Динамика поведения нефти на поверхности воды Процессы трансформации нефти при попадании в водную среду. При

попадании нефти на поверхность водоема с нею начинают происходить сложные процессы. Часть нефти начинает испаряться. Еще некоторая часть, которая остается на поверхности воды, начинает перемещаться на этой поверхности под действием различных причин, и ещё некоторая их часть переходит в толщу воды, образуя дисперсную систему из воды и нефти.

Протекание указанных процессов приводит к изменению структуры и свойств слоя разлитой нефти. Так, в процессе испарения из пятна разлива улетучиваются легкие составляющие нефти и остаются более тяжелые. За первые сутки испаряются почти все углеводороды, которые в данных условиях аварийного разлива могут испариться. Испарение части нефти приводит к изменению ее свойств в пятне разлива и оказывает влияние на последующее поведение пятна.

Нефть, находясь в условиях контакта с водой, начинают образовывать дисперсные системы разного типа. Ближе к слою образуется система типа «вода в нефти», в которой концентрация нефти больше чем воды. Обычно эта дисперсная система представляет собой очень устойчивую эмульсию, почти жестко структурированную систему. Устойчивость дисперсной системы будет определяться, в том числе, и свойствами тех углеводородов, которые ее образуют. Такими углеводородами, скорее всего, будут более тяжелые углеводороды, которые не испарились с поверхности пятна и которые могут содержать примеси.

Ближе к воде возникает система типа «нефть в воде», в которой концентрация воды больше, чем нефти или нефтепродуктов. Та часть разлитой нефти, которая перешла в толщу воды, может попадать в живые организмы, а также подвергаться биохимическому окислению.

В целом это приводит к рассеянию нефти в природной среде иногда до очень низких концентраций или приводит к их разложению в более простые и безопасные вещества.

Подвижность водной среды обусловливает значительно большее негативное последствия ее загрязнения, чем при загрязнении, например, грунта и почвы. С одной стороны это связано с частой труднодоступностью места загрязнения (особенно в болотистой местности), возможностью миграции загрязнения с течением из одного района в другой, переходом загрязнения с воды на прибрежные участки почвы, а с другой — сложностью сбора нефти, тонкой пленкой расплывшейся по водной поверхности.

В целом процесс поведения нефти на поверхности воды условно можно разделить на следующие стадии:

  • - испарение легкокипящих компонентов нефти;
  • - растворение некоторых компонентов;
  • - поглощение гидробионтами с последующей трансформацией;
  • - бактериальное окисление на глубине (анаэробное);
  • - осаждение на дно;
  • - накопление в грунте и попадание в воды водоносного горизонта;
  • - эмульгирование нефти;
  • - образование юдно-нефгяных смолистых шариков, загрязняющих побережья;
  • - то же из поверхностной пленки при перемешивании верхних слоев воды и из-за приливов-отливов;
  • - фотоокисление нефтяных компонентов в прибрежных водах;
  • - бактериальное окисление на поверхности воды (аэробное).

При нефтяном загрязнении водной среды тесно взаимодействуют три следующих группы экологических факторов:

  • - сложность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения;
  • - сложность, гетерогенность состава и структуры водной экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития и изменения;
  • - многообразие и изменчивость внешних факторов, влияющих на водную экосистему (скорость ветра и течения, температуры, влажности, давления и т. д.).

Поэтому оценивать последствия загрязнения водной экосистемы нефтью и намечать пути этих последствий необходимо с учетом конкретного сочетания и системного анализа этих перечисленных трех факторов.

Установлено, что нефть под влиянием солнечных лучей окисляется. Тонкая пленка нефти и нефтяной эмульсии легче окисляется в воде, чем более толстый слой нефти. Нефть с высоким содержанием металла или низким содержанием серы окисляется быстрее, чем нефть с низким содержанием металла или высоким содержанием серы.

Колебания воды и течения смешивают нефть с водой, в результате чего получается либо нефтеводяная эмульсия (смесь из нефти и воды), которая со временем растворится, либо водонефтяная эмульсия, которая не будет растворяться. Водонефтяная эмульсия содержит от 10 % до 80 % воды; 50...80 процентные эмульсии часто называют «шоколадным муссом» из-за плотного, вязкого вида и шоколадного цвета. «Мусс» распространяется очень медленно и может оставаться на воде или берегу без изменения в течение многих месяцев.

Движение нефти с поверхности воды в процессе растворения и превращения в эмульсию доставляют молекулы и частицы нефти к живым организмам. Микробы (бактерии, дрожжи, нитевидные грибки) в воде меняют состав нефти на мелкие и простые по структуре углеводороды и неуглеводороды. Частички нефти в свою очередь прилипают к частичкам в воде (обломкам, тине, микробам, фитопланктону) и оседают на дне, где микробы меняют легкие и простые по структуре компоненты. Тяжелые компоненты более устойчивы к микробному воздействию и в итоге оседают на дне.

Разные организмы притягивают нефть. Фильтрующий зоопланктон, двустворчатый моллюск поглощают частички нефти. Хотя моллюски и большинство зоопланктона не способны переварить нефть они могут переносить ее и являются временным хранилищем. Рыба, млекопитающие, птицы и некоторые беспозвоночные (ракообразные, многие червеобразные) переваривают определенное количество углеводородов нефти, которые они заглатывают во время питания, очищения, дыхания.

Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее 6 месяцев, если разлив нефти не произошел накануне или непосредственно зимой в северных широтах. Нефть может попасть в ледовую ловушку до наступления весны, когда начнет подвергаться воздействию воздуха, ветра, солнечных лучей и усиленному воздействию микробов, сопровождающихся повышением температуры воды.

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками нефти составляет -10 %, 60-70 %.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >