А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства




Скачать 215.91 Kb.
НазваниеА. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства
страница1/3
Дата публикации25.02.2013
Размер215.91 Kb.
ТипДокументы
litcey.ru > Химия > Документы
  1   2   3




А.И. Демков

ВОЗДЕЙСТВИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, ИХ СВОЙСТВА

В статье приведены общие сведения по нефтепродуктам, их токсикологическим свойствам. Приводится вывод размерностей между млн-1 и мг/л для воды.

Ключевые слова: нефтепродукты, токсикологические свойства, размерность, ПДК

Согласно определению, данному комиссией по унификации методов анализов природных и сточных вод при Государственном комитете по науке и технике Совета Министров СССР, «нефтепродуктами» при анализе вод следует считать неполярные и малополярные соединения, растворимые в гексане, т.е. углеводороды алифатические, алициклические, ароматические. Данное определение, в основном, совпадает с определением данное Международным симпозиумом в Гааге (1968г) [1]. Данное положение действует и в наше время [2, с.68], т.е. является арбитражным. Однако, помимо нефтепродуктов, определено вещество близкое к нему - бензин, лабораторное определение которого не утверждено [1 - 3]. Понятие бензин очень расплывчато, т. к. он может быть этилированным или не этилированным, марка этилированного бензина А-80, А92, АИ95 имеет разное содержание тетраэтилсвенца от 0,2 до 0,75 мл на 1 л бензина [4, с.167]. Тетраэтилсвинец (ТЭС) очень токсичен, класс опасности 1, в водоеме его не должно быть [2, с.67]. Хотя это определение относительное и ограничено точностью, погрешностью исследования [2,3,5]. Надо уточнить, что тетраэтилсвинец не растворим в воде, а растворим в целом ряде органических растворителей: керосине, бензине, ацетоне, ароматических углеводородах [6]. Отсюда следует, что удаления ТЭС возможно только вместе с нефтепродуктами [4].

Как видим, понятие «нефтепродукты» очень не конкретное, т.к. содержит в своем определении смесь органических веществ с различными свойствами и классом опасности от 1 до 4 [2]. Анализируя показатель концентрации примесей в воде, который в СНГ повсеместно принят размерностью [мг/л], мы пришли к выводу, что он также не конкретен, т.к. не отражает фракционный состав смеси примесей [4]. На наш взгляд, более конкретным является англоязычное аналогичная размерность [млн-1], которое имеет международную юридическую силу [7]. Приведенный анализ доступных литературных источников, не дал ответ по формулам перевода размерностей [мг/л] в [млн-1] и наоборот. Нами был сделан самостоятельно данный расчет [4]. Необходимые условия выведения формулы: дисперсная среда однородна; примесь находится в единице объема (обычно 1 литр); под размерностью млн-1 подразумливается весовое отношение 1 частицы примеси к весу млн. частиц среды. Приведем расчет данной формулы для водной среды.

или в привычной размерности:

1 млн-1=1μ =([М1]/18) (мг/л)→ 0,0556·[Мпр] (мг/л), (1)

1 мг/л = (18/ [Мпр]) (млн-1) , (2)

где МΣ – молекулярная масса воды; А – число Авогадро; М1 или

Мпр – молекулярная (или приведенная) масса примеси находящаяся в воде.

Для других жидких сред, значение концентрации Смг, Сμ примесей формулы 1 и 2 будут иметь универсальный вид:

Смг = Кμ · Сμ, (1.3)

Кμ = Мсрпр, (1.4)

Сμ = Кмг· Смг, (1.5)

Кмг= Мпрср, (1.6)

Кμ = 1/ Кмг, (1.7)

где Кμ и Кмг - коэффициенты для пересчета, Мпр и Мср – молекулярный вес соответственно примеси и жидкой среды.

Применительно к нефтепродуктам, поскольку эта смесь различных органических веществ, в формулу 1.3 или 1.5 надо вставить Мпр по приведенному рассчитанному значению:

,

где Сi – вес примесей в анализируемой пробе, приведенной к 1 литру, Мi - мольный вес примеси, n – количество анализируемых примесей.

