Нафтове забруднення - екологія природних ресурсів

Нафтове забруднення водних ресурсів

Відмінність властивостей нафти і води обумовлює особливості їх знаходження в поверхневих і підземних водах. Нафта і нафтопродукти є сумішшю вуглеводнів з різною розчинністю у воді: для нафт (в залежності від хімічного складу) розчинність становить 10-50 мг / дм 3; для бензинів - 9-505 мг / дм 3; для гасу - 2-5 мг / дм 3; для дизельного палива - 8-22 мг / дм 3. Розчинність вуглеводнів збільшується в ряду:

• ароматичні> ціклопарафіновие> парафінові. Розчинна частка нафти в воді від усієї її маси мала (5 • 10-3%), але при цьому необхідно враховувати дві обставини:
• в число розчиняються компонентів нафти потрапляють найбільш токсичні її компоненти;
• нафту може утворювати з водою стійкі емульсії, так що в товщу води може перейти до 15% всієї нафти.

Змішуючись з водою, нафта утворює емульсію двох типів: пряму - "нафта у воді» і зворотну - «вода в нафти». Прямі емульсії, складені крапельками нафти діаметром до 0,5 мкм, менш стійкі й характерні для нафт, що містять поверхнево-активні речовини.

При видаленні летучих фракцій, нафта утворює в'язкі зворотні емульсії, які можуть зберігатися на поверхні у вигляді тонкої нафтової плівки, яка переміщається зі швидкістю приблизно в два рази більшою, ніж швидкість течії води. При зіткненні з берегом і прибережній рослинністю нафтова плівка осідає на них. У процесі поширення по поверхні води легкі фракції нафти частково випаровуються, розчиняються, а важкі опускаються в товщу води, осідають на дно, забруднюючи донні відкладення. У таблиці 6.7 наведено класифікацію нафтового забруднення поверхневих водойм.

Встановити прямий зв'язок між обсягом витоку (розливу) і площею забруднень поверхні води, дна водойми, його берегів, а також стійкість забруднень вельми важко. Орієнтовну (наближену) оцінку площі забруднення можна отримати, користуючись даними С.М. Драчева (табл. 6.8).

Класифікація нафтового забруднення водойм

Зовнішній вигляд нафтового забруднення в залежності від обсягу розлитої нафти (по С.М. Драчева)

Наслідки нафтового забруднення річок і водойм. Забруднення води нафтою ускладнює всі види водокористування.

Вплив нафтового забруднення на водойму проявляється в:

Характерний запах і присмак з'являються при концентрації нафти і нафтопродуктів в воді 0.5 мг / дм3, а нафтенових кислот 0.01 мг / дм3. Значні зміни хімічних показників води відбуваються при утриманні нафти і нафтопродуктів більш 100-500 мг / дм3. Плівка нафти на поверхні водойми погіршує газообмін води з атмосферою, сповільнюючи швидкість аерації та видалення вуглекислого газу, що утворюється при окисленні нафти. При товщині нафтової плівки 4.1 мм і концентрації нафти у воді 17 мг / дм3 кількість розчиненого кисню за 20-25 діб знижується на 40%.

Забруднення нафтою і нафтопродуктами рибогосподарських водойм призводить до погіршення:

• якості риби (поява забарвлення, плям, запаху, присмаку);
• загибелі дорослих риб, молоді, личинок та ікри;
• відхилень від нормального розвитку рибної молоді, личинок та ікри;
• скорочення кормових запасів (бентосу, планктону), місць проживання, нересту і нагулу риб;
• порушення міграції риб, молоді, личинок та ікри.

Біомаса бентосу і планктону на забруднених ділянках річки різко зменшується. Токсична дія нафти і нафтопродуктів на риб обумовлюється виділяються з нафти токсичними речовинами. Концентрація нафти в воді 20-30 мг / дм3 викликає порушення умовно-рефлекторної діяльності, більш висока - загибель риб.

Особливу небезпеку становлять нафтенові кислоти, що містяться в нафті і нафтопродуктах (їх концентрація у воді 0,3 мг / дм3 смертельна для гідробіонтів).

Зменшення маси нафтової плівки в перші дні після її утворення відбувається переважно внаслідок випаровування нафти. При температурі води 22-27 ° С випаровується нафти до 26%, а при температурі води 2-5 ° С - до 12%. Подальше зменшення маси нафтової плівки відбувається за рахунок біохімічного окислення нафти і осідання її важких фракцій на дно водойми.

При низьких температурах маса нафтової плівки з часом практично не зменшується. В процесі біологічного руйнування мікроорганізмами нафту і нафтопродукти частково засвоюються ними, а частково окислюються. Відомо близько 100 видів бактерій, дріжджів і грибків, здатних окисляти вуглеводні. Максимальна активність нефтеокисляющих мікроорганізмів спостерігається при температурі води 15-35 ° С. Зі зниженням температури інтенсивність окислення різко зменшується.

Біохімічне окислення нафти супроводжується інтенсивним поглинанням кисню води. В середньому на окислення 1 мг нафти витрачається від 0.5 до 3.5 мг кисню. Одним з показників наявності у воді «органічних» забруднень і інтенсивності їх біологічного окислення є біологічна потреба в кисні (БПК), чисельно рівна кількості кисню, що поглинається мікроорганізмами при біологічному окисленні органічних забруднень, що містяться в 1 л води. Для різних нафт БПК характеризується практично однієї і тієї ж залежністю. Слід зазначити, що 8-добове БПК перевищує значення, встановлене нормативами для незабрудненій води.

Біохімічне окислення нафти в водоймі супроводжується безперервної міграцією важких її фракцій з поверхні на дно і назад.

Нафтові відкладення на дні водойми в анаеробних умовах (при дефіциті кисню) зберігаються тривалий час і є джерелом вторинного забруднення водойм.
Повне окислення нафти в аеробних умовах триває не менше 100-150 днів, а в анаеробних - триває ще довше, що дозволяє припускати можливість забруднення водойми тривалий час.

При характеристиці та оцінці нафтового забруднення важливе місце займають методи визначення вуглеводнів нафти і нафтопродуктів в водах, які дуже різноманітні і суперечливі. В даний час єдиної гостірованной методики визначення вмісту нафтопродуктів в природних середовищах не існує, це пов'язано зі складністю вугле водневого сполучення нафт і неоднорідністю дисперсних систем, що утворюються при нафтових забрудненнях.

Найбільш часто, при визначенні вмісту нафтопродуктів у воді користуються двома методами: