Глава 2. Нефть как загрязнитель водной среды

Загрязнение — наиболее острая, сложная и многообразная среди проблем водной среды. В Мировой океан ежегодно сбрасывается более 30 тыс. различных химических соединений; их общая масса составляет 1,2 млрд. т (Стурман В.И., Сидоров В.П., 2005.).

В силу своих свойств и масштабов использования одним из наиболее загрязняющих водную среду веществ является нефть — сложный комплекс веществ, состоящий почти из 3000 ингредиентов, большинство из которых легко окисляемы (Экология нефтегазового комплекса, 2007). Общее загрязнение им Мирового океана превысило 6 млн. т в год. Загрязнение водных объектов углеводородами, аварии на нефтепроводах, катастрофы нефтеналивных судов и буровых установок происходят фактически повсеместно. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена ¹/₅ часть акватории Мирового океана (Акимова Т.А. с соавт., 2001).

2.1. Физико-химические свойства нефти

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, обычно имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов (от C₅ до С₇₀) и содержат 80-85 % С, 10-14% Н, 0,01-7 % S, 0,01% N и 0-7 % О (Каррер П., 1960).

Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (более 500 веществ или обычно 80-90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4-5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (более 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C₁-C₄, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси(http://ru.wikipedia.org/wiki/Нефть, 2012).

Основные компоненты нефти — углеводороды — подразделяются на четыре класса:

1. Парафины (алканы) (до 90 % от общего состава нефти) — устойчивые насыщенные соединения C_nH_2n+2, молекулы которых выражены прямой или разветвленной (изоалканы) цепью атомов углерода. Парафины включают газы: метан, этан, пропан и др.; соединения с 5-17 атомами углерода являются жидкостями, а с большим числом атомов углерода — твердыми веществами. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

2. Циклопарафины (нафтены) — насыщенные циклические соединения С_nН_2n с 5-6 атомами углерода в кольце (30-60 % от общего состава нефти). Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические нафтены. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

3. Ароматические углеводороды (20-40 % от общего состава нефти) — ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем соответствующие нафтены. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), трициклические (антрацен, фенантрен) и полициклические (например, пирен с 4 кольцами) углеводороды.

4. Олефины (алкены) (до 10 % от общего состава нефти) — ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

В зависимости от месторождения, нефти существенно различаются по своему составу. Так, пенсильванская и кувейтская нефти квалифицируются как парафинистые, бакинская и калифорнийская — преимущественно нафтеновые, остальные нефти — промежуточных типов.

Количественный анализ и идентификация нефтепродуктов в морской среде представляют значительные трудности не только из-за их многокомпонентности и различия форм существования, но и вследствие природного фона углеводородов естественного и биогенного происхождения (Кораблин А.В. с соавт., 2006).