Пример. Сделаем перевод размерности 15 млн-1 в мг/л, применительно к международному договору МАРПОЛ 73/78. Возьмем, условно, под понятие нефтепродукта один из самых токсичный его представителей - бензол с молекулярным весом 78,1, тогда:

15 млн-1 = (1815)/78,1 = 3,46 мг/л

В списке допустимых величин показателей качества сточных вод и воды водоемов, приложение 2 [2], под понятием «нефтепродукты» попадают:

15 - бензол, 16 - бенз[а]пирен, 80 - стирол, 43 - ксилол, 57 - метилстирол, 85 - толуол, 135 - пропилбензол, 158 - циклогексан, 161 - циклогексен, 163 – этилбензол. Данный список явно не полный, почему в данный список попали эти вещества, по каким критериям они выбирались для списка - не известно. Для сравнения мы сделали список жидких нефтепродуктов из 60 химических соединений (табл. 2), отметив шрифтом позиции совпадения и степень изученности этих веществ. На наш взгляд критерием нахождение в данном списке должен быть объем товарооборота вещества в народном хозяйстве, уровень безвозвратных потерь в окружающую среду при его использовании.

Рассмотрим некоторые физические и химические свойства углеводородов алифатического, алициклического, ароматического ряда, содержание в природе и их взаимодействие с водными организмами, человеком.

Алканы (Ал.) – предельные углеводороды алифатического ряда, отвечающих эмпирической формуле CnH2n+2. Структурная изометрия среди алканов способствует большему многообразию представителей этого класса. Первые четыре представителя в обычных условиях – газы; следующие (от 5 до 15 атомов углерода) – жидкости; свыше 15 углеродных атомов – твердые вещества. Ал. отличаются большой стойкостью и малой химической активностью[8,9] .

Получение. При перегонке нефти, переработки каменного и бурого углей, горючих сланцев, а также обычными методами синтеза [10] .

^ Содержание в природе. Низшие алканы содержатся в природных газах (до 97% метан), а также входят в состав попутных нефтяных газов. Ал. с большим числом углеродных атомов находятся в нефти.

Велика доля Ал. биогенного происхождения. Ежегодно морская биота за счет фотосинтеза продуцирует 12 млн. т. Ал.[11]. В результате разложения гидробионтов алканы поступают в морскую воду; кроме того, они синтезируются из липидов погибших организмов. В Беринговом море на глубинах до 150 м и в мелководной части наблюдается перенасыщения метаном. В воде обнаружен этан, пропан. Содержание этана и пропана снижается с глубиной [11] .

Содержание Ал. в морских организмах 1 – 200 мкг/г сырой массы [12]. До активного вмешательства человека в геологические процессы на Земле поступление Ал. в водоемы уравновешивалось их естественной убылью[13] .

^ Антропогенные источники поступления в окружающую среду. На расстоянии до 3 км от газоперерабатывающего завода в атмосфере обнаруживались метан, этан, пропан, бутан, гептан, гексан [14]. В результате естественных выходов газа, нефти и загрязнений в море ежегодно поступает несколько млн. т. углеводородов [11]. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания представляют сложную, недостаточно изученную смесь токсичных компонентов, число которых достигает 200.; самая многочисленная группа среди них – углеводороды. Массовое содержание отдельных углеводородов, в процентах к сумме органических веществ: метана 6,2; бутана 3,1; изобутана 2,2; изооктана 20; пропана 1,8; 2-метилбутана 1,8; этилциклопентана 1,7; транс- 1,2 диметилциклопентана 1,7; пентана –1,5; 2-метилгексана 1,5; 2,3 – диметилпентана 1,4; гексана 1,3; 3- этилпентана 1,3; 2,4 – диметилпентана 1,0 и т.д. Из общего количества органических веществ в выхлопе приходится 32% на долю алкенов [15] . Среди углеродов С113 в составе выхлопных газов автотранспорта 86% приходится на Ал., 13,4% - на ароматические углеводороды и 0,7% - на алкены [16].

^ Ароматические углеводороды. Наиболее важными представителя -ми ароматических углеводородов является бензол и его производные: этилбензол, толуол (метилбензол), ксилолы (диметилбензолы), кумол (изопропилбензол) и др., а также соединения, содержащие кратные углерод-углеродные связи в боковой цепи, например, стирол (винилбензол).

Бензол. Химическая формула С6Н6, температура кипения 80,1 ºС, плотность

0,879 кг/м3. Это бесцветная, легко воспламеняющаяся жидкость, со своеобразным нерезким запахом. Бензол быстро испаряется из водоема в атмосферу (период полуиспарения составляет 37,3 мин. при 25ºС) [17]. В воде при определенных условиях растворяется до 0,5% бензола [9] .

