Apraksts:

darbā analizēsim šo problēmu no trīs dažādiem aspektiem: fizikas, ķīmijas un bioloģijas. Darba mērķis ir analizēt naftas problēmu un tās postījumus dabā, kā arī pierādīt visu triju dabas zinātņu savstarpēju mijiedarbību. Darba gaitā tiks atklāta šīs problēmas aktulaitāte.

Darbs:

Ievads


Mūsdienu cilvēka saimnieciskās darbības, kā arī nepareizas dabas aizsardzības rezultātā iet bojā daudz augu, dzīvnieku un mikroorganismu. Traģiskākais ir tas, ka bojā gājušie indivīdi nereti ir pēdējie kādas sugas pārstāvji. Mūsu laikmeta tipiskākā iezīme ir ārkārtīgi strauja transporta un tehnoloģiju attīstība. Ik dienas jāpārvieto viss, sākot ar vairumu Zemes iedzīvotāju un viņu uzturlīdzekļiem un beidzot ar rūpniecības un enerģētikas izejvielām. Visas transporta trases traucē, bojā vai pat pilnīgi izjauc dabisko režīmu gaisā, uz zemes un ūdenī.
Lai vairāk uzzinātu par šāda veida nelaimēm, ko dabai nodara cilvēks, izvēlējāmies tēmu, kas ir šīs problēmas spilgts piemērs-2002. gada 19.novembrī Spānijas vēsturē bija viena no tumšākajām dienām, kad uz Portugāles pusi, vairāk nekā 200 km no Spānijas krastiem, nogrima naftas kuģis Prestige (Prestižs). Šī katastrofa plaši aprakstīta žurnālā “Vides Vēstis”, 2003. gada februāra numurā.
Mūsu darbā analizēsim šo problēmu no trīs dažādiem aspektiem: fizikas, ķīmijas un bioloģijas. Darba mērķis ir analizēt naftas problēmu un tās postījumus dabā, kā arī pierādīt visu triju dabas zinātņu savstarpēju mijiedarbību. Darba gaitā tiks atklāta šīs problēmas aktulaitāte.
Darba uzdevumi ir:
1) analizēt naftu no dabaszinātņu viedokļa sakarā ar doto rakstu
2) atrast tam teorētisko pamatojumu
3) izpētīt naftas problēmu atsevišķi no katra aspekta
4) sasaistīt un pierādīt bioloģijas, ķīmijas un fizikas savstarpējo saistību, secinājumos.


Nafta no fizikas viedokļa

Nafta ir derīgais izraktenis, kas veidojas un uzkrājas zemes garozā, tā ir viena no galvenajām enerģētikas izejvielām. Naftu kā kurināmo sāka plaši lietot kopš 19. gs. beigām, kad tika izgudroti iekšdedzes dzinēji., kuros par degvielu lieto naftas pārstrādes produktus. Tīra nafta lielos daudzumos tika iegūta 1880. gadā, un kopš tā laika tās iegūtie daudzumi pieauguši in turpina pieaugt katru gadu.Attīrīti naftas produkti dod vairāk nekā 60% no nepieciešamā enerģijas daudzuma. Jāpiebilst, ka darbība ar naftu nav pilnīgi droša, lai tādos apmēros neizraisītu kādu avāriju. Tā kā daudzas naftas atradnes atrodas okeāna dzīlēs, vai arī tā tiek transportēta pa ūdeni, tad ne vienmēr naftas izplūšana saistāma ar tankkuģu avārijām, tas notiek arī iegūšanas procesā. Globāli skatoties avārijas draudus mēs iedalām 3 posmos:
1) naftas ieguves laikā
2) laikā, kad to pārsūknē no ieguves vietas uz tankkuģi
3) transportēšanas laikā pa ūdeni
1. Naftas ieguve ir naftas un tās pavadgāzu iegūšana no Zemes dzīlēm, to savākšana un sagatavošana ( attīrīšana no ūdens un cietiem piemaisījumiem), tā ir naftas rūpniecības nozare. Naftas ieguves primitīvie paņēmieni bija pazīstami jau sen. Tās savākšanu no ūdens tilpņu virsmas lietoja jau pirms mūsu ēras-Babilonijā, Sīrijā, Mēdijā. Mehanizēto naftas ieguvi no urbumiem plaši sāka lietot 19. gs. 60. gados. 1865. gadā ASV sāka lietot dziļumsūkņus.Naftas ieguve ar kompresoru tika izmantota drīz pēc iepriekšējās 1886. gadā. Bet pilnveidota metode “melnā zelta” iegūšanai ar gāzliftu tika izstrādāta 1914. gadā.
Naftas ieguves procesu, sākot ar naftas pieplūšanu pa slāni līdz urbumiem un beidzot ar attīrītās naftas pārsūknēšanu no ieguves vietas, var iedalīt 3 posmos. Pirmais posms ir naftas kustība slānī līdz urbumiem, kura notiek slānī un urbumu galos mākslīgi izveidotas spiedienu starpības dēļ. Otrais posms-naftas kustība urbumos, līdz urbuma sākumam zemes virspusē. Trešajā posmā veic naftas un tās pavadgāzu savākšanu, ūdens un minerālsāļu izdalīšanu no naftas.
Pirms urbšanas tiek izstrādāts naftas ieguves sistēmas projekts, kurā ietverti naftas iegulas ekspluatēšanas noteikumi (ģeoloģiskā struktūra, iežu īpašības- porainība, caurlaidīgums, viendabība, naftas, ūdens un pavadgāzu fizikālās īpašības- viskozitāte, blīvums, gāzes un cieto ogļūdeņražu šķīdība naftā). Enerģētiskā resursa- naftas un gāzes ieguve, un izmantošana saistās ar zemes dzīļu iztukšošanu un specifisku sadegšanas produktu, kā arī milzīgu siltumenerģijas daudzuma izplūdi.
Urbumu ekspluatācijas sākumstadijā naftas izspiešana no slāņa porām līdz urbumiem bieži notiek apkārtējā ūdens vai pavadgāzu spiediena dēļ (naftas ieguve pēc strūklas metodes, sk.1. att.) Naftas izspiešana no slāņa nevar būt pilnīga, jo daļu no tās porās notur starpmolekulārie spēki (ūdens parasti izspiež 50-80 % no sākotnējiem naftas krājumiem). Pēc naftas strūklas atslābšanas urbumu pārkārto uz mehanizētu ieguvi (kompresora metode un ieguve ar dziļumsūkņiem). Pēc kompresora metodes naftu no iegulas izspiež ar saspiestu dabasgāzi vai gaisu, ko no komresora izspiež urbumā (gāzlifts). Naftas ieguvē ar dziļumsūkņiem izmanto garkāta vai iegremdējamus elektriskos centrbēdzes sūkņus (3. att.). Vairākumā gadījumu slāņa atdeves palielināšanai tajā zem spiediena iesūknē ūdeni. Slāņa atdevi var palielināt, arī uzlabojot ūdens izkalot vai izspiest spēju (pievienojot virsmaktīvas vielas, ogļskābo gāzi, kā arī vielas, kas palielina ūdens viskozitāti), samazinot naftas viskozitāti.
Lai iegūtu naftu no kontinentālā šelfa atradnēm, naftas iegūtnes ierīko jūrā. Turpmākie iegūšanas posmi ir separēšana (naftas attīrīšana no pavadgāzēm), naftas sagatavošana un naftas stabilizēšana (visgaistošākās ogļūdeņražu frakcijas atdalīšana, lai samazinātu naftas zudumus iztvaikošanas dēļ).

2. Apstrādāto naftu uzkrāj naftas glabātavās vai pa naftas vadiem nogādā patērētājam, vai uz tās pārstrādes rūpnīcām. Arī šajā posmā var rasties sarežģījumi, t.i., var notikt naftas produktu noplūde un nonākšana apkārtējā vidē, avārijas vai cilvēku neuzmanības dēļ. Naftas glabātuves parasti ir cilindrveidīgas, novietotas vertikāli vai horizontāli.
Naftas bāzes vairākumā gadījumu atrodas ostu tuvumā, lai būtu vieglāka tās pārsūknēšana. Naftas bāzes ir celtņu un ierīču kompleksi naftas produktu pieņemšanai, glabāšanai, izsniegšanai un pārkraušanai no viena transporta veida uz citu.

3. Naftas pārvadāšana ir bizness uz kura rēķina tiek pelnīta liela nauda. Šie uzņēmēji ir ļoti bagāti, bet vēlas nopelnīt uz tankkuģu rēķina uz spēles liekot apkārtējo vidi. Kuģošanas speciālisti atzīst, ka aptuveni puse pasaules flotes kuģo zem trešās valsts karogiem, tādējādi noveldami no saviem pleciem jebkādu atbildību. Tā kā naftas glabātuves atrodas tālu no vietām, kur tā jānogādā, tieši šis process visvairāk piesārņo apkārtējo vidi- tankkuģu tīrīšanas, balasta iekraušanas laikā. Tomēr lielā mērā vides aizsargāšana ir atkarīga no tā, kāda tehnika tiek lietota, lai naftu transportētu. Tankkuģis Prestige ir Japāņu darinājums, ko 70. gados uzbūvēja pēc principa- ātrāk un lētāk, to ārējo sienu biezums ir starptautiskajos noteikumos noetiktais minimums, tas nozīmē, ka naftu tajos pārvadāt ir bīstami.
Arī Baltijas jūru skārusi šī nelaime, jo vairāki desmiti kilogramu mazuta noplūduši jau pa ceļam. Tiek uzskatīts, ka bija iespējams naftu no tankkuģa pārpumpēt, tad posts būtu bijis daudz mazāks, tomēr pietrūka naudas, valdība kļūdījās.
Kaut arī tiek izgudroti jauni, drošāki tankkuģu modeļi, tie ir drošāki pret šīm avārijām, kas ir liels retums, taču nepasargā no naftas iztvaikošanas un nonākšanas atmosfērā, kā arī no tās noplūdēm pa ceļam vai mainot kravu.
Nafta, kas nonākusi okeānā, sāk pārvietoties vēja, straumju, paisumu un bēgumu iespaidā. Tādu dabas procesu rezultātā, kā iztvaikošana, izšķīšana, emulsijas veidošanās, dzīvo organismu sagremošana un nogulšņu veidošanās, naftas sastāvs nepārtraukti mainās. Šo procesu ātrumu nosaka gan naftas, gan apkārtējās vides fizikālās īpašības. Svarīgs fizikālais faktors ir temperatūra- jo tā ir augstāka, jo ātrāk notiek šis sadalīšanās process. Arī skābekļa daudzums to tieši ietekmē.
Daļa naftas, kas nonākusi ūdenī, nogulsnējas okeāna dzīlēs, pārklājot to. Smagās daļas, kas negrimst, atrodamas ūdens virspusē sveķainu lodīšu veidā, kas tiek izsviesti krastā, kā arī nafta pārklāj okeāna virsmu ar skābekli necaurlaidīgu plēvi, kas traucē visus dzīvības procesus. Arī Prestiža tankkuģa avārijas gadījumā notika tas pats, kad cilvēki smēla no ūdens virsmas šo mazuta plēvi, kā arī lasīja sveķainos gabalus. Kā speciālisti atzīst, tad situāciju vēl ļaunāku padara tas, ka lielie viļņi traucē mehāniskajām naftas savācējierīcēm attīrīt ūdeni. Un ar to palīdzību, lielais naftas plankums tiek izmētāts vēl lielākā teritorijā, kā arī sveķainie nogulsnējumi – izsviesti pludmalēs. Balstoties uz naftas fizikālajām īpašībām, naftas blīvums ir lielāks par ūdens blīvumu, tāpēc liela tās daļa peld pa ūdens virsu, blīvi nosprostodama skābekļa padevi okeāna dzīlēs dzīvojošiem dzīvniekiem, tā iztvaiko, piesārņodama atmosfēru, kā arī saķep, iznīcinādama dzīvo dabu tuvākajā apkārtnē, bet tā daļa, kas izšķīst, ir indīga dzīvajai dabai.
No fizikas viedokļa- nafta-eļļains šķidrums ar īpatnēju smaku, gaiši, tumši brūns, melns. Nafta nešķīst ūdenī, bet veido ar to emulsiju. “Mazuts no nogrimušā vraka turpināja izplūst. Naftu no bojātā tankera vēl varēja mēģināt pārpumpēt vai ļaunākajā gadījumā, ievilkt to kādā no piekrastes līčiem, tad katastrofas apmēri būtu nesalīdzināmi mazāki.”


Nafta no ķīmijas viedokļa

Pirms runājam par naftas ietekmi uz apkārtējo vidi, jānoskaidro naftas ķīmiskais sastāvs, kas tieši ietekmē floru un faunu. Liela daļa zinātnieku atzīst, ka nafta veidojusies no augu un dzīvnieku atliekām (planktona), kas uzkrājušās jūras baseinu nogulās un pēc tam pārveidojušās litoģenēzes procesos zemes dzīlēs 1.2-6 km dziļumā. (iedarbojoties baktērijām un ķīmiskām vielām) Naftu izmanto enerģētikā un ķīmiskajā rūpniecībā- naftas pārstrādes produkti ir benzīns, petroleja, solāreļļa un mazuts- tumši brūns, biezs naftas pārtvaices produkts, ko lieto par šķidro kurināmo par izejvielu ziežu un bituma ražošanā.
Jēlnafta ir ķīmisko vielu maisījums, kas satur simtiem komponentu. Naftas ķīmiskais sastāvs ir tikpat sarežģīts kā tās rašanās process. Nafta ir sarežģīts ogļūdeņražu maisījums, kura galvenā sastāvdaļa ir alkāni, alicikliskie