بررسی آلودگی های ایجاد شده در اثر فعالیت های حفاری نفت و کاهش آن ها

چکیده
امروزه در مناطق مختلفی از جهان حفاری برای کشف میادین نفتی انجام می شود.در این بین آلودگی ایجاد شده برای محیط زیست در اثر این حفاری ها و به خصوص آلودگی در دریاها مساله ی مهمی تلقی می شود و سالیانه افراد و سازمان های زیادی در تلاش هستند تا میزان این آلودگی ها را کم و کنترل نمایند.گل حفاری، کنده ها و آب های پسماند از مهمترین این آلوده کننده ها در دریاها به شمار می روند و در صورتی که به درستی مدیریت نشوند می توانند در دراز مدت اثرات زیان باری را وارد نمایند. همچنین فعالیت های حفاری می تواند با افزایش میزان گاز های گلخانه ای و گرد و غبار در هوا باعث آلودگی و مسموم شدن هوای اطراف ما شود که این امر باعث بروز بیماری های تنفسی شدید در نسل های بعد خواهد شد.به طور کلی اثرات این فعالیت های حفاری و خاک برداری به دو صورت جهانی شامل گرم شدن هوای زمین و منطقه ای شامل تغییرات در بیولوژیک یک منطقه ظاهر خواهد شد.در این مقاله انواع آلودگی های ایجاد شده در اثر فعالیت های حفاری نفت و تاثیرات آن ها بر محیط مورد بررسی قرار گرفته است.



واژه‌های کلیدی: حفاری، آلودگی هوا، آلودگی در اثر حفاری، صنعت نفت, روش های کاهش و حذف



۱٫ مقدمه

منظور از آلودگی هوا عبارت است از وجود و یا پخش یک و یا چند آلوده کننده اعم از جامد، مایع، گاز، تشعشع پرتوزا و غیر پرتوزا در هوای آزاد به مقدار و مدتی که کیفیت آن را به طوری که زیان آور برای انسان و یا سایر موجودات زنده و یا سایر گیاهان و یا آثار و ابنیه باشد، تغییر دهد.]۱[

در یک فرایند حفاری انواعی از پسماند ها بر جای می مانند.این پسماند ها بر اساس ماهیتی که دارند می توانند آلوده کننده و یا بی خطر باشند که در دو گروه تقسیم بندی می شوند: پسماند های طبیعی فعالیت حفاری مانند گرد و غبار و دیگری پسماند های ناشی از مواد مورد نیاز برای حفاری مانند گل حفاری.آلودگی های ایجاد شده در اثر حفاری از ابتدای شروع فعالیت ها تا مرحله ی بهره برداری از مخزن وجود دارد]۲[ و افرادی که در آن محیط مشغول به کار و حفاری می باشند مستقیما با این آلودگی ها در تماس هستند بنابراین برای جلوگیری از صدمه و خسارات جانی لازم است تا ارزیابی اثرات زیست محیطی شامل مطالعات و انجام تکنیک هایی برای کم کردن و کنترل آلودگی ها صورت گیرد.



۲٫ آلاینده های هوا
آلاینده های هوا به سه دسته تقسیم می شوند: ذرات معلق، گازهای اسیدی و هیدروکربن ها]۲[

از جمله مهمترین آلاینده های هوا که در فعالیت های حفاری، استخراج و بهره برداری صنایع نفت و گاز می توانند وارد محیط شوند می توان به ذرات گرد و غبار، متان، دی اکسید کربن، منوکسید کربن، اکسید ازت، اکسید گوگرد و آمونیاک اشاره کرد.



