При интенсивном поступлении нефти из поврежденного судна образуется нефтяное пятно в виде широкой полосы, толщина то в средней части больше, чем по краям; при постепенном по­ступлении нефти из судна нефтяное пятно имеет вид узкой по­лосы. От места утечки нефть перемещается по поверхности воды в направлении равнодействующей сил ветра и течения, но, достигнув берега, перемещается, как бы перетекая вдоль береговой линии, размазываясь по заплескам. Встречающиеся на пути заводи, пойменные озера, старицы практически приостанавливают ее дальнейшее распространение до тех пор, пока их поверхность не покроется слоем нефти или не изменится направление ветра. Когда нефтяное пятно достигает берега, происходит его перефор­мирование. В одних случаях нефть ветром прижимается к берегу или какой-либо преграде и располагается в виде клина - у преграды слои нефти имеет наибольшую толщину, а с наветренной стороны наименьшую; в других случаях, когда действие ветра незначительно, толщина слоя относительно равномерна. Нефть, остающаяся на берегу из-за понижения уровня воды в водоеме, также располагается или в виде клина или равномер­ным слоем, в зависимости от того, как это было до падения уровня.

При изменении направления ветра или уровня воды, нефть из одних застойных зон может быть отнесена в другие, загрязняя новые участки водоема. Как правило, она располагается вдоль одного берега, заполняя все заводи. Зона загрязнения не всегда бывает непрерывной, нередко загрязненные участки чередуются с чистыми.

Для участков водоемов с быстрым течением характерна большая протяженность зоны загрязнения. Известны случаи; когда она достигала 50-130 км. При слабом течении или его отсутствии, например, в водохранилище, перемещение нефти обусловлено действием ветра, причем скорость ее составляет 3-4% скорости ветра. Протяженность зоны загрязнения при этом меньше, чем на течении.

Плавучая нефтяная пленка может захватывать громадные пространства. Установлено, что одна капля нефти образует на поверхности водоема пятно площадью примерно 0,25 м2, а одна тонна нефти покрывает площадь около 500 га поверхности во­доема. Собрать или уничтожить нефть, разлитую по поверхности воды, весьма трудно, и инженерная мысль пока безуспешно ищет радикальные средства борьбы с этим бедствием.

Все виды нефти содержат легкокипящие компоненты, которые быстро испаряются. В течение нескольких дней 25% нефтяного пят­на исчезают в результате испарения. Низкомолекулярные компо­ненты выводятся из нефтяного пятна главным образом в результа­те растворения, причем ароматические углеводороды растворяют­ся быстрее, чем н-парафины при одинаковой температуре.

2.2. Разложение нефти под воздействием бактерий и окисления

Биохимическое (микробиологическое) воздействие бактерий, грибков и других микроорганизмов на компоненты нефти гораздо шире и охватывает самые разнообразные вещества по сравнению с процессами испарения и растворения. Однако не существует какого-либо одного микроорганизма, способного разрушить все компоненты определенного вида сырой нефти. Бактериальное воз­действие характеризуется высокой селективностью, и полное разло­жение всех компонентов нефти требует воздействия многочислен­ных бактерий различных видов. При этом образуется ряд проме­жуточных продуктов, для разрушения которых требуются свои организмы. Парафиновые углеводороды наиболее легко разлага­ются бактериями. Следовательно, более стойкие циклопарафиновые и ароматические углеводороды исчезают из океанской среды с гораздо меньшей скоростью.

Нефтяные углеводороды подвержены также процессам хими­ческого окисления и фотоокисления, но в водной среде эти процес­сы исследованы не достаточно.

Содержание питательных веществ и кислорода в воде является ключевыми фак­торами в процессах микробиологического разложения. Подсчита­но, что для полного окисления 4 литров сырой нефти требуется кисло­род, содержащийся в 1,5х106 литров морской воды, насыщенной воздухом при 60.°С; это эквивалентно количеству морской воды, со­держащейся в слое глубиной 30 см и поверхностью 0,5х104 м2.[1]

Пленка нефти препят­ствует так называемой аэрации, т.е. процессу погло­щения водой кислорода из атмосферы. Окисление может замедлиться в воде, обедненной кислородом, в результате более раннего загрязнения. В таких условиях бакте­риальное разложение может иметь отрицательные последствия, так как уменьшает количество растворенного кислорода. Содер­жание кислорода в поверхностных слоях воды постоянно попол­няется за счет контакта с атмосферой. Однако на глубине более 10 м это пополнение происходит очень медленно.

При постоян­ном расходе кислорода в водоеме, прекращение аэра­ции может оказаться гибельным для живого мира водоема. Нефть и нефтепродукты относятся к числу трудноокисляемых микроорганизмами веществ, по­этому самоочищение водоемов, загрязненных нефтью, происходит достаточно долго.

2.3. Влияние физических параметров окружающей среды

на скорость разложения нефти в воде

Скорость разложения является функцией физических парамет­ров окружающей среды. Как и следовало ожидать, к таким пара­метрам в первую очередь относится температура воды, которая служит определяющим фактором в кинети­ке распада органических веществ. В общих случаях скорость хи­мической реакции с повышением температуры на 10°С увеличивается в два-четыре раза. Понижение температуры среды су­щественно тормозит не только физико-химические, но и биохими­ческие процессы, связанные с деструкцией и трансформацией углеводородов. Интенсивность разрушения углеводородов зависит также от изменения соле­ности и кислотности среды, особенно в тех районах, которые наиболее под­вержены влиянию речного стока.

Отмечают, что распад нефти и нефтепродуктов в менее соленых водах протекает более 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.

2.4. Влияние донных отложений на распад углеводородов

В процессе самоочищения морской среды от углеводородов значительная роль принадлежит донным отложениям, которые, адсорбируя углеводороды, с одной стороны, ведут к уменьшению их содер­жания в воде, а с другой - могут служить при определенных ус­ловиях источником повторного загрязнения воды. При этом нано­сы и взвешенные частицы, действуя как «ловушки», играют зна­чительную роль в миграции нефтяных загрязнений.

Углеводороды в результате адсорбции на взвешенных частицах осаждаются на дно, причем не всегда они остаются на поверхности донных отложений. Сложные физи­ческие, химические и биологические процессы, происходящие на поверхности раздела вода - донные отложения или вблизи него, могут изменять физическое и химическое состояние углеводородов. Кроме того, связанные со взвешенными частицами, углеводороды под воздействием гидрометеорологических факторов могут вновь перейти в толщу воды и возвратиться в повторный цикл с последовательными ста­диями: высвобождение – окисление - осаждение.