1.2 Мұнай, оның құрамы және қасиетті

Әлемнің барлық кен орындарының мұнайлары бір жағынан, олардың алуан түрлерімен, екінші жағынан олардың құрамы мен құрылысында біртекті элементтерінің болуымен және кейбір параметрлері бойынша ұқсастықтарының болуымен ерекшеленеді. Мұнайдың әр қилы түрлерінің қарапайым құрамы әрбір элемент бойынша 3…4% бойынша өзгереді [3-6].

Басты мұнай жасаушы элементтері, %: көміртегі - 83…87, сутегі - 12…14, азот, күкірт, оттегі - 1…2, процент бүтіндері алуан микроэлементтерді құрайды.

Жеңіл фракцияның басым бөлігін С₅-С₁₁ көміртегі атомдары бар метан көмірсутектер (алкандар)құрайды. Қалыпты алкандар бұл фракцияда 50…70% үлесіне ие болады.

Қысқа көміртегі тізбегі бар қалыпты алкандар тірі организмдерге наркотикалық және токсикалық әсер береді. Бұл көмірсутектер организмдер клеткаларына мембраналары арқылы жеңіл түрде енеді де, цитоплазмалық органоидтарын дезорганизация құбылысына әкеледі.

Құрамындағы жеңіл фракцияның болуы мұнайдың басқа сипаттамаларын корреляцияға жібереді: көмірсутекті құрам, асфальтендер мен қара майдың жалпы саны. Мұнайдағы жеңіл фракцияның құрамын азайту оның токсикалық қасиетін азайтады, бірақ та оның хош иісті байланыстардың токсикалық қасиеті өседі, сонымен қатар олардың салыстырмалы құрамы да өседі. Жеңіл фракцияның басым бөлігі әдетте топырақтың жоғарғы бетінде ыдырайды немесе ұшып кетеді және су ағындарымен шайылып кетеді.

С₁₂-С₁₇ жоғары молекулы көмірсутектер мұнайдың 15…20% үлесіне тиесілі. Қатты парафин тірі организмдер үшін токсикалық емес, бірақ та жер бетінің шарттары бойынша қатудың жоғарғы температурасында (+18 жоғары) ол қатты күйге келіп, мұнайдың қозғалысына кедергі туғызады. Мұнайдың циклдік көмірсутектеріне нафтенді (циклоалкандар) және хош иістілер (арендер) жатады.

Мұнайда нафтенді көмірсутектердің жалпы құрамы 35-дан 65%-ға өзгереді. Нафтенді молекулалар сақиналары 5 немесе 6 мүшелі болуы мүмкін. Бір немесе екі сақинасы бар әрбір молекулаға 50…60% нафтендердің жалпы үлесі келеді.

Нафтендердің токсикалық қасиеті жайлы мағлұматтар қазіргі кезде өте аз. Қанған байланыстары бар нафтенді көмірсутектер өте қиын тотығады.

Қара май мен асфальтендер мұнайдың жоғары молекулы көмірсутекті емес қоспаларға жатады. Мұнайдың құрамында олар маңызды орын алады, себебі көбінесе олар мұнайдың физикалық қасиеттерін және химиялық белсенділігін анықтайды. Қара май мен асфальтендер құрамына гетероатомды құрылыммен байланысқан, құрамында ондаған сақиналары бар полициклдық хош иісті құрылымдар жатады, олардың құрамында күкірт, оттегі және азот болады. Қара май – тұтқыр майлы заттар, ал асфальтендер – төмен молекулярлы ерітінділерде ерімейтін қатты заттар. Қара майдың молекулярлы массалары 500…1200 болса, ал асфальтендерде - 1200…1300 болады. Қара май мен асфальтендер құрамының басым бөлігін микроэлементтер құрайды. Экологиялық жағынан алғанда мұнай микроэлементтерін екі топқа бөлуге болады: токсикалық емес (Si, Fe, Al, Ca, Mg, P және т.б.) және токсикалық (V, Ni, Co, Pb, Cu, Ag, Hg, Mo және т.б.). Ванадий мен никель порфированды кешендер құрамына жатады және олардың құрамының 40%-ы күлге түрленеді (0,04%-ы мұнай үшін ). Ауыр металдар тірі организмдерге у сияқты әсер етеді. Қара майлы-асфальтенді байланыстардың топыраққа түсіретін зиянды экологиялық әсері оның химиялық токсикалық қасиетіне емес, топырақтың сулы-физикалық қасиетінің өзгерісіне байланысты. Әдетте қара майлы-асфальтенді компоненттер жоғарғы гумусты көкжиекте сорбцияланады. Гидрофобты қара майлы-асфальтенді компоненттер өсімдіктер тамырларын толығымен қаптап алып, оған ылғалдың өтуіне кедергі жасайды, соның нәтижесінде өсімдіктер құрғап өліп қалады. Топырақ құрамына мұнайдың енуі оның құрамының өзгерісін (топырақ бөлшектерінің жабысып қалуы), топырақты-ауалы режимнің бұзылуын, қатты тотықтыну, биохимиялық белсенділіктің ингибирлеу процестерін туғызады. Математикалық модельдеу тәсілінің қорытындысы бойынша: табиғи жағдайларда топырақтың мұнаймен ластануы 10%-ға жетсе, онда биоценоз өзінің бастапқы күйіне 10 жыл уақыт мерзімінде келеді, ал егер оның ластануы жоғары деңгейге жетсе, онда биоценоздың қалыпқа келу мерзімі бірнеше ондаған жылдарға дейін ұлғаяды.

