НормувнафтаОК3

11

дослідження вказують на значне концентрування нафтових вуглеводнів в поверхневому мікро шарі води (до 300 мкм). Встановлено, що концентрації вказаних речовин в цій області на один-два порядки вище, ніж в поверхневому шарі води і в природному шарі атмосфери. З віддаленням материків і шельфових зон загалом концентрації меншають, але все ж залишаються порівняно високими [10].

Умоніторинг входять спостереження за забрудненням вод, даних відкладення і поверхні морського середовища, а також вплив річкового шару, які дозволяють виділяти зміни в стані морського середовища під впливом антропогенної діяльності.

Основною метою моніторингу забруднення морських вод є розробка пропозицій по скороченню скидів і відходів в океанське середовище в такій мірі, щоб процеси природної утилізації забруднюючих речовин, постійно переважали над процесами забруднення, і приводили до усунення порушень або можливостей порушень в річкових і морських екологічних системах.

Ця мета досягається вирішенням наступних задач:

спостереження за динамікою рівнів тенденцій, що склалися у вимірюванні рівнів забруднення;

прогноз динаміки рівнів забруднення океанських вод;

розробка пропозицій щодо запобігання скидам забруднюючих речовий в океанське середовище.

При розробці наукових основ організації моніторингу забруднення морських і річкових вод необхідно враховувати наступні обставини.

По-перше, чинники природного характеру, які зумовлюють найважливіші риси в трансформації забруднюючих речовин:

висока динамічність вод, особливо річкових стоків, приводить до швидкого поширення нафтопродуктів на значні простори;

різний тимчасовий характер обміну, вентиляції вод, віку даної маси над шельфом і у відкритому морі, а також у верхньому і нижче лежачому шарах;

організаційні потенційні можливості морських вод і природної утилізації хімічних забруднень, до самоочищення, особливо по термічному чиннику.

По-друге, необхідно враховувати обставини пов'язані з характером джерел і каналів надходження нафти і нафтопродуктів з їх фізико-хімічними властивостями.

Уцьому плані можна виділити найбільш важливі аспекти:

дослідження динаміки рівнів нафтового забруднення відкритих вод моря і Світового океану в районах, досить віддалених від основних каналів їх надходження;

накопичення нафтових забруднень в зонах з відносно невеликими можливостями до їх природної утилізації через різні фізико-хімічні причини;

13

репрезентативність за масштабами і видами забруднення, за фізико-географічними і гідрологічними характеристиками [11].

Мережа гідрохімічних спостережень організується з урахуванням скидів стічних вод, а також видів водокористування.

Розміщення постів спостережень на водному об'єкті здійснюється з урахуванням гідрологічного режиму об'єкта, гідродинамічних умов, що визначають процес розбавлення стічних вод. Узгодження постів гідрохімічних вимірювань дозволяє отримати комплексні характеристики дільниці водного об'єкта, що забруднюється, відомості при витрати води, швидкостях течії, вітровому хвилюванні, складі даного відкладення тощо.

Склад і обсяг гідрохімічних спостережень визначаються вимогами, що пред’являються органами державного управління і нагляду основними водокористувачами. У програмах моніторингу враховується ступінь забрудненості об'єкта, його господарська і ландшафтна значущість.

При узагальненні матеріалів, отриманих системою спостереження за водними об’єктами, рекомендується використання інтегральних показників:

середня річна концентрація, що лімітує, речовини (або групи речовин) в пункті спостережень;

показник відносної тривалості забрудненого (по критеріях ГДК) нафтопродуктами і незабрудненого стоку;

показники відносних обсягів забрудненого та чистого стоку;

відносні показники розмірів зон забруднення.

Результати спостережень можуть узагальнюватися різними способами при використанні системи інтегральних показників [12].

Для кожного пункту спостережень на водотоці обчислюють значення річного стоку і середньої річної концентрації основних забруднюючих інгредієнтів, що дозволяє виявити відхилення від природного фону або явне нафтове забруднення і обчислити, потім, відносні значення часу і обсягу забрудненого і чистого стоку. Так обчислюються відносні показники розмірів зон забруднення.

2 ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1 на тему

«Розрахунок параметрів зон нафтового забруднення моря»

2.1 Розрахункові методи оцінювання зон нафтового забруднення моря

2.1.1 Визначення параметрів зон забруднення

Процес розтікання нафти кількісно оцінюється площею нафтової плями (S). У разі необхідності для розрахунку площини нафтової плями при обґрунтовуванні певного можливого аварійного розливу нафти, а також при

14

оцінці фактичного розливу з орієнтацією на досягнення критичних параметрів нафтової плями [13] безвідносно часу, минулого з моменту розливу, доцільно користуватися формулою (2.1):

де:

Vн − маса нафти (нафтопродуктів), т;

ρH − щільність нафти (нафтопродуктів), г/м3.

