Морские санитары
Опубликовано Редактор 10-10-2010 (2207 прочтений)В 1903 году газеты сообщили, что в бухтах Средиземного моря стали погибать искусственные плантации устриц. Как выяснилось, причиной послужило загрязнение морской воды нефтью, располагавшейся под морским дном в нефтеносных пластах.
Не прошло и полустолетия после «устричной тревоги», как зоолог Петер Дорн сообщил, что из 500 видов морских организмов Неаполитанского залива, по крайней мере, 100 видов уже полностью вымерли.
Нефть «душит» и воды океанов. Сети с мельчайшей ячеей для лова планктона, заброшенные в центральных районах океана, все чаще приносят множество комочков мазута размером от макового зернышка и до нескольких сантиметров в поперечнике.
Маслянистая пленка ограничивает взаимодействие океана и атмосферы: увеличивается отражение солнечной энергии в мировое пространство, снижается испарение воды и насыщение ее кислородом, угнетается развитие планктона, а это приводит к исчезновению рыбы...
Масштабы человеческой деятельности настолько велики, что она способна нанести природным ресурсам морей и океанов непоправимый ущерб.
Грохочут разведочные взрывы у берегов и расплываются на поверхности моря маслянистые нефтяные пятна из скважин. Ни штормовые ветры, ни стометровые глубины, ни илы, в которых вязнут стальные опоры буровых платформ, не могут остановить наступление человека на морские залежи нефти и газа в прибрежной зоне моря. Интенсивная добыча нефти в этих районах, несомненно, увеличит загрязнение морской воды.
Есть и множество других источников загрязнения моря нефтью: промышленные предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и нефтебазы. Причиной нефтяного загрязнения могут быть даже землетрясения, способные разрушить, например, огромные береговые нефтехранилища. И все-таки больше всего в загрязнении моря повинны суда.
Океанские дороги нефти
В 1969 году в мире было добыто свыше 2 млрд. т нефти и около половины этого количества перевезено морем. Нефтепродукты вошли в число важнейших грузов морских флотов планеты. Значительно вырос мировой танкерный флот, а с ним и угроза загрязнения океана. «Достаточно сказать, — пишет Тур Хейердал, — что во время путешествия на «Ра-1» и «Ра-2» нам приходилось видеть: на поверхности моря было столько нефти, что нельзя было зачерпнуть и ведра воды без нефтяных примесей».
В 1914 году (по данным французского профессора Р. Фюрона, приведенным в его книге «Проблема воды на земном шаре») на планете было всего 500 судов, которые работали на мазуте. Остальные, естественно, потребляли уголь. Теперь же едва ли среди всех больших и малых судов, бороздящих Мировой океан, наберется эта самая полтысяча «угольщиков»...
Подсчитано: ежегодно сбрасывается в океаны и моря от 3 до 10 млн. т нефти. В процессе эксплуатации морских судов на них образуются и нефтесодержащие воды.
Заботясь о защите и очистке вод, мы не можем надеяться только на необъятность морских просторов и механизм самоочищения морской воды (физический, химический и биологический, в первую очередь микробиологический).
При температуре ниже 10° С бактериальное окисление протекает очень медленно и нефть, разлитая в арктических морях, может сохраняться, по данным специалистов, до 50 лет.
«Когда заходит речь о судьбах морей и океанов, загрязняемых различными отходами, иногда приходится читать или слышать успокоительные высказывания, — сказал член-корреспондент АН УССР, руководитель Одесского отделения Института биологии южных морей Ю. Зайцев. — Говорят, что море, дескать, слишком велико, чтобы его можно было загрязнить, что в море все перемешивается и трансформируется, что нынешние размеры стоков в сравнении с 1370 тыс. км3 объема Мирового океана столь незначительны, что возмутить спокойствие моря эти стоки не в состоянии. Ушли в прошлое времена, когда природа успешно справлялась с минерализацией и нейтрализацией загрязнителей, поддерживая равновесие в извечном круговороте веществ. В настоящее время темпы загрязнения Мирового океана достигли, а местами уже превышают скорость их естественного распада».
В Советском Союзе принимаются действенные меры для охраны моря от загрязнения. Министерством морского флота СССР разработан и внедрен, к примеру, химико-механизированный метод мойки танков нефтеналивных судов по замкнутому циклу с применением химических препаратов, исключающих выкачку за борт промывочных вод. Балластные и промывочные воды танкеров, как правило, сдаются на береговые очистные сооружения. В портах Клайпеда, Вентспилс, Новороссийск, Туапсе, Батуми и Находка (бухта Чадзуджа) построены береговые сооружения для приема с судов и очистки нефтесодержащих вод. Это предотвращает загрязнение моря. Мойку топливных емкостей сухогрузов перед постановкой их на ремонт осуществляют плавучие зачистные станции. В 1969 году такая станция только в Одесском порту получила от очистки загрязненных вод свыше 1300 т нефтепродуктов и около 400 т китового жира, защитив тем самым акваторию порта, флору и фауну большого района Черного моря.
Если в открытом море нефтяное загрязнение лишь в наши дни приобретает угрожающий характер, то порты первыми десятилетия назад Ощутили всю тягость загрязнений. В портах и родились средства борьбы с нефтью.
...Мазут имеет удельный вес, близкий к весу воды, которая достигает максимальной плотности при температуре 4° С. При низких температурах мазут охлаждается и его плотность сравнивается с плотностью воды. Он уже не растекается по поверхности, а концентрируется в плотные черные мячики, пронизывающие всю толщу воды.
Первые портовые мусоросборщики были созданы для борьбы именно с такими, уже «сформировавшимися» пятнами. Это были катера с машиной в корме. У .катеров отрезали носовую часть, а в трюм вставляли лоток. Наезжая на пятно, катер забивал лоток твердым мусором с налипшей нефтью. После каждого рейса «улов» перегружался краном на автомашину и отправлялся на свалку.
Опыт показал высокую эффективность таких катеров для борьбы с твердым мусором, но нефть, к сожалению, чаще всего ускользала от катера.
Основные источники загрязнения окружающей среды.
Миллионные стада автомобилей (2), ТЭЦ (5), удобренные химикалиями поля (1), газохранилища (8), жилые массивы (10), ирригационные сооружения (13), промышленные предприятия (4, 9, 14), авиация (16), ракетные полигоны и пусковые площадки (20), выветриваемые почвы (15) ежесуточно отравляют атмосферу планеты сотнями тысяч тонн газов, мельчайших частичек несгоревшего топлива, прочими отходами.
Акватории загрязняются в результате добычи нефти в морях и океанах (7), аварий судов (17, 18), естественных разливов нефти (12), «захоронения» в морских пучинах различных отходов (19), стоков в рени, моря и океаны загрязненных вод (6, 11), цветения пресных вод из-за нарушения экологического режима (21, 22).
Редуты в море
В море нефть попадает вместе с откачиваемой за борт водой — счет идет на граммы; выплескивается в воду килограммами во время бункеровки, когда внезапно лопается шланг, соединяющий судно с берегом; низвергается сотнями тонн из пробоины при авариях судов. Впрочем, количественная сторона не изменяет главного принципа всех конструкций для сбора нефти: необходимо отделять нефть от воды, а в идеале, конечно, собирать только нефть. С этим направлением тесно связано развитие и других средств, которые, собственно говоря, не устраняют самих нефтяных загрязнений, но зато существенно ограничивают площадь их распространения. Это боновые заграждения. Первые из них были довольно-таки примитивны: основой служили бревна, связанные веревками. Постепенно они превратились в конструкции, использующие все достижения современной техники и химии. Так, одно из последних боновых заграждений состоит из трех гибких вертикальных труб, соединенных между собой и покрытых искусственным нефтемаслостойким каучуком. У нижней трубы есть еще и дополнительный балласт. В походном состоянии это боновое заграждение свернуто на катушку. В рабочем — нижняя труба заполняется водой, а верхние — воздухом. Считанные мгновения нужны спасателям, чтобы перед нефтяным пятном вырос многометровый барьер, преграждающий путь загрязнению. Боновые заграждения «связывают» нефтяное пятно, лишая его мобильности, не давая разбежаться по поверхности воды.
