Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:
Парафины (алкены). . (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
Циклопарафины. . ( 30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
Ароматические углеводороды. . (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца ( бензол, толуол, ксилол) , затем бициклические ( нафталин) , полуциклические ( пирен).
Олефины (алкены). . - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:
| Внешний вид | Толщина, мкм | Количество нефти, л./кв. км. |
| Едва заметна | 0.038 | 44 |
| Серебристый отблеск | 0.76 | 88 |
| Следы окраски | 0.152 | 176 |
| Ярко окрашенные разводы | 0.303 | 352 |
| Тускло окрашенные | 1.016 | 1170 |
| Темно окрашенные | 2.032 | 2310 |
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм 0полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Крупные аварии и катастрофы на объектах армии и флота по своим последствиям могут быть сравнимы с аварией на Чернобыльской АЭС. В результате нормальной жизнедеятельности войск или флота на природную среду воздействуют
--твердые и жидкие радиоактивные отходы,
-- вырезанные реакторные отсеки атомных подводных лодок,
--химически загрязненные территории и акватории,
--бытовые отходы и льяльные воды кораблей флота.
Акватории океанов и морей все шире используются военным и торговым флотом. Это сопровождается увеличением содержания в морской воде загрязняющих веществ. Ежегодно в море попадает около 15 млн. т нефти, поступающей со сточными водами с суши и с объектов на море, в том числе при рядовой эксплуатации кораблей и судов.
Особое опасение в начале нового тысячелетия вызывает загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, которое имеет место из-за сбросов с кораблей, танкеров или береговых военных служб. Разлитая нефть растекается на поверхности воды на сотни миль, образуя нефтяные поля, движущиеся под действием ветра и морских течений в непредсказуемом направлении.
Под действием локальных условий, пролитая нефть (особенно тяжелые ее фракции) обычно загустевает в вязкую массу, которая налипает на береговую черту, гидротехнические сооружения и суда, губит растительность, птиц и животных.
Что касается судов, то те, которые способны обеспечивать очистку загрязненных вод до допустимого содержания нефти в стоке примерно 15 мг/л, имеют право производить сброс уже очищенных вод прямо в море на расстоянии не менее 12 миль от берега. Об этом делается запись в «Журнале нефтяных операций». Наиболее загрязненную часть сбрасывать в море запрещено, она должна сохраняться на борту в опломбированных спецприемниках. На флотах и военно-морских базах имеются организационные и технические планы по ликвидации нефтяных загрязнений и оказанию помощи потерпевшему судну.
Средствами локализации разлива нефти могут быть боны — негорючие, пленочные, локальные, передвижные и стационарные. Танкерный флот в случае аварийной ситуации использует и механические нефтесборники, а это единственный путь, полностью безопасный для морской флоры и фауны. Применение многочисленных химических препаратов, таких как «Путидойл», ввиду их токсичности для обитателей моря оправдано только в случае невозможности собрать нефть механически. Более безопасно для флоры и фауны моря сбрасывать на урез воды или в прибойную полосу рыхлые материалы, способные поглощать нефть. Затем пропитанную маслянистой нефтью бумагу или опилки уничтожают в специальных местах, а загрязненный песок и гальку зарывают в глубине берега; неутилизируемые шламы от переработки нефти и замазученные материалы сжигают в специальных устройствах.
Приведем ПДК некоторых нефтепродуктов (Таблица1) в воздухе и в воде водоемов. В основном нефтепродукты считаются токсикантами IV класса, и самые ядовитые среди них — это бензины, содержащие непредельные углеводороды и тяжелые остатки нефтей, обогащенные ароматическими соединениями, например бензолом (см. таблицу). Попадая в организм человека и животных, они вызывают заболевания органов дыхания и центральной нервной системы. Их опасность увеличивается в связи с большой подвижностью, поскольку они могут перемещаться по почве, воде и воздуху. В результате их действия в водоеме при концентрации всего 0.05-0,1 мг/л погибает икра и вся молодь, выше 0.1-1.0 мг/л — планктон; 10-15 мл/л нефтепродукта уже смертельны для взрослых особей рыб. Выжившая в этих условиях рыба имеет «керосиновый запах» и практически несъедобна. 1 кг керосина или дизельного топлива делает непригодным для потребления 2 тыс. л пресной воды как питьевой. Тяжелые фракции нефтей оседают на придонной, береговой и плавающей растительности, создавая длительный источник загрязнения воды.
| Предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов, мг/м3 (I и II) и мг/л (III) | |||
| Продукт | I ПДК с.с.* | II ПДК р.з.** | III ПДК вода |
| Бензины | 1.5 | 100 | 0.1 |
| Бензин крекинга | 0.05 | — | 1.5 |
| Керосин | — | 300 | 0.1 |
| Масла нефтяные | — | 5.0 | 1.0 |
| Бензол | 0.1 | 5.0 | 0.5 |
| Нефть | — | — | 0.3 |
| * среднесуточное загрязнение | |||
| ** разовое загрязнение | |||
Процесс самоочищения водоема происходит в течение длительного времени. Нефтепродукты окисляются аэробными бактериями до менее вредных и даже безвредных продуктов, особенно в теплый сезон. Известно, что при исходной концентрации нефти 1 мг/л в теплое время года процесс самоочищения водоема завершается к концу месяца. При температуре воды 5-10°С бактериальное разложение нефти прекращается, и она сохраняет свои ядовитые свойства продолжительное время.
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.); изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д. Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей.
Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физикохимические, биологические.
В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.