając odporność na choroby.

Smog siarkowy („londyński”) – powstaje w wielkich aglomeracjach strefy klimatu umiarkowanego, głównie w wyniku spalania węgla. Charakteryzuje się wysoką koncentracją sadzy, tlenków siarki oraz tlenku węgla. Działa na organizmy parząco, poraża drogi oddechowe, szkodliwie oddziałuje na układ krążenia (w Polsce powstaje w Krakowie, na Górnym Śląsku, w Zakopanem, w Kotlinie Jeleniogórskiej i innych kotlinach gdzie istnieją duże emitery przemysłowe, które w warunkach inwersji temperatury powietrza powodują powstanie smogu).

Kwaśne deszcze – to opady atmosferyczne, np. śniegu, deszczu, zawierające produkty przemian tlenków azotu, dwutlenku siarki, tlenków węgla. W procesie wymywania dwutlenku siarki i tlenków azotu z atmosfery następuje szybkie utlenianie tych związków, które w postaci kwasów siarkowego i azotowego docierają do powierzchni Ziemi.

Dziura ozonowa – jest to zjawisko ubytku ozonu w ozonosferze, związane z zanieczyszczeniem atmosfery związkami reagującymi z ozonem. Związki te to chloro-fluoropochodne węglowodorów tzw. freony, chlorek metylu CH₃Cl, czterochlorek węgla CCl₄, bromek metylu CH₃Br i tlenki azotu. W stratosferze pod wpływem promieniowania UV uwalniany jest atom chloru, który jest katalizatorem rozpadu ozonu O3. W ten sposób następuje spadek koncentracji ozonu i tworzenie się tzw. dziur ozonowych.

Efekt cieplarniany – jest to zjawisko ocieplania się klimatu Ziemi, polegające na zatrzymywaniu pewnej ilości ciepła emitowanego do atmosfery. Jest to spowodowane wzrostem zawartości gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla, freonów, metanu, podtlenku azotu. Gazy szklarniowe, głównie CO2, z jednej strony przepuszczają widoczne dla oka ludzkiego pasmo fal słonecznych, z drugiej zaś absorbują promieniowanie podczerwone (cieplne), zapobiegając w ten sposób ucieczce ciepła atmosferycznego w kosmos.

Zanieczyszczenia wód - substancje chemiczne, bakterie i inne mikroorganizmy, obecne w wodach naturalnych w zwiększonej ilości. Substancje chemiczne - organiczne i nieorganiczne (mineralne) — występują w postaci roztworów, roztworów koloidalnych i zawiesin.

Skład chemiczny zanieczyszczeń jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np. wyługowywaniem substancji z gleb i skał, rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych (zanieczyszczenia autochtoniczne) oraz czynnikami antropogenicznymi (zanieczyszczenia allochtoniczne).

Do najczęściej występujących antropogenicznych zanieczyszczeń wód powierzchniowych należą:

pestycydy,

substancje powierzchniowo czynne,

węglowodory ropopochodne,

fenole,

chlorowe pochodne bifenylu

metale ciężkie (ołów, miedź, chrom, kadm, rtęć i cynk),

wody podgrzane (zanieczyszczenie termiczne), które są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub wód stojących.

Większość antropogenicznych zanieczyszczeń wód działa toksycznie na organizmy wodne. Zanieczyszczenia b. trwałe w środowisku wodnym i b. trudno ulegające chem. i biochem. procesom rozkładu nazywa się substancjami refrakcyjnymi.

Źródła zanieczyszczeń wód:

ścieki,

transport wodny i lądowy,

pestycydy i nawozy sztuczne stosowane w rolnictwie,

odpady komunalne i przemysłowe.

Rozróżnia się zanieczyszczenia punktowe — dostające się do wód w jednym punkcie (gł. ścieki), i zanieczyszczenia obszarowe, dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie. Wody ulegają zanieczyszczeniu także w wyniku eutrofizacji.

Ścieki – są mieszaniną zużytej wody oraz różnego rodzaju substancji płynnych, stałych, gazowych, radioaktywnych oraz ciepła, usuwanych z terenów miast i zakładów przemysłowych.

W zależności od pochodzenia ścieki dzieli się na:

bytowo-gospodarcze – pochodzą z bezpośredniego otoczenia człowieka, a więc z domów mieszkalnych, budynków gospodarczych, miejsc użyteczności publicznej, zakładów pracy,

przemysłowe – powstają w zakładach produkcyjnych i usługowych podczas różnych procesów technologicznych, np. przy otrzymywaniu, uszlachetnianiu i przeróbce surowców. Ilość i rodzaj ścieków przemysłowych zależy od rodzaju przedsiębiorstwa, technologii produkcji, ilości zużywanej wody. Do najważniejszych źródeł zanieczyszczenia wód ściekami należą przemysły: paliwowo-energetyczny, metalurgiczny, górniczy, elektromaszynowy, włókienniczy, chemiczny, celulozowy, garbarski i spożywczy,

opadowe – powstają w wyniku spływów deszczowych (kwaśne deszcze), topnienia śniegu, a także myciu i polewaniu ulic miast.

SKŁAD ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH W ZALEZNOŚCI OD STOSOWANYCH PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

Degradacja gleby - spadek żyzności gleby polegający na obniżeniu ilości i jakości próchnicy w glebie, wymywaniu kationów zasadowych (gł. wapnia, magnezu i potasu), zakwaszeniu gleby i zniszczeniu jej struktury; d.g. jest wywoływana zmianami klimatu, ingerencją człowieka w środowisko biol. prowadzącą do tzw. stepowienia (przez wycinanie lasów), obniżeniem poziomu wód gruntowych itp., a także rabunkową gospodarką rolną i in.; odpowiednie zabiegi agrotechn. (np. nawożenie org.), fitomelioracje, zadrzewienie śródpolne i inne mogą częściowo powstrzymać, a nawet odwrócić d.g. (regradacja gleby).

Odpady - uboczne produkty działalności człowieka, nieprzydatne w miejscu i czasie, w którym powstały, szkodliwe lub uciążliwe dla środowiska przyrodniczego.

Przyjmując za kryterium podziału miejsce powstawania rozróżnia się 2 grupy odpadów:

odpady komunalne - powstające na terenach zamieszkanych i związane z bytowaniem ludzi (odpady domowe, odpady uliczne zbierane w koszach, zmiotki uliczne, odpady z obiektów użyteczności publicznej, służby zdrowia, handl. itp., do tej grupy odpadów zalicza się też zgarniany z ulic śnieg)

odpady przemysłowe - związane z działalnością gospodarczą (produkty uboczne, tzw. odpady poprodukcyjne, odpady powstające w gospodarce magazynowej, odpady powstające w wyniku oczyszczania ścieków i emitowanych do atmosfery gazów, odpady z przemysłu wydobywczego oraz ferm hod. (jeżeli nie są wykorzystywane rolniczo).