^ Антропогенные источники поступления в окружающую среду. Сточные воды производств основного органического синтеза, производств нефтехимических, химико-фармацевтических, пластмасс, взрывчатых веществ, ионообменных смол, лаков и красок и др. В стоках коксохимических заводов бензол содержится в концентрациях 100 – 160 мг/л, в сточных водах производства капролактама –

100 мг/л [18], производство изопропилбензола – до 20 000 мг/л [19] . В ноябре 2005 г. произошел выброс около 100 тн производного бензола - нитробензола (анилина) в р. Сунгори (Китай), пятно в десятки километров по р. Амур ушло в Японское море, отразившееся на гибели и токсикации рыб.

^ Токсическое действие. ПДК по бензолу для хозяйственно – питьевого и рыбохозяйственных водоемов составляет 0,5 мг/л (с-т), класс опасности 2 [2]. Порог ощущения запаха бензола в воде 0,5 мг/л при 20 ºС. При 2,9 мг/л запах интенсивностью в 1 балл, при 7,5 мг/л – 2 балла; мясо рыб приобретает неприятный запах при 10,0 мг/л. Привкус при 1,2 мг/л – 1 балл, при 2,5 мг/л – 2 балла. Наличие в воде бензола до 5 мг/л не изменяет процессы БПК; под влиянием биохимических процессов в воде бензол окисляется слабо [20] .

^ Воздействие на гидробионты. На беспозвоночных животных растворы бензола действуют сильнее, чем на водоросли [21]. Действие бензола на рыб [22], табл. 1:

Таблица 1. – ^ Воздействие бензола на рыб

Концентрация

бензола, мг/л

Рыба

Эффект

5,0

6,0 – 7,0

10,0 – 20,0

12,0

17,0

20,0


Форель

Окунь ушастый, гольян

Форель

Лосось (молодь)

Форель мелкая

Плотва

Токсическое действие

Гибель через 6 час.

Гибель

Гибель через 1 час.

Переворачивается на бок через 2 – 10 мин.

Гибель через 3 часа при 9 ºС

Основной путь поступления бензола (а также и других нефтепродуктов) ингаляционный. Исследования данного аспекта проблемы опускаем, т. к. она выходит за тему диссертации. Проанализируем, как бензол через питьевую воду воздействует на человека. В городах США содержание бензола с питьевой водой в среднем 0,0002 мг/л, но в некоторых случаях эта величина достигает 0,1 мг/л и более. В Канаде отмечены концентрации ниже 0,000 01 мг/л, но и наблюдали и до 0,019 мг/л [9]. ПДК по бензолу для хозяйственно – питьевого и рыбохозяйственных водоемов составляет 0,5 мг/л (с-т), класс опасности 2 [2]. Из пищевых продуктов США яйца содержат бензола в количестве до 2,1 мкг/кг, мясо – 19 мкг/кг, вареное или жареное мясо – около 2 мкг/кг. Имеются указания на то, что бензол в естественных условиях встречается в некоторых фруктах, рыбе, овощах, орехах, молочных продуктах [17, 23].

Толуол (Т.) (метилбензол). Химическая формула С6Н5-СН3, температура кипения 110,63 ºС, плотность 0,8669 кг/м3. Бесцветная прозрачная жидкость с характерным запахом бензина. Максимальная растворимость в морской воде 380 мг/л [9].

^ Антропогенные источники поступления в окружающую среду. Основными источниками поступления толуола в окружающую среду является химическое производство взрывчатых веществ, эпоксидных смол, лаков и красок и др. Большая часть испаряется в атмосферу и с дождями поступает в почву, в воду [22, 24]. В мировом масштабе эмиссия Т. может достигать: при использования ув качестве растворителя 1-1,5 млн. т; при производстве, транспортировке и очистке нефти (как часть общей утечки углеводородов)

3 – 4 млн. т; в качестве компонента автомобильных выхлопных газов – около 2 млн. т. Общее количество Т., попадающего в окружающую среду в США, составляет за год 450 тыс. т (из них 99,7% - в атмосферу). Общее годовое количество Т., попадающего в моря и океаны, составляет в мире около