Особенно большую роль боновые заграждения играют при аварийных разливах нефти вблизи берега, когда от быстроты маневра зависит спасение пляжей. Счет идет буквально на минуты.
Минимальный вес и высокую мобильность заграждениям обеспечивает современная химия.
Некоторые конструкции выполнены из пенопластовых «бревен» или из нейлоновой полосы с поплавками. Легкость заграждений позволяет использовать их не только, так сказать, стационарно, но и для «охоты» на нефтяные пятна. Это напоминает охоту на волка с загонщиками, которые все уже и уже сжимают круг вокруг хищника, наводя его на стрелков. Подобно загонщикам, катер, установив боновое заграждение вокруг пятна, постепенно уменьшает диаметр заграждения, подтаскивает нефть к «охотнику» — судну, снабженному насосом. Концентрация нефти на поверхности оказывается в таком случае достаточно большой для того, чтобы откачать ее насосом в судовые цистерны. Там нефть окончательно отделяется от воды. Способ, несомненно, хорош, «о все же несовершенен: в цистерны попадает много воды, которая к тому же основательно перемешивается с нефтью насосом.
Тогда на шланге насоса стали устанавливать нефтеловушки. Сначала это были простые поплавки со щелями, располагавшимися на уровне ватерлинии поплавка. Считалось, что через эту щель будет входить только слой, плавающий на поверхности, то есть в основном нефть. Однако волны внесли свои поправки в конструкцию. Поплавок стал «захлебываться», а волны — перекатываться через него, забрасывая нефть за ловушку. Пришлось отказаться от простого решения и создавать ловушки более сложного типа, которые автоматически поддерживали постоянство толщины поступающего слоя.
И все же подобные нефтеловушки далеко не идеальны: им не хватает маневренности. Это и привело к созданию самоходных нефтемусоросборщиков (НМС) — более совершенного варианта непритязательных мусоросборщиков, о которых мы рассказали выше.
НМС на «охоте»
По принципу улавливания нефти НМС разделяются на две основные группы. Одни суда используют принцип адгезии — прилипания и впитывания, работают с отстоявшейся нефтью. Понятно, что первыми оказались не у дел те НМС, у которых сразу за приемником размещался насос, перемешивающий всю принятую нефтеводяную смесь. За ними исчезли и сборщики, которые .принимали нефть через отверстия на уровне ватерлинии во время движения судна.
Современные НМС приняли на вооружение устройство, автоматически поддерживающее постоянную толщину слоя поступающей внутрь воды. В комплексе с ним работает многокаскадный сепаратор. А насос переместился в «хвост» всей системы и откачивает воду только из последнего каскада. Так нефть предохраняется от перемешивания с забортной водой.
В портах СССР работают более 100 современных НМС такого типа. Они снабжены не только цистернами для отсепарированной нефти, но и устройствами для сбора твердого усора.
Такие НМС могут работать даже волне почти метровой высоты, оригинальная конструкция винта, служит и движителем и насосом, позволяет советским НМС успехом работать и маневрировать в тесноте акваторий портов и прибрежной полосы. При необходимости можно переключить всю мощность НМС на «подтягивание» к приемному устройству нефтяной пленки и мусора. Недаром этот тип НМС, созданный в Центральном черноморском проектно-конструкторском бюро, получил высокую оценку не только в нашей стране, но и за рубежом.
Схематически устройство НМС выглядит так. Нос катера раскрывается вокруг вертикальных осей. Борта двойные, в них находятся воздушные отсеки, поддерживающие среднюю часть — «ванну» из нескольких отделений — каскадов. В носовой части «ванны» — мусороуловитель и емкость для мусора, а также шибер — устройство для пропуска только верхней тонкой пленки воды вместе с нефтью. В корме располагается рулевая рубка, под ней — мотор, который приводит в движение винт в канале под днищем.
Собранная НМС нефть, как, впрочем, и топливо, необходимое для работы самого катера, хранится во время рейса в кормовых цистернах.
Эта выдающаяся... тряпка
На совершенно другом принципе работают адгезионные НМС. Нынешним нефтесборщикам этот способ подарила сама история.
В районе Баку нефть добывали с древних времен. Случалось, что она попадала в море. Сильные северные ветры несли нефтяные пятна на юг, в безлесный Иран, где бедняки с нетерпением ожидали «бесплатное топливо». Они расстилали на берегу тряпье, в том числе старые обрывки ковров. Когда эти тряпки пропитывались нефтью, их отжимали и снова раскладывали на берегу.
Естественно, что бакинские нефтяники вспомнили об этом, когда потребовалось «чистить» Каспийское море. Инженеры использовали, так сказать, готовый опыт. На шлюпке установили барабан, обшитый «ов-ром, с отжимным bjhhkom над ним. Барабан погружался в воду, нефть прилипала, а затем отжималась валиком. Первые опыты прошли удачно. Но затем, по мере износа и загрязнения ковра, устройство работало все хуже и хуже. Но нет худа без добра. Инженеры заметили, что в тех местах, где ковер оторвался, нефть прилипла к самому барабану. Обшивку барабана сделали из цинкового листа, а отжимной валик заменили отжимным скребком.
Уже в этих старейших образцах НМС были заложены два главных направления, по которым в дальнейшем шло развитие адгезионных конструкций, основанных на прилипании нефти к поверхности рабочего органа и на пропитывании нефтью рабочего органа НМС.
Во всех последующих конструкциях НМС в широком диапазоне меняется лишь положение, размер, форма рабочего органа, но основные принципы работы остаются прежними. В некоторых конструкциях вместо барабана устанавливают бесконечные ленты. Гладкие, если используется принцип прилипания, пористые, когда предпочтение отдается принципу пропитывания.
Так, опытная установка, предложенная в США университетом штата Техас, подает в загрязненную воду непрерывную ленту из ворсистого хлопчатобумажного полотна. Лента быстро насыщается нефтью, после чего возвращается в аппарат, где валки отжимают нефть в контейнер. При повторном использовании нефть впитывается так же хорошо.
Подобная установка может работать и на спокойной воде, и при волнении. Эффективность нового метода примерно в 10 раз выше известных в настоящее время.
В поисках материала для лент был испытан не только хлопок, но и синтетика. Лучшим все же оказался хлопок.
Впрочем, нельзя не сказать о главном недостатке адгезионных НМС, который, к сожалению, присущ и самым лучшим конструкциям. До сих пор никому не удается полностью очистить ленту или барабан от налипшей нефти.
К адгезионным НМС тесно примыкают и нефтесборщики, разбрасывающие по морю различные пористые материалы. Поры впитывают нефть. Список средств, предложенных и испытанных в разных странах мира, внушителен и разнообразен: от соломенных матов и толченой сосновой коры (два литра съедают литр нефтепродуктов) до пенополиуретана (кубометр впитывает до тонны сырой нефти).
Несмотря на внешнее сходство, от подобных средств принципиально отличается применение песка и глины с нанесенными на них активными добавками. Так, одна из голландских нефтяных компаний оборудовала судно со штангами длиной по 20 м, расположенным и по миделю с обоих бортов. Через 40 патрубков с отверстиями выбрасывается песок, обработанный химическим составом. Прежде чем нефть унесет их в море, песчинки обволакиваются нефтяной пленкой и под собственной тяжестью опускаются на морское дно. Образцы воды, взятые после обработки, показывают высокое качество очистки. Подобным образом было «затоплено» за 45 мин нефтяное пятно весом до 100 т.
В Латвийской ССР разработан более дешевый способ очистки залитых нефтью и мазутом водных пространств — с помощью глины, которая не требует специальных активных добавок.
Обыкновенную глину разогревают до 800°C. Мельчайшие ее частички спекаются, придавая материалу повышенную пористость. Эти поры, словно губки, вбирают нефть. Маслянистая жидкость обволакивает каждую частицу распыленного материала и тонет вместе с ним. Происходит это за несколько секунд. Каленая глина показала себя неплохим пожарником. Она тянет на дно и загоревшуюся нефть, погасив ее на первых миллиметрах пути. Но, к сожалению, песок и глина, погружаясь с нефтью хо.я и в меньшей степени, но все же отравляют морскую флору и фауну.
