4.2.3. Cвойства нефти и нефтяных углеводородов

Представленные материалы базируются на результатах мониторинга, проводимого в "Севморгео" в восточной части Финского залива Балтийского моря. Авторы А.Е. Рыбалко и Г.Т. Фрумин

Важнейшие физические характеристики нефти - температура кипения, удельный вес (плотность) и вязкость - определяются химической природой и соотношением входящих в нее компонентов. Температура кипения нефти возрастает с увеличением молекулярной массы, плотность зависит в основном от молекулярного строения, а вязкость - от обоих факторов. Некоторые компоненты нефти, главным образом низшие ароматические соединения, заметно растворимы в воде и быстро выщелачиваются при растекании нефти тонким слоем, если на море - волны.

Нефть, обладающая пониженной вязкостью, на чистой поверхности воды способна к обширному растеканию. Сырая нефть теоретически может растекаться до образования мономолекулярного слоя. Важный фактор в физическом поведении разлитой в воде нефти - эмульгирование. Эмульсия легко образуется при механическом перемешивании двух взаимно нерастворимых жидкостей, в результате чего диспергируемая фаза оказывается суспендированной в виде капелек в однородной фазе.

Механизм, по которому вещество распределяется в окружающей среде, зависит от его физико-химических свойств. Для определения путей трансформации химических соединений в биосфере необходимо ответить на следующие вопросы: способно ли вещество изменяться после того, как оно введено в окружающую среду, какими процессами вызываются эти изменения и с какой скоростью они протекают? Возможно ли превращение вещества в более опасные соединения? (Богдашкина, Петросян, 1988).

Нефтяные углеводороды значительно различаются по своей способности мигрировать в газовую и водную фазы. Установлено, что лишь 1-3% сырой нефти растворяется в воде, а испаряется от 10 до 40%, в первую очередь это относится к низкомолекулярным алифатическим и ароматическим углеводородам. Для нефтяных углеводородов испарение всегда доминирует над растворением. Особенно быстро испаряются алканы, циклоалканы и бензолы. Для полициклических ароматических углеводородов скорости испарения и растворения сравнимы и очень малы. Вследствие этого эти соединения будут претерпевать иные пути трансформации в биосфере, чем испарение и растворение, а именно, биодеградацию, окисление, фотохимические реакции, приводящие к образованию более полярных и, следовательно, более растворимых соединений (Богдашкина, Петросян, 1988).

Важной характеристикой нефтяных углеводородов является коэффициент распределения между несмешивающимися органической и водной фазами. Наиболее широко используется коэффициент распределения между н-октанолом и водой (КOW), который представляет собой отношение концентрации химического вещества в н-октаноле к концентрации его в воде. Эта величина используется для предсказания сорбции вещества в почве и донных отложениях и биоаккумуляции (Фрумин, 2002).

Наиболее многосторонними процессами, контролирующими распределение веществ в окружающей среде, являются биохимические процессы с участием микроорганизмов. Процессы биодеградации имеют важное значение для выведения из окружающей среды химических соединений, не участвующих в процессах фотодеградации, гидролиза, окислительно-восстановительных процессах. На процессы биодеградации оказывают влияние и физико-химическое состояние окружающей среды: наличие кислорода, света, питательных веществ. Так, установлено, что анаэробная деградация нефтяных углеводородов является медленным процессом и осажденные тяжелые фракции нефти обладают значительной персистентностью.

На пути и скорость биодеградации существенное влияние оказывает химическая структура соединений. Нормальные алканы (н-алканы) деградируют быстрее по сравнению с другими классами нефтяных углеводородов. Наиболее быстро расщепляются С16 - С18. Разветвленные алканы и циклоалканы биодеградируют медленнее н-алканов.