Июн 20 2002

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ АЛКАНО-НАФТЕНОВОЙ ФРАКЦИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ АЛКАНО-НАФТЕНОВОЙ ФРАКЦИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ

ОДЕССКОГО РЕГИОНА СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ

ЧЕРНОГО МОРЯ

Н.Ф. Подплетная

Одесский филиал Института биологии южных морей

им. А.О. Ковалевского НАН Украины

Целью настоящего исследования было изучение пространственного распределения алкано-нафтеновой фракции в поверхностных водах Одесского региона вблизи источников загрязнения морской среды НП.

Наблюдаемая в последние годы тенденция к снижению содержания нефтепродуктов (НП) в поверхностных водах Одесского региона северо-западной части Черного моря не согласуется с отмечаемой деградацией определяемых экспериментально показателей самоочищения морской среды от НП [1]. Эти показатели зависят не только от конкретных абиотических и биотических параметров морских вод, но и от пространственного распределения в поверхностных водах алкано-нафтеновой фракции, составляющей 70-90 % суммы всех веществ, присутствующих в НП [2].

В период комплексных гидрологических, гидрохимических и гидробиологических исследований, проведенных Одесским филиалом ИнБЮМ в Одесском регионе в 1988-1999 гг., было установлено, что максимальное содержание НП в изучаемом районе фиксировалось в Одесском, Ильичевском и Южном портах, в районах нефтегавани и выпусков хозбытовые, сточных и ливневых вод.

Углеводороды экстрагировали из проб морской воды н- гексаном Качественный состав алкано-нафтеновой фракции определяли методом газожидкостной хроматографии с программированием температуры на хроматографе "Цвет-106" с пламенно-ионизационным детектором на колонках из нержавеющей стали длиной 2 м и диаметром 4 мм, наполненных хроматоном N, содержащим 5 % SE-30. Температура испарителя 320° С. Программирование температуры осуществлялось от 50 до 300° С

со скоростью 10° С в минуту. Газ–носитель – гелий. Объем вводимого в колонку экстракта 3-5 мкл.

Для идентификации н-алканов пользовались практически линейной зависимостью между временем удерживания н-алканов и температурами их кипения для данного гомологического ряда [3]. Хроматограммы экстрактов сопоставлялись с хроматограммами сравнительных растворов дизельного топлива в н-гексане и хроматограммами стандартной смеси н-алканов С10-С25, полученных в тех же условиях хроматографирования. Было проанализировано более 100 гексановых экстрактов из поверхностных вод.

Состав алкановых фракций в морской среде отличается большим разнообразием. Для природных автохтонных углеводородов характерно преобладание низкомолекулярных н-алканов С16–С22, для аллохтонных природных – н-С23-н-С31. Для н-алканов антропогенного происхождения характерным является монотонное распределение гомологов с повышенным содержанием изопреноидов [4, 5]. Более четким признаком при идентификации нефтяного загрязнения в морской среде является наличие на хроматограмме "горба" неразделенных соединений-цикланов и нафтено-ароматических [6]. В составе биогенных углеводородов изо- и циклических структур немного, а нафтеноароматические отсутствуют совсем. Вид газохроматограммы меняется только в зависимости от концентрации неполярных углеводородов в воде, т.е. от степени загрязненности НП. Кроме того, в составе нефтяных (антропогенных) н-алканов преобладают углеводороды н-С14–н-С24 при доминировании н-С17 –нС20.

Типичная газохроматограмма гексановых экстрактов проб, отобранных в зоне выпуска СБО Южная (рис.1а), представляет собой непрерывный гомологический ряд н-алканов с промежуточными пиками изоалканов. Идентифицированы н-алканы от н-С12 до н-С36. Огибающая под пиками имеет 2 "горба", каждый из которых представляет собой неразрешимый комплекс циклопалканов и нафтено-ароматических углеводородов. Это свидетельствует об антропогенном генезисе загрязнения. В период с 1988 по 1994 гг. легкие н-алканы постоянно присутствовали в воде прибрежной зоны. При этом надо отметить, что наличие легких н-алканов на газохроматограммах свидетельствовало о доминировании их поступления над самоочищением и удалением течениями за пределы акватории. Содержание н-алканов в общей сумме неполярных углеводородов превышает 50 %. Такой вид хроматограмм был характерен и для гексановых экстрактов проб, отобранных в зонах влияния портов в весенне-летний период. Осенью же биохимические процессы преобразования затухают, наступает период штормов и интенсивного выноса загрязняющих веществ в открытое море. Низкокипящие углеводороды отсутствуют, уменьшается содержание н-алканов и изоалканов и соответственно
возрастает доля ароматических углеводородов.

Рис. 1. Типичные газохроматограммы углеводородных экстрактов проб морской воды, отобранных в 1988 г. (а) и 1997 г. (б)

В последнее десятилетие двадцатого века отмечалось снижение антропогенных нагрузок на морскую среду, связанное с общей экономической обстановкой в стране и более эффективными природоохранными мероприятиями в регионе. Роль судоходства и влияние портов на загрязнение морской среды НП существенно снизилось. "Свежие" НП попадают в море исключительно в случае аварийных разливов. В составе сточных и хозбытовых сбросов снизилось содержание не прошедших деструкцию НП, что отразилось на качественном составе алкановой фракции (рис.1б). Алкановая фракция НП в пробах, отобранных в зонах влияния тех же источников в 1997 г., представлена отдельными тяжелыми углеводородами над "горбом" в высокотемпературной области, что характеризует накопление в морской среде наиболее устойчивых к деструкции циклано-алканов, нафтено-ароматических и конденсированных ароматических углеводородов.

Основной углеводородный фон поверхностных вод Одесского региона формирует пресный сток Днепра и Южного Буга. Днепровские воды попадают в море, пройдя через сеть водохранилищ и лиман, что определяет специфические механизмы трансформации н-алкановых углеводородов. С днепровскими водами в исследуемую акваторию поступают уже трансформированные углеводороды, процессы деструкции которых в основном завершены.

С ливневыми стоками, когда со значительной территории смывается огромное количество загрязняющих веществ, в морскую среду поступают также уже прошедшие естественные процессы выветривания и деструкции высококипящие техногенные алкановые углеводороды (рис.2). Доля н-алканов в сумме определяемых неполярных углеводородов достигает 80 %. Интересно, что на газохроматограммах отсутствует так называемый "горб" нафтено-ароматических и циклано-алкановых углеводородов, а алкановый ряд начинается с н-С17.

Рис. 2. Типичная газохроматограмма углеводородных экстрактов морской воды, отобранных в районе сброса ливневых стоков

Были также исследованы очищенные сбросы со станции очистки балластных вод. При этом газожидкостная хроматография показала, что алкано-нафтеновая фракция представлена очень тяжелыми, высокоинертными углеводородами, не способными подвергаться дальнейшей деструкции. Качественный состав НП, выделенных из балластных вод, не оказывает существенного влияния на скорость трансформации нефтяных углеводородов в условиях Одесского региона.

Таким образом, в настоящее время в составе НП, присутствующих в морской воде Одесского региона преобладают трудноокисляющиеся трансформированные углеводороды техногенного происхождения. На фоне общего снижения содержания НП в морской воде это может быть одним из факторов снижения показателей самоочищения морской среды от НП.

Литература

1. Савин П.Т., Рясинцева Н.И., Подплетная Н.Ф. Загрязнение Черного моря углеводородами нефтяного происхождения // Экологическая безопасность прибрежных и шельфовых зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - Севастополь, 2000. - С.140-154.

2. Бронфман А.М., Рясинцева Н.И., Савин П.Т., Подплетная Н.Ф. Пространственно-временные особенности деструкции углеводородов в море // Химия и биология моря. - М.: Гидрометеоиздат, 1987. - С.79-81.

3. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Определение нефтепродуктов методом газожидкостной хроматографии // Химический анализ производственных сточных вод. - 1982. - С.295-301.

4. Влияние нефти и нефтепродуктов на морские организмы и их сообщества. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - С.6-12.

5. Демьянов П.И.,Федорова Г.В.,Семейкин О.В.,Петросян В.С. Парафиновые углеводороды в воде западной части Черного моря // Океанология, 1985, - Т.25, №3. - С.453-458.

6. Руденко Б.А., Федоров К.П., Виноградов Б.А., Белов В.Ф. О дифференциации углеводородов нефтяного и биологического происхождения при оценке их содержания в морской воде методом газовой хроматографии // Методы определения токсичных загрязняющих веществ в морской среде и донных осадках. - М.: Гидрометеоиздат, 1981. - С.87-93.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.