Нефтяная плёнка препятствует процессу аэрации – поглощения водой кислорода через поверхность. В таких условиях бактериальное разложение может иметь отрицательные последствия, так как уменьшает количество кислорода. При постоянном расходе кислорода, прекращение аэрации может оказаться гибельным для животного мира водоёма. Нефть относится к числу трудноокисляемым организмами веществ, потому самоочищение загрязнённых территорий происходит очень длительное время.

Влияние физических параметров окружающей среды на скорость разложения нефти в воде:

Скорость разложения зависит от параметров окружающей среды, и один из главных – это температура воды. В общем случае, при повышении температуры на 10°С скорость реакций увеличивается в 2-4 раза. Понижение же температуры тормозит не только химические, но и биологические процессы, связанные с деструкцией и трансформацией углеводородов. Скорость разложения углеводородов также зависит и от солёности, особенно в тех районах, которые подвержены влиянию речного стока.

Распад нефти в менее солёных водах протекает наиболее активно. С увеличением активной реакции среды скорость разрушения нефтепродуктов возрастает. Так как диапазон изменений рН в море колеблется в пределах 2 единиц, то эффект изменения периода полураспада нефти в море в зависимости от изменения рН в 25 раз меньше, чем от колебаний температуры, и в три раза меньше, чем от колебаний солености.

4. Влияние донных отложений на распад углеводородов

В процессе самоочищения морской среды от углеводородов значительная роль принадлежит донным отложениям, которые, с одной стороны, способствуют очищению с помощью адсорбцию, но с другой стороны, могут сами стать источников повторного загрязнения. При этом наносы и взвешенные частицы, действуя как “ловушки”, играют значительную роль в миграции нефтяных загрязнений.

Углеводороды, адсорбируясь на взвешенных частицах, осаждаются на донных отложениях, но не всегда остаются на их поверхности. Кроме того, углеводороды, связанные со взвешенными частицами, могут вновь перейти в толщу воды под воздействием гидрометеорологических факторов.

В глубоководных районах при наличии придонных течений повышенная концентрация нефти в донных отложениях обуславливается также повторным суспендированием взвешенных частиц.

Незначительная плотность современных отложений и гидродинамическая активность способствует загрязнению донных отложений по глубине. При этом повышается связность неуплотнённых песков и илов в присутствии нефти, уменьшается дисперсность и пористость, из-за чего часть донных отложений преобразуется в прослой с высоким содержанием нефти.

Содержание нефти в донных отложениях уменьшается от глинистых илов к суглинистым и супесчаным и от пылеватых песков к крупным. При этом увеличение содержания углеводородов в донных отложениях сочетается с уменьшением их плотности и увеличением дисперсности. Причина повышенной концентрации нефти в мелкодисперсных отложениях служит то, что они обладают большей сорбционной способностью, а, значит, и способностью удерживать.

Однако, способность к сорбции может значительно изменяться под воздействием гидрометеорологических факторов (волнение, течение), дноуглубительных и гидротехнических работ, что многократно и наблюдалось в естественных условиях.

Образование нефтяных комочков в воде:

Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсии двух типов: прямые “нефть в воде” и обратные “вода в нефти”. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и наиболее характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества.

После удаления летучих и растворимых фракций остаточная нефть чаще образует вязкие обратные эмульсии, которые стабилизируются высокомолекулярными соединениями типа смол и асфальтенов и содержат 50-80% воды (“шоколадный мусс”). Под влиянием абиотических процессов вязкость “мусса” увеличивается и начинается его слипание в нефтяные комочки от 1мм до 10см. Агрегаты представляют собой смесь высокомолекулярных углеводородов, смол и асфальтенов. Потери нефти на формирование подобных агрегатов составляют 5-10%. Такие образования могут длительное время сохраняться на поверхности воды, переноситься течениями, оседать на дно и выбрасываться на берег. Нефтяные комочки нередко заселяются сине-зелёными и диатомовыми водорослями, усоногими рачками и другими беспозвоночными.

Соотношение всех процессов, способствующих удалению нефти из водной среды изучено слабо, но известно, что именно активность бактерий определяет конечную судьбу нефти в воде.

5. Биологические и химические изменения, обусловленные загрязнением гидросферы нефтью

Некоторые из фракций, содержащиеся в нефти, весьма токсичны, причём их токсичность возрастает по мере увеличения концентрации. Низкокипящие и некоторые ароматические соединения (бензол, ксилол) токсичны и в разной степени растворимы в воде. В состав высококипящих фракций входят канцерогенные вещества. Нефть сама по себе тоже токсична, но данных об отравлениях нефтью, попадающей внутрь организма, немного. Эмульсии нефти могут физически воздействовать на организмы, вызывая удушье.

Общее воздействие нефти на морскую среду можно разделить на 5 категорий:

1. непосредственное отравление с летальным исходом.

2. серьёзные нарушения физиологической активности.

3. эффект прямого обволакивания живого организма нефтепродуктами.

4. болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм.

5. изменения в биологических особенностях среды обитания.

Отравления с летальным исходом:

Летальное отравление возможно в результате прямого воздействия углеводородов на важные процессы в клетках, особенно на процессы обмена между ними.

Наибольшую опасность представляют растворимые в воде ароматические углеводороды. Воздействие парафиновых углеводородов низкой молекулярной массы может вызвать наркотическое действие, но необходимая для этого концентрация высока и отсутствует в нефтяных пятнах. Смерть взрослых морских организмов может наступить после контакта в течение нескольких часов с растворимыми ароматическими углеводородами, содержание которых составляет 10^-4 -10^-2 %. Смертельные концентрации для икринок и мальков составляет 10^-5 %, таким образом они чувствительнее к нефти в 10-100 раз.

Смертельные концентрации ароматических углеводородов возможны в нефтяных пятнах, не подвергшихся атмосферному воздействию. Однако, уже упоминалось, что после длительного пребывания в воде нефть теряет многие свойства и компоненты.

Токсичные эффекты от нефтяных пятен обычно локализованы и наибольшая смертность там, где загрязнение ограничено прибрежными районами с большим содержанием живых организмов. Большинство нефтяных загрязнений находится далеко от берега, в районах с большими глубинами, поэтому опасные фракции частично испаряются либо разбавляются водой до того, как пятно достигнет прибрежных районов. Компоненты, являющиеся причиной смертельных исходов при больших концентрациях, могут создавать проблемы и при малых – нефтяные углеводороды взаимодействуют с живыми организмами, чувствительными к химическим веществам, влияя на их выживаемость.

Нарушения физиологической активности:

Проблемы, вызванные попаданием нефти в гидросферу, нередко гораздо шире и продолжительнее по своему воздействию, чем это обычно предполагается. Если учесть также сточные воды, то очевидно, что район, подвергшийся загрязнению, может превратиться в непригодный для водных организмов любого вида.

Химический способ передачи информации играет очень важную роль в жизни морских организмов. Например, морские хищники находят свою добычу по химическим веществам, содержащихся в воде в количестве 10^-7 %. Подобная химическая природа процессов привлечения, отталкивания играет важную роль при защите от хищников, локализации места обитания.