Ауада қара майлы мұнай шапшаң түрде қоюланады, қозғалғыштық қасиетін жоғалтады, себебі ауаның оттегі молекуласымен қосылып, қара майдың жаңа түрленуі болады. Бұл байланыстар микроорганизмдер үшін қолжетімсіз, сондықтан олардың биодеструкция процесі өте баяу өтеді.

Күкіртті қоспалар ішінде ең көп кездесетіндер: күкіртті сутек, меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер, тиофендер, тиофандар және бос күкірт. Мұнай құрамындағы азотты қоспалар – бұл көбінесе пиридин, гидропиридин және гидрохинологиндер гомологтары [6].

Сулы ортаның қозғалысы оның ластануын топырақ пен жерге қарағанда жылдамдатып, оған қолайлы жағдайлар туғызады. Бір жағынан, ол ластану жерінің қиын қолжетімділігіне байланысты (әсіресе батпақты жерлерде), яғни ағын арқылы ластанудың бір аймақтан басқа аймаққа тасымалдану мүмкіндігі, ал екінші жағынан, ол судың бетінде жіңішке қабықша болып таралған мұнай өнімдерін жинау қиындығы болып табылады. Судың бетіндегі қабықшаның қалыңдығы әр түрлі болуы мүмкін.

Мұнай қабықшасы спектрдің құрамын және жарықтың суға ену қарқындылығын өзгертеді. Шикі мұнайдың жұқа қабықшаларынан жарықты өткізу 1-10 % (280 нм) және 60-70 % (400 нм)-ді құрайды. Қалыңдығы 30-40 мкм болатын қабықша инфрақызыл сәулеленуді толығымен жұтып алады.

Мұнаймен ластануда үш экологиялық фактор топтары бірлесіп әрекет ететіні баяғыдан белгілі: 1) тұрақты өзгеріс процесінде болатын мұнай құрамының күрделігі; 2) әрдайым өзгеріс пен дамуда болатын экожүйе құрамы мен құрылысының гетерогендік қасиетінің күрделігі; 3) экожүйеге (температура, ылғалдылық, қысым және т.б.) әсер ететін сыртқы факторлардың әр алуандылығы мен құбылмалығы. Сондықтан да экожүйенің мұнаймен ластану процесінің зардаптарын бағалау мен осы зардаптардың жолдарын қарау да осы үш факторларды қарастыру арқылы жүзеге асырылады. Мұнайдың негізгі экологилық-геохимиялық сипаттамасы ретінде жеңіл фракцияның құрамын, циклдық көмірсутектерді, қара май мен асфальтендер, күкіртті қоспаларды алуға болады.

Көптеген сулы объектілердің жоғары деңгейде ластануына байланысты мұнай өндіретін зауыттар үшін ластағыш заттардың сыртқа шығаруының шекті түрде рұқсат етілген шығындардың жалпы нормаларын жасағанда, сулы объектілерге шығарылатын мұнай қалдықтарының жалпы концентрациясы сол судың өздік концентрациясымен анықталады. Балық кәсіпшілігі дамыған тоғандар үшін шекті түрде рұқсат етілген шығындардың жалпы көлемі мына санды құрайды, мг/л: ОХҚ 15-30; ОБҚ _{толығымен.} 3; мұнай өнімдері 0,05.