Z punktu widzenia ochrony środowiska bardzo ważnym kryterium podziału odpadów jest ich szkodliwość dla środowiska przyrodniczego. Według tej klasyfikacji odpady dzieli się na 3 klasy szkodliwości:

odpady niebezpieczne - objęte listą min. ochrony środowiska, zasobów naturalnych i leśnictwa, zalicza się te, które wprowadzone do środowiska nawet w małych ilościach natychmiast powodują jego trwałą degradację; zawierają najczęściej składniki toksyczne, radioaktywne, palne, wybuchowe lub biologicznie czynne

odpady szkodliwe - to te, które wprowadzone do środowiska dopiero w większych ilościach i w wyniku długotrwałego oddziaływania powodują jego degradację,

odpady uciążliwe - nie zawierają substancji powodujących procesy degradacji, jednak niekorzystnie wpływają na walory estetyczne środowiska, np. zniekształcają krajobraz.

ZNACZENIE PRZEMYSŁU NAFTOWEGO I JEGO WPŁYW NA ŚRODOWISKO

Zużycie nośników energii w Polsce i na Świecie

Nośniki energii są podstawą najważniejszych gałęzi gospodarki. W nich jednak kryje się sporo ryzyka i możliwości finansowych a przy tym są one zarzewiem konfliktów i tarć zarówno między państwami, jak też prywatnymi koncernami. Biorąc to pod uwagę opracowanie strategii postępowania na wypadek przedłużających się braków paliw i kryzysów energetycznych stało się koniecznością. Zagadnienie to nazywane jest zapewnieniem bezpieczeństwa energetycznego.

Na bezpieczeństwo energetyczne składają się trzy czynniki:

pokrycie bieżącego i perspektywicznego zapotrzebowania na paliwa,

minimalizowanie cen energii,

redukowanie negatywnego wpływu energetyki na środowisko naturalne.

Zagadnienie bezpieczeństwa energetycznego jest istotne nie tylko dla poszczególnych krajów jak np. Polska, lecz przyjmuje ono często wymiar międzynarodowy. Jest ono jednym z priorytetów Unii Europejskiej, która od lat dąży do zintegrowania rynków energii. Polska w obliczu członkostwa w Unii zobowiązana jest dostosować się do wymogów stawianych przez partnerów ze Wspólnoty.

GAZ

Surowiec ten w ostatnich czasach zaczyna robić karierę na rynku energetycznym. Jest podobnie do węgla surowcem strategicznym dla gospodarki. Wykorzystywany jest do wytwarzania energii elektrycznej, w elektrociepłowniach, w domach. Staje się znaczącą konkurencją dla węgla, jego spalanie jest dużo mniej szkodliwe, nie ma takich problemów z wydobyciem, nie potrzeba ogromnych kopalń. Jedynie transport jest skomplikowany, obecnie buduje się potężne linie przesyłowe między krajami, nawet kontynentami.

Gaz ziemny możemy podzielić na dwie grupy:

mokry jest wydobywany przy okazji wydobycia ropy, jest produktem ubocznym.

suchy to samodzielne złoża gazu.

Ostatnio we Władysławowie otwarto nową elektrociepłownię, w której korzysta się z gazu wydobywanego przy wydobyciu ropy na platformie Petrobalticu na Morzu Bałtyckim. Do tej pory gaz ten był spalany na platformie jako odpad.

Gaz ziemny notuje wysokie wskaźniki wzrostu wydobycia i zużycia, coraz szerzej korzystamy z niego. Polska nie dysponuje znacznymi zasobami, w związku z czym ponad połowę rocznego zapotrzebowania na gaz musimy pokrywać z importu. Kilka lat temu podpisaliśmy słynne umowy na dostawy gazu z Norwegi i Rosji które mają nam zapewnić bezpieczeństwo energetyczne na przyszłośc. Szacuje się iż zużycie gazu będzie dalej dynamicznie rosło i w roku 2020 udział gazu w światowym rynku energi wyniesie ok 25%. Zasoby tego surowca to około 154 tyś. mld. ton m3. Z tego ¼ przypada w Rosji. Roczne wydobycie światowe szacuje się na 2500 mld. m3. co wystarczy na około 50-60 lat. Największymi wydobywcami gazu są znowu Rosja i USA (po ok. 500 mld. m3, Norwegia ok. 50 mld.m3). Zasoby gazu ziemnego są bardzo ograniczone co przy wzroście zapotrzebowania na ten surowiec spowoduje prawdopodobnie szybsze od prognozowanego użycie jeżeli nie zastąpimy tego surowca jakimś innym.

Gaz jako surowiec doceniono w XX wieku gdy otworzyły się nowe możliwości techniczne wykorzystania go oraz gdy zauważalne stały się skutki uboczne przemysłu węglowego. Górnictwo w świecie uprzemysłowionym jest stopniowo wypychane przez gaz jako bardziej wygodny nośnik energii. Wszystkie scenariusze Polskiej Agencji Rynku Energii zakładają spadek zużycia węgla kamiennego i zwiększenie zużycia gazu ziemnego.

Udział gazu w całości zapotrzebowania na energię w UE w 80 roku wynosił 16%, w 97 r. - 22%. Międzynarodowa Agencja Energii przewiduje gwałtowny wzrost światowego popytu na gaz ziemny do 2010 roku, co czyniłoby ten nośnik najszybciej rozpowszechnianym paliwem ze średnim rocznym wzrostem pomiędzy 1,6% a 2,9%. Przyszłościowy wzrost zużycia gazu ziemnego jak i ropy naftowej ma związek ze wzrostem emisji do atmosfery szkodliwych substancji wywołujących efekt cieplarniany. W tym kontekście naturalny gaz jest postrzegany jako relatywnie przyjazny środowisku, w porównaniu z innymi konwencjonalnymi nośnikami energii.

ROPA NAFTOWA

Historia ropy naftowej sięga czasów starożytnych kiedy to w różnych regionach Bliskiego Wschodu zwrócono uwagę na gęstą ciecz sączącą się ze szczelin skalnych.

Początki światowego przemysłu naftowego wywodzą się z Polski.

Kopalnia Bóbrka jest najstarszą kopalnią ropy naftowej w kraju i na świecie. Tu narodziły się różnorodne techniki, technologie i konstrukcje, które dały podwaliny rozwoju wielu branż przemysłu naftowego - od geologii i poszukiwań, wiertnictwa i eksploatacji, przemysłu rafineryjnego - do dystrybucji ropy i jej produktów.

Natomiast pierwsze większe wydobycia ropy w USA miały miejsce w Pensylwanii. Wkrótce potem powstały pierwsze rafinerie z skąd ropa w postaci nafty zaczęła trafiać na rynek. W latach 1863-1865 zbudowano pierwszy, drewniany ropociąg z Pensylwanii do Nowego Jorku. Jego eksploatacja okazała się wygodna i tania. Tak więc ropociągi stały się konkurencyjne dla usług linii kolejowych. Wkrótce po drewnianych beczkach, w których przewożono naftę, pozostała jedynie jednostka miary - baryłka. W tamtych czasach używano naftę różnej jakości. Bywało, że zawierała zbyt duże ilości materiałów łatwopalnych, a próba zapalenia napełnionej nią lampy mogła być ostatnią czynnością w życiu niefortunnej osoby.

Amerykańska nafta stała się wkrótce przedmiotem handlu zagranicznego. Najbardziej chłonnym rynkiem było olbrzymie imperium rosyjskie, gdzie właśnie rozpoczynał się proces uprzemysłowienia i gdzie sztuczne światło miało szczególne znaczenie. Stolica państwa, Petersburg, leżała daleko na północy, gdzie zimą tylko przez sześć godzin można było korzystać ze światła dziennego. Amerykańska nafta dotarła tam już w 1862 roku, szybko wypierając łój, który do tej pory stosowano do oświetlenia. Rosja posiadała także swoje zasoby ropy. Od lat, w południowej części gór Kaukaz, na zboczach opadających w kierunku Morza Kaspijskiego, obserwowano wyciek ropy. Już w XIII wieku Marco Polo pisał, że w okolicach współczesnego Baku występują źródła, z których wycieka niejadalny, łatwopalny olej. W tym samym regionie występowały płonące słupy gazowe, którym oddawano cześć boską. Wkrótce rosyjski przemysł naftowy dogonił amerykański. I tak w 1878 roku do służby na Morzu Kaspijskim wszedł pierwszy na świecie tankowiec. Amerykańska nafta z powodzeniem została wyparta z rosyjskiego rynku.

Z początkiem XX wieku pierwsi ludzie zbijali na nafcie ogromne fortuny. Przykładem niech będzie tu sam John D. Rockefeller, biznesmen naftowy, najbogatszy swego czasu człowiek Ameryki. Inną osobą współtworzącą historię przemysłu naftowego był Anglik William Knox D’Arcy otrzymał koncesję w Persji. Siedem lat potem odkryto tam imponujące pola naftowe. W ten sposób powstał przemysł naftowy na Bliskim Wschodzie.

Po zakończeniu pierwszej wojny światowej, w której „Alianci dopłynęli do zwycięstwa na fali ropy”, gdyż okręty napędzane ropą pływały o parę węzłów szybciej niż niemieckie statki napędzane węglem, rozpoczął się prawdziwy boom w dziedzinie motoryzacji co zwiększyło zapotrzebowanie na ten surowiec. Strategiczne znaczenie tego nośnika udowodniła druga wojna światowa. To „chęć posiadania źródeł ropy była bezsprzecznie głównym motywem decyzji o inwazji na Rosję” Sam Hitler miał na celu przyłączenie Kaukazu do terenów Rzeszy mówiąc: „Jeśli nie zdobędziemy Baku i pól naftowych, przegramy wojnę”.

Po tych jakże dramatycznych doświadczeniach świat zachodni był jednoznaczny co do opinii iż jeśli zachód ma przetrwać, to musi sobie zapewnić dostęp do bliskowschodniej ropy. Dla konfrontacji z zachodnimi koncernami 10 września 1960 roku do Bagdadu przybyli przedstawiciele największych państw - eksporterów, a więc: Arabii Saudyjskiej, Wenezueli, Kuwejtu, Iraku, Iranu oraz obserwator Kataru by powołać organizację OPEC. Kraje członkowskie reprezentowały 80% światowego eksportu ropy. British Petroleum Company podzieliło świat na 7 równych regionów - odchylenie standardowe złóż nośników energii dla węgla 11%, dla gazu 14%, dla ropy 21%. Tak więc ropa jest nośnikiem najbardziej nierównomiernie rozmieszczonym. Rezultatem tego jest sytuacja, że aż 45% ropy jest przedmiotem handlu międzynarodowego.

Dziś OPEC ma jedenastu członków. Są nimi:

Algeria

Arabia Saudyjska

Indonezja

Irak

Iran

Katar

Kuwejt

Libia

Nigeria

Wenezuela

Zjednoczone Emiraty Arabskie

Ta trwająca przeszło pół wieku niestabilna sytuacja w przemyśle naftowym zrodziła pytania o bezpieczeństwo narodowe całego świata, jak i poszczególnych regionów. Ropa naftowa udowodniła, iż jest najbardziej strategicznie istotnym z wszystkich nośników energii. Jest ona siłą napędową rozwoju społeczeństw uprzemysłowionych, a zarazem swoistą klątwą - zarzewiem wojen, ryzyka technologicznego, powodem kryzysów ekologicznych oraz konfliktów etnicznych i religijnych. Biorąc to pod uwagę opracowanie strategii postępowania na wypadek przedłużających się braków paliw i kryzysów energetycznych stało się koniecznością. Wynikiem tego jest rosnące poparcie rządów dla prac nad alternatywnymi rozwiązaniami, których przykładem jest energetyka ze źródeł odnawialnych.

BILANS ZASOBÓW POLSKI (wg M. Jakiel, S. Radecki 2003)

• Mamy w Polsce złóż gazu i złóż ropy
• Zasoby wydobywalne gazu ziemnego (w przeliczeniu na gaz wysokomet.) wynoszą115,4 mld m³
• Zasoby wydobywalne ropy naftowej to 13,7 mln ton
• Roczne zapotrzebowanie ropy naftowej - 20 mln ton, roczne wydobycie - 800 tys. ton
• Roczne zapotrzebowanie gazu ziemnego - 10,5 mld m³, roczne wydobycie - 4,5 mld m3

Jak wynika z zestawienia złóż naftowych mamy dużo, ale w większości są one albo niewielkie albo prawie zupełnie wyczerpane (Podkarpacie). Własnej ropy, pomimo odkrycia w ostatnich latach nowych, zasobnych złóż wystarczy na pokrycie zaledwie zapotrzebowania.

Znacznie lepiej stoimy z gazem - mamy stosunkowo duże zasoby, a wydobycie pokrywa zapotrzebowania.

ZAGROŻENIA DLA ŚRODOWISKA ZWIĄZANE Z SZEROKO POJĘTYM PZEMYSŁEM NAFTOWYM.