В процесі розтікання нафти (нафтопродуктів) утворюється поверхневий мікрошар. Максимально можлива товщина цього шару 8 мм. При досягненні даної критичної товщини фактори, які впливають на розтікання, вже не будуть залежить від об'єму розлитої нафти (нафтопродуктів). Товщина поверхневого мікрошару визначається по формулі:

(2.3)

Процес розтікання короткочасний, і на підставі площини нафтової плями та товщини поверхневого шару, неможливе достовірне визначення параметрів зон нафтового забруднення, значення яких дуже важливі для оцінки наслідків нафтового забруднення, і зокрема, для оцінки втрат біоресурсів моря. Далі відбуваються процеси емульгування нафти при перемішуванні вітром, випаровування летючих фракцій і між масового розподілення нафти (нафтопродуктів) [14].

Об'єм морських вод, підданих нафтовому забрудненню (Vз) визначається по формулі:

де:

h – глибина проникнення нафти (нафтопродуктів) в водну товщу, м.

Слід відзначити, що такий параметр зони нафтового забруднення, як глибина проникнення нафти(нафтопродуктів) в водну товщу моря, в значній мірі залежить від часового фактора.

У разі необхідності обліку даного фактору розрахунок глибини проникнення нафти (нафтопродуктів) слід проводити по формулі (2.5).

де:

Vн − об'єм розлитої нафти, м3 (см3 · 106);

15

t − час з початку розливу, с;

ρв , ρн – щільність морської води та нафти, відповідно, г/м3.

Радіус нафтової плями також при необхідності обліку фактору часу можна визначити по формулі (2.6):

де:

γβ – в'язкість води, дорівнює 0,017 м2/с.

Значення решти показників теж саме,що й в формулі (2.5). Концентрація

де:

С р − концентрація нафти (нафтопродуктів) в морській воді, мг/л; Мн − маса нафти (нафтопродуктів), що потрапили в море, г;

VЗ – об'єм забруднених нафтою (нафтопродуктами) морських вод, м3 . Разом з тим, від достовірності та об'єктивності визначення параметрів зон

нафтового забруднення, зокрема, від концентрації нафти (нафтопродуктів), залежить кількісна оцінка втрат морських гідробіонтів.

Прийнятій для розрахунку шкоди від гибелі біоресурсів моря об'єми забруднених вод ( V ) та концентрації нафти (нафтопродуктів) носять декілька умовний характер, оскільки відображають різночасові наслідки первісного и вторинного нафтових забруднень, однак дозволяють з більшою мірою об'єктивності кількісно оцінювати втрати морських організмів.

Таким чином, для риб, личинок, планктону найбільш репрезентативний розрахунок параметрів зон нафтового забруднення, виходячи з об'єму забруднених морських вод, визначається за формулою (2.8):

(2.8)

де:

10 – найбільш біопродуктивний шар морської воді для визначених морських гідробіонтів, м;

S − площина нафтової плями, м2;

V1 − об'єм забруднених морських вод нафтою (нафтопродуктами), м3. Для донних (бентосних) організмів V є проміжним показником для

визначення підсумкового показника − концентрації нафти (нафтопродуктів) в придонних шарах. Показник V розраховується по формулі (9):

(2.9)

16

де:

hM − глибина моря у місті зливу нафти (нафтопродуктів), м.

Розрахункова концентрація нафти (нафтопродуктів) розраховується по формулі (2.10):

де:

СР − розрахункова концентрація нафти (нафтопродуктів), мг/л;

k − коефіцієнт натурального випарювання нафти (нафтопродуктів), k=0,5.

На підставі параметрів зон нафтового забруднення проводиться, розрахунок економічного та натурального збитку в результаті прогнозного та фактичного розливу нафти (нафтопродуктів) в море.

2.1.2 Визначення токсичних і летальних концентрацій нафти

(нафтопродуктів)

Нафта (нафтопродукти), які потрапляють в товщу морської води та осідають на дно, здійснюють токсичний вплив на бентосні та планктонні організми, які є кормовою базою для інших гідробіонтів [8].

Токсичні та летальні (граничні) концентрації нафти для різних видів морських організмів представлені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 Токсичні та летальні концентрації нафти для морських гідро біонтів

Токсичність нафти (нафтопродуктів) неадекватна. Токсичні та летальні концентрації для різних видів нафтопродуктів можна розрахувати за

17

де:

і– вид нафтопродукту,

−корегувальний коефіцієнт для і-го виду нафтопродукту,

і– токсичні і летальні концентрації, відповідно, для і-го виду

нафтопродуктів, мг/л.

