CC BY
22
© Х.А. Аль-Рабаки, Т.В. Михина, В.И. Тагасов , 2003
УЛК 504.054
Х.А. Аль-Рабаки, Т.В. Михина, В.И. Тагасов
ИССЛЕЛОВАНИЕ СОЛЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ НЕФТИ В МОРСКОЙ ВОЛЕ АРАВИЙСКОГО МОРЯ (ЙЕМЕНСКАЯ РЕСПУБЛИКА)
Йеменская республика обладает огромными запасами многих разновидностей рыб. Местом высокопроизводительного рыболовства благодаря процессам поднятия вод с глубин, которые обновляют слой питательных веществ и, в конечном счете, поддерживают численность морской биоты, является Аденский залив. Это делает рыболовство одной из важных статей доходов страны, и сокращение видов и численности рыбы вследствие загрязнения мест ее обитания наносит непоправимый экономический ущерб не только стране, но и региону в целом. Известно, что на международных рынках 1 кг лангуста высшего сорта оценивается выше стоимости 1 барреля нефти, поэтому при возникающей альтернативе “добыча нефти или сохранение биологического разнообразия морской среды”, необходимо принимать решения, способствующие сохранению и развитию рыболовства, так как морские продукты являются восполняемыми, а запасы нефти рано или поздно иссякнут. Известно, что нефть и продукты ее переработки содержат токсичные вещества, которые при попадании в окружающую среду оказывают на нее негативное воздействие. Подобные загрязнения обычно возникают в районах добычи и переработки нефти, а также на путях ее транспортировки.
Учитывая, что до 15% углеводородов нефти переходит в растворенное состояние и наибольшую растворимость имеют ароматические углеводороды, являющиеся наиболее токсичными компонентами нефти, изначально была поставлена задача определения содержания растворенных компонентов нефти в пробах морской воды, взятой у побережья Йемен-
ской республики в местах вероятных ее разливов.
Пробы морской воды были отобраны вблизи морского нефтяного терминала Дабба; морского порта г. Аль-Мукалла и в бухте г. Бруум, где загрязнение нефтью и нефтепродуктами наиболее вероятно (рис. 1).
Исследования содержания растворимых компонентов нефти в морской воде проводили методом хромато-масс-спектрометрии по стандартной методике. В работе использована хромато-масс-
спектрометрическая система
фирмы “Agilent Technologies” (США), состоящая из газожидкостного хроматографа серии 6890, квадрупольного масс-
спектрометра 5973 N и программного обеспечения в оболочке “Windows NT”, позволяющего проводить идентификацию соединений и их количественное определение. Для идентификации использовалась встроенная библиотека масс-спектров Национального Института Стандартов США и времена удерживания.
Анализ проб морской воды с точностью до 10-5 % масс. (0,1 мг/л) показал отсутствие каких-либо органических соединений в анализируемых пробах. Причиной получения таких результатов могло быть испарение имеющихся в отобранных пробах компонентов нефти в результате несоблюдения их герметичности. Поэтому было решено провести исследование процесса испарения растворимых в морской воде нефтяных фракций.
Для проведения этих исследований была использована тюменская нефть и морская вода Аравийского моря. Исследования проводились в три этапа: вначале определялось оптимальное соотношение “нефть: вода”, затем иссле-
довался химический состав нефти и состав растворенных в морской воде компонентов нефти, а далее проводились исследования изменение содержания растворимых фракций во времени.
Выбор соотношения нефть: вода осуществлялся из соображений создания смеси с максимально возможным содержанием нефти, которую можно достаточно четко разделить на растворимые и нерастворимые фракции путем центрифугирования, а соответственно осуществить правильный отбор пробы водной фазы. Для этого нефть и вода в различных соотношениях помещали в пробирки с герметично закрывающимися винтовыми пробками объемом 5 мл, интенсивно встряхивали в течение минуты, после чего центрифугировали в течение 5 мин при 5000 об/мин. Оптимальным оказалось соотношение 1:10. Дальнейшие эксперименты проводили с пробами, отобранными из водной фазы после разделения фракций описанным выше способом, при начальном объемном соотношении “нефть : вода” равным 1:10. На основе химического анализа нефти и водной фазы приготовленных проб в качестве соединений, измерение концентрации которых в водной среде проводилось в дальнейшем, были выбраны бензол, метилбензол (толуол) и 1,3-диметилбензол (ксилол). Выбор этих соединений был основан на том, что они имели наибольшую концентрацию, позволяли наиболее полно покрыть интервал летучести растворенных веществ (80-140 °С) и имелись в банке соединений для градуировки хрома-то-масс-спектрометра по индивидуальным веществам для количественного анализа.
Методика исследования зависимости содержания растворенных фракций во времени заключалась в следующем. В пробирку объемом 5 мл с герметичной крышкой помещали 3 мл морской воды и 0,3 мл нефти и в течение минуты интенсивно встряхивали. Затем проводили центрифугирование как описано выше. С помощью микрошприца сквозь прокладку в крышке отбирали пробу водной фазы и вводили ее в испаритель хроматографа. По полу-
Рис. 1. Обзорная карта Йеменской республики
Рис. 2. Зависимость содержания растворимых компонентов нефти в морской воде от времени
ченной хроматограмме с помощью калибровочных коэффициентов рассчитывалась концентрация исследуемого вещества. Далее пробирку снова встряхивали в течение минуты и открывали крышку на определенное время. Перед отбором следующей пробы пробирку герметично закрывали, встряхивали, центрифугировали, отбирали пробу водной фазы и анализировали, как описано выше. Интервалы времени между отбором проб были установлены на основе предварительных опытов, на системе “вода-бензол”, основываясь на скорости уменьшения концентрации бензола в воде.
Экспериментальные точки и регрессионные кривые, полученные в результате статистической обработки данных, представлены на рис. 2.
Регрессионный анализ экспериментальных данных позволил получить зависимости содержания растворимых компонентов нефти в морской воде от времени
С = С0 -ехр(^А0), где С0 - начальная концентрация соответствующего компонента нефти в воде, Ю - коэффициент характеризующий скорость испарения (постоянная испарения). Для бензола она составила 143 мин, метилбензола 200 мин и 1,3 диметилбензола 333 мин.
Полученные зависимости могут являться математической моделью процесса испарения указанных веществ и быть использованы для расчетов их содержания в морской воде с течением времени.
Температура воздуха во время проведения эксперимента составляла 22 оС. Примененная нами модель разлива нефти, безусловно, отличается от реальной. По нашему мнению, в реальных условиях Йеменской республики падение концентраций растворенных в воде компонентов нефти будет происходить еще быстрее, ввиду более высокой температуры воды и воздуха, а также волнения моря и ветра. Кроме того, в условиях от-
С = 320 ехр(-0.007Ц С2 = 300 ехр(-0.005Ц С3 =125 ехр(-0.003Ц
1 - бензол
2 - метилбензол
3 - 1,3-диметилбензол
крытого моря нефтяное пятно не ограничено в площади распространения, а с большей поверхности при прочих равных условиях испарится больше вещества. Таким образом, по результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1) после разлива нефти в поверхностном слое воды быстро (за минуты) достигается концентрация вредных веществ, превышающая ПДК в десятки раз; 2) эти концентрации быстро убывают и за время около суток достигают величин порядка ПДК; 3) при этом подавляющую часть вредных веществ принимает на себя воздушный бассейн, прилегающий к месту разлива нефти.
Что касается переходящих в воду компонентов нефти, то их влияние на живые организмы крайне негативно и вызывает, прежде всего, поражение органов кроветворения, печени, поражение нервной системы, онкологические заболевания [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Степанов А.Н. Государственная экологическая экспертиза мероприятий по ликвидации нефтяного загрязнения на водных объектах // Российский журнал для общественности и профессионалов. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду. - М.: № 6,1998. -с. 31-39.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------
2. Фащук Д. Я., Крылов В. И., Иероклис М. К Загрязнение Черного и Азовского морей пленками нефтепродуктов (по материалам авиационных наблюдений 1981-1990 гг.) // Водные ресурсы. 1996, Т. 23. 3, с. 361-374.
3. Вредные вещества в промышленности. Т.1, - Л.: «Химия», 1971.
Аль-Рабаки Халед Авад Салем - аспирант, Российский университет дружбы народов.
Михина Татьяна Викторовна- кандидат технических наук, доцент, Российский университет дружбы народов.
Тагасов Виктор Иванович - кандидат технических наук, профессор, академик МАНЭБ, зав. кафедрой, Российский университет дружбы народов.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Ш
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки: 3 мин.
Дата печати: 07.11.2008 23:55:00
При последней печати страниц: 2
слов: 1 270 (прибл.)
знаков: 7 240 (прибл.)
АЛЬ_РАБ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB4_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do Аль-Рабаки Х khalid
17.04.2003 11:46:00 5
07.11.2008 23:13:00 Таня