Prace poszukiwawcze - geofizyka (sejsmika) i wiercenia (badawcze, poszukiwawcze i eksploatacyjne)

Eksploatacja złoża (na lądzie i morzu)

Transport (drogowy, kolejowy, wodny-morski, gazociągi, rurociągi)

Przeróbka (przemysł rafineryjno petrochemiczny).

Przechowywanie i magazynowanie (bazy składowania, różnego rodzaju magazyny naziemne i podziemne, naturalne i sztuczne)

Dystrybucja (miejsca sprzedaży i rozprowadzania, np. głównie stacje paliwowe, gazowe).

Konsumpcja (wykorzystywanie ropopochodnych jako źródeł energii - ogrzewanie, silniki a także odrębne zagadnienie - jako surowce dla przemysłu chemicznego w pełnym tego słowa znaczeniu. Dziedzina ta to kolejny, odrębny, etap związany z odziaływaniem na środowisko i całą konsekwencją tego wszystkiego, słowem odrębne „nowe” zagadnienie.).

Utylizacja zużytych produktów naftowych (oleje przepracowane, zużyte rozpuszczalniki organiczne itp.). Zatłaczanie do wyeksploatowanych złóż węglowodorów i podziemnych składowisk odpadów przemysłowych.

1. PRACE POSZUKIWAWCZE

BADANIA SEJSMICZNE – polegają na generowaniu fali sejsmicznej, która jest kierowana z powierzchni ziemi do jej głębokich warstw i po odbiciu od granic podziemnych struktur geologicznych jest rejestrowana przez aparaturę pomiarową (tzw. odbiorniki). Tradycyjna metodą sejsmiczną jest wykonywanie tzw. dwuwymiarowych zdjęć sejsmicznych (2D). Pomiary terenowe prowadzi się wzdłuż wybranych linii (profili sejsmicznych), w miarę równoległych, wiercąc w określonych odstępach otwory (głęb. 10 – 20 m) służące do generacji drgań. W technice trójwymiarowej (3D) odbiorniki ustawione są nie wzdłuż jednej linii, lecz na określonej powierzchni badanego obszaru. Oprócz otworów służących do generacji drgań, w określonych odstępach (500-1000 m) wierci się nieco większe otwory, w których wykonywane są pomiary prędkości rozchodzenia się drgań w strefie przypowierzchniowej. Wiercenie – przewoźnymi urządzeniami wiertniczymi. W otworze znajduje się płuczka (woda). Powierzchnia zajęta podczas wiercenia – ok. 40 m². W celu generacji drgań wykorzystywane są dwie techniki:

detonowanie w otworze odpowiednio dobranych ładunków wybuchowych,

zastosowanie urządzeń mechanicznych tzw. wibratorów posiadających płytę o dużej masie, którą w miejscu wzbudzenia opuszcza się na ziemię i wprowadza w drgania.

Zagrożenia dla środowiska spowodowane pracami sejsmicznymi:

Naruszenie równowagi hydrogeologicznej w obszarze badań. Detonacje ładunków w odwiertach lub wzbudzanie fal sejsmicznych za pomocą wibratorów mogą spowodować mechaniczne naruszenie struktur geologicznych pociągające za sobą ucieczkę płuczki lub samowypływ wody, a w efekcie zaburzenie stosunków wodnych, obniżenie się zwierciadła wód podziemnych lub ich zanieczyszczenie.

Deformacja terenu. Związana jest z wierceniem otworów oraz generacją drgań. Deformacje takie są jednak niewielkie, ale może się zdarzyć, że po dość długim czasie od zakończenia prac tworzą się kawerny podziemne a następnie powstają rozpadliska.

Okresowe zanieczyszczenia atmosfery. Występują one na skutek emisji spalin i pyłów, związanych z nasileniem ruchu taboru samochodowego podczas prac.

Hałas.

Szkody rolne i leśne. Są one związane ze zniszczeniem szaty roślinnej w wyniku prac wiertniczych oraz ruchu pojazdów wzdłuż profili sejsmicznych i tras dojazdowych. Zniszczenie upraw i poszycia leśnego w pasie ok. 2 m, wzdłuż profilu sejsmicznego. Często konieczne jest wycięcie pojedynczych drzew.

Ochrona środowiska podczas wykonywania badań sejsmicznych:

Nadzór geologiczny w trakcie prowadzenia wierceń i generowania drgań oraz stała obserwacja zachowania się płuczki w otworze umożliwiają wczesne uchwycenia zaburzeń hydrogeologicznych.

Likwidacja odwiertów i deformacji terenu.

Kontrola poziomu wody w studniach po zakończeniu badań sejsmicznych oraz inspekcja powierzchni ziemi w rejonie badań umożliwia wykrycie niewielkich, niezauważalnych wcześniej uszkodzeń horyzontów wodonośnych, a także zapadania się terenu po zakończeniu prac.

Dbałość o dobry stan techniczny taboru samochodowego oraz odpowiednią jakość stosowanych paliw.

Czuwanie nad bezpiecznym magazynowaniem materiałów wybuchowych (jeżeli są stosowane).

PRACE WIERTNICZE

Zagrożenia środowiska przyrodniczego powodowane przez prace wiertnicze są związane z:

Funkcjonowaniem wiertni – występują tylko podczas przygotowania terenu, montowania urządzeń i podczas wiercenia.

Wprowadzeniem do elementów środowiska ścieków i odpadów wiertniczych – mogą mieć one charakter krótkotrwały lub występować przez dłuższy czas (w zależności od potencjalnej szkodliwości odpadu na środowisko oraz miejsca i sposobu jego składowania).

W przypadku wierceń lądowych wiertnie są lokalizowane zwykle na terenach wykorzystywanych rolniczo lub na obszarach leśnych.

Zagrożenia dla środowiska spowodowane pracami wiertniczymi:

zmiana struktury gleby – dotyczy to miejsca gdzie będą prowadzone prace oraz znajdowały się obiekty niezbędnej infrastruktury (magazyny materiałów i paliw, zbiorniki lub naziemne składowiska odpadów – tzw. doły urobkowe, kotłownie ujęcia wody, pomieszczenia socjalne dla załogi i drogi dojazdowe),

długoletnie miejscowe zahamowanie wegetacji – może wystąpić na skutek nieprawidłowego stosowania herbicydów podczas przygotowywania terenu pod wiertnię i dróg dojazdowych,

lokalne zanieczyszczenie powierzchni ziemi substancjami ropopochodnymi, materiałami do sporządzania płuczek wiertniczych i regulacji ich właściwości,

zniszczenie urządzeń melioracyjnych – powoduje to zmianę stosunków wodnych na danym terenie,

skażenie okolicznych wód powierzchniowych – może nastąpić w wyniku przedostawania się do nich zanieczyszczeń z terenu wiertni (np. ścieki bytowe),

skażenie wód podziemnych – może nastąpić przez migrację zanieczyszczeń z powierzchni terenu, ze składowisk odpadów lub w wyniku ucieczki płuczki,

zaburzenie równowagi hydrogeologicznej – w wyniku niedostatecznej izolacji przewiercanych horyzontów wodnych,

nadmierny pobór wody do celów technologicznych i socjalno-bytowych

zanieczyszczenie atmosfery – w wyniku emisji spalin z silników napędowych, lokalnych kotłowni, silników taboru samochodowego oraz pochodni, w których okresowo jest spalany gaz towarzyszący ropie,

emisja hałasu – z urządzeń pracujących na wiertni oraz sporadycznie podczas tzw. syfonowania otworów.

Wszystkie te negatywne zjawiska występują na niewielkim obszarze przez niezbyt długi czas i na ogół w niewielkiej skali; z reguły nie będą powodowały poważniejszych szkód ekologicznych, a ponadto łatwo ich uniknąć bądź w znacznym stopniu ograniczyć, stosując odpowiednie środki techniczne i organizacyjne.

Całkowicie odmienna jest sytuacja w przypadku awarii, które polegają na erupcji z otworu płuczki wiertniczej i płynów złożowych. Gwałtowny ich wypływ pod dużym ciśnieniem może być poprzedzony objawami sygnalizującymi zbliżające się niebezpieczeństwo (np. ucieczka płuczki z otworu – tak jak to miało miejsce w przypadku erupcji gazu w Wierzchowicach w lipcu 2002r.). Zjawiska takie mogą prowadzić do powstania sytuacji bardzo groźnych dla zdrowia i życia ludzi. Należy do nich zaliczyć trudne do ugaszenia pożary ropy i gazu, emisje silnie toksycznego siarkowodoru, zalanie terenu gorącą solanką, wypłukanie zawartości dołu urobkowego i w konsekwencji rozległe skażenie terenu, zniszczenie szaty roślinnej oraz groźne skażenie i zamulenie wód.

Stany awaryjne zdarzają się w związku z:

nieprzewidywalnością zjawisk przyrody,

zawodnością urządzeń,

błędami popełnianymi przez ludzi.

Odpady wiertnicze – tworzą się w każdym procesie głębienia otworów i składają się ze zużytej płuczki i zwiercin. Skład odpadów jest bardzo zróżnicowany ze względu na różnorodność przewiercanych formacji skalnych oraz rodzajów stosowanych płuczek.

Niekorzystne oddziaływania odpadów wiertniczych na środowisko przyrodnicze może polegać na:

lokalnym zubożeniu środowiska glebowego w tlen w związku z dużą zawartością reduktorów,

wymywaniu z odpadu do otaczającego środowiska zanieczyszczeń powodujących skażenie wód, np. jonów metali ciężkich bądź substancji ropopochodnych,

zamuleniu wód podziemnych lub/i powierzchniowych przez wymywanie z odpadu materiałów tworzących drobno zdyspergowaną i trudno opadającą zawiesinę,

znacznym zmianom siły jonowej roztworów glebowych w skutek migracji jonów chlorkowych z odpadu do otoczenia, których nadmierne stężenie utrudnia roślinom pobieranie składników pokarmowych z gleby i hamuje lub nawet całkowicie powstrzymuje kiełkowanie i rozwój roślin,

zaburzeniu stosunków wodnych w terenie składowania odpadu w wyniku jego zwartej struktury i małej przepuszczalności,

zapadnięciu gruntów – powodują odpady mało odwodnione.

Działania na rzecz minimalizacji zagrożeń:

prawidłowy wybór miejsca lokalizacji wiertni:

na nieużytkach lub gruntach o słabej klasie,

w przypadku lokalizacji w terenach leśnych – minimalizacja wycinki drzewostanu,

głębokość zalegania wód gruntowych powinna być możliwie duża,

niska przepuszczalność i dobra wytrzymałość mechaniczna gruntu,

brak w bezpośrednim sąsiedztwie wód powierzchniowych,

maksymalne wykorzystanie istniejącej sieci dróg,

odpowiednie przygotowanie terenu wiertni:

usunięcie humusu,

pokrycie terenu rozbieralnymi płytami betonowymi,

stosowanie geomembran – czyli nieprzepuszczalnych, odpornych chemicznie i trwałych wykładzin z polietylenu o dużej gęstości,

otoczenie terenu wiertni rowem opaskowym zbierającym zanieczyszczone wody opadowe i inne nie kolektorowane ścieki (np. pochodzące z mycia urządzeń),

wykonanie opasek melioracyjnych wokół wiertni,

technologia prowadzenia prac wiertniczych powinna zapewnić minimalizację ilości odpadów tworzących się w procesie wiercenia (przy wierceniach do 2000 m – ilość odpadu nie powinna przekraczać 0,5 m3 na 1 m wiercenia),

odpady powinny być gromadzone w szczelnych zbiornikach lub dołach urobkowych, które powinny mieć:

a)     prawidłową lokalizację,

b)    odpowiednią pojemność, z uwzględnieniem rezerwy umożliwiającej przyjęcie większej niż spodziewana ilości odpadów,

c)     zaplanowaną konstrukcję umożliwiającą bezpieczne gromadzenie odpadów i likwidację po zakończeniu wiercenia,

d)    konstrukcję umożliwiającą segregację odpadów o różnym stopniu szkodliwości, a tym samym minimalizację odpadów wywierających silny niekorzystny wpływ na środowisko,

e)     skuteczną izolację wewnętrzną – warstwa iłu, zaczyn polimerowo-iłowy lub geomembrana,

ścieki socjalno-bytowe powinny być gromadzone osobno, w taki sposób aby zapewnić ich bezpieczną likwidację,

organizacja prac zapewniająca eliminację możliwych do uniknięcia uszkodzeń strefy przyodwiertowej, rozlewów paliw, smarów i olejów, rozsypywania środków szkodliwych i niekontrolowanego odprowadzania do gleby ścieków,

sporządzanie płuczki z materiałów o możliwie niewielkiej i znanej szkodliwości,

oszczędna gospodarka płuczką i wodą,

staranna segregacja odpadów o różnym pochodzeniu i charakterze.

Ochrona środowiska podczas prowadzenia wierceń:

natychmiastowa likwidacja wszelkich rozlewów substancji ropopochodnych,

przestrzeganie zasady segregacji odpadów o różnym stopniu szkodliwości a zwłaszcza:

osobne gromadzenie odpadów olejowych,

niedopuszczenie do mieszania ścieków socjalno-bytowych z technologicznymi,

kierowanie wszelkich ścieków technologicznych do przeznaczonych dla nich kolektorów,

deponowanie w dole urobkowym lub zbiornikach tylko odpadu wiertniczego i ewentualnie nadmiaru płuczki bądź zaczynów cementowych,

osobne gromadzenie odpadów wiertniczych o niewielkiej i dużej szkodliwości dla środowiska,

zbieranie i segregacja zbędnych opakowań oraz dopilnowanie by trafiły one na odpowiednie składowiska,

oszczędna gospodarka płuczką i wodą,

wywóz płuczki i odpadów z terenu wiertni – za pomocą odpowiednich środków transportu (unikanie rozlewów na trasie przejazdu),

rejestracja zużycia wody.

Ochrona środowiska podczas likwidacji wiertni

Po likwidacji odwiertu, demontażu urządzeń wiertniczych i wywiezieniu sprzętu należy podjąć działania mające na celu przywrócenie terenu do jego pierwotnego stanu.

Działania w tym zakresie polegają na:

rozebraniu i usunięciu z podłoża elementów, które służyły do izolacji powierzchni,

dokonaniu zabiegów agrotechnicznych, które rozluźnią strukturę gleby skompaktowanej pod wpływem ciężkiego sprzętu,

rozplantowaniu przechowywanej warstwy humusu,

odnowieniu szaty roślinnej czyli zalesieniu wylesionego obszaru lub rozpoczęciu uprawy,

usunięciu ścieków

ścieki po oczyszczeniu (podanie „in situ” odczynników koagulujacych i flokulujących oraz chemiczne natlenienie, dla usunięcia ropopochodnych stosuje się filtrację przez materiały sorpcyjne) – odprowadzane do wód powierzchniowych, ścieki o dużym zasoleniu – przechowywane w zbiorczych składowiskach wykładanych geomembranami,

likwidacji odpadu pozostałego w dole urobkowym – po wykonaniu oceny zagrożeń dla środowiska wybiera się jedną z metod likwidacji odpadu:

odwodnienie odpadu i rozprowadzenie go w środowisku z ewentualnym wykorzystaniem go do celów rolniczych,

przeniesienie odpadów do rowów rozprowadzających, odwodnienie, wymieszanie z glebą i przykrycie warstwą humusu,

przeniesienie odpadów do rowów rozprowadzających, odwodnienie, dodanie składników wiążących wodę (gipsu lub cementu)oraz środków zestalających (szkło wodne), wymieszanie z glebą i składowanie pod jej warstwą,

składowanie odpadu w warunkach pełnej izolacji od otoczenia w specjalnie przygotowanym składowisku.

Odpady, które w wyniku badań chemicznych zostaną uznane za szkodliwe dla środowiska przyrodniczego w związku z:

zwiększoną zawartością metali ciężkich,

zwiększoną zawartością olejów i smarów (ropopochodnych),

zwiększoną zawartością reduktorów organicznych,

dużą tendencją do tworzenia drobno zdyspergowanej i trudno opadającej zawiesiny

powinny być przed zdeponowaniem w glebie poddane procesowi zestalania.

Pozytywne skutki procesu zestalania:

trwałe zatrzymywanie w zestalonej strukturze wielu zanieczyszczeń (np. oleje, smary, metale ciężkie),

usunięcie właściwości tksotropowych odpadów wiertniczych, które w praktyce przejawiają się w niestabilności podłoża w terenie składowania odpadów (odpowiedni dobór środków solidyfikacyjnych umożliwia uzyskanie takiej konsystencji odpadów, aby nie następowało zapadanie terenu w miejscu składowania,

uzyskanie materiału o małej przepuszczalności hydraulicznej, tak aby nie następowało zapadanie terenu w miejscu skladowania,

likwidacja zagrożeń związanych z zamulaniem wód powierzchniowych i podziemnych.

Solidyfikacja odpadów nie stanowi rozwiązania umożliwiającego deponowanie w gruncie odpadów o bardzo dużej zawartości ropopochodnych oraz odpadów o dużym zasoleniu (aniony chlorkowe są zatrzymywane przez zestalony odpad w niewielkim stopniu – do ok. 20 %).

Najpowszechniejsze jest gromadzenie tych odpadów w zbiorczych składowiskach, możliwie starannie izolowanych od podłoża. Problemy – miejsce składowania i transport do tych miejsc.

Badania nad odsalaniem odpadów (w Polsce bardzo dużo takich odpadów występuje).

EKSPLOATACJA ZŁÓŻ ROPY I GAZU

Ropa może wydostawać się na powierzchnię na wiele sposobów. Niekiedy ciśnienie wody znajdującej się pod złożem ropy jest na tyle duże, że ta jest wtłaczana do szybu i sama wędruje do góry. Bywa, że ropę wypycha na powierzchnię ciśnienie znajdującego się nad nią gazu. Bywa również, że ropę trzeba pompować, gdyż ciśnienie ropy jest niewystarczające do samoczynnego wypływu ropy.
     Często ilość gazu towarzyszącego ropie jest na tyle mała, ze jego eksploatacja jest nieopłacalna. W takim wypadku gaz jest spalany nad głowicą odwiertu. Czasem gaz jest używany jako paliwo do napędzania urządzeń wydobywczych. Niekiedy wtłacza się go z powrotem pod ziemię, by utrzymać stałe tempo wypływu ropy. Czasami w tym samym celu używa się ropy.

Koncesja udzielona na wydobycie ropy uprawnia eksploatatora złoża do prowadzenia działalności na tzw. obszarze górniczym, którego granice pokrywają się najczęściej z konturem złoża. Teren górniczy czyli teren objęty przewidywanym wpływem działalności związanej z wydobyciem ropy (robót górniczych) nie pokrywa się zwykle z obszarem górniczym. Jest to teren, na którym w wyniku budowy i funkcjonowania kopalni ropy mogą występować zagrożenia środowiska. Ze względu na to, że okres w którym prowadzi się wydobycie ropy ze złoża jest długi, zagrożenia te należy rozpatrywać bardzo wnikliwie, gdyż trwające przez wiele lat niekorzystne oddziaływania na geokomponenty mogą doprowadzić do powstania trudnych do likwidacji szkód ekologicznych.

Zanieczyszczenie powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza podczas eksploatacji złóż:

Lotne składniki ropy i innych płynów złożowych.

metan,

węgowodory alifatyczne

Spaliny z kotłowni oraz z silników spalinowych wytwarzających energię niezbędną do zasilania urządzeń wydobywczych (pompy i kompresory), a także gazy spalinowe pochodni.

Szkodliwość tych spalin dla środowiska wynika z obecności w nich następujących związków:

tlenków azotu (NO_X), głownie NO i NO₂,

tlenków siarki (SO_X), a przede wszystkim SO₂,

węglowodorów i związków organicznych (formaldehyd) powstałych w wyniku niecałkowitego spalania paliw,

metanu i węglowodorów aromatycznych (benzen, etylobenzen, toluen, ksylen), które stanowiły składniki paliw i nie uległy spaleniu,

tlenku węgla utworzonego w wyniku niecałkowitego spalania pierwiastka węgla zawartego w paliwie w różnych formach.

Eksploatacja złóż lądowych

Zanieczyszczenie wód podziemnych, powierzchniowych i gleb

Towarzyszące wydobyciu ropy naftowej zagrożenia gleby, wód powierzchniowych i podziemnych wywołane są odprowadzaniem do tych elementów środowiska zanieczyszczonych ścieków i odpadów wytwarzanych podczas funkcjonowania kopalni. Strumienie ścieków i odpadów, oprócz substancji zawartych w płynach złożowych, zawierają również wiele składników wprowadzanych w wyniku operacji technologicznych mających na celu intensyfikację wydobycia, ułatwienie rozdziału płynów złożowych, zwiększenie drożności rur wydobywczych.

Głównym strumieniem kierowanym w okresie funkcjonowania kopalni do środowiska są wody złożowe. Ich ilość może znacznie przekraczać ilość wydobywanej ropy. Najczęstszym sposobem likwidacji tego strumienia jest wtłoczenie wód złożowych w nieproduktywne horyzonty chłonne. Bardzo rzadko wody te są bezpośrednio zrzucane do wód powierzchniowych.

Zatłaczanie wód złożowych w nieproduktywne horyzonty chłonne może spowodować skażenie wód podziemnych. Może to wynikać z:

wysoka zawartość zanieczyszczeń,

złe rozpoznanie warunków hydrogeologicznych,

nieprawidłowe przeprowadzenie zabiegu zatłaczania.

Oceniając szkodliwość wód złożowych dla środowiska bierze się pod uwagę przede wszystkim:

substancje ropne i ropopochodne (oleje),

nierozpuszczalne w wodzie wyższe węglowodory zdyspergowane w formie emulsji,

rozpuszczone organiczne składniki ropy: węglowodory alifatyczne, kwasy tłuszczowe (z rop parafinowych), kwasy naftenowe (z rop asfaltenowych), fenole, weglowodory aromatyczne (benzen, toluen, etylbenzen),

metale ciężkie (kadm, miedź, chrom, ołów, nikiel, srebro, cynk),

radionuklidy (rad, radon),

sole nieorganiczne (głównie NaCl),

deficyt tlenu,

związki chem. wprowadzane podczas operacji technologicznych, które mają na celu ułatwienie wydobycia ropy i zwiększenie efektywności rozdziału płynów złożowych, mogą być one bardzo różnorodne np:

związki powierzchniowo czynne (wyższe alkohole i kwasy tłuszczowe),

inhibitory korozji (sole nieorganiczne: chromiany, fosforany, molibdeniany sodu),

inhibitory organiczne (zabezpieczające przed zmniejszaniem się drożności urządzeń na skutek tworzenia się osadów soli) – estry kwasów fosforoorganicznych, aminoalkohole,

inhibitory wydzielania parafiny oraz biocydy,

koagulanty i flokulanty (związki poliaminowe),

środki przeciwdziałające pienieniu (polimery krzemoorganiczne, estry poliglikoli).

Wszystkie te składniki wód złożowych mogą mieć negatywny wpływ na środowisko i stwarzają potencjalne zagrożenia, których skala zależy od stężenia zanieczyszczeń i wrażliwości elementów środowiska.

Inne zagrożenia dla gleb, wód powierzchniowych i wgłębnych:

zanieczyszczenie terenu kopalni ropą surową i ropopochodnymi (operacje technologiczne pompowania, przelewania, przetłaczania), na ogół niewielkie skażenia ulegają biodegradacji, jednak utrzymujące się przez dłuższy czas mogą przenikać z wodami opadowymi do wód powierzchniowych i wgłębnych,

awarie – mogą powodować poważne skażenia (zniszczenie szaty roślinnej, degradacja obszaru w wyniku pożaru),

ścieki pochodzące z mycia urządzeń technologicznych, zawierające związki ropopochodne i detergenty,

ścieki socjalno-bytowe i śmieci – są one niewielkie ze względu na niezbyt dużą liczebność załogi.

Kopalnie ropy powodują zniekształcenie w klimacie akustycznym środowiska związane z pracą tłoczni ropy i gazu oraz kotłowni, procesami dekompresji, zabiegami syfonowania odwiertów, funkcjonowaniem zaworów bezpieczeństwa.

Działania na rzecz minimalizacji zagrożeń:

Polegają one na ograniczeniu ilości zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery, wód powierzchniowych i podziemnych oraz gleby w okresie eksploatacji złoża. Działania te można podzielić na kilka grup:

Rozwój technologii mający na celu zmniejszenie szkodliwego wpływu na środowisko poszczególnych operacji w procesach eksploatacji złóż:

ograniczenie emisji tlenków azotu – odpowiednie technologie spalania,

ograniczenie zrzutów dwutlenku siarki – stosowanie metod odsiarczania spalin, lub używanie paliw o małej zawartości siarki (eliminacja zasiarczonego oleju, węgla, ograniczenie spalania w pochodniach zasiarczonego gazu),

odsiarczanie gazu – nowoczesne metody umożliwiają niemal całkowitą konwersję siarkowodoru do siarki elementarnej,

ograniczenie emisji metanu i lotnych związków organicznych można osiągnąć poprzez:

niedopuszczenie do zrzutu do atmosfery surowego metanu,

odpowiednie konstrukcje pochodni palników,

hermetyzację zbiorników płynów złożowych (np. tzw. pływające dachy),

stosowanie azotu do przedmuchiwania pochodni zamiast metanu,

zwiększenie efektywności stabilizacji ropy naftowej, tak by zminimalizować zawartość w niej łatwo lotnych składników,

przeglądy i konserwację urządzeń, które mogą być źródłem emisji gazu.

zagrożenia związane z gospodarką wodami złożowymi można minimalizować poprzez:

unikanie wprowadzania do nich nadmiernej ilości środków chemicznych,

analityczną kontrolę rodzaju i stężenia zanieczyszczeń zawartych w wodach złożowych,

wnikliwe rozpoznanie warunków hydrogeologicznych w formacjach do których maja być zatłaczane wody złożowe,

wydzielenie w procesach rozdziału faz niewielkich strumieni wód złożowych silnie zanieczyszczonych i odrębne ich uzdatnianie przed odprowadzeniem do środowiska,

staranne oczyszczanie strumieni wód złożowych odprowadzanych do wód powierzchniowych lub gleby.

Doskonalenie środków technicznych, by zwiększyć efektywność operacji zagrażających środowisku:

wprowadzenie bezpiecznej metody unieszkodliwiania odpadów zawierających radionuklidy:

rozcieńczenie odpadów i rozprowadzenie ich w środowisku,

zdeponowanie odpadów w odwiertach przeznaczonych do likwidacji,

wtłoczenie odpadów w podziemne formacje chłonne,

zdeponowanie odpadów pod warstwą gleby.

Wybór metody postępowania zależy od ilości i rodzaju odpadu, od jego radioaktywności i od cech środowiska, w którym odpad ma być zdeponowany.

Stosowanie nowoczesnych rozwiązań technicznych umożliwiających bezpieczne i skuteczne odsiarczanie zasiarczonego gazu (H₂S).

Wprowadzenie nowoczesnych, czułych i niezawodnych metod monitoringu szkodliwych dla środowiska substancji w strumieniach odprowadzających zanieczyszczenia oraz stanu środowiska na terenach górniczych, by nie dopuścić do powstania szkód ekologicznych. Monitoring obejmuje:

badania czystości wód podziemnych (analiza próbek wody pobieranych z piezometrów),

okresowe badania próbek gleby (z wybranych miejsc narażonych na zanieczyszczenia ropopochodnymi i solanką),

kontrolę szczelności rurociągów tłoczących płyny złożowe,

analizę wielkości emisji metanu i innych węglowodorów z urządzeń i instalacji kopalni.

Stosowanie rozwiązań organizacyjnych gwarantujących staranną realizację zadań z zakresu ochrony środowiska:

prowadzenie analizy ryzyka,

kontrola stanu oraz prawidłowości działania urządzeń wydobywczych i zabezpieczeń przeciwwybuchowych,

szkolenie załogi w działaniach ratowniczych,

edukacja ekologiczna załóg.

Eksploatacja złóż morskich

Platforma jest to konstrukcja ze stali lub żelbetu, stała (nieruchoma, związana trwale z dnem morskim, montowana w stoczni albo na miejscu przeznaczenia) lub pływająca (ruchoma, związana z dnem tylko podczas pracy, holowana na miejsce i tam osadzana na dnie).

Aby zapobiec zalewaniu przez wodę platformy, pozostawia się pod nią tzw. przestrzeń powietrzną (wolną), ponieważ korozja oraz ciśnienie wody na konstrukcję pokładu mogą stanowić poważne zagrożenie. Wielkość tej przestrzeniu ustala się biorąc pod uwagę maksymalną wysokość fali na akwenie, na którym platforma ma być ustawiona.

Na płytkiej wodzie, do około 30 metrów głębokości, platformy buduje się od podstaw na dnie. Do 90 m używa się platform, holowanych na miejsce wiercenia. Gdy taka platforma znajduje się już na miejscu, opuszcza się jej 'nogi', aż spoczną na dnie. Następnie platformę wznosi się do góry, aż znajdzie się dostatecznie wysoko nad powierzchnią wody. Najważniejszy element platformy morskiej stanowi wiertnica morska, składająca się z wieży wiertniczej (konstrukcji kratowej przymocowanej do pokładu platformy), na której zawieszone są przewody wiertnicze ze świdrami. Wieża sięga na wysokość kilkudziesięciu metrów, a jej udźwig dochodzi do kilkudziesięciu ton.
Pod względem przeznaczenia, platformy morskie dzieli się na:

• wiertnicze (służące do wierceń poszukiwawczych i eksploatacyjnych zasobów mineralnych poniżej dna morskiego)
• wydobywcze
• magazynowe
• produkcyjne
• mieszkalne

Głównym strumieniem kierowanym w okresie funkcjonowania kopalni do środowiska morskiego są wody złożowe. Najczęściej wody złożowe po separacji od ropy są zrzucane do wód morskich. Zostają one natychmiast mocno rozcieńczone, w wyniku czego ich stężenie zmniejsza się tak znacznie, że ich wpływ na środowisko morskie można uznać za bardzo niewielki. Rozpuszczone sole nieorganiczne, metale ciężkie i radionuklidy przechodzą w trudno rozpuszczalne siarczany i zostają wbudowane w osady denne.

Jedyne zagrożenia dla środowiska morskiego związane ze zrzutem do mórz wód złożowych związane są z obecnością w nich zemulgowanych olejów.

Działania na rzecz ochrony środowiska podczas prac eksploatacyjnych na morzu na przykładzie firmy PETROBALTIC:

Prace badawcze dla określenia wpływu na środowisko morskie wierceń i eksploatacji ropy,

Techniczne zabezpieczenia otworów wiertniczych i instalacji wydobywczych,

Środki techniczno-organizacyjne dla zwalczania ewentualnych rozlewów i zabezpieczenia środowiska

Techniczne uzbrojenie związane z bezpieczeństwem środowiska stosowane przez PETROBALTIC:

o       głowice przeciwerupcyjne z zasuwami (ciśnienie robocze 70 Mpa) - dla podwyższenia współczynnika bezpieczeństwa stosujemy trzy takie głowice połączone szeregowo, z których każda może być sterowana oddzielnie dając możliwość zamknięcia otworu w sytuacji krytycznej,

o       komputerowy system kontroli wiercenia pozwalający na odpowiednio wczesne ostrzeganie o możliwości komplikacji w procesie wiercenia i eksploatacji,

o       stosowana w procesie wiercenia płuczka wiertnicza jest pozbawiona toksycznych składników, które dopuszczone są do stosowania podczas wierceń na lądzie. Stosuje się zamknięty obieg płuczki wiertniczej i wykorzystuje się ją wielokrotnie do wiercenia po odpowiednim jej przygotowaniu,

o       konstrukcja otworu wyklucza migracje płynów złożowych z warstw niższych do wyższych poprzez stosowanie kolumn rur okładzinowych cementowych w otworze oraz pakerów w otworach eksploatacyjnych,

o       zabezpieczenie przeciwrozlewowe instalacji przesyłowych pozwala na zminimalizowanie ewentualnego wycieku z przewodów poprzez ich segmentową budowę rozdzieloną automatycznymi zaworami bezpieczeństwa,

o       zagrożenie skażeniem przez wody złożowe nie występuje, gdyż przewidziano rozwiązanie pozwalające tłoczyć na powrót te wody, po ich oczyszczeniu do złoża,

o       platformy wiertnicze wyposażone są w biologiczne oczyszczalnie ścieków spełniające wymagania Konwencji Marpol 73/78, a ich stan kontrolowany jest przez uprawnione towarzystwa klasyfikacyjne.