Изначально термин «кровяной допинг» использовался для описания практики введения индивидууму дополнительных эритроцитов путем переливания, как правило, для повышения спортивных результатов. Дополнительные эритроциты доставляют к тканям больше кислорода, обеспечивая дополнительную аэробную способность, клинически обозначаемую как VO ₂ max. Источник клеток был либо от реципиента (аутологичный), либо от донора с совместимой кровью (гомологичный).Этой практике способствовали хорошо разработанные методы сбора, концентрирования и замораживания эритроцитов, которые впоследствии можно было разморозить и ввести инъекции, но при этом сохранить свою функциональность. Эти методы считаются незаконными практически во всех видах спорта и сопряжены с риском заражения, значительно увеличивая вязкость крови и возможность передачи патогенов, передающихся через кровь, если кровь была взята у другого человека.

С разработкой синтетического ЭПО в 1980-х годах стало возможным обеспечить дополнительные эритроциты путем искусственной стимуляции производства эритроцитов в костном мозге.Первоначально разработанный для лечения пациентов, страдающих анемией, почечной недостаточностью или лечением рака, большие количества ЭПО могут быть получены с помощью технологии рекомбинантной ДНК. Синтетический ЭПО вводится под кожу и может повышать гематокрит на многие недели. Он также может вызывать полицитемию и повышать гематокрит до 70 и выше. Эта повышенная вязкость повышает сопротивление крови и заставляет сердце работать более мощно; в крайних случаях это привело к смерти. Было показано, что другие препараты, такие как хлорид кобальта II, увеличивают естественную экспрессию гена ЭПО.Кровяной допинг стал проблемой во многих видах спорта, особенно в езде на велосипеде. Лэнс Армстронг, победитель семи «Тур де Франс» и многих других титулов в велоспорте, лишился своих побед и признался в употреблении допинга в 2013 году.

Неблагоприятные эффекты допинга крови

Простое действие увеличения количества эритроцитов в крови может быть связано с синдромом гипервязкости, который характеризуется повышенной вязкостью крови и снижением сердечного выброса и скорости кровотока, что приводит к снижению периферической доставки кислорода.Это увеличивает вероятность сердечного приступа, инсульта, флебита и тромбоэмболии легочной артерии, что наблюдается в случаях, когда слишком много крови повторно попадает в кровоток. Поскольку допинг крови увеличивает объем эритроцитов, он эффективно вызывает состояние, называемое полицитемией, заболевание крови, которое имеет известные неблагоприятные последствия, такие как сердечные приступы или инсульты. Еще одна проблема — заражение крови во время приготовления или хранения. В 2002 году заражение наблюдалось в 1 из каждых 500 000 переливаний эритроцитов.Загрязнение крови может привести к сепсису или инфекции, поражающей все тело.

—Википедия

Когда велосипедист Лэнс Армстронг признался, что употреблял препараты, улучшающие спортивные результаты, практика кровяного допинга оказалась в центре внимания средств массовой информации. Но как именно это повышает производительность? В следующем видео специалисты клиники Мэйо исследуют науку, лежащую в основе допинга в крови.

Забор и трансплантация костного мозга

Иногда поставщик медицинских услуг заказывает биопсию костного мозга , диагностический тест образца красного костного мозга или трансплантацию костного мозга , лечение, при котором здоровый костный мозг донора — и его стволовые клетки — заменяют дефектный костный мозг пациента.Эти тесты и процедуры часто используются для диагностики и лечения различных тяжелых форм анемии, таких как большая талассемия и серповидноклеточная анемия, а также некоторых видов рака, в частности лейкемии.

В прошлом, когда требовался образец или трансплантат костного мозга, процедура требовала введения иглы с большим отверстием в область возле подвздошного гребня костей таза (os coxae). Это расположение было предпочтительным, поскольку его близкое расположение к поверхности тела делает его более доступным и относительно изолированным от большинства жизненно важных органов.К сожалению, процедура довольно болезненная.

Сейчас часто можно избежать прямого взятия пробы костного мозга. Во многих случаях стволовые клетки можно выделить всего за несколько часов из образца крови пациента. Затем выделенные стволовые клетки выращивают в культуре с использованием соответствующих гемопоэтических факторов роста и анализируют или иногда замораживают для дальнейшего использования.

Для человека, нуждающегося в трансплантации, необходим подходящий донор, чтобы предотвратить разрушение иммунной системой донорских клеток — явление, известное как отторжение ткани.Для лечения пациентов с трансплантацией костного мозга сначала необходимо разрушить собственный больной костный мозг пациента с помощью лучевой и / или химиотерапии. Затем внутривенно вводят донорские стволовые клетки костного мозга. Из кровотока они закрепляются в костном мозге реципиента.

Обзор главы

В процессе кроветворения постоянно образуются форменные элементы крови, замещающие относительно короткоживущие эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.Гемопоэз начинается в красном костном мозге с гемопоэтических стволовых клеток, которые дифференцируются на миелоидные и лимфоидные линии. Миелоидные стволовые клетки дают начало большинству форменных элементов. Лимфоидные стволовые клетки дают начало только различным лимфоцитам, обозначенным как B-, T-клетки и NK-клетки. Гемопоэтические факторы роста, включая эритропоэтин, тромбопоэтин, колониестимулирующие факторы и интерлейкины, способствуют пролиферации и дифференцировке форменных элементов.

Самопроверка

Ответьте на вопросы ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.

Вопросы о критическом мышлении

1. Миелофиброз — это заболевание, при котором воспаление и образование рубцовой ткани в костном мозге нарушают кроветворение. Один из признаков — увеличенная селезенка. Почему?
2. Ожидаете ли вы, что у пациента с формой рака, называемой острым миелогенным лейкозом, будет нарушена выработка эритроцитов или выработка лимфоцитов? Объяснить ваш выбор.

1. Когда болезнь нарушает способность костного мозга участвовать в кроветворении, в печени и селезенке пациента начинается экстрамедуллярное кроветворение.Это вызывает увеличение селезенки.
2. Прилагательное миелогенный предполагает состояние, возникающее из миелоидных клеток (генерируемое ими). Острый миелолейкоз нарушает продукцию эритроцитов и других зрелых форменных элементов линии миелоидных стволовых клеток. Лимфоциты возникают из линии лимфоидных стволовых клеток.

