Воздействие ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения приводит к появлению возбужденных молекул, ионов и других частиц, инициирующих различные радикально-цепные реакции. Протекание этих процессов объясняет значительное увеличение образования различных кислородсодержащих соединений и повышение доли окисленных сернистых соединений.
В связи с многообразием условий образования и протекания естественных процессов «старения», нефтешламы имеют широкий спектр физико-химических характеристик [14,17-20].
Плотность при 20 °С колеблется от 885 до 988 кг/м3; вязкость при 50 °С - от 12,9 до 2694 мПа-с; содержание механичных примесей колеблется от 1 до 58%; воды - от 1 до 55%; в нефтяной части - ароматических парафино-нафтеновых углеводородов от 31 до 83%, смол - от 10 до 44%, асфальтенов -от 4 до 14%; доля фракций, выкипающих до температуры 50 °С — от 46 по 70%.
Геометрические размеры некоторых нефтешламовых амбаров могут
достигать нескольких гектаров. Объемы нефтешламов по амбарам колеблются от 7,5 до 12 тыс. м3, толщина плавающей части составляет 0,05-2,15 м
В процессе обследования нефтешламовых амбаров выявлены следующее слои (Рис. 1.1):
Рис. 1.1. Распределение нефтешлама по слоям:
1 - верхний слой, состоящий из нефтяной эмульсии с содержанием нефтепродуктов 81-98%; 2 - слой воды, содержащий до 65% нефтепродуктов; 3 - донный слой, содержащий до 65% нефтепродуктов; 4 - загрязненный грунт, содержащий до 8% нефтепродуктов; 5 - чистый грунт.
Минерализация воды в амбарах колеблется в интервале от 100 до 7000 мг/л, т.е. вода слабо минерализована вследствие опреснения ее атмосферными осадками.
Как уже отмечалось выше, в верхнем слое нефтешлама содержится от 81 до 98% нефтяных фракции со следующими физико-химическими свойствами:
- плотность при 20 °С, кг/м3 885 - 988
-вязкость при 20 °С, мПа-с 2497-33,4
при 50 °С, мПа-с 2694 - 12,9
Содержание масс, доля, % ;
- асфальтены 14,1-3,9
- смолы 44,0 - 4,5
- парафины 9,0 — 3,1 Массовая доля фракций, выкипающих до температуры:
250 °С 23,5-1,7
300 °С 34,7-7,5
350 °С 41,0-14,9
400 °С 51,9-26,0
450 °С 59,8-36,3
500 °С 70,0-46,3
1.2. Экологический вред, причиняемый нефтяными шламами природе
Основной вред, причиняемый нефтяными шламами природе, приходится на почву. Почва - это связующее звено между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами, которая играет важную роль в процессах обмена веществ и энергии между компонентами биосферы.
Любую почву можно рассматривать как многофазную гетерогенную систему, состоящую из твердой (минеральный «скелет», органический и биологический компоненты), жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух) фазы. Почва представляет собой биоминеральную (биокостную) динамическую систему, находящуюся в материальном и энергетическом взаимодействии с внешней средой.
Минеральный состав почв складывается в основном из кварца (
Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из разномерных частиц - механических элементов. Относительное содержание в почве таких элементов определяет ее гранулометрический состав.
От механического состава почв и почвообразующих пород в значительной мере зависит интенсивность многих почвенных процессов, связанных с превращениями, переносом и накоплением в почве органических и минеральных соединений.
Потери почвенного покрова во всем мире велики. Общая площадь почв, разрушенных за всю историю человечества, достигла 20 млн. км2, что намного превышает площадь всей пахотной земли, используемой в настоящее время. В результате застройки, производства горных работ, опустынивания и засоления почв мировое сельское хозяйство ежегодно теряет около 50 -70 тыс. км2 [21,22].
Ю.И. Пиковский [23]отмечает, что при нефтяном загрязнении взаимодействуют три экологических фактора: а) сложность, уникальная поликом-понентность состава нефти, находящегося в состоянии постоянного изменения; б) сложность, гетерогенность состава и структуры любой почвы, находящейся в процессе постоянного развития и изменения; в) многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится система: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и др. Исходя из этого, оценивать последствия нефтяного загрязнения необходимо с учетом конкретного сочетания этих трех групп факторов.
Рассматривая общие закономерности трансформации нефти в почве, Ю.И. Пиковский отмечает, что нефть - это высокоорганизованная субстанция, состоящая из множества различных компонентов [23-25]. Она деградирует в почве очень медленно, процессы окисления одних структур ингиби-руются другими структурами, трансформация отдельных соединений идет по пути приобретения форм, трудноокисляемых в дальнейшем. На земной поверхности нефть оказывается в другой обстановке - в аэрируемой среде. Ос-