Морям быть чистыми!
Забота о водной среде нашла отражение и в рлде международных соглашений, подписанных нашей страной, в постановлении ЦК КПСС И Совета Министров СССР «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов».
Но все же избежать полностью загрязнения нефтью моря пока не удается. Поэтому нужны действенные и технически грамотные меры ликвидации подобных загрязнений.
Мировой океан обширен. Чтобы сохранить и умножить природные богатства в планетарных масштабах, усилий какой-либо одной страны явно недостаточно. Нужны международная кооперация, совместные научные исследования, согласованные меры по охране морей и океанов от загрязнения Генеральный секретарь ЦК КПСС товарищ Л. И. Брежнев в Отчетном докладе ЦК КПСС XXIV съезду сказал: «...мы готовы участвовать и в коллективных международных мероприятиях по охране природы и рациональному использованию ее ресурсов».
Наша страна уже сотрудничает по этим вопросам со странами СЭВ, Францией, Швецией, Финляндией. В мае 1972 года было подписано и советско-американское соглашение о сотрудничестве в области охраны окружающей среды, в том числе морей и океанов. Специалисты Министерстве морского флота СССР посетили американские прибрежные города и познакомились там с опытом борьбы с нефтяным загрязнением (встреча эта состоялась в мае 1973 года в Нью-Лондоне, штат Коннектикут).
Летом 1973 года в Одессе состоялось второе совещание рабочей труппы. Ее принимали представители Министерства морского флота СССР. Советские специалисты подчеркнули, что они занимаются всем комплексом проблем, связанных с охраной войной среды от загрязнения нефтью и ее продуктами.
...Представим себе глобальную, в масштабах земного шара, нефтеочистную службу будущего.Радары, установленные на искусственном спутнике Земли, зафиксировали в Средиземном море пятна выброшенной танкером нефти. Почти одновременно в штаб пришла радиограмма: «Танкер грузоподъемностью 10 тыс. т с полным грузом — сырой нефтью в результате посадки на каменистый грунт получил пробоины в двух центральных и двух танках левого борта. В море вылилось около 1000 т нефти. Образовавшееся нефтяное пятно диаметром около 1 км движется к берегу.. »
На помощь терпящему бедствие танкеру идут спасатели, пожарные суда, водолазный бот и буксиры. Патрульный вертолет штаба получил задание вести наблюдение за продвижением нефтяного пятна,
С момента получения сигнала прошло не так много времени, а метеослужба уже снабдила дежурного точными сведениями о состоянии моря, скорости и направлении ветра в районе аварии и прогнозом дрейфа нефтяного поля на основе долговременных прогнозов и оперативных поправок. Внимательно ознакомившись с ними, дежурный принял решение о ликвидации разлива нефти.
В море ушел нефтесборщик, корабль-матка. Этот морской катамаран оборудован всем необходимым для ограждения и ликвидации нефтяного пятна: и навесными средствами, и легкими поплавковыми устройствами для сборе нефти, и боновыми заграждениями — обычными, из пластмассы, и огнестойкими, из металла, и, наконец, четырьмя НМС. Два из них сепарационного типа и один — адгезионного. Последний с лентой из синтетического материала, который в зависимости от температуры меняет свои здгезионные свойства. Такая лента, проходя через зону обогрева, легко расстается с нефтью и вновь готова для захвата следующей порции нефтяного пятна.
Четвертый — катер-буксировщик с бункерами, наполненными паутиноподобным пластиком, который перед употреблением растворяется в составе типа ацетона. Нефтяное пятно, покрытое им, после затвердевания образует своеобразный плот: его и буксируют к берегу.
Придя на место разлива, морской катамаран приступил к работе. Через несколько часов в штаб поступила радиограмма: «Разлив нефти ликвидирован. Следую курсом порт приписки...»
Михаил Нейдинг,
ведущий конструктор Центрального черноморского проектно-конструкторского бюро Министерства морского флота СССР,
Роберт Короткий,
журналист
Журнал "Техника - Молодежи" №7 1976 г.
