ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Превращение нефтепродуктов в разных сферах из "Нефть и нефтепродукты в окружающей среде" Разлившись на земной поверхности и водах, нефть оказывается в качественно новых условиях из анаэробной обстановки (с очень замедленными темпами химических процессов) она попадает в аэробную среду, в которой огромную роль играют биохимические факторы и прежде всего деятельность микроорганизмов. Будучи высокоорганизованной субстанцией, состоящей из множества соединений, нефть дефадирует очень медленно. Процессы окисления одних структур ингибируются другими, трансформация отдельных соединений идет по пути образования форм, в дальнейшем плохо окисляемых. Разрушение самих товарных нефтепродуктов осуществляется путем и химического окисления, и биоразложения, а соотношение и скорость этих процессов зависят от условий среды. В частности, вклад процессов химического окисления в разрушение нефтепродуктов различен, например, для поверхностных и подземных слоев почвы. [c.33] СОВ в этих процессах не совпадают. Так, скорость биодеградации углеводородов изменяется в порядке алканы ароматические углеводороды циклопарафины, а скорость химического окисления, например, у алканов меньше, чем у парафинов, тогда как у ароматических углеводородов она больше, чем у циклопарафинов. Нефтяные вещества сорбируются почвами преимущественно в жидкой фазе, и сначала происходит сорбция полярных компонентов нефтяных веществ (нафтеновые кислоты, смолы, асфальтены). Способность углеводородов сорбироваться породами понижается в последовательности олефины ароматика циклопарафины парафины. Количество сорбированных нефтяных углеводородов в единице объема грунта зависит от общего свободного объема капилляров (гранулометрического состава) и влажности самого грунта. [c.34] В природных условиях, среди многочисленных минеральных образований разного происхождения наибольшую роль в адсорбционных процессах выполняют глинистые, слоистые и слоисто-ленточные алюможелезомагниевые силикаты, цеолиты и кремнеземы. Наибольшая сорбционная способность имеется у монтмориллонита (площадь внешней и внутренней поверхности 8 = 800 м /г) и гидрослюды (8 = 150 м /г), более слабая - у каолинита (8 = 90 м /г), песчаных и карбонатных пород. [c.34] Естественно, что наличие трещин в грунте значительно понижает величину их насыщенности углеводородами, так как ширина трещин гораздо больше размеров пор. Именно трещины ответственны за массовое перемещение углеводородов из пор и каналов под действием диффузионных процессов, а диффузия - одна из форм массопереноса вещества, которая продолжается даже после прекращения процесса фильтрации нефти. [c.34] Рассмотрим источники поступления нефтей и нефтепродуктов в природные сферы на разных этапах. [c.35] Добыча нефти. Месторождения нефти известны на всех континентах и на значительных площадях прилегающих к ни.м акваторий. На Ближнем и Среднем Востоке сосредоточено 66% запасов нефти, в Северной Америке - 9%, в Центральной и Южной Европе - 7%, причем приблизительно 5% запасов приходится на Россию. Количество разведанных запасов нефти оценивается здесь примерно в 8 млрд. т (оценки в литературе существенно расходятся). [c.35] Максимальная добыча нефти с конденсатом в России была достигнута в 1987 г. (более 625 млн. т). С 1988 по 1991 г. годовая добыча нефти в республиках бывшего СССР уменьшилась до 515 млн. т, в 1992 г. составляла уже 445 млн. т. В 1995 г. добыча нефти и конденсата в России была равна 325 млн. т, а в последующие годы она стабилизировалась на уровне приблизительно 300 млн. т в год. [c.35] По сегодняшним оценкам, при добыче и переработке нефти от испарения теряется 15%, на нефтебазах и автозаправочных станциях - до 30% от общего количества хранимых нефтепродуктов. Для типовой АЗС на 500 заправок в сутки выбросы углеводородов в атмосферу из топливных баков автомобилей могут достигать 3%. Таким образом, общие потери летучих нефтепродуктов в атмосферу составляют 2-3% от объема ее добычи, причем 1/4 потерь поступает в моря и океаны, 3/4 расходуется в процессах окисления, а какая-то часть остается в атмосфере и почвенных горизонтах. [c.35] Более частыми, хотя и менее значительными, были аварии, связанные с железнодорожным и автомобильным транспортом. Масса вешества. попадаюш,его в этом случае в окружающую среду, лимитируется объемом цистерны от 30-50 т - для железнодорожных и 3,5-5 т - для автомобильных. При перевозке нефти в железнодорожных цистернах потеря нефти может достигать 260 кг из одной цистерны. [c.37] Если сравнить масштабы поступлений нефтепродуктов, начиная от процесса добычи и кончая их использованием, в окружающую среду с потерями от катастроф, то для России последних на порядок меньше. Их различие состоит в том, что первые более широко распространены по площади (хотя существуют и локальные долговременные процессы накопления нефтепродуктов). Для катастроф, как правило, характерно локальное поражение. [c.37] Атмосфера способствует испарению летучих фракций нефти, последние подвергаются атмосферному окислению и переносу и могут вернуться на землю или в океан. Местом контакта атмосферы с морскими водами является поверхностный микрослой, в котором и происходит концентрирование углеводородов, что объясняется, прежде всего, несколько меньшей их плотностью по сравнению с плотностью воды и незначительной водорастворимостью. Многие источники такого поступления достаточно регулярны, но с поверхностного водного слоя путем испарения легких фракций и улета с брызгами осуществляется и постоянный отток нефтяных углеводородов. [c.39] Концентрация растворимых (или диспергированных) нефтяных углеводородов в верхних 10 м океана сильно меняется в зависимости от места отбора проб можно предположить, что существует фон в несколько миллиграммов на литр, характерный для большей части Атлантического, Тихого и Индийского океанов, и с несколько более высокой концентрацией в Средиземном и Балтийском морях. Часть нефтепродуктов достигает дна, общие концентрации в донных отложениях меняются от 1 мкг/г (в осадках глубоких океанских и арктических районов) до 60 ООО мкг/г в активной зоне просачивания. В отложениях незагрязненных прибрежных районов и окраинных морей концентрации углеводородов составляют менее 70 мкг/г, в то время как в загрязненных районах - до 1000 мкг/г. Загрязнены нефтепродуктами на территории России также и речные воды, наибольшая их загрязненность наблюдается в районах добычи нефти или сосредоточения промышленности в больших городах. [c.39] ВОД нефтепродуктами. Однако затем, в связи с экономическим кризисом, объем исследований резко уменьшился, сократилось количество наблюдательных постов, была нарушена регулярность отбора проб. Сейчас, правда, пытаются выявить основные масштабы загрязнения нефтепродуктами и их соотношение с объемами добываемых и транспортируемых нефтей и продуктов их переработки. Так, например, относительно удовлетворительна нефтяная обстановка на реках Европейской России, относящихся к бассейнам Баренцева, Белого, Балтийского, Черного и Азовского морей, где концентрации нефтепродуктов превышают ПДК лишь в 2-3 раза. [c.40] В качестве примера загрязнения поверхностных вод сравнительно небольших речных бассейнов рассмотрим бассейн р. Москвы, в пределах которого режимные наблюдения ведутся по четырем створам верховье бассейна, часть бассейна, практически полностью дренирующая московскую городскую агломерацию, и заключительный створ, позволяющий получить характеристику всего бассейна. Повсеместно в р. Москве и ее притоках содержание нефтепродуктов выше ПДК (до 20 раз) вниз по течению происходит плавное увеличение содержания нефтепродуктов, которое достигает максимума на выходе из г. Москвы (0,2 мг/л), а еще ниже, в устье реки содержание нефтепродуктов несколько меньше, что, очевидно, связано с процессами самоочищения. Всего с территории России с поверхностными (речными) водами в год выносится до 1 млн. т нефтепродуктов, тех, что остались после окисления и биологического самоочищения. В поверхностные водотоки поступает как минимум в 5 раз большее количество нефти (порядка 4-5 млн. т). Примерно половина этой массы идет в реки, остальная остается на поверхности, загрязняя почвы и подземные воды. Конечно, и в этом случае значительная часть нефтепродуктов подвергается окислению, и в итоге в моря и океаны попадает около 0,2% от общей добычи нефти на территории всей России. [c.40] Нефтепродукты в подземных водах. Несмотря на актуальность изучения многочисленных фактов техногенного углеводородного загрязнения подземных вод, до настоящего времени еще не накоплено достаточно полной и обобщенной информации о количественной стороне этого сложного и весьма негативного для природных сред гидрохимического процесса. Судить о реальном содержании техногенных углеводородов в ближайших от земной поверхности горизонтах подземных вод можно только на основании косвенных данных. Величина потерь нефтепродуктов при их добыче, транспортировке, переработке и хранении (на фильтрацию через грунты к зеркалу грунтовых вод) - весьма сложная компонента. ее оценивают в 0,1% от объема транспортируемых нефтепродуктов. [c.41] Объемы и концентрации жидких техногенных углеводородов в их локальных залежах варьируют в широких пределах, часто достигая значительных величин. При этом жидкие, профильтровавшиеся через почву нефтепродукты могут заполнять все поровое пространство верхней части (первого от земной поверхности) водоносного горизонта под мощным источником такого загрязнения. Что касается концентраций техногенных углеводородов в собственно подземных водах (ниже зеркала грунтовых вод), то они определяются сочетанием различных свойств веществ-загрязнителей, водовмещающих пород и собственно подземных вод. Наиболее опасные, токсичные группы углеводородов мигрируют с грунтовыми водами на большие расстояния, загрязняя при этом и поверхностные воды, и глубокие горизонты подземных вод. Концентрации растворенных, эмульгированных и тяжелых компонентов нефтепродуктов могут составлять десятки и даже сотни миллиграмм в 1 л. [c.41] Учитывая все возрастающие масштабы нефтяного загрязнения и его расположение в поверхностных водах, главное решение природоохранной задачи все же находят в самоочи-щающей способности водоемов. Понятие самоочищения включает совокупность всех природных процессов, обусловливающих распад, трансформацию и утилизацию загрязняющш веществ и приводящих к восстановлению первоначальных свойств и состава водной среды. Оценку самоочищения дают по отношению к легкоокисляемому органическому веи еству, определяемому по показателю БПК (биологическое потребление кислорода) или ХПК (общее химическое потребление кислорода). [c.42] Как yпoминaJ[o ь в гл. I, при попадании нефти в воду одним из первых процессов самоочищения водоема является испарение, оно касается в основном летучих фракций нефти. Наиболее интенсивно этот процесс идет в первые часы, и уже через 0,5 часа после попадания нефти на водную поверхность летучих соединений остается гораздо меньше. К концу первых суток испаряется 50% соединений, содержащих и Си к концу третьей недели - 50% соединений Сп- При температуре 20-22 °С испаряется до 80% технического бензина, 22% керосина, 15% нефти и около 0,3% мазута. В целом потери при испарении составляют до 2/3 от всей массы разлитой по водной поверхности нефти. [c.42] В целом же нефть и нефтепродукты, попавшие в водную среду, подвергаются многочисленным процессам, направленным на ее разрушение. Наиболее значимые из них - химические и биохимические процессы, в основе которых лежат окислительно-восстановительные, фотохимические и гидролитические реакции. Процессу гидролиза подвергаются соединения, являющиеся слабыми кислотами или основаниями, эфиры, амиды различных карбоновых и фосфорсодержащих кислот. [c.43] Вернуться к основной статье