8 Теор. Осн. Защ. Ос, л.№4

Распространение и ликвидация нефтяных пятен на поверхности вод

Нефть и нефтепродукты в настоящее время являются главными загрязнителями вод. Наглядным показателем загрязнения водных объектов нефтью служит присутствие нефтепродуктов на их поверхности. В силу действия поверхностного натяжения воды капли нефти, попавшие в водный объект, растекаются по его поверхности на значительном пространстве. Больше всего угрожают чистоте водных объектов нефтяные масла. Эти очень стойкие загрязняющие вещества могут распространяться на расстояние более 300 км от источника. Легкие фракции нефти, плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна капля нефтяного масла образует, растекаясь по поверхности, пятно диаметром 30 - 150 см, а 1 т – около 12 кв. км нефтяной пленки. Толщина пленки изменяется от долей микрометра до 2 см. Пленка нефти обладает большой подвижностью, стойка к окислению. Средние фракции нефти образуют взвешенную водную эмульсию, а тяжелые (мазут) оседают на дно водоемов, вызывая токсическое поражение придонной фауны.

Нефть представляет собой смесь углеводородов (до 98 %) и производных, содержащих кислород, серу, азот. Основными компонентами нефти являются углеводороды трех классов:

- парафины (алканы) – предельные (насыщенные) углеводороды; общая формула СnH2n+2 – прямая или разветвленная цепь; содержание в нефтях составляет от 1 до 60%;
- нафтены (циклоалканы) – предельные циклические углеводороды с характерной формулой СnH2n, их содержание в нефтях доходит до 60%, например:
- ароматические – ненасыщенные ряда бензола СnHn:

Кроме того в нефтепродуктах присутствуют олефины (алкены) – ненасыщенные с открытой цепью, с одной двойной связью С=С (в сырой нефти их нет).

Важнейшие характеристики нефти и нефтепродуктов: температура кипения, Т_кип, (растет при возрастании молекулярной массы), плотность, , (зависит от строения молекулы) и вязкость,  (зависит от молекулярной массы и строения молекулы).

Физико-химические процессы, происходящие с нефтяной пленкой, попавшей на поверхность воды

При разливе нефти (или нефтепродуктов) в результате аварии на поверхности воды образуется нефтяная пленка, с которой могут происходить различные процессы, представленные на рис.1

Рис.1. Распространение пленки нефти (нефтепродуктов)

1. Испарение

Скорость испарения зависит от скорости ветра, от площади поверхности, парциального давления паров нефтепродуктов в воздухе, от молекулярной массы нефтепродуктов. Например, при начальном объеме нефтяного пятна в 1000 м³, площадью 2*10⁴ м² и при скорости ветра (на высоте 10м), равной 7 м/с, наибольшая часть нефти испаряется в первые 30 минут, при этом скорость испарения составляет ~ 7 м³/мин. Далее скорость падает и через 2-2,5 часа процесс практически прекращается. К этому моменту может испариться до 30% начального объема легкой нефти. Если пятно образовано бензином (наиболее легким нефтепродуктом (С₆ – С₁₁), то в первые 10 минут скорость испарения составляет ~60 м³/мин, затем падает до 15 м³/мин. В течение 35-40 минут практически весь бензин испаряется.