۲-۱٫ اکسید گوگرد

گوگرد ماده ای سمی، خطرناک و زیان بار است.دی اکسید گوگرد در اغلب مناطق صنعتی به عنوان آلوده کننده ی هوا شناخته می شود.بسیاری از خطرات ناشی از حضور این گاز در هوا مستقیما به نحوه ی واکنش آن با سایر مواد و ترکیبات مربوط می گردد.حضور این گاز در هوا باعث نابودی پوشش گیاهی و ایجاد خطر برای پرندگان و حیوانات می شود.تشکیل باران های اسیدی به دلیل وجود این گاز در اتمسفر بوده، لذا تا حد امکان باید از ورود این گاز به محیط جلوگیری و در صورت لزوم آن را کاهش داد.]۳[



۲-۲٫ اکسید کربن

اکسید های کربن و به خصوص دی اکسید کربن وارد شده به محیط زیست در اثر فعالیت های صنعتی انسان ها تاثیرات جدی را در آن گذاشته و شاید بتوان از مهم ترین آن ها به گرم شدن هوای کره زمین اشاره کرد.از طرفی تحقیقات نشان داده اند که تماس طولانی مدت بدن با دی اکسید کربن باعث تاثیر بر متابولیسم کلسیم-فسفر بدن شده و موجب رسوب کلسیم در بافت ها می شود.]۴[

با توجه به این که دی اکسید کربن گازی تقریبا بی بو و بی رنگ است تشخیص آن در محیط در مقادیر کمتر از ۴۰ درصد مشکل بوده و همچنین تشخیص مسمومیت با آن نیز دشوار است.دی اکسید کربن یک خفگی آور ساده است.مکانیسم خفگی به این ترتیب است که افزایش میزان دی اکسید کربن باعث کاهش غلظت اکسیژن تا سطح خطرناک برای انسان می شود.مطالعات بر روی حیوانات نشان می دهد که ترکیب گاز دی اکسید کربن با منوکسید کربن می تواند باعث افزایش سرعت اتصال منوکسید کربن به هموگلوبین شده و اثر خفه کنندگی را تشدید نماید.]۵[



۲-۳٫ اکسید ازت

از میان هفت اکسید نیتروژن شناخته شده موجود در هوای محیط، اکسید نیتریک و دی اکسید نیتروژن از آلوده کننده های مهم هوا به شمار می روند.این دو گاز اثر مستقیم بر آلودگی هوا ندارند بلکه در صورتی که با مولکول های آب موجود در هوا ترکیب شوند تولید باران اسیدی می کنند که موجب خسارت به گیاهان و حیوانات و در مجموع اکوسیستم می شود.باران اسیدی از آن جا که مظهر یک نوع آلودگی جوی در شکل مایع است به دلیل حلالیت بالا می تواند مشکلات جدی را به وجود آورد.اکسید های ازت از طریق کوره ها، مشعل، احیا کننده های کاتالیست و دیگ های بخار در محیط پراکنده می شوند.]۲[و]۶[





۳٫ آلاینده های دریا
فرایند حفاری و تولید نفت و گاز، تولید کننده ی گونه های مختلفی از انواع پسماند ها می باشد.از مهمترین مشکلات بخش حفاری وجود فلزات سنگین است که منشا بخش عمده ی آن گل حفاری و یا خرده ها می باشد که باعث تجمع زیستی در موجودات زنده خواهد شد.[۷] فلزات سنگین در حالت های فیزیکی و شیمیایی مختلف در غلظت های متفاوت به عنوان آلاینده ی محیط زیست مطرح بوده و از طرق مختلف وارد محیط زیست شده که برای انسان ها و دیگر موجودات اثرات زیان باری را به دنبال خواهد داشت.فلزاتی مانند آرسنیک، کادمیم، سرب و جیوه به دلیل تجمع در بدن انسان ها و دیگر موجودات مشخصا خطرناک اند. میزان سمیت فلزها در شرایط مختلف فرق می کند و به عواملی چون غلظت، شرایط محیطی، مدت تماس و غیره وابسته است.فلزات سنگین نه تنها آب ها را آلوده می کنند بلکه باعث آلوده شدن شدید خاک هم می شوند.[۸]

از جمله فعالیت های اولیه که برای به حداقل رساندن حجم پسماند ها می توان در پیش گرفت عبارتند از:

- ایجاد تغییرات مناسب در چگونگی مدیریت فرایند های شیمیایی

- چگونگی هدایت و کنترل عملیات صورت گرفته

- بازبینی و بررسی دقیق تر نوع مواد به کار رفته و امکان جایگزینی مواد مناسب تر

- نظارت و کنترل دقیق بر چگونگی عملکرد تجهیزات مورد استفاده [۹]

در این جا به بخشی از اثرات منفی حفاری و اقدامات اصلاحی پیشنهاد شده را بیان می کنیم:

یکی از مشکلات اساسی، همان گونه که ذکر شد، حجم زیاد پسماند مربوط به عملیات حفاری است که با اقداماتی نظیر مدیریت بر لیست مواد، به کار گیری فرایند های اصلاح شده جایگزینی مواد، اصلاح و بهبود ابزار آلات و استفاده مجدد از مواد می توان آن را کنترل کرد. برای جلوگیری از تخریب ساحل و آب های دریا که در اثر تخلیه مواد مانند گل حفاری بوجود می آید می توان اقداماتی مانند انهدام گل حفاری ساحلی، تصفیه ی آب های تشکیل شده و آب های شستشو و حفاری برای مشاهده ی استاندارد های کیفیت آب قبل از تخلیه، برقرار کردن استاندارد های کیفیت آب برای تمام پساب های تخلیه ای، بررسی برش حفاری در باقیمانده های نفتی قبل از تخلیه کردن و پایش آب ها در مجاورت سکو یا کشتی حفاری را انجام داد.مرگ و میر و یا کاهش تولید مثل ارگانیزم های کف زی، اجتماعات مرجانی و سایر موجودات آبزی مشکلی دیگر است که در اثر فعالیت های حفاری امکان بوجود آمدن دارد و برای جلوگیری از آن ها اقداماتی نظیر ممنوع یا محدود کردن فعالیت های مختل کننده ی کف دریا در مجاورت صخره های مرجانی مهم و همچنین تغییر جهت در تخلیه ی زائدات حفاری مانند حمل گل های حفاری مصرف شده به ساحل باید انجام گیرد.



۴٫ روش های جداسازی آلاینده های موجود در پساب های تولیدی
تکنولوژی ها و روش های مختلف فیزیکی و شیمیایی برای جداسازی آلاینده ها مانند فرزینگ، فرایند های غشایی، روش های بیولوژیکی، جذب و … وجود دارد. در روش فرزینگ با سرد نمودن آب به روش های مستقیم، غیر مستقیم و سرد نمودن به روش خلا ذرات جامد محلول به واسطه ی تشکیل کریستال های یخی از آب آلوده جدا می شوند.[۱۰]

در روش های شیمیایی از مواد جامد ساز استفاده می شود.جامد ساز ها موادی هستند که با نفت واکنش می دهند و آن را از فرم مایع به فرم جامد تغییر می دهند[۱۱]. عیب این روش آن است که باید از مقدار زیادی جامد ساز استفاده نمود و همچنین نوع جامد ساز استفاده شده بستگی به نوع آلاینده ی موجود دارد.

در میان فرایند هایی که برای حذف آلاینده های نفتی به کار گرفته شده است، جذب توجه زیادی را به خود اختصاص داده است[۱۲] به طوری که امروزه استفاده از مواد جاذب جز به صرفه ترین و اقتصادی ترین روش های حذف آلودگی نفتی در زمین و یا آب های آلوده است.جاذب قابلیت تبدیل نفت مایع به حالت نیمه جامد و جامد را تسهیل می کند.از فاکتور های مهم و موثر در انتخاب مواد جاذب برای حذف ترکیبات نفتی می توان به قابلیت دسترسی، قیمت، ظرفیت، سرعت بالای جذب، هیدروفوب بودن جاذب، زمان نگه داشت زیاد، سهولت بازیافت نفت از جاذب، قابلیت استفاده مجدد، شناوری بالا، قابلیت تجزیه ی زیستی، مقاومت بالای فیزیکی و شیمیاییدر مقابل تغییر شکل، تجزیه ی نوری و دوست دار محیط بودن اشاره کرد.آب گریز بودن و چربی دوستی مواد جامد از پارامتر های اولیه ی تعیین کننده برای انتخاب جاذب برای حذف ترکیبات آلی می باشد.[۱۱]

در طول ۲۰ سال اخیر فرایند های غشایی نسبت به سایر روش های متداول جداسازی مانند تقطیر، جذب، دفع، استخراج و … پیشرفت وسیعی داشته اند.فرایند های غشایی بر اساس نیروی محرکه ی مورد استفاده در آن ها، نوع خوراک و محصول به انواع مختلفی تقسیم بندی شده اند که می توان به فرایند های میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، اسمز معکوس، جداسازی گاز، تبخیر غشایی و الکترودیالیز اشاره کرد.[۱۰]



۵٫ جمع بندی
فعالیت های حفاری جهت اکتشاف و استخراج نفت و گاز بدون شک موجب ایجاد آلودگی هایی در سطح کره ی زمین خواهد شد که به دلیل مضرات و آسیب هایی که از این آلودگی ها به موجودات زنده خواهد رسید، کاهش و کنترل میزان آلودگی ها ضروری به نظر می رسد.در بین آلاینده های هوا که از فرایند های حفاری و اکتشافی حاصل می شوند اکسید های گوگرد، کربن و ازت و در بین آلاینده های آب فلزات سنگین و پرتوزا و مواد یونی خطرناک تر به نظر می رسند. روش های مختلفی برای از بین بردن و کاهش آلودگی ها وجود دارد که بعضی از آن ها فقط در مقیاس آزمایشگاهی شناخته شده هستند و صرفه ی اقتصادی ندارند و بعضی نیز مانند جذب و فرایند های غشایی در حال حاضر به وفور در حال استفاده می باشند.



۶٫ منابع
[۱]ماده ۲ قانون نحوه ی جلوگیری از آلودگی هوا مصوب ۳/۲/۱۳۷۴

[۲] جعفر زاده، نفیسه، “آلودگی هوا در فعالیت های اکتشاف و استخراج نفت و گاز”، همایش آلودگی هوا و اثرات آن بر سلامت، اسفند ۸۴

[۳] شرکت ملی گاز ایران، پایگاه اطلاع رسانی گوگردwww.sulfure.nigc.ir

[۴] طاهر خوانی، عاطفه، “اثرات گاز دی اکسید کربن بر سلامتی”، شرکت ملی گاز ایران، شرکت گاز استان تهران

[۵]Health Effects of Carbon Dioxide Gas. December 23, 1997.Canadian Center For Occupational Health & Safety

[۶] غلامی، محمود، رضایی، عباس، نقی زاده، مهدی، “باران اسیدی و اثرات آن بر رشد و نمو”، نهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، ۸۶

[۷] رسولی، مریم، “اثرات زیست محیطی حفاری در دریا”، نهمین همایش صنایع دریایی، آبان ۸۶

[۸] عباسی، محسن، فارسی، محمد، جهانمیری، عبدالحسین، “بررسی امکان استفاده از فرایند های غشایی جهت حذف فلزات سنگین از فاضلاب های صنعتی”، نشریه انجمن مهندسی شیمی ایران، سال ۱۰، شماره ۵۴

[۹] سپهریان، حمید، “بررسی روش های مدیریت پسماندهای ناشی از حفاری چاه های نفت”، اولین همایش ملی مهندسی ایمنی و مدیریت HSE، ۸۴

[۱۰] قدمی جگر لویی، سعید، موذنی، علیرضا، نبئی، محمد، نیازی، آرش، آقاجری، پگاه، “مدیریت پسماند های نفتی و جلوگیری از آلودگی محیط زیست”، همایش ملی مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر

[۱۱] رضوی، زهرا السادات، “کاربرد مواد جاذب برای حذف آلودگی نفتی”، دومین همایش علوم و فناوری های نوین در صنعت پالایش نفت، اصفهان

[۱۲]Ibrahim, S., Ang, H. –M. and Wang, S., (2009), “Removal of emulsified food and mineral oils from wastewater using surfactant modified barley straw”, Bioresource Technology, Vol., No. 100, pp. 5744-5749