Тяжелый мазут
Тяжелый мазут (HFO) категория мазута смолообразной — консистенции. HFO, также известный как бункерное топливо или мазут , является результатом или остатком перегонки и крекинга процесса нефти . По этой причине HFO загрязнен несколькими различными соединениями, включая ароматические соединения , серу и азот , что делает выбросы при сжигании более загрязняющими по сравнению с другими мазутами. [1] HFO преимущественно используется в качестве источника топлива для морских судов с использованием судовых дизельных двигателей из-за его относительно низкой стоимости по сравнению с более чистыми источниками топлива, такими как дистилляты . [2] [3] Использование и перевозка тяжелого топлива на борту судов создает ряд экологических проблем, а именно риск разлива нефти и выбросов токсичных соединений и твердых частиц , включая черный углерод . Использование тяжелого топлива в качестве источника топлива для судов, путешествующих по Антарктике, запрещено в соответствии с Международным кодексом Международной морской организации (ИМО) для судов, эксплуатирующихся в полярных водах (Полярный кодекс). [4] По тем же причинам в настоящее время рассматривается вопрос о запрете тяжелого нефтяного топлива в арктических водах. [5]
Характеристики тяжелого мазута
[ редактировать ]HFO состоит из остатков или остатков нефтяных источников после извлечения углеводородов более высокого качества с помощью таких процессов, как термический и каталитический крекинг . Таким образом, HFO также обычно называют мазутом. Химический состав HFO сильно варьируется из-за того, что HFO часто смешивают с более чистым топливом; потоки смешивания могут иметь число атомов углерода от C 20 до более C 50 . ГФО смешиваются для достижения определенных характеристик вязкости и текучести для конкретного применения. В результате широкого спектра состава HFO определяется характеристиками обработки, физическими свойствами и конечным использованием. Будучи конечным остатком процесса крекинга, HFO также содержит в разной степени смеси следующих соединений: «парафины, циклопарафины, ароматические соединения, олефины и асфальтены, а также молекулы, содержащие серу, кислород, азот и/или металлоорганические соединения». [1] HFO характеризуется максимальной плотностью 1010 кг/м. 3 при 15°C и максимальной вязкости 700 мм. 2 /с (сСт) при 50°C согласно ISO 8217. [6]
Горение и атмосферные реакции
[ редактировать ]Учитывая повышенное загрязнение HFO серой (максимум 5% по массе), [6] реакция горения приводит к образованию диоксида серы SO 2 .
Использование и транспортировка тяжелого мазута
[ редактировать ]Начиная с середины 20-го века, [7] [8] HFO использовался в основном в судоходной отрасли из-за его низкой стоимости по сравнению со всеми другими видами жидкого топлива (до 30% дешевле), а также исторически слабых нормативных требований к выбросам оксидов азота (NO x ) и диоксида серы ( SO 2 ) ИМО. [2] [3] По этим двум причинам HFO является единственным наиболее широко используемым моторным топливом на борту судов. Имеющиеся до 2007 года данные о мировом потреблении HFO в международном морском секторе показывают, что общее использование мазута составляет 200 миллионов тонн, при этом потребление HFO составляет 174 миллиона тонн. Имеющиеся до 2011 года данные о продажах мазута в секторе международного морского судоходства показывают, что общий объем продаж мазута составил 207,5 млн тонн, при этом на долю тяжелого топлива приходится 177,9 млн тонн. [9]
Морские суда могут использовать для движения различные виды топлива, которые делятся на две большие категории: остатки нефти или дистилляты. В отличие от HFO, дистилляты представляют собой нефтепродукты, образующиеся в результате переработки сырой нефти, и включают дизельное топливо, керосин, нафту и газ. Остаточные масла часто в различной степени комбинируют с дистиллятами для достижения желаемых свойств с точки зрения эксплуатации и/или защиты окружающей среды. В таблице 1 перечислены обычно используемые категории судового мазута и его смесей; все смеси, включая судовое топливо с низким содержанием серы, по-прежнему считаются HFO. [3]
| Категория морского тяжелого топлива | Состав морского тяжелого топлива |
|---|---|
| Бункер С/Мазут №6 | остаточная нефть |
| Промежуточный мазут (IFO) 380 | дистиллят в сочетании с 98% остаточной нефти |
| Промежуточный мазут (IFO) 180 | дистиллят в сочетании с 88% остаточной нефти |
| Судовое топливо с низким содержанием серы (производное тяжелого дизельного топлива) | Смесь дистиллята и остаточного масла (более высокое соотношение дистиллята) |
Экологические проблемы Арктики
[ редактировать ]
Использование и перевозка тяжелого топлива в Арктике – обычная практика морской индустрии. В 2015 году в арктические воды зашло более 200 судов с общим объемом топлива 1,1 млн тонн, при этом 57% топлива, израсходованного во время арктических рейсов, приходилось на тяжелое топливо. [10] В том же году тенденции перевозки тяжелого топлива составили 830 000 тонн, что представляет собой значительный рост по сравнению с зарегистрированными 400 000 тонн в 2012 году. В отчете норвежского органа по утверждению типа Det Norske Veritas (DNV GL) за 2017 год был подсчитан общий объем использования топлива. Массовая доля тяжелого топлива в Арктике составит более 75%, причем основными потребителями будут более крупные суда. В свете увеличения трафика и учитывая, что Арктика считается чувствительной экологической зоной с более высокой интенсивностью реакции на изменение климата, экологические риски, создаваемые HFO, вызывают беспокойство у экологов и правительств в этом регионе. [11] Двумя основными экологическими проблемами, связанными с СОТ в Арктике, являются риск разлива или случайного сброса и выбросы черного углерода в результате потребления СОТ. [10] [3]
Воздействие разливов мазута на окружающую среду
[ редактировать ]Из-за очень высокой вязкости и повышенной плотности выбросы тяжелого топлива в окружающую среду представляют большую угрозу для флоры и фауны по сравнению с дистиллятом или другим остаточным топливом. В 2009 году Арктический совет назвал разлив нефти в Арктике самой большой угрозой местной морской среде. Являясь остатком процессов дистилляции и крекинга, тяжелое топливо характеризуется повышенной общей токсичностью по сравнению со всеми другими видами топлива. Его вязкость предотвращает попадание в окружающую среду, и это свойство усугубляется низкими температурами в Арктике, что приводит к образованию комков смолы и увеличению объема за счет эмульгирования. Его плотность, склонность к сохранению и эмульгированию могут привести к загрязнению HFO как толщи воды, так и морского дна. [10]
| Категория морского тяжелого топлива | Немедленное воздействие разлива | Воздействие на окружающую среду | Характеристики очистки |
|---|---|---|---|
| Бункер С/Мазут №6 | Может эмульгироваться, образовываться в смоляные шарики, оставаться на плаву или опускаться на морское дно. | Смолоподобная консистенция ГФО прилипает к перьям и меху, что приводит к краткосрочному и долгосрочному воздействию на морскую флору и фауну (бентические, приливные и береговые виды). | Сбор воды после разлива ограничен, очистка состоит в основном из восстановления береговой линии и загрязненного грунта. |
| Промежуточный мазут (IFO) 380 | Эмульгирует в 3 раза больше первоначального объема разлива, может опускаться на морское дно или оставаться на плаву. | Скиммеры используются для сбора разливов нефти на воде до тех пор, пока нефть не эмульгируется, что затрудняет ее удаление. После нанесения на поверхность масло трудно удалить с основы и осадка. | |
| Промежуточный мазут (IFO) 180 | |||
| Судовое топливо с низким содержанием серы (производное тяжелого дизельного топлива) | Нет наземных данных, позволяющих определить непосредственное воздействие разлива. Лабораторные испытания показывают поведение, аналогичное другим смесям HFO, а именно стойкость к воздействию окружающей среды и эмульгирование. | Ограниченная информация. Вероятно, будет иметь такое же воздействие, как и IFO, но с повышенной начальной токсичностью из-за более высокого содержания дистиллятного компонента, вызывающего немедленное рассеивание и испарение. | Ограниченная информация. Вероятно, будет иметь такое же воздействие, как и другие смеси HFO. |
История инцидентов с разливами мазута с 2000 года.
[ редактировать ]Следующие разливы тяжелого дизельного топлива произошли с 2000 года. Информация сгруппирована по году, названию судна, объему выброса и месту разлива:
- 2011 Golden Traded (205 тонн в Скагерраке )
- 2011 Годафосс, Малайзия (200 000 галлонов на островах Хвалер )
- 2009 Full City , Панама (6300–9500 галлонов в Лангесунде )
- 2004 г. Селенданг Аю, Малайзия (336 000 галлонов на острове Уналаска - недалеко от Арктики)
- 2003 г. Фу Шань Хай, Китай (1680 тонн в Балтийском море )
- 2002 Престижный разлив нефти , Испания (17,8 миллиона галлонов в Атлантическом океане ).
- 2001 г. Baltic Carrier, Маршалловы острова (2350 тонн в Балтийском море)
- 2000 Янра, Германия (40 тонн в Аландском море ) [12]
Воздействие использования тяжелого мазута на окружающую среду
[ редактировать ]Сжигание HFO в судовых двигателях приводит к наибольшему количеству выбросов черного углерода по сравнению со всеми другими видами топлива. Выбор судового топлива является наиболее важным фактором, определяющим коэффициенты выбросов черного углерода судовыми двигателями. Вторым по важности фактором выбросов черного углерода является размер загрузки судна, при этом коэффициенты выбросов черного углерода увеличиваются до шести раз при низких нагрузках двигателя. [13] Черный углерод является продуктом неполного сгорания и компонентом сажи и мелких твердых частиц (<2,5 мкг). Он имеет короткое время жизни в атмосфере, от нескольких дней до недели, и обычно удаляется при выпадении осадков. [14] Несмотря на то, что были дебаты относительно радиационного воздействия черного углерода, сочетание наземных и спутниковых наблюдений предполагает, что глобальное солнечное поглощение составляет 0,9 Вт·м. −2 , что делает его вторым по значимости фактором изменения климата после CO 2. [15] [16] Черный углерод влияет на климатическую систему путем: уменьшения альбедо снега/льда из-за темных отложений сажи и увеличения сроков таяния снега, [17] уменьшение планетарного альбедо за счет поглощения солнечной радиации, отраженной облачными системами, земной поверхностью и атмосферой, [16] а также прямое уменьшение альбедо облаков из-за обнаруженного в них загрязнения воды и льда черным углеродом. [16] [14] Наибольшее увеличение температуры поверхности Арктики на единицу выбросов черного углерода происходит из-за уменьшения альбедо снега/льда, что делает выбросы черного углерода в Арктике более вредными, чем выбросы в других местах. [18]
ИМО и Полярный кодекс
[ редактировать ]Международная морская организация (ИМО), специализированное подразделение ООН , 1 января 2017 года приняла в силу Международный кодекс судов, эксплуатирующихся в полярных водах, или Полярный кодекс. Требования Полярного кодекса являются обязательными как для Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ), так и для Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) . Две широкие категории, охватываемые Полярным кодексом, включают безопасность и предотвращение загрязнения, связанные с судоходством как в полярных водах Арктики, так и в Антарктике. [4]
Перевозка и использование тяжелого дизельного топлива в Арктике не поощряется Полярным кодексом, хотя его ввоз в Антарктику полностью запрещен согласно правилу 43 Приложения I к Конвенции МАРПОЛ. [19] Запрет на использование и перевозку тяжелого топлива в Антарктике предшествует принятию Полярного кодекса. На своей 60-й сессии (26 марта 2010 г.) Комитет по защите морской среды (MEPC) принял Резолюцию 189(60), которая вступила в силу в 2011 году и запрещает использование топлива со следующими характеристиками: [20]
- сырая нефть, имеющая плотность при 15°C выше 900 кг/м 3 ;
- масла, кроме сырой нефти, имеющие плотность при 15°С выше 900 кг/м 3 или кинематическая вязкость при 50°С выше 180 мм. 2 /с; или
- битумы , дегти и их эмульсии.
Комитет ИМО по защите морской среды (MEPC) поручил Подкомитету по предотвращению загрязнения (PPR) ввести запрет на использование и перевозку тяжелого топлива в арктических водах на своих 72-й и 73-й сессиях. Эта задача также сопровождается требованием дать правильное определение HFO с учетом его текущего определения в правиле 43 Приложения I к MARPOL. [19] Принятие запрета ожидается в 2021 году, а его широкое внедрение – к 2023 году. [21]
Устойчивость к поэтапному отказу от тяжелого мазута
[ редактировать ]Альянс «Чистая Арктика» был первой некоммерческой организацией-делегатом ИМО, выступившей против использования тяжелого дизельного топлива в арктических водах. Однако в 2018 году MEPC официально предложили поэтапный отказ и запрет использования тяжелого топлива в Арктике восемью странами: Финляндией, Германией, Исландией, Нидерландами, Новой Зеландией, Норвегией, Швецией и США. [10] [19] Хотя эти государства-члены продолжают поддерживать эту инициативу, некоторые страны открыто заявляют о своем сопротивлении запрету СОТ в столь короткие сроки. Российская Федерация выразила обеспокоенность по поводу воздействия на морское судоходство и торговлю, учитывая относительно низкую стоимость тяжелого топлива. Вместо этого Россия предложила разработать и реализовать меры по смягчению последствий использования и перевозки тяжелого топлива в арктических водах. Канада и Маршалловы Острова представили аналогичные аргументы, подчеркнув потенциальное воздействие на арктические сообщества (а именно на отдаленные коренные народы) и экономику. [5]
Чтобы успокоить обеспокоенность и сопротивление, на своей 6-й сессии в феврале 2019 года рабочая группа подкомитета PPR разработала «проект методологии анализа воздействия» HFO, который будет окончательно доработан на 7-й сессии PPR в 2020 году. Целью методологии является оценка запрет в зависимости от его экономического и социального воздействия на коренные народы Арктики и другие местные сообщества, чтобы оценить ожидаемые выгоды для местных экосистем и потенциально рассмотреть другие факторы, на которые может положительно или отрицательно повлиять запрет. [22]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Макки, Ричард; Рейтман, Фред; Шрайнер, Цейнвен; Уайт, Рассел; Чарлап, Джеффри; О'Нил, Томас; Олавский Гояк, Кэти (2013). «Токсикологическое действие веществ категории тяжелого мазута». Международный журнал токсикологии . 33 (1 приложение): 95–109. дои : 10.1177/1091581813504230 . ПМИД 24179029 .
- ^ Jump up to: а б Бенгтссон, С.; Андерссон, К.; Фриделл, Э. (13 мая 2011 г.). «Сравнительная оценка жизненного цикла судового топлива: сжиженного природного газа и трех других видов ископаемого топлива». Труды Института инженеров-механиков, Часть M: Журнал инженерии морской среды . дои : 10.1177/1475090211402136 . S2CID 110498596 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж ДеКола, Элиза; Робертсон, Тим (июль 2018 г.). «Поэтапный отказ от использования и перевозки тяжелого мазута в канадской Арктике: последствия для северных сообществ» (PDF) . Отчет в WWF Канады .
- ^ Jump up to: а б «Полярный кодекс» . www.imo.org . Архивировано из оригинала 10 апреля 2019 года . Проверено 5 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б МЕРС 72 (2018). Отчет Комитета по защите морской среды о его семьдесят второй сессии.
- ^ Jump up to: а б «ХФО» . powerplants.man-es.com . Проверено 7 апреля 2019 г.
- ^ «История и переход судового топлива» . Группа Mitsui OSK Lines (MOL) . Проверено 16 января 2024 г.
- ^ «Морской мазут (HFO) для судов – свойства, проблемы и методы переработки» . Морское понимание . Проверено 16 января 2024 г.
- ^ «Третье исследование ИМО по парниковым газам, 2014 г.» (PDF) . 2014. Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2015 года . Проверено 9 апреля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д Прайор, Сиан; Уолш, Дэйв (2 ноября 2018 г.). «Видение Арктики без тяжелого топлива». Окружающая среда: наука и политика устойчивого развития . 60 (6): 4–11. дои : 10.1080/00139157.2018.1517515 . ISSN 0013-9157 . S2CID 158679052 .
- ^ Уиллис, Кэти Дж.; Бенц, Дэвид; Лонг, Питер Р.; Масиас-Фаурия, Марк; Седдон, Алистер WR (2016). «Чувствительность глобальных наземных экосистем к изменчивости климата». Природа . 531 (7593): 229–232. Бибкод : 2016Natur.531..229S . дои : 10.1038/nature16986 . HDL : 1956/16712 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 26886790 . S2CID 205247770 .
- ^ ПАМЕ (2016). «Фаза III(a) проекта HFO. Выбросы тяжелого мазута и другого топлива при судоходстве в Арктике и околоарктическом регионе» (PDF) .
- ^ Лак, Д.А., и Корбетт, Дж.Дж. (2012). Черный углерод с кораблей: обзор влияния скорости корабля, качества топлива и очистки выхлопных газов. Химия и физика атмосферы , 12 (9), 3985–4000.
- ^ Jump up to: а б Беллуэн, Николя; Бут, Бен (2015). «Изменение климата: черный углерод и обратная связь с атмосферой» . Природа . 519 (7542): 167–168. Бибкод : 2015Natur.519..167B . дои : 10.1038/519167a . ISSN 1476-4687 . ПМИД 25762278 .
- ^ Густафссон, О., и Раманатан, В. (2016). Конвергенция по потеплению климата из-за аэрозолей черного углерода. Труды Национальной академии наук , 113 (16), 4243–4245.
- ^ Jump up to: а б с Раманатан В. и Кармайкл Г. (2008). Глобальные и региональные изменения климата из-за черного углерода. Природа Геонауки , 1 (4), 221.
- ^ Фланнер, Марк Г.; Зендер, Чарльз С.; Рандерсон, Джеймс Т.; Раш, Филип Дж. (2007). «Современное воздействие на климат и реакция на черный углерод в снегу» . Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 112 (Д11): Д11202. Бибкод : 2007JGRD..11211202F . дои : 10.1029/2006JD008003 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Санд, М., Бернтсен, Т.К., Фон Зальцен, К., Фланнер, М.Г., Лангнер, Дж., и Виктор, Д.Г. (2016). Реакция температуры Арктики на изменения в выбросах недолговечных климатических факторов. Природа Изменение климата , 6 (3), 286.
- ^ Jump up to: а б с «73-я сессия MEPC» . www.imo.org . Проверено 4 апреля 2019 г.
- ^ MEPC 60 (2010). Поправки к Приложению к Протоколу 1978 г. к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов 1973 г. http://www.imo.org/blast/blastDataHelper.asp?data_id=28814&filename=189(60).pdf Архивировано 23 июля 2020 года в Wayback Machine.
- ^ «ИМО движется к запрету использования тяжелого топлива в арктическом судоходстве | World Maritime News» . worldmaritimenews.com . Проверено 4 апреля 2019 г.
- ^ «ППР 6-я сессия» . www.imo.org . Проверено 4 апреля 2019 г.