Глоссарий

биопсия костного мозга: диагностический тест образца красного костного мозга

трансплантация костного мозга: процедура, при которой здоровый костный мозг донора с его стволовыми клетками заменяет больной или поврежденный костный мозг пациента

колониестимулирующие факторы (CSF): гликопротеинов, запускающих пролиферацию и дифференцировку миелобластов в гранулярные лейкоциты (базофилы, нейтрофилы и эозинофилы)

цитокины: класс белков, которые действуют как аутокринные или паракринные сигнальные молекулы; в сердечно-сосудистой системе они стимулируют пролиферацию клеток-предшественников и помогают стимулировать как неспецифическую, так и специфическую устойчивость к болезням

эритропоэтин (ЭПО): гликопротеин, который заставляет костный мозг производить эритроциты; секретируется почками в ответ на низкий уровень кислорода

гемоцитобласт: гемопоэтическая стволовая клетка, дающая начало форменным элементам крови

кроветворение: производство форменных элементов крови

гемопоэтические факторы роста: химических сигналов, включая эритропоэтин, тромбопоэтин, колониестимулирующие факторы и интерлейкины, которые регулируют дифференцировку и пролиферацию определенных клеток-предшественников крови

гемопоэтические стволовые клетки: тип плюрипотентных стволовых клеток, дающих начало форменным элементам крови (гемоцитобластам)

интерлейкины: сигнальные молекулы, которые могут функционировать при кроветворении, воспалении и специфических иммунных ответах

лимфоидные стволовые клетки: тип гемопоэтических стволовых клеток, дающих начало лимфоцитам, включая различные Т-клетки, В-клетки и NK-клетки, все из которых действуют в иммунитете

миелоидные стволовые клетки: тип гемопоэтических стволовых клеток, дающих начало некоторым формованным элементам, включая эритроциты, мегакариоциты, вырабатывающие тромбоциты, и линию миелобластов, дающую начало моноцитам и трем формам гранулярных лейкоцитов (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы). )

плюрипотентная стволовая клетка: стволовая клетка, происходящая из тотипотентных стволовых клеток и способная дифференцироваться во многие, но не во все типы клеток

тотипотентная стволовая клетка: эмбриональная стволовая клетка, способная дифференцироваться в любые и все клетки организма; обеспечение полноценного развития организма

тромбопоэтин: гормон, секретируемый печенью и почками, который вызывает превращение мегакариоцитов в тромбоциты (тромбоциты)

Как образуется природный газ

После образования природного газа его судьба зависит от двух критических характеристик окружающей породы: пористости и проницаемости.Пористость относится к количеству пустого пространства, содержащегося в зернах породы. Высокопористые породы, такие как песчаники, обычно имеют пористость от 5 до 25 процентов, что дает им большое пространство для хранения жидкостей, таких как нефть, вода и газ. Проницаемость — это мера степени взаимосвязи поровых пространств в породе. Порода с высокой проницаемостью позволит газу и жидкостям легко проходить через породу, в то время как порода с низкой проницаемостью не позволит флюидам проходить через нее.

После образования природного газа он будет подниматься к поверхности через поровые пространства в породе из-за его низкой плотности по сравнению с окружающей породой. Большинство залежей природного газа, которые мы находим сегодня, возникают там, где газ мигрировал в высокопористую и проницаемую породу под непроницаемым слоем покрывающей породы, попадая в ловушку, прежде чем он мог достичь поверхности и уйти в атмосферу.

Есть две основные категории месторождений природного газа: традиционные и нетрадиционные.Обычные месторождения природного газа обычно встречаются в сочетании с нефтяными коллекторами, где газ либо смешивается с нефтью, либо плавно плавает на поверхности, в то время как нетрадиционные месторождения включают такие источники, как сланцевый газ, плотный газовый песчаник и метан угольных пластов.

Ресурсы и запасы природного газа США

Соединенные Штаты обладают значительными ресурсами природного газа, а новые открытия и достижения в области технологий бурения привели к резкому увеличению оценок их размера за последние несколько лет.В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что в США имеется 2203 триллиона кубических футов природного газа, который можно извлечь с помощью современных технологий.

Традиционные ресурсы составляют 46 процентов (1 009 триллионов кубических футов) от общей ресурсной базы, в то время как остальная часть включает нетрадиционные ресурсы природного газа, такие как плотный газ, сланцевый газ и метан угольных пластов. Из общих ресурсов газа США 273 триллиона кубических футов газа классифицируются как «запасы», которые могут быть извлечены в текущих экономических и эксплуатационных условиях [1].

По состоянию на 2012 год самые большие известные запасы газа в мире находятся в России, запасы которой в пять раз превышают запасы США [2]. Иран и Катар имеют в четыре и три раза больше газа, чем США, соответственно, а значительные запасы также имеются в Саудовской Аравии, Туркменистане, Объединенных Арабских Эмиратах, Нигерии и Венесуэле. Общие мировые запасы природного газа оцениваются в 6 707 триллионов кубических футов [3].

Разведка и добыча традиционных ресурсов природного газа

Возможные месторождения природного газа могут быть обнаружены с помощью методов сейсмических испытаний, аналогичных тем, которые используются при разведке нефти.В таких испытаниях разведчики газа используют сейсмические грузовики или более совершенные трехмерные инструменты, которые включают в себя установку серии небольших зарядов у поверхности Земли для генерации сейсмических волн на глубине тысяч футов под землей в нижележащих скальных образованиях.

Измеряя время прохождения этих волн через Землю с помощью акустических приемников, известных как «геофоны», геофизики могут построить картину подземной структуры и идентифицировать потенциальные газовые месторождения. Однако, чтобы проверить, действительно ли горная порода содержит экономически извлекаемые количества природного газа или других углеводородов, необходимо пробурить разведочную скважину.

После определения жизнеспособности участка пробуривают вертикальные скважины, чтобы проникнуть в вышележащую непроницаемую покрывающую породу и достичь коллектора. Затем естественная плавучесть выводит газ на поверхность, где его можно обработать и отправить в дома.

Артикул:

[1] Управление энергетической информации. 2012. Ежегодный энергетический обзор. Таблица 4.1 Оценка технически извлекаемых ресурсов сырой нефти и природного газа, 2009 г.

[2, 3] Управление энергетической информации.2012. Международная энергетическая статистика. Доказанные запасы природного газа.

алмазов, обнаруженных на земле | Наука | Смитсоновский журнал

Как образуются алмазы?

Алмазы образуются глубоко внутри Земли примерно на 100 миль ниже поверхности в верхней мантии. Очевидно, в этой части Земли очень жарко. Существует большое давление, вес вышележащей породы давит вниз, так что сочетание высокой температуры и высокого давления — это то, что необходимо для выращивания кристаллов алмаза на Земле.Насколько нам известно, все алмазы, которые образовались на Земле, образовались в таких условиях, и, конечно же, это часть Земли, которую мы не можем напрямую отобрать. У нас нет никакого способа пробурить эту глубину или каким-либо другим способом спуститься к верхним слоям мантии Земли.

Как алмазы попадают на поверхность Земли?

Алмазы, которые мы видим на поверхности, — это алмазы, которые были вынесены на поверхность в результате очень глубокого извержения вулкана.Это извержение особого вида, которое считается довольно сильным, произошло очень давно в истории Земли. В последнее время мы не видели таких извержений. Вероятно, они были в то время, когда Земля была горячее, и, вероятно, поэтому эти извержения имели более глубокие корни. Эти извержения затем перенесли уже сформированные алмазы из верхней мантии на поверхность Земли. Когда извержение достигло поверхности, оно образовало холм из вулканического материала, который в конечном итоге остыл, и в нем содержатся алмазы.Это так называемые кимберлиты, которые обычно являются источниками многих добываемых в мире алмазов.

Таким образом, мы знаем о любых алмазах, которые были вынесены на поверхность, что процесс извержения кимберлита, доставившего алмазы из верхней мантии на поверхность Земли, должен был произойти очень быстро, потому что если бы они были путешествуя слишком долго и слишком медленно, они буквально по пути превратились бы в графит. И поэтому, двигаясь быстро, они, по сути, закрепились в алмазной структуре.После того, как алмазы были переведены из высокой температуры в низкую очень быстро — и под быстрым, мы подразумеваем за считанные часы — эти извержения, эти кимберлитовые трубки, выходящие на поверхность, могли перемещаться со скоростью от 20 до 30 миль в секунду. час. Как только алмазы поднимаются на поверхность и относительно быстро охлаждаются, эти атомы углерода фиксируются на своих местах, и энергии просто не хватает, чтобы начать преобразовывать их в графит.

Какую роль играет углерод в формировании алмазов?

Алмазы состоят из углерода, поэтому они образуются в виде атомов углерода при высокой температуре и давлении; они соединяются вместе, чтобы начать выращивать кристаллы.Из-за температуры и давления в этих условиях атомы углерода будут связываться друг с другом в этом очень прочном типе связи, когда каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами углерода. Вот почему алмаз — такой твердый материал, потому что каждый атом углерода участвует в четырех из этих очень прочных ковалентных связей, которые образуются между атомами углерода. В результате вы получите этот твердый материал. Опять же, откуда берется углерод, как быстро они растут, это все еще открытые вопросы, но, очевидно, условия таковы, что у вас есть группа атомов углерода, которые находятся достаточно близко друг к другу, чтобы они начали связываться.По мере приближения других атомов углерода они присоединяются. Так растет любой кристалл. Это процесс фиксации атомов на месте, который создает эту повторяющуюся сеть, эту структуру атомов углерода, которая в конечном итоге становится достаточно большой, чтобы производить кристаллы, которые мы можем видеть. Каждый из этих кристаллов, каждый алмаз, алмаз в один карат представляет собой буквально миллиарды и миллиарды атомов углерода, которые все должны были зафиксироваться на месте, чтобы сформировать эту очень упорядоченную кристаллическую структуру.

Вы упомянули, что ученые не знают, откуда берется углерод.Какие есть возможные источники?

В некоторых случаях углерод, кажется, возник в мантии Земли, поэтому углерод уже был в Земле. В других случаях есть весьма любопытные доказательства того, что углерод мог образоваться вблизи поверхности Земли. Существует мнение, что этот углерод в буквальном смысле мог быть углеродом, который был частью карбонатных отложений или животных, растений, раковин и т. Д., Который был перенесен в верхнюю мантию Земли с помощью механизма тектоники плит, называемого субдукцией.

Сколько времени нужно на формирование бриллианта?

Мы действительно не знаем, сколько времени это займет. Были попытки датировать включения в различных частях алмазов, но в основном они не увенчались успехом. Может случиться так, что алмазы образуются за периоды от нескольких дней, недель, месяцев до миллионов лет. Обычно, как и в случае со многими кристаллами, которые растут на Земле, это не непрерывный процесс. Алмазы могут начать расти, а затем по какой-то причине может произойти перерыв — изменение условий, температуры, давления, источника углерода и т. Д. — и они могут просидеть миллионы, сотни миллионов лет, а затем снова начать расти. .Это часть проблемы попытки наложить на них какой-то период роста; вещи не всегда происходят на Земле непрерывно.

Мы можем выращивать алмазы в лаборатории и моделировать там условия. Но есть вещи, которые мы должны делать для выращивания алмазов в лаборатории, и не совсем ясно, как это происходит на Земле. Обычно их выращивают в лаборатории, но есть катализатор. Некоторые металлы часто добавляют, чтобы вызвать рост алмазов, но эти же катализаторы не наблюдаются в алмазах из верхней мантии Земли.

Сколько же тогда лет бриллиантам?

Все алмазы, насколько нам известно, на Земле довольно старые. Большая часть алмазов, вероятно, образовалась на Земле в первые пару миллиардов лет истории Земли. Были обнаружены более молодые месторождения алмазов — самой породе, кимберлиту, может быть, всего несколько десятков сотен миллионов лет. Метод, которым они датируют алмазы, обычно основан на включении в алмазе других минералов, которые можно датировать радиоактивно.Сами бриллианты нельзя датировать. Но если минеральные включения содержат определенные элементы, такие как калий, и вещи, которые можно использовать в схеме радиоактивного датирования, то, датируя включение в алмазе, вы получите некоторое представление о возрасте самого алмаза. И эти даты всегда говорят о том, что бриллианты довольно старые. По крайней мере, сотни миллионов лет, но в большинстве случаев миллиарды лет, от одного до трех миллиардов лет, время, когда Земля, вероятно, была горячее, чем сегодня, и поэтому условия, возможно, были более подходящими для роста алмазов.

Сколько лет знаменитому алмазу Надежды, выставленному в Смитсоновском музее естественной истории?

Алмазу Надежды не менее миллиарда лет. Вы не видите оригинальную породу, которая вынесла алмазы на поверхность, но в Индии нашли несколько кимберлитов, в которых действительно есть доказательства наличия в них алмазов. Возраст этих кимберлитов составляет не менее миллиарда лет. Таким образом, можно предположить, что алмаз «Хоуп» и аналогичные алмазы, найденные в Индии, были обнаружены на поверхности по крайней мере миллиард лет назад, а, возможно, и раньше.Таким образом, мы можем спокойно сказать, что Алмазу Надежды не менее миллиарда лет. Если посмотреть на возрастной разброс большинства других бриллиантов, он, вероятно, намного старше этого.

Что делает алмаз надежды таким необычным?

Его размер и цвет делают его очень необычным. Когда вы думаете об истории добычи алмазов, когда-либо находили только один алмаз, из которого получился темно-синий бриллиант размером и качеством с бриллиантом надежды. Это дает вам некоторое представление о том, насколько это необычно и замечательно.Опять же, я всегда утверждал, что это такой же замечательный объект естественной истории, как продукт Земли, как драгоценный камень, вырезанный человеком. В большинстве случаев, когда люди пишут об алмазе надежды, они начинают со слов: «Ну, его нашли в Индии». Часть того, что я всегда пытаюсь донести до людей, заключается в том, что история началась намного раньше. Многие алмазы никогда не доходят до этой точки, потому что они просто не пережили все эти вещи, которые должны были произойти.

Во второй части вы узнаете о цветных алмазах, о том, как ученые выращивают синтетические бриллианты в лаборатории, и о глобальных усилиях по ограничению продажи конфликтных алмазов.В заключительной части этой серии из трех частей откройте для себя увлекательные истории, стоящие за коллекцией Смитсоновского института.

Как образуются элементы — Science Learning Hub

Наш мир состоит из элементов и комбинаций элементов, называемых соединениями. Элемент — это чистое вещество, состоящее из атомов одного типа. В настоящее время известно 116 элементов, и только около 90 из них встречаются в природе.

Элементы и теория «Большого взрыва»

Во время формирования Вселенной около 14 миллиардов лет назад в результате так называемого «Большого взрыва» были образованы только легчайшие элементы — водород и гелий, а также следовые количества лития и бериллий.Когда облако космической пыли и газов, образовавшееся в результате Большого взрыва, остывало, образовывались звезды, которые затем группировались вместе, образуя галактики.

Остальные 86 элементов, встречающиеся в природе, были созданы в результате ядерных реакций в этих звездах и в результате огромных звездных взрывов, известных как сверхновые.

Элементы и наше Солнце

На протяжении большей части своей жизни звезды превращают элементарный водород в гелий в своих ядрах. Два атома водорода объединяются в несколько этапов для создания гелия-4. На эти реакции приходится 85% энергии Солнца.Остальные 15% приходятся на реакции, в которых образуются элементы бериллий и литий.

Энергия этих ядерных реакций испускается в различных формах излучения, таких как ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи, видимый свет, инфракрасные лучи, микроволны и радиоволны. Кроме того, высвобождаются заряженные частицы, такие как нейтрино и протоны, и именно они составляют солнечный ветер.

Земля находится на пути этого энергетического потока, который согревает планету, управляет погодой и дает энергию для жизни.Атмосфера Земли способна экранировать большую часть вредного излучения, а магнитное поле Земли может отражать вредное воздействие солнечного ветра.

Умирающие звезды

Когда в ядре звезды заканчивается водород, звезда начинает умирать. Умирающая звезда расширяется в красного гиганта, и теперь он начинает производить атомы углерода путем слияния атомов гелия.

Более массивные звезды начинают новую серию стадий ядерного горения или реакций. Элементы, образующиеся на этих стадиях, варьируются от кислорода до железа.

Во время сверхновой звезда выделяет очень большое количество энергии, а также нейтроны, что позволяет производить элементы тяжелее железа, такие как уран и золото. При взрыве сверхновой все эти элементы выбрасываются в космос.

Наш мир буквально состоит из элементов, сформированных глубоко в ядрах давно умерших звезд. Как сказал британский королевский астроном сэр Мартин Рис: «Мы буквально пепел давно умерших звезд». Когда вы покупаете воздушный шар для вечеринок, который парит в воздухе, он наполнен газообразным гелием, большая часть которого была создана, когда Вселенной было всего 3 минуты!

Примеры образования элементов (нуклеогенез) в реакциях горения гелия:

• 3 атома гелия, сливающиеся с образованием атома углерода: 3 @ ⁴ He → ¹² C
• атом углерода + атом гелия, сливающиеся с образованием кислорода атом: ¹² C + ⁴ He → ¹⁶ O
• атом кислорода + атом гелия слияние с образованием атома неона: ¹⁶ O + ⁴ He → ²⁰ Ne
• атом неона + гелий Слияние атома с образованием атома магния: ²⁰ Ne + ⁴ He → ²⁴ Mg

Искусственные элементы

Только 90 из 116 известных элементов встречаются в природе, так откуда же взялись остальные 26?

Ответ можно найти в разработке атомных электростанций и машин, известных как ускорители элементарных частиц:

• Ученые обнаружили это, позволяя быстрым нейтронам сталкиваться с обычным изотопом урана, известным как U-238, в ядерном реакторе. был произведен «новый» элемент плутоний.
• Разбивая атомы вместе в машинах, известных как ускорители частиц, было обнаружено, что можно создавать новые элементы. Например, при бомбардировке атомов элемента кюрия атомами неона получился 106-й элемент — сиборгий.

Природа науки

Одна из привычек ученых — непредубежденность. Ученые должны быть восприимчивы к новым идеям и предложениям. По мере обнаружения новых свидетельств, возможно, придется рассмотреть новые способы их интерпретации и понимания.

Нефть | Национальное географическое общество

Миллионы лет назад водоросли и растения жили в мелководных морях. После смерти и погружения на морское дно органический материал смешался с другими отложениями и был захоронен. За миллионы лет под высоким давлением и высокой температурой останки этих организмов превратились в то, что мы знаем сегодня как ископаемое топливо. Уголь, природный газ и нефть — это ископаемые виды топлива, которые образовались в одинаковых условиях.

Сегодня нефть находится в огромных подземных резервуарах, где находились древние моря.Нефтяные резервуары можно найти под землей или на дне океана. Их сырая нефть добывается гигантскими буровыми установками.

Сырая нефть обычно черного или темно-коричневого цвета, но также может быть желтоватой, красноватой, желто-коричневой или даже зеленоватой. Различия в цвете указывают на различный химический состав различных запасов сырой нефти. Например, нефть, в которой мало металлов или серы, обычно легче (иногда почти прозрачна).

Нефть используется для производства бензина, который является важным продуктом в нашей повседневной жизни.Он также обрабатывается и входит в состав тысяч различных предметов, включая шины, холодильники, спасательные жилеты и анестетики.

Когда нефтепродукты, такие как бензин, сжигаются для получения энергии, они выделяют токсичные газы и большое количество двуокиси углерода, парникового газа. Углерод помогает регулировать температуру атмосферы на Земле, а добавление к естественному балансу за счет сжигания ископаемого топлива отрицательно влияет на наш климат.

Под поверхностью Земли и в битуминозных ямах, которые всплывают на поверхность, находятся огромные количества нефти.Нефть существует даже намного ниже самых глубоких скважин, которые разрабатываются для ее добычи.

Однако нефть, как уголь и природный газ, является невозобновляемым источником энергии. На его формирование потребовались миллионы лет, и когда его добывают и потребляют, у нас нет возможности заменить его.

Заканчиваются запасы нефти. В конце концов, мир достигнет «пика добычи нефти» или самого высокого уровня добычи. Некоторые эксперты прогнозируют, что пик добычи нефти может наступить уже в 2050 году. Поиск альтернатив нефти имеет решающее значение для глобального энергопотребления, и на этом сосредоточены многие отрасли промышленности.

Образование нефти

Геологические условия, которые в конечном итоге привели к образованию нефти, сформировались миллионы лет назад, когда растения, водоросли и планктон дрейфовали в океанах и мелководных морях. Эти организмы опустились на морское дно в конце своего жизненного цикла. Со временем они были погребены и раздавлены миллионами тонн отложений и даже большим количеством слоев растительного мусора.

Со временем высохли древние моря и остались сухие бассейны, названные осадочными бассейнами.Глубоко под дном бассейна органический материал был сжат между мантией Земли с очень высокими температурами и миллионами тонн горных пород и отложений над ними. Кислород в этих условиях почти полностью отсутствовал, и органическое вещество начало превращаться в восковое вещество, называемое керогеном.

При повышении температуры, времени и давления кероген претерпел процесс, называемый катагенезом, и превратился в углеводороды. Углеводороды — это просто химические вещества, состоящие из водорода и углерода.Различные комбинации тепла и давления могут создавать разные формы углеводородов. Некоторые другие примеры — уголь, торф и природный газ.

Осадочные бассейны, где раньше лежало древнее морское дно, являются ключевыми источниками нефти. В Африке осадочный бассейн дельты Нигера покрывает сушу в Нигерии, Камеруне и Экваториальной Гвинее. Более 500 месторождений нефти были обнаружены в массивном бассейне дельты Нигера, и они составляют одно из самых продуктивных нефтяных месторождений в Африке.

Химия и классификация сырой нефти

Бензин, который мы используем для заправки наших автомобилей, синтетические ткани наших рюкзаков и обуви, а также тысячи различных полезных продуктов, изготовленных из нефти, имеют единообразные и надежные формы.Однако сырая нефть, из которой производятся эти предметы, не является ни однородной, ни однородной.

Химия
Сырая нефть состоит из углеводородов, которые в основном состоят из водорода (около 13% по весу) и углерода (около 85%). Другие элементы, такие как азот (около 0,5%), сера (0,5%), кислород (1%), и металлы, такие как железо, никель и медь (менее 0,1%), также могут быть смешаны с углеводородами в небольших количествах. .
Способ организации молекул в углеводородах является результатом первоначального состава водорослей, растений или планктона миллионы лет назад.Количество тепла и давления, которым подвергались растения, также вносит свой вклад в изменения, которые обнаруживаются в углеводородах и сырой нефти.

Из-за этого изменения сырая нефть, перекачиваемая из-под земли, может состоять из сотен различных нефтяных соединений. Легкие нефти могут содержать до 97% углеводородов, в то время как более тяжелые нефти и битумы могут содержать только 50% углеводородов и большее количество других элементов. Почти всегда необходимо очищать сырую нефть, чтобы получить полезные продукты.

Классификация
Нефть классифицируется по трем основным категориям: географическое местоположение, где она была пробурена, содержание серы в ней и ее удельный вес в градусах API (мера плотности).

Классификация: География
Нефть добывают во всем мире. Однако есть три основных источника сырой нефти, которые задают ориентиры для ранжирования и ценообразования других поставок нефти: Brent Crude, West Texas Intermediate, а также Дубай и Оман.

Brent Crude — это смесь, поступающая с 15 различных нефтяных месторождений между Шотландией и Норвегией в Северном море.Эти месторождения поставляют нефть в большую часть Европы.

West Texas Intermediate (WTI) — более легкая нефть, которая добывается в основном в американском штате Техас. Он «сладкий» и «легкий» — считается очень качественным. WTI поставляет нефть в большую часть Северной Америки.

Дубайская сырая нефть, также известная как Фатех или Дубай-Оманская нефть, представляет собой легкую кислую нефть, добываемую в Дубае, часть Объединенных Арабских Эмиратов. Соседняя страна Оман недавно начала добычу нефти. Нефть из Дубая и Омана используется в качестве ориентира для определения цен на нефть из Персидского залива, которая в основном экспортируется в Азию.

Справочная корзина ОПЕК — еще один важный источник нефти. ОПЕК — Организация стран-экспортеров нефти. Справочная корзина ОПЕК — это средняя цена на нефть из 12 стран-членов ОПЕК: Алжира, Анголы, Эквадора, Ирана, Ирака, Кувейта, Ливии, Нигерии, Катара, Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратов и Венесуэлы.

Классификация: содержание серы
Сера считается «примесью» нефти. Сера в сырой нефти может вызывать коррозию металла в процессе переработки и способствовать загрязнению воздуха.Нефть с содержанием серы более 0,5% называется «кислой», а нефть с содержанием серы менее 0,5% — «сладкой».

Сладкое масло обычно намного дороже кислого, потому что оно не требует такой очистки и менее вредно для окружающей среды.

Классификация: API Gravity
Американский институт нефти (API) — это торговая ассоциация предприятий нефтегазовой промышленности. API установил принятые системы стандартов для различных продуктов, связанных с нефтью и газом, таких как манометры, насосы и буровое оборудование.API также установил несколько единиц измерения. «Блок API», например, измеряет гамма-излучение в скважине (шахте, пробуренной в земле).

Плотность в градусах API — это мера плотности нефтяной жидкости по сравнению с водой. Если плотность нефтяной жидкости в градусах API больше 10, она «легкая» и плавает на поверхности воды. Если плотность в градусах API меньше 10, он «тяжелый» и тонет в воде.

Легкие нефтепродукты предпочтительны, потому что они имеют более высокий выход углеводородов.Более тяжелые масла содержат больше металлов и серы и требуют большей очистки.

Нефтяные резервуары

Нефть находится в подземных резервуарах, называемых резервуарами. Глубоко под землей давление чрезвычайно велико. Нефть медленно просачивается к поверхности, где давление ниже. Он продолжает движение от высокого к низкому давлению, пока не встретит непроницаемый слой породы. Затем нефть собирается в резервуарах, которые могут находиться на глубине нескольких сотен метров от поверхности Земли.

Нефть может удерживаться с помощью структурных ловушек, которые образуются, когда массивные слои горных пород изгибаются или разрушаются (разрываются) из-за движущихся массивов суши Земли. Нефть также может удерживаться стратиграфическими ловушками. Различные пласты или слои породы могут иметь разную пористость. Например, сырая нефть легко мигрирует через слой песчаника, но может оказаться в ловушке под слоем сланца.

Геологи, химики и инженеры ищут геологические структуры, которые обычно задерживают нефть.Они используют процесс, называемый «сейсмическое отражение», для обнаружения подземных горных структур, которые могли удерживать сырую нефть. В процессе происходит небольшой взрыв. Звуковые волны проходят под землей, отскакивают от различных типов скал и возвращаются на поверхность. Датчики на земле интерпретируют возвращающиеся звуковые волны, чтобы определить геологическое строение подземелья и возможность залежи нефти.

Количество нефти в резервуаре измеряется в баррелях или тоннах.Бочка с маслом составляет около 42 галлонов. Это измерение обычно используется производителями нефти в США. Производители нефти в Европе и Азии обычно измеряют в метрических тоннах. В метрической тонне содержится от 6 до 8 баррелей нефти. Преобразование неточно, потому что разные сорта масла весят разное количество в зависимости от количества примесей.

Сырая нефть часто встречается в коллекторах вместе с природным газом. В прошлом природный газ либо сжигали, либо позволяли улетучиваться в атмосферу.Теперь была разработана технология улавливания природного газа и его закачки в скважину или его сжатия в сжиженный природный газ (СПГ). СПГ легко транспортировать и находить универсальное применение.

Добыча нефти

В некоторых местах нефть пузырится на поверхности Земли. Например, в некоторых частях Саудовской Аравии и Ирака пористые породы позволяют нефти просачиваться на поверхность в небольших прудах. Однако большая часть нефти задерживается в подземных нефтяных резервуарах.

Общее количество нефти в пласте называется нефтеотдачей.Многие нефтяные жидкости, составляющие нефтеотдачу коллектора, не могут быть извлечены. Эти нефтяные жидкости могут быть слишком сложными, опасными или дорогими для бурения.

Часть геологической нефти пласта, которая может быть извлечена и переработана, — это запасы нефти этого пласта. Решение об инвестировании в сложные буровые работы часто принимается на основании доказанных запасов нефти на участке.

Бурение может быть эксплуатационным, разведочным или направленным.

Бурение в районе, где уже обнаружены запасы нефти, называется эксплуатационным бурением.Прудхо-Бэй, Аляска, обладает крупнейшими запасами нефти в Соединенных Штатах. Эксплуатационное бурение в Прудхо-Бэй включает новые скважины и расширение технологий добычи.

Бурение при отсутствии известных запасов называется разведочным бурением. Разведочное бурение, также называемое «поисковым» бурением, является рискованным делом с очень высокой частотой отказов. Однако потенциальные выгоды от добычи нефти побуждают многих «искателей» попробовать поисковое бурение. «Бриллиант» Гленн Маккарти, например, известен как «король диких животных» из-за его успеха в обнаружении огромных запасов нефти недалеко от Хьюстона, штат Техас.В 30-е годы Маккарти 38 раз ударил по нефти, заработав миллионы долларов.

Направленное бурение включает бурение вертикально до известного источника нефти с последующим поворотом бурового долота под углом для доступа к дополнительным ресурсам. Обвинения в наклонно-направленном бурении привели к первой войне в Персидском заливе в 1991 году. Ирак обвинил Кувейт в использовании методов наклонно-направленного бурения для извлечения нефти из иракских нефтяных резервуаров недалеко от границы с Кувейтом. Впоследствии Ирак вторгся в Кувейт, что вызвало международное внимание и вмешательство.После войны граница между Ираком и Кувейтом была перекроена, и водохранилища теперь принадлежат Кувейту.

Нефтяные вышки

На суше нефть можно добывать с помощью устройства, называемого нефтяной вышкой или буровой установкой. В море нефть добывают с нефтяной платформы.

Первичная добыча
В большинстве современных скважин используется установка для пневматического роторного бурения, которая может работать 24 часа в сутки. В этом процессе двигатели приводят в действие буровую коронку. Сверло — это режущий инструмент, используемый для создания круглого отверстия.Буровые долота, используемые в установках воздушного роторного бурения, изготовлены из полой стали с вольфрамовыми стержнями, используемыми для резки породы. Нефтяные буровые коронки могут иметь диаметр 36 сантиметров (14 дюймов).

Когда буровое долото вращается и прорезает землю, небольшие куски породы отламываются. Мощный поток воздуха закачивается вниз по центру полого сверла и выходит через нижнюю часть сверла. Затем воздух устремляется обратно к поверхности, унося с собой крошечные глыбы камня. Геологи на месте могут изучить эти куски измельченной породы, чтобы определить различные пласты породы, с которыми сталкивается буровая установка.

Когда сеялка сталкивается с нефтью, часть нефти естественным образом поднимается с земли, перемещаясь из области высокого давления в зону низкого давления. Этот немедленный выброс нефти может стать «фонтаном», стреляющим на десятки метров в воздух, что является одним из самых драматических действий по добыче нефти. Он также является одним из самых опасных, и элемент оборудования, называемый противовыбросовым превентором, перераспределяет давление, чтобы остановить такой фонтан.

Насосы используются для добычи нефти. Большинство буровых установок имеют два комплекта насосов: буровые насосы и насосы для откачки.«Грязь» — это буровой раствор, используемый для создания скважин для добычи нефти и природного газа. Буровые насосы обеспечивают циркуляцию бурового раствора.

В нефтяной промышленности используется широкий спектр откачивающих насосов. Какой насос использовать, зависит от географии, качества и положения нефтяного резервуара. Например, погружные насосы погружаются непосредственно в жидкость. Газовый насос, также называемый пузырьковым насосом, использует сжатый воздух для выталкивания нефти на поверхность или в скважину.

Один из наиболее известных типов откачивающих насосов — это насосная головка, верхняя часть поршневого насоса.Pumpjacks прозвали «жаждущими птицами» или «кивающими ослами» за их контролируемое, регулярное движение вниз. Кривошип перемещает большую насосную домкрат в форме молотка вверх и вниз. Глубоко под поверхностью насосная домкрат перемещает полый поршень вверх и вниз, постоянно унося нефть обратно на поверхность или в колодец.

Успешные буровые площадки могут добывать нефть около 30 лет, хотя некоторые добывают еще много десятилетий.

Вторичная добыча
Даже после закачки подавляющее большинство (до 90%) нефти может оставаться в подземном резервуаре.Для извлечения этой нефти необходимы другие методы — процесс, называемый вторичным извлечением. Откачка лишнего масла была методом, используемым в 1800-х и в начале 20-го века, но он улавливал только более тонкие масляные компоненты и оставлял после себя большие запасы тяжелой нефти.

Наводнение обнаружено случайно. В 1870-х годах производители нефти в Пенсильвании заметили, что в заброшенных нефтяных скважинах накапливаются дождевая и грунтовые воды. Вес воды в скважинах вытеснял нефть из пластов в соседние скважины, увеличивая их добычу.Вскоре производители нефти начали намеренно затоплять скважины, чтобы добыть больше нефти.

На сегодняшний день наиболее распространенным вторичным методом извлечения является использование газа. Во время этого процесса скважина намеренно пробуривается глубже, чем нефтяной пласт. Более глубокая скважина попадает в резервуар природного газа, и газ под высоким давлением поднимается вверх, вытесняя нефть из резервуара.

Нефтяные платформы

Бурение на море намного дороже, чем бурение на суше. Обычно здесь используются те же методы бурения, что и на суше, но требуется массивная конструкция, способная выдержать огромную силу океанских волн в штормовом море.

Морские буровые платформы — одни из крупнейших искусственных сооружений в мире. Они часто включают в себя жилые помещения для людей, которые работают на платформе, а также стыковочные сооружения и посадочную площадку для вертолетов для перевозки рабочих.

Платформа может быть либо привязана к дну океана и плавать, либо может представлять собой жесткую конструкцию, которая крепится к дну океана, моря или озера с помощью бетонных или стальных опор.

Платформа Hibernia, расположенная в 315 км (196 миль) от восточного побережья Канады в северной части Атлантического океана, является одной из крупнейших нефтяных платформ в мире.На платформе работают более 70 человек в трехнедельную смену. Платформа имеет высоту 111 метров (364 фута) и закреплена на дне океана. Для дополнительной устойчивости было добавлено около 450 000 тонн твердого балласта. Платформа может хранить до 1,3 миллиона баррелей нефти. Всего Hibernia весит 1,2 миллиона тонн! Однако платформа по-прежнему уязвима для сокрушительного веса и прочности айсбергов. Его края зазубрены и острые, чтобы выдерживать удары морского льда или айсбергов.

Нефтяные платформы могут вызвать огромные экологические бедствия.Проблемы с буровым оборудованием могут привести к взрыву нефти из скважины в океан. Ремонт колодца на глубине сотен метров ниже уровня океана — это чрезвычайно сложно, дорого и медленно. Миллионы баррелей нефти могут вылиться в океан до того, как скважина закроется.

Когда нефть разливается в океане, она плавает по воде и наносит ущерб популяции животных. Одно из самых разрушительных воздействий на птиц. Масло нарушает гидроизоляционные свойства перьев, и птицы не защищены от холодной океанской воды.Тысячи людей могут умереть от переохлаждения. Разливы нефти также угрожают рыбе и морским млекопитающим. Темные тени от разливов нефти могут выглядеть как еда. Нефть может повредить внутренние органы животных и быть еще более токсичными для животных, находящихся на более высоких уровнях пищевой цепи. Этот процесс называется биоаккумуляцией.

В 2010 году взорвалась массивная нефтяная платформа в Мексиканском заливе, Deepwater Horizon . Это был крупнейший аварийный разлив нефти на море в истории. Одиннадцать рабочих платформы погибли, и более 4 миллионов баррелей нефти хлынули в Мексиканский залив.Ежедневно в океан текло более 40 000 баррелей. Под угрозой оказались восемь национальных парков, экономика сообществ вдоль побережья Мексиканского залива оказалась под угрозой из-за упадка туризма и рыболовства и гибели более 6000 животных.

Буровые установки к рифам
Морские нефтяные платформы также могут выступать в качестве искусственных рифов. Они обеспечивают поверхность (субстрат) для водорослей, кораллов, устриц и ракушек. Этот искусственный риф может привлекать рыбу и морских млекопитающих и создавать процветающую экосистему.

До 1980-х годов нефтяные платформы демонтировали и вывозили из океана, а металл продавали как металлолом. В 1986 году Национальная ассоциация морского рыболовства разработала программу «От буровых установок до рифов». Теперь нефтяные платформы либо опрокидываются (в результате подводного взрыва), либо удаляются и отбуксируются на новое место, либо частично разбираются. Это позволяет морской жизни продолжать процветать на искусственном рифе, который десятилетиями служил местом обитания.

Воздействие программы Rigs to Reefs на окружающую среду все еще изучается.Оставленные под водой нефтяные платформы могут представлять опасность для судов и водолазов. Сети рыболовных судов застряли в платформах, и есть опасения по поводу правил безопасности заброшенных построек.

Экологи утверждают, что нефтяные компании должны нести ответственность за выполнение первоначально согласованного обязательства по восстановлению морского дна до его первоначального состояния. Оставляя платформы в океане, нефтяные компании освобождаются от выполнения этого соглашения, и есть опасения, что это может создать прецедент для других компаний, которые захотят утилизировать свой металл или оборудование в океанах.

Нефть и окружающая среда: битум и северный лес

Сырую нефть не всегда нужно добывать глубоким бурением. Если он не встретит под землей каменистые препятствия, он может просочиться на поверхность и пузыриться над землей. Битум — это черная, чрезвычайно липкая нефть, которая иногда поднимается на поверхность Земли.

В естественном состоянии битум обычно смешан с «нефтеносными песками» или «битуминозными песками», что делает его чрезвычайно трудным для добычи и является нетрадиционным источником нефти.Только около 20% мировых запасов битума находятся над землей и могут быть добыты на поверхности.

К сожалению, поскольку битум содержит большое количество серы и тяжелых металлов, его извлечение и рафинирование является дорогостоящим и вредным для окружающей среды. Производство битума в полезные продукты приводит к выбросам углерода на 12% больше, чем при переработке обычной нефти.

Битум — это консистенция холодной патоки, и в скважину необходимо закачивать мощный горячий пар, чтобы расплавить битум и извлечь его.Затем используется большое количество воды для отделения битума от песка и глины. Этот процесс истощает близлежащие источники воды. Выпуск очищенной воды обратно в окружающую среду может еще больше загрязнить оставшуюся воду.

Переработка битума из битуминозных песков также сложная и дорогостоящая процедура. Для производства одного барреля нефти требуется две тонны нефтеносных песков.

Однако мы зависим от битума из-за его уникальных свойств: около 85% добываемого битума используется для производства асфальта для мощения и ремонта наших дорог.Небольшой процент используется для кровли и других изделий.

Запасы битума
Большая часть мировых битуминозных песков находится в восточной части Альберты, Канада, в нефтеносных песках Атабаски. Другие крупные запасы находятся в Северо-Каспийском бассейне Казахстана и Сибири, Россия.

Нефтяные пески Атабаски — четвертые по величине запасы нефти в мире. К сожалению, запасы битума находятся под частью бореального леса, также называемого тайгой. Это делает добычу как трудной, так и экологически опасной.

Тайга окружает северное полушарие чуть ниже замерзшей тундры, охватывая более 5 миллионов квадратных километров (2 миллиона квадратных миль), в основном в Канаде, России и Скандинавии. На его долю приходится почти треть всех лесных угодий на планете.

Тайгу иногда называют «легкими планеты», потому что она ежедневно фильтрует тонны воды и кислорода через листья и иголки своих деревьев. Каждую весну северный лес выбрасывает в атмосферу огромное количество кислорода и сохраняет наш воздух чистым.Это дом для мозаики растений и животных, все из которых зависят от зрелых деревьев, мхов и лишайников северного биома.

По оценкам, открытые рудники занимают лишь 0,2% бореальных лесов Канады. Около 80% нефтеносных песков Канады можно получить путем бурения, а 20% — путем открытых горных работ.

Переработка нефти

Переработка нефти — это процесс преобразования сырой нефти или битума в более полезные продукты, такие как топливо или асфальт.

Сырая нефть выходит из-под земли с примесями, от серы до песка.Эти компоненты необходимо разделить. Это осуществляется путем нагревания сырой нефти в дистилляционной башне, в которой установлены тарелки и разные температуры. Нефтяные углеводороды и металлы имеют разные температуры кипения, и когда масло нагревается, пары от различных элементов поднимаются на разные уровни башни, прежде чем снова конденсироваться в жидкость на многоярусных тарелках.

Пропан, керосин и другие компоненты конденсируются на разных ярусах башни и могут собираться индивидуально.Их транспортируют по трубопроводам, океанским судам и грузовикам в разные места для непосредственного использования или дальнейшей обработки.

Нефтяная промышленность

Нефть не всегда добывалась, очищалась и использовалась миллионами людей, как сегодня. Однако он всегда был важной частью многих культур.

Самые ранние известные нефтяные скважины были пробурены в Китае еще в 350 году нашей эры. Скважины были пробурены с использованием прочных бамбуковых долот глубиной почти 244 метра (800 футов).Нефть добывалась и транспортировалась по бамбуковым трубопроводам. Его сжигали как отопительное топливо и как промышленный компонент. Китайские инженеры сжигали нефть, чтобы испарить рассол и получить соль.

На западном побережье Северной Америки коренные жители использовали битум в качестве клея для изготовления водонепроницаемых каноэ и корзин, а также в качестве связующего вещества для создания церемониальных украшений и инструментов.

К 7 веку японские инженеры обнаружили, что нефть можно сжигать для получения света. Позже персидский алхимик в IX веке перегонял масло в керосин.В течение 1800-х годов нефть постепенно вытеснила китовый жир в керосиновых лампах, что привело к радикальному сокращению охоты на китов.

Современная нефтяная промышленность возникла в 1850-х годах. Первая скважина была пробурена в Польше в 1853 году, и технология распространилась на другие страны и была усовершенствована.

Промышленная революция открыла огромные новые возможности для использования нефти. Машины, приводимые в движение паровыми двигателями, быстро стали слишком медленными, мелкосерийными и дорогими. Спросом пользовалось топливо на нефтяной основе.Изобретение серийного автомобиля в начале 20 века еще больше увеличило спрос на нефть.

Добыча нефти быстро увеличивалась. В 1859 году в США было добыто 2000 баррелей нефти. К 1906 году это количество составляло 126 миллионов баррелей в год. Сегодня в США ежегодно добывается около 6,8 миллиарда баррелей нефти.

По данным ОПЕК, ежедневно во всем мире добывается более 70 миллионов баррелей. Это почти 49 000 баррелей в минуту.

Хотя это кажется невероятно большим количеством, использование нефти распространилось почти на все сферы жизни.Нефть во многих отношениях облегчает нашу жизнь. Во многих странах, включая США, нефтяная промышленность предоставляет миллионы рабочих мест, от геодезистов и рабочих платформ до геологов и инженеров.

Соединенные Штаты потребляют больше нефти, чем любая другая страна. В 2011 году США ежедневно потребляли более 19 миллионов баррелей нефти. Это больше, чем весь объем нефти, потребляемой в Латинской Америке (8,5 миллиона), Восточной Европе и Евразии (5,5 миллиона) вместе взятых.

Нефть входит в состав тысяч предметов повседневного обихода.Бензин, который нам нужен для транспортировки в школу, на работу или на каникулы, производится из сырой нефти. Из барреля нефти производится около 72 литров (19 галлонов) бензина, который люди во всем мире используют для питания автомобилей, лодок, самолетов и скутеров.

Дизельные генераторы используются во многих удаленных домах, школах и больницах. Во время чрезвычайных ситуаций, когда электросеть прерывается, дизельные генераторы спасают жизни, обеспечивая электричеством больницы, жилые комплексы, школы и другие здания, которые в противном случае были бы холодными и «в темноте».”

Нефть также используется в жидких продуктах, таких как лак для ногтей, медицинский спирт и аммиак. Нефть содержится в различных предметах для отдыха, таких как доски для серфинга, футбольные и баскетбольные мячи, велосипедные шины, сумки для гольфа, палатки, фотоаппараты и рыболовные приманки.

Нефть также содержится в более важных предметах, таких как протезы, водопроводные трубы и витаминные капсулы. В наших домах мы окружены продуктами, содержащими нефть, и зависим от них. Краска для дома, мешки для мусора, кровля, обувь, телефоны, бигуди и даже мелки содержат очищенную нефть.

углеродный цикл

Существует серьезные недостатки по добыче ископаемых видов топлива, а также извлечение нефти является спорной промышленностью.

Углерод, важный элемент на Земле, составляет около 85% углеводородов в нефти. Углерод постоянно колеблется между водой, сушей и атмосферой.

Углерод поглощается растениями и является частью каждого живого организма, перемещаясь по пищевой сети. Углерод естественным образом выделяется из-за вулканов, эрозии почвы и испарения.Когда углерод выбрасывается в атмосферу, он поглощает и сохраняет тепло, регулируя температуру Земли и делая нашу планету пригодной для жизни.

Не весь углерод на Земле участвует в углеродном цикле над землей. Его огромные количества улавливаются или хранятся под землей в виде ископаемого топлива и в почве. Этот секвестрированный углерод необходим, потому что он поддерживает баланс «углеродного бюджета» Земли.

Однако этот бюджет выходит из равновесия. После промышленной революции ископаемое топливо активно добывалось и сжигалось для получения энергии или топлива.Это высвобождает углерод, который был изолирован под землей, и нарушает углеродный бюджет. Это влияет на качество воздуха, воды и климата в целом.

Тайга, например, улавливает огромное количество углерода в деревьях и под лесной подстилкой. При бурении в поисках природных ресурсов высвобождается не только углерод, хранящийся в ископаемом топливе, но и углерод, хранящийся в самом лесу.

Горючий бензин, производимый из нефти, особенно вреден для окружающей среды.Каждые 3,8 литра (1 галлон) не содержащего этанола газа, сжигаемого в двигателе автомобиля, выделяют в окружающую среду около 9 кг (20 фунтов) диоксида углерода. (Бензин, наполненный 10% этанолом, выделяет около 8 кг (17 фунтов).) Дизельное топливо выделяет около 10 кг (22 фунта) углекислого газа, в то время как биодизель (дизельное топливо с 10% биотоплива) выделяет около 9 кг (20 фунтов).

Бензин и дизельное топливо также напрямую загрязняют атмосферу. Они выделяют токсичные соединения и твердые частицы, включая формальдегид и бензол.

Люди и нефть

Нефть — важнейший компонент современной цивилизации. В развивающихся странах доступ к недорогой энергии может расширить возможности граждан и повысить качество жизни. Нефть служит топливом для транспорта, входит в состав многих химикатов и лекарств и используется для изготовления таких важнейших предметов, как сердечные клапаны, контактные линзы и бинты. Запасы нефти привлекают внешние инвестиции и важны для улучшения экономики страны в целом.

Однако доступ развивающейся страны к нефти может также повлиять на властные отношения между правительством и его народом.В некоторых странах доступ к нефти может привести к тому, что правительство станет менее демократичным — ситуацию прозвали «нефтедиктатурой». Россию, Нигерию и Иран обвиняют в наличии нефтеавторитарных режимов.

Peak Oil
Нефть — невозобновляемый ресурс, и мировых запасов нефти не всегда будет достаточно для удовлетворения мирового спроса на нефть. Пик нефти — это момент, когда нефтяная промышленность добывает максимально возможное количество нефти. После нефтяного пика добыча нефти будет только уменьшаться.После пика добычи произойдет спад добычи и рост затрат на оставшиеся поставки.

При измерении пика нефти используется отношение запасов к добыче (RPR). Этот коэффициент сравнивает количество доказанных запасов нефти с текущим уровнем добычи. Отношение запасов к добыче выражается в годах. RPR различается для каждой нефтяной вышки и каждого нефтедобывающего района. В нефтедобывающих регионах, которые также являются основными потребителями нефти, RPR ниже, чем в нефтедобывающих регионах с низким уровнем потребления.

Согласно одному отраслевому отчету, в США RPR составляет около девяти лет. У богатой нефтью развивающейся страны Ирана с гораздо более низким уровнем потребления показатель RPR составляет более 80 лет.

Невозможно узнать точный год пика добычи нефти. Некоторые геологи утверждают, что это уже прошло, в то время как другие утверждают, что технология добычи задержит пик добычи нефти на десятилетия. По оценкам многих геологов, пик добычи нефти может быть достигнут в течение 20 лет.

Альтернативы нефти

Отдельные лица, отрасли и организации все больше обеспокоены пиковыми ценами на нефть и экологическими последствиями добычи нефти.В некоторых областях разрабатываются альтернативы нефти, и правительства и организации поощряют граждан изменить свои привычки, чтобы мы не полагались так сильно на нефть.

Биоасфальты, например, представляют собой асфальты, полученные из возобновляемых источников, таких как патока, сахар, кукуруза, картофельный крахмал или даже побочные продукты нефтяных процессов. Несмотря на то, что они представляют собой нетоксичную альтернативу битуму, биоасфальты требуют огромных урожаев, что создает нагрузку на сельскохозяйственную промышленность.

Водоросли — также потенциально огромный источник энергии.Масло водорослей (так называемое «зеленое сырье») можно превратить в биотопливо. Водоросли растут очень быстро и занимают лишь часть пространства, используемого другим сырьем для биотоплива. Около 38 849 квадратных километров (15 000 квадратных миль) водорослей — менее половины площади американского штата Мэн — обеспечат достаточно биотоплива, чтобы полностью восполнить потребности США в нефти. Водоросли поглощают загрязнения, выделяют кислород и не требуют пресной воды.

Швеция сделала своей приоритетной задачей радикальное сокращение своей зависимости от нефти и других видов ископаемого топлива к 2020 году.Эксперты в области сельского хозяйства, науки, промышленности, лесного хозяйства и энергетики объединились для разработки источников устойчивой энергии, включая геотермальные тепловые насосы, ветряные фермы, энергию волн и солнечную энергию, а также домашнее биотопливо для гибридных транспортных средств.