500 тыс. т [25]. В 1,6 км от химического завода с наветренной стороны концентрация толуола в атмосфере составляла 0,0055 мг/м3, а с подветренной стороны в 1,6; 6,0 и 16,5 км от завода – 0,6; 0,075 и 0,055 мг/м3 соответственно [26]. Таким образом, на данном примере, удельный фоновый выброс в атмосферу на расстоянии 1,6 км составляет 0,6 – 0,0055 = 0,5945 (мг/м3). Попадая в окружающую среду, Т. оказывается, в основном, в атмосфере и поверхностных водах [9]. Из – за низкой растворимости транспорт Т. из воды в атмосферу происходит быстро: при испарении из слоя воды толщиной 1 м через 5 ч концентрация Т. снижается вдвое. Полупериод испарения из водоемов при 25 ºС составляет 30,6 мин. В дождевой воде Т. определялся в концентрациях 0,00013 – 0,0007 мг/л. В 17% всех исследованных поверхностных вод концентрации Т. превышали 0,01 мг/л [26]. Миграция Т. из почвы в почвенные воды весьма важна, так как при этом загрязняются источники питьевой воды. Т. обнаружен в 85% из 39 исследованных колодцев США в концентрациях до 0,01 мг/л [26], попадаюoего в поверхностные слои песчаных почв, улетучивается в атмосферу в концентрациях 0,9 – 0,0002 мг/м3; полупериод существования 4,9 ч [27].

Средние концентрации Т. в атмосфере США и Европы в 1971 – 80 гг. составляли 0,0005 – 1,31 мг/м3, самый высокий уровень достигал 5,5 мг/м3. Атмосферное окисление удаляет около 50% Т. менее чем за 2 суток (полупериод существования 12,8 ч), вследствие чего он не остается в атмосфере долго и не удаляется другими механизмами [26, 28]. В атмосфере северного полушария содержание Т. больше, чем в южном, особенно зимой; средняя концентрация Т. в атмосфере планеты колеблется в пределах 0 – 0,00075 мг/м3 [29].

^ Токсическое действие. ПДК по Т. для хозяйственно – питьевого и рыбохозяйственных водоемов составляет 0,5 мг/л (орг.), класс опасности 4 [2]. Запах Т. интенсивностью в 4 балла ощутим при концентрации его в воде 5,2 мг/л. Порог ощущения запаха (1 балл) соответствует концентрации Т. 0,67 мг/л. Пороговая концентрация по вкусу 1,1 мг/л, запах в мясе рыбы ощущается при 0,25 мг/л. Концентрация в воде 25 – 75 мг/л мало сказывается на окисляемости и БПК; 25 мг/л мало влияют на процесс нитрификации, 50 мг/л тормозят его; 75 мг/л не влияет на кислородный режим. В концентрации 200 мг/л Т. тормозит процесс биохимической очистки сточных вод в аэротенках – смесителях [22]. Наркотический эффект Т. вызывает у водных организмов в концентрациях 11 мг/л в пресной воде и 8 мг/л в морской воде. Симптомы прогрессируют от слабого возбуждения до обездвиживания. Лосось избегает воды с концентрацией Т. выше 2 мг/л [30]. При 10,0 мг/л гибнет радужная форель; 34,0 мг/л вызывают гибель гуппи через 140 суток; при 130,0 мг/л лещ гибнет через 15 мин [22].
  1   2   3

Похожие:

А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconПочвенные и водные экосистемы. Лекция 1
Водные экосистемы. Мировой океан, прибрежные и внутренние заболоченные территории, эстуарии
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconА. И. Демков Исследования по эффективности фильтрации дренажных вод...
Исследования по эффективности фильтрации дренажных вод Запорожской аэс от нефтепродуктов
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconСистема Тотального Подчинения Женщины
Воздействие взглядом. Воздействие голосом. Воздействие прикосновениями. Итог. Погружение в транс
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconВодные ресурсы и водные мелиорации
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconА. И. Демков Решение экологических проблем Байкала
Байкале не равнодушен к его судьбе. Поражает и восхищает величие озера моря и уникальная прозрачная вода, которая вокруг целлюлозно...
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconПравила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов I. Общие положения
Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов (далее Правила) устанавливают требования, соблюдение которых...
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconПравила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов*1 пб 09-560-03
Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов*1 (далее Правила) устанавливают требования, соблюдение которых...
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconПостановление Госгортехнадзора РФ от 20 мая 2003 г. №33 Об утверждении...
Направить Правила промышленной безопасности нефтебаз и складов нефтепродуктов на государственную регистрацию в Министерство юстиции...
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconЗамените слово воздействие
...
А. И. Демков воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства iconЗамените слово воздействие
...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница