СОСТАВ И ТРАНСФОРМАЦИЯ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Нефть и различные нефтепродукты, которые попадают в естественные водоемы, очень скоро перестают существовать как исходные субстраты. Самые большие потери нефти по нашим данным связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт промывочных и балластных вод грузовыми танкерами, все это обуславливает присутствие постоянных мест (полей) загрязения, на трассах морских путей [6, с. 63].

Абсолютно любой из классов нефтепродуктов может стать вредной примесью, существенно загрязняющей водную среду. В небольших концентрациях нефтяные загрязнения могул лишь влиять на вкусовые и ароматические свойства воды, но вот при больших объемах образуются гигантские нефтяные пятна, которые становятся итогом и причиной серьезных экологических катастроф [1, с. 145].

Попадающие в водную среду нефть и нефтепродукты практически сразу же перестают существовать в исходном состоянии. В результате сложнейших физико-химических и биохимических превращений состав и свойства компонентов нефтяного загрязнения с течением времени существенно изменяются  [4, с. 265].

В водной среде, нефтепродукты и ее производные могут подвергнутся одному из следующих процессов: ассимиляции морскими организмами, повторной седиментации, эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению и испарению. В дальнейшем происходят следующие процессы: испарение, эмульгирование, растворение, окисление, образованием агрегатов, седиментациея, биодеградациея, включающея микробное разрушение и ассимиляцию планктонными и бентосными организмами [7, с. 643]. В ходе трансформации углеводородов нефти, также могут образоваться стойкие к микробиологическому расщеплению еще более токсичные соединения, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами [1, с. 176].

Нефть состоит из сотен низко- и высокомолекулярных органических соединений, главные из которых - углеводороды (от 50 до 98 % состава), смолы и асфальтены. При ее перегонке получают фракции, отличающиеся, прежде всего, температурой кипения: бензин (самая летучая), керосин, дизельное топливо и мазут (наиболее тяжелая, включающая высокомолекулярные компоненты - смолы и асфальтены) [2, с. 25].Углеводороды объединены в три класса: парафиновые, циклопарафиновые и ароматические [8, с.  201].

Таким образом, нефть попадая в окружающую среду, претерпевает серию преобразований. Происходит распределение нефтяных продуктов в разные миграционные формы, такие как: нефтяная пленка, водно-нефтяная эмульсия состоящей из сорбированных взвешенных частиц, донных отложений и растворенном в воде состоянии. Поэтому в море нефть может находиться в различных миграционных формах, включающих:

1. Поверхностные пленки (слики);

2. Эмульсии (типа «нефть в воде» и «вода в нефти»);

3. Нефтяные агрегаты (комочки, tar balls);

4. Растворенные формы;

5. Взвешенные формы;

6. Cорбированные донными осадками;

7. Аккумулированные водными организмами (рисунок 1).

Рисунок 1. Процессы, происходящие с нефтью в море

Преобразование в разнообразные формы происходит при трансформации исходного состава нефти и нефтепродуктов. В первые часы их объем сокращается за счет испарения, чему, прежде всего, способствует температура воды и воздуха, если она достаточно высока [2, с. 27], (рисунок 2).

Рисунок 2. Физико-химические процессы изменения нефтяных пленок со временем

Растворение углеводородов и других соединений нефти не играет существенной роли при нефтяных разливах (<1% от исходного объема). Однако растворяются наиболее токсичные низкомолекулярные арены, а также полярные соединения, образование которых происходит при деградации других нефтяных компонентов.  По некоторым оценкам скорость испарения в 2 раза превышает скорость растворения низкомолекулярных соединений, что предотвращает появление в воде наиболее токсичных ароматических компонентов нефти. В среднем лишь 1-3% (иногда до 15%) сырой нефти растворяется в воде [3, с. 267]. Испарение компонентов нефти составляет от 10 до 40% от ее первоначального количества. Степень испарения нефтяных пленок, прежде всего, определяется количеством летучих компонентов в нефти и температурой окружающей среды (таблица 1). В большей степени испаряются нефтяные компоненты с низкой температурой кипения. При этом большое значение имеет толщина пленки. Обычно нефтяные компоненты с кипением выше 2000 C испаряются в течение 24 часов в воде при температуре 13 °C. Сырую нефть можно поджечь только в течение получаса после разлива, поскольку по истечении этого времени в ней практически не остается летучих соединений [3, с. 214].

Таблица 1.

Воздействие температуры на физико-химические свойства и поведение нефти на морской поверхности

Подводя итог можно сказать, что нефть невероятно токсичное вещество и попадая в водную среду, мгновенно перестает существовать в исходном состоянии, она претерпевает множество изменений и ее поведение зависит от природных факторов. Доказано, что наиболее токсичные вещества нефтяного загрязнения растворяются гораздо быстрее других веществ.

Был проведен ряд исследований, процессов происходящих с попавшей в воду нефтью в течении времени. В итоге соотношение вредных свойств веществ от их порядка, скопление наиболее трудных и многоветвистых молекул и повышение молекулярной массы в гомологических рядах углеводородов влечет за собой нарастание токсичности компонентов нефтяного загрязнения [5, с. 287].

Список литературы:

1. Другов Ю. С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов: практическое руководство / Ю. С. Другов, А. А. Родин – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. – 275 с.
2. Кузнецов А.Н. Самоочищение при нефтяном загрязнении - Москва: Наука в России. - 2008. - N 6. - С. 23-30. [Электронный ресурс]: URL: http://portalus.ru/modules/ecology/rus_readme.php?sub..&(свободный доступ). – Дата обращения: 07.03.2018.
3. Нельсон-Смит, А. Нефть и экология моря / А. Нельсон-Смит – М: Прогресс, 1977 – 302 с.
4. Немировская, И. А. Нефтяные углеводороды в океане / И. А. Немировская – М. Научный мир, 2003 – 328 с.
5. Патин, С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа / С.А. Патин. – М: Изд. ВНИРО, 1997. – 349 с.
6. Утилизация нефти в почве и воде микробными клетками / Л.Ф. Суржко, З.И. Финкельштейн , Б.П. Баскунов и др. // Микробиология. – 1995. – №3. – С.393-398.
7. Шамраев А. В. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды / Шамраев А. В.,Шорина Т. С. // ВЕСТНИК ОГУ – 2009 – №6 – С. 642-645
8. Эрих, В.Н. Химия нефти и газа / В.Н. Эрих. – М.: Химия, 1969. – 284 с.