В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Поверхностное натяжение в естественных пленках (в отсутствие видимого слика) понижено относительно чистой воды на 0,5-1,5 дин/см, а для видимого слика на блд дин/см. В отдельных случаях больших загрязнений наблюдаются и меньшие значения коэффициента поверхностного натяжения. Так для акватории Нью-Иоркской бухты отмечено падение до 51 дин/см, а в отдельных районах Атлантики наблюдались значения коэффициента поверхностного натяжения 65 дин/см. Существенное понижение поверхностного натяжения обнаружено в прибрежных районах и в зонах интенсивного судоходства.
Причем это понижение хорошо коррелирует с концентрацией синтетических ПАВ в поверхностном слое. Естественные пленки, в основном, существуют при поверхностных давлениях ниже критического. В натурных условиях они способны сохраняться при ветре до 5 — 7 м/с. При больших скоростях ветра пленка разрушается и может восстанавливаться при прекращении действия диспергирующего фактора, в зависимости от вида воздействия и состава пленки, через 10 с — 1О мин.
Учитывая тот факт, что средняя скорость ветра в океане составляет 6 — 8 м/с, по-видимому, можно считать, что пленки ПАВ в морской среде находятся в рассеянном состоянии, исключая, естественно, районы антропогенных загрязнений, высокой биопродуктивности и близких к штилю условий. В этом состоянии их упругость недостаточна для оказания гасяп1его воздействия на волны и образование сликов. Тем не менее, возникновение плотно упакованных пленок и появление сликов возможно в местах конвергенции течений (например, за счет внутренних волн или циркуляции Лэнгмюра) и ветровых нагонов.
Нефть е океане Наряду с ПАВ антропогенного происхождения, естественными ПАВ, представляющими собой продукты жизнедеятельности морских организмов, и детергентами, нефть является основным источником загрязнения поверхности океана. Добыча нефти, особенно на шельфе, ее морские перевозки непрерывно растут.
Гл. 19. Загрязнения природной среды Растет и количество нефтепродуктов, попадающих в море. Общее количество нефти и нефтепродуктов, попадающих ежегодно в океан, оценивается разными исследователями от 6 до 12 млп т. Сырая нефть и ее производные исключительно <ложная смесь многих химических соединений. Она содержит около 300 углеводородов, индивидуальные концентрации которых варьируются по объему от 10 4% до единиц процентов. Физические и химические свойства нефти существенно зависят от месторождения, и разные ее сорта отличаются по содержанию парафина, смол и серы. Сырые нефти значительно отличаются по плотности от весьма легкой (0,65 — 0.,70 г/смз) до весьма тяжелой (0,98--1,05 г/смз).
Вязкость нефти зависит от ее химического и фракционного состава, особенно от смолистости, и также изменяется в широких пределах. При годовом об ьеме загрязнения Мирового океана в 6-.11 млн т источники загрязнения распределены следующим образом: морской транспорт 1промывные воды, докование, утечки, погрузочно-разгрузочные работы и т.д.) 35%: промышленные стоки —.
13%; морская добыча нефти . 1,5%, речной сток 32%; поступление из атмосферы .-- 10%; природные источники поступления нефти около 10%. Обращаот на себя внимание относительно неболыпое количество нефти, поступающей в океан непосредственно вследствие ее морской добычи и из природных источников. Анализ космических снимков морской поверхности показывает, что области глобального нефтяного загрязнения совпадают с трассами морских перевозок и устьями крупнейших рек. К крупномасштабным зонам загрязнения относятся не только шельф, но и некоторые районы открытой часч и моря.
Средняя загрязненность таких морей как Баренцево, Балтийское, Черное, Каспийское, Средиземное превышает ПДК в несколько раз. Нефть как естественный продукт биоты участвует в биогеохимических циклах миграции веществ на протяжении миллионов лет. Объем поступления нефти из недр в океан составляет около 0,6 млн т в год, причем основную ее массу составляют углеводороды. В Мировом океане ежегодно путем фотосинтеза производится 12 млн т углеводородов.
В процессе длительной эволктдии сложились механизмы ассимиляции, самоочищения водоемов от углеводородов. Однако в последние годы наблюдается значительное превышение природных об"ьемов поступления нефти в океан. Ассимиляционная емкость целого ряда районов 1'л.19. Загрноненин природной среды Мирового океана превышена. Другим важнейшим моментов является то, .что изменилось качество нефтяного загрязнения. С судовыми льяльными водами, с нефтеперерабатывающих предприятий, в резулыате моечных операций на танкерах в водоемы попадает не нефть и нефтепродукты, а продукты их переработки — парафиновыс, асфальтосмолистые компоненты, нефтеостатки.
Свойства и состав этих загрязнений отлича1отся от свойств и состава нефтей. В нефтеостатках концентрируются высокомолекулярные компоненты нефти, продукты полимеризации и поликонденсации углеводородов, продукты коррозии металлов и др. Основная масса нефтяных загрязнений поступает в океан именно в форме нефтесодержащих вод. По некоторым оценкам до 75% нефти поступает в океан в эмульгированном состоянии. Нефть, попавшая на поверхность океана в резуль"гате аварийного выброса, подвергается механическому и тепловому воздействию, поэтому вид нахождения нефти в море сильно изменяется со временем.
Нефть в воде может находиться в виде пленок различной толщины, эмульсии, в растворенном виде и в форме сгустков. Теоретически нефть может растекаться до мономолекулярных слоев, однако в реальных условиях нефтяные пленки содержат тысячи молекулярных слоев. Размеры частиц нефти в эмульсии менее 3 10 4 мм. Растворимость нефти зависит от многих факторов и лежит в пределах от 2 до 100 мг!л. На чистой морской поверхности без ветра, волн и течений нефть растекается довольно быстро. Например, 1 мз средневосточной сырой нефти за 10 мин распространяется в пределах круга радиусом около 25 м.
Через 1,5 часа радиус увеличивается вдвое, средняя толщина пленки при этом составляет 0,1 мкм. В целом судьба нефтяного слива в море характеризуется совокупностью следующих процессов: испарение, эмульгирование, растворимость, окисление, образование агрегатов, седиментация и биодеградация, включающая микробное разрушение и ассимиляцию планктонными и бентосными организмами. Испарение летучих фракций в значительной степени зависит от природы нефти, температуры, ветровой и волновой деятельности и может составлять до 40% первоначального обьема.
Низкомолекулярные углеводороды хорошо растворимы в морской воде. С увеличением молекулярного веса их растворимость уменьшается, что приводит к молекулярной дисперсии составных частей нефти в воде. При наличии кислорода и отсутствии ингибиторов углеводороды окисляются довольно быстро. Исследования показывают, что до 60% нефти может разлагаться под влиянием физико-химического окисления. Га. 19. Загрнзненин природной среди Большое влияние на скорость окислительных реакций оказывает температура воды. Так, при снижении температуры с 20 до 5'С скорость реакций уменьшается в 2,5 раза, а при повышении температуры на 10'С скорость окислительных реакций увеличивается в 2 раза.
На фотохимическое окисление нефтепродуктов под действием солнечного света заметное влияние оказывают толщина пленки и состав морской воды. Продукты фотохимического и микробиологического окисления уменьшают коэффициент натяжения углеводородной пленки, скорость испарения воды через пленку (до 10 раз) и увеличивают скорость растекания пленки на поверхности воды.
Некоторые компоненты нефти (асфальты, полужидкие смолы, воск) могут продолжительное время оставаться на поверхности моря. Эти соединения легко эмулыируются, образуя устойчивые нефтеводпыо эмульсии повышенной вязкости с содержанием воды до 80%, известные под названием «шоколадного муссам Даже после исчезновения нефти с водной поверхности ее вредное действие на зкосистемы продолжает сохраняться длительное время. В 1969 г. каботажная баржа с нефтью села на мель вблизи Вудсхоллского океанографического института (107).
Ученые получили уникальную возможность для научного анализа последствий нефтяного воздействия на различные типы участков побережья. Хотя выброс нефти был непродолжительным, загрязненность нефтью на маршах (заболоченные затопляемые участки) сохранялась в течение 1О лет. Участок, покрытый крупной галькой, сохранил нефтяное загрязнение в течение 2 лет. Скалистый участок не содержал загрязнений через 2 месяца.
Рассмотрим кратко динамику нефтяного спика. Если разлившаяся нефть на поверхности моря не подвергается дейсгвию волн, ветра и течений, то основную роль в формировании области нефтяного разлива сначала играет сила тяжести. Затем начинают преобладать силы поверхностного натяжения, вязкости и инерции. В зависимости от соотношения сил, играющих главную роль в распространении нефти, выделяют три стадии в процессе формирования нефтяного загрязнения. На первой стадии (гравитационно-инерционный, или инерционный режимы растекания) определяющую роль играют силы тяжести и инерции.
На второй стадии, называемой гравитационно-вязким режимом, определяющую роль играют силы тяжести и вязкости, на третьей силы поверхностного натяжения и вязкости. Гл.19. Заернзненнл пригодной среды Радиальный размер области растекания нефти на первой стадии имеет вид 124 г = С1 (дЪ'г Ь) где С1 — константа, примерно равная 1., д -- ускорение силы тяжести, 1" . — объем нефтяной пленки, 1 - .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