Значення корегувальних коефіцієнтів приводяться в табл. 2.2.

Для оперативної оцінки фактичних та прогнозних збитків внаслідок нафтового забруднення необхідно, в першу чергу, визначити параметри нафтового забруднення.

Таблиця 2.2 Корегувальні коефіцієнти для різних видів нафтопродуктів

2.2 Порядок проведення та приклад розрахунків

2.2.1 Порядок розрахунків

А. Площа нафтової плями (площа дна), що підлягає нафтовому забрудненню (S) розраховується за формулою (2.1).

Б. Визначаються об’єми забруднених морських вод нафтою (нафтопродуктами):

• для планктонних організмів, личинок, ікри ( V 1) при глибині моря в місті сбросу більш 10 м по формулі (2.8):

V1 = 1 0 · S ;

• для бентосних організмів, мідій, водоростей (V2), а також планктонних організмів, риб, рибної молоді – у випадку h ≤ 10 м по формулі (2.9):

В. Розраховується концентрація нафти (нафтопродуктів) в забруднених об'ємах, відповідно:

для планктонних, організмів, личинок, та при глибині моря в місці скиду більш 10 м (h ≤ 10 м) по формулі (2.9);

•для бентосних організмів, риб, водорослей, мідій: формула (2.10) декілька модифікується:

18

MHC – маса нафти (нафтопродуктів), т, що зібрали з поверхні.

С. Визначаємо токсичні та летальні концентрації нафтопродуктів за формулами (2.11), (2.12) та порівнюємо із значенням концентрації нафти (нафтопродуктів) в забруднених об’ємах, визначених за формулами (2.9) –

(2.13).

2.2.2 Приклад розрахунку

Початкові данні: Стався аварійний розлив нафти (нафтопродуктів) в об'ємі 2 т. Вид скиду – встановлений. З моменту розливу нафти пройшло 360 с. Маса нафти, що була зібрана, складає М = 0,5 т. Строк ліквідації наслідків забруднення 7 годин. Визначити параметри зони забруднення.

Початкові дані за варіантом приведені в табл. 2.3.

Рішення: 1. По формулі (2.2) визначаємо максимальний об'єм нафти: МН визначається за даними варіанту, а щільність нафтопродукту – за даними табл.

2.4:

По формулі (2.1) знаходимо площину нафтової плями (S):

2. По формулі (2.3) визначаємо товщину поверхневого мікрошару:

3. Розрахунок глибини проникнення нафти (нафтопродуктів) проводимо по формулі (2.5):

4. Радіус нафтової плями можна розрахувати по формулі (2.6):

5. Об'єм морських вод, які забруднені нафтою (нафтопродуктами), розраховуємо по формулі (2.4):

6. Концентрація нафти (нафтопродуктів) в морській воді визначається по формулі (2.7):

19

7. Розрахункова концентрація нафти (нафтопродуктів) розраховується по формулі (2.10), тому що в чинному прикладі видом гідробіонту є фітопланктон, і формула (2.10) не модифікується у формулу (2.11):

8. Визначаємо токсичну та летальну концентрацію нафти за формулами (2.11), (2.12), за табл. 2.2 корегувальний коефіцієнт = 1, а за даними табл. 2.1 значення токсичної і летальної концентрації для фітопланктону, тоді:

, мг/л; = 1 мг/л.

Таким чином, визначена розрахунками концентрація нафти в місці розливу не буде токсичною для фітопланктону і не буде викликати їх загибель.

20

Таблиця 2.4

Щільність різних видів нафтопродуктів

3 ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2 на тему

«Оцінка забруднення морського середовища внаслідок виносу нафтопродуктів річковим стоком»

3.1 Теоретичне обґрунтування та послідовність розрахунків

Нафтопродукти є забруднюючими речовинами антропогенного походження, їх находження до річок має випадковий неупорядкований характер.

Проведена статистична обробка тимчасових рядів концентрації нафтопродуктів і відповідних значень розходу води рік колишнього СРСР [15]. Відсутність зв'язку між концентрацією нафтопродуктів та витратами води дозволяє рекомендувати для розрахунку виносу нафтопродуктів річками формулу:

де:

G − винос нафтопродуктів за період розрахунку (наприклад, за рік); С − середня арифметична концентрація нафтопродуктів;

V – стік води за розрахунковий період.

Відсутність зв'язку між концентрацією нафтопродуктів та витратами води дозволяє розрахувати винос без виділення гідрологічних фаз, що значно спрощує методику обчислення та оцінку точності отриманих результатів.

При розрахунку виносу нафтопродуктів за формулою (3.1) відносна похибка виносу становитиме за Чеботарьовим [16]:

де: