- •Вопрос 1. Биогеохимические циклы серы и железа. Биогеохимический цикл серы
- •Биогеохимический цикл железа
- •Вопрос 2. Загрязнение морей нефтью и нефтепродуктами. Оценка уязвимости побережий к нефтяному загрязнению. Загрязнение внутренних водоемов при добыче нефти.
- •Состав нефтепродуктов и их поведение в водоемах
- •Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению
- •Загрязнение внутренних водоемов при добыче нефти
- •Характеристика источников воздействия на окружающую среду
- •Анализ состояния водотоков бассейна реки Ватинский Ёган
- •Динамика загрязнения нефтепродуктами и хлоридами
- •4 Загрязнение внутренних водоемов
- •Эвтрофикация и механизм ее воздействия на экосистемы водоемов
- •Оценка степени эвтрофикации
- •Предупреждение эвтрофикации
- •Примеры решения проблем реабилитации внутренних водоемов
Состав нефтепродуктов и их поведение в водоемах
Нефть представляет маслянистую жидкость темно-коричневого цвета. Состав ее неоднороден и зависит от типа месторождения. Основные компоненты нефти – углеводороды (до 98%) подразделяются на 4 класса.
Парафины (до 90% от общего состава) – устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины летучи и растворимы в воде.
Циклопарафины (30-60%) – насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Все они очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
Ароматические углеводороды (20-40%) – ненасыщенные циклические, содержащие в кольце меньше атомов углерода, чем циклопарафины. Содержат летучие соединения: бензол, толуол, ксилол и нафталин.
Олефины (до 10%) – ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода, имеющие прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты, попадая в водоемы, ведут себя следующим образом.
1. Первоначально на поверхности воды образуется тонкая пленка, которая поглощает до 90% света в области 280 нм и до 40% в области 400 нм. Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение.
2. Под влиянием волн пленка превращается в прямую эмульсию (нефть в воде), составленную капельками нефти диаметром до 0,5 мкм.
3. После испарения летучих фракций прямые эмульсии преобразуются в вязкие обратные эмульсии, которые могут переноситься течением, выбрасываться на берег, частично растворяться в воде или оседать на дно.
4. Бактерии разных видов селективно разрушают компоненты нефти, окисляя их и доводя, в конечном итоге, до углекислого газа и воды. Разложение нефти на неорганические составляющие идет медленно, требует кислорода и температуры более 5°С.
Воздействие нефти на морские экосистемы приводит к отравлению или нарушению физиологической активности гидробионтов, обволакиванию организмов нефтепродуктами и другим негативным воздействиям. Наиболее чувствительна прибрежная часть мелководья, на которой оседает плавающая нефть при достижении берега.
Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению
Поведение нефтяного загрязнения, степень его воздействия на живую природу и методы ликвидации аварий во многом зависят от типа береговой полосы. Уязвимость побережья к нефтяным разливам характеризуют с помощью индексов чувствительности – Environmental Sensitivity Index (ESI) [27], которые учитывают:
тип берега (строение, уклон, проницаемость пород, уровень приливов и др.);
подверженность воздействию ветра, приливов и отливов;
биологическую продуктивность участка и чувствительность биоты;
условия естественного сохранения нефти (проникновение нефти вглубь пород, захоронения нефти при перемещении под воздействием волн, течений и ветра);
техническая сложность уборки нефти с береговой черты.
Индекс ESI (табл. 12) используют для построения карт уязвимости береговой линии при авариях, которые необходимы при планировании мероприятий по устранению последствий нефтяного загрязнения. Они рекомендованы Международной ассоциацией представителей нефтяной промышленности по охране окружающей среды (IPIECA).
Таблица 1. Индексы чувствительности и их краткая характеристика |
|
Индекс |
Характеристика |
ESI = 1. Открытые, непроницаемые вертикальные склоны |
Берег подвержен интенсивному воздействию волн, которые удерживают нефтяное пятно на расстоянии от берега за счет отраженной волны. Грунт непроницаем, нефть остается на поверхности, и естественные процессы ее удаляют в течение нескольких недель. Нефть остается в виде полосы вдоль границы максимального уровня прилива – выше уровня максимальной биологической активности. Уборка не требуется и не рекомендуется. |
ESI = 2. Открытый, непроницаемый склон |
Уклон приливной зоны меньше чем 30°, иногда с небольшими участками, где может накапливаться и сохраняться нефть. Вместе с тем, нефть достаточно быстро удаляется волновой деятельностью. В уборке нет необходимости, за исключением случаев использования побережье для отдыха или необходимости защиты прибрежных обитателей (птиц). |
ESI = 3. Мелко- и среднезернистые песчаные пляжи |
Песок перемещается в промежутках между штормами, делая маловероятным захоронение нефти. Однако глубина захоронения может быть значительной, если нефть попала на берег до сезона штормов. Уборка упрощена, так как грунта выдерживает механизмы и людей. Концентрация биологических объектов может быть высокой, хотя их распределение неравномерно и сильно зависит от места и времени. |
ESI = 4. Крупнозернистые песчаные пляжи |
Возможно быстрое захоронение нефти, даже в течение одного приливного цикла. Уборка более трудна. Механизмы вязнут в сыпучем песке, что увеличивает объем перемещаемого грунта, который представлен многочисленными перемежающимися слоями, пропитанными нефтью, и чистым песком. Небольшое количество обитателей, которые также часто меняют место и время появления. |
ESI = 5. Смешанные песчано-гравийные пляжи |
Берега имеют широкую градацию по степени защищенности и подвижности осадочных пород. Индикатором этого служат скопления присоединенных обитателей и морских водорослей. Берега укрытых бухт, в частности, могут быть полностью защищены от волновой энергии и естественное удаление нефти много медленнее, чем на соседнем пляже. |
ESI = 6. Гравийные или ракушечные пляжи |
Пляжи, состоящие из округлых валунов, доминирующих над нижней частью приливной зоны, в которой много морских водорослей и эпифауны, что свидетельствует о малой подвижности отложений. Нефть, просочившаяся ниже слоя валунов, сохраняется длительное время. |
ESI = 7. Незащищенный плоский берег |
Нефть плохо закрепляется или просачивается в водонасыщенные отложения песка и накапливается на уровне высокой воды. Приливное течение может смыть и перенести нефть вдоль берега. Берега биологически насыщены и могут пострадать. При уборке нефть смешивается с песком. |
ESI = 8. Защищенные, непроницаемые берега |
Разлитая нефть покрывает поверхности горной породы в защищенных местах и может сохраняться на них долгое время. Уборка этих береговых линий трудоемкая и может оказать негативное воздействие на экосистемы. |
ESI = 9. Защищенный, осыхающий берег |
Высокая концентрация биоресурсов и их чувствительность к загрязнению нефтью. Мягкие осадочные породы и низкая энергонагруженность, как следствие, низкая степень естественной очистки. Попытки уборки нефти приводят к ее перемешиванию с илом и еще большему углублению. |
ESI = 10. Зарастающие, заболоченные земли |
Болота, мангровые заросли и другие заболоченные земли. Уборки нефти трудоемка. Высокая степень естественной сохранности нефти. |