Комплексные процессы трансформации нефти в морской
среде начинают развиваться с первых секунд контакта
нефти с морской водой. Происхождение, продолжительность
и результат этих преобразований зависят от свойств и
состава самого масла, ликвидация разливов нефти на море и условий окружающей среды. Основными
характеристиками трансформации нефти являются их
динамизм, особенно на первых этапах, и тесное
взаимодействие физических, химических и биологических
механизмов диспергирования и деградации компонентов
масла до их полного исчезновения в качестве исходных
веществ. Морская экосистема, похожая на опьяненный живой
организм, разрушает, метаболизирует и осаждает
избыточное количество углеводородов, превращая их в
более распространенные и более безопасные вещества.
Физический транспорт. Распределение масла, разлитого на
поверхности моря, происходит под действием
гравитационных сил. Он контролируется вязкостью масла и
поверхностным натяжением воды. Всего через десять минут
после разлива 1 тонны масла масло может рассеиваться на
радиусе 50 м, образуя пятно толщиной 10 мм. Пленка
становится тоньше (менее 1 мм), так как масло продолжает
распространяться, занимая площадь до 12 км2 [Ramade,
1978]. В течение первых нескольких дней после разлива
значительная часть масла превращается в газовую фазу.
Помимо летучих компонентов, пятно быстро теряет
водорастворимые углеводороды. Остальные - более вязкие
фракции - замедляют скольжение.
Дальнейшие изменения происходят при совместном
воздействии метеорологических и гидрологических факторов
и зависят главным образом от мощности и направления
ветра, волн и течений. Нефтяной шлик обычно дрейфует в
том же направлении, что и ветер. Хотя пятно уменьшается,
особенно после критической толщины около 0,1 мм, он
распадается на отдельные фрагменты, которые
распространяются на большие и более отдаленные участки.
Штормы и активная турбулентность ускоряют рассеивание
пятна и его фрагментов. Значительная часть масла
рассеивается в воде как мелкие капельки, которые могут
транспортироваться на большие расстояния от места
разлива.
Растворение. Большинство масляных компонентов в какой-то
степени водорастворимы, особенно низкомолекулярные
алифатические и ароматические углеводороды. Полярные
соединения, образующиеся в результате окисления
некоторых нефтяных фракций в морской среде, также
растворяются в морской воде. По сравнению с испарением
растворение занимает больше времени. Гидродинамические и
физико-химические условия в поверхностных водах сильно
влияют на скорость процесса.
Эмульгирование. Эмульгирование масла в морской среде
зависит, прежде всего, от состава масла и турбулентного
режима водной массы. Наиболее стабильные эмульсии, такие
как вода в масле, содержат от 30% до 80% воды. Они
обычно появляются после сильных штормов в зонах разливов
тяжелых масел с повышенным содержанием нелетучих фракций
(особенно асфальтенов). Они могут существовать в морской
среде более 100 дней в виде своеобразных «шоколадных
муссов». Стабильность этих эмульсий обычно увеличивается
с понижением температуры. Обратные эмульсии, такие как
масло в воде (капельки масла, взвешенные в воде),
гораздо менее устойчивы, потому что силы поверхностного
натяжения быстро уменьшают дисперсию масла. Этот процесс
можно замедлить с помощью эмульгаторов -
поверхностно-активных веществ с сильными гидрофильными
свойствами, используемыми для ликвидации разливов нефти.
Эмульгаторы помогают стабилизировать масляные эмульсии и
способствуют диспергированию масла с образованием
микроскопических (невидимых) капель. Это ускоряет
разложение нефтепродуктов в толще воды.
Окисление и разрушение. Химические превращения масла на
поверхности воды и в толще воды начинают проявляться не
ранее, чем через день после поступления масла в морскую
среду. Они в основном обладают окислительной природой и
часто связаны с фотохимическими реакциями под влиянием
ультрафиолетовых волн солнечного спектра. Эти процессы
катализируются некоторыми микроэлементами (например,
ванадием) и ингибируются (замедленными) соединениями
серы. Конечные продукты окисления (гидропероксиды,
фенолы, карбоновые кислоты, кетоны, альдегиды и др.)
Обычно имеют повышенную растворимость в воде.
Экспериментальные исследования показали, что они также
повышают токсичность [Izrael, Tsiban, 1988]. Реакции
фотоокисления, в частности фотолиза, инициируют
полимеризацию и разложение наиболее сложных молекул в
масляной композиции.
Дата: 24.10.2017.
