Американские
ученые разобрались,
как
меняется со временем эффективность устранения нефтяных разливов с помощью
дисперсантов.
Оказывается, нефтяная пленка на поверхности
воды постепенно становится более вязкой (главным
образом под действием солнечного света), поэтому
использование
дисперсантов эффективно только
в
первые четыре
дня после
образования пленки.
Результаты
исследования опубликованы
в журнале Environmental
Science & Technology.
Использование
дисперсантов
— один из самых популярных методов
устранения
морских
нефтяных
аварий.
Дисперсант
представляют собой смесь поверхностно-активных
веществ и растворителей. Дисперсанты
разбивают
нефтяную пленку, превращая ее в
агрегаты, которые затем опускаются в
толщу воды. Таким
образом, использование
дисперсантов защищает
экосистемы побережья, не давая нефтяной
пленке добраться до них, но в
то же время повышает нагрузку на
глубоководные экосистемы.
Дисперсанты активно применяются для устранения нефтяных аварий — например, их использовали в 2010 году после взрыва нефтяной платформы Deepwater Horizon. Тем не менее, у ученых до сих пор не было полного понимания, насколько эффективен этот метод, особенно если дисперсант распыляют на нефтяное пятно не сразу. Дело в том, что со временем более легкие фракции нефти испаряются, а более тяжелые образуют эмульсию с водой, из-за чего пленка становится более плотной и толстой. Кроме того, под воздействием солнечного света непредельные углеводороды, входящие в состав нефти, вступают в реакцию с кислородом воздуха — из-за этого вязкость нефтяной пленки также увеличивается, и дробить ее на части становится труднее.
В
то же время дисперсанты
не
только сами
по себе создают дополнительную
нагрузку на экосистему, но
и в некоторых случаях могут замедлять
естественную деградацию нефти под
действием микроорганизмов. Поэтому
необходимо четко понимать, когда
их использование
оправдано,
а
когда — нет. Разобраться
в
вопросе
решили
американские ученые под руководством
Кристофа Эппли
(Christoph
Aeppli)
из
Лаборатории
Океанологии
имени Бигелоу.
Ученые
взяли шесть пластиковых емкостей,
наполнили морской водой и
добавили сырую нефть
из расчета
полграмма на литр воды. Нефть
распределилась по поверхности, образовав пленку толщиной около 200
микрометров. Чтобы
имитировать движение воды в океане,
через
емкости
пропускали поток морской воды со
скоростью два
литра
в минуту.
Три емкости
выставили под естественный
солнечный
свет (средняя
суточная освещенность составила 6,6
киловатт-час на квадратный метр),
а три других оставили в темноте.
За
одиннадцать
дней вязкость нефти
в емкостях на свету увеличилась
до 2,5 × 106
сантипуаз.
В то
же время вязкость
нефти, которая оставалась в темноте, в
конце эксперимента была в три тысячи
раз ниже — 8,0 × 102
сантипуаз.
Похожим
образом менялась и толщина пленок — в
контейнерах, облученных светом она
увеличилась
до 350 микрометров уже
за
первые восемь дней, а в контейнерах,
хранившихся в темноте, осталась на
начальном уровне.
Эти
результаты
указывают, что именно облучение
нефти солнечным светом
— главная
причина увеличения
вязкости, а испарение играет в
этом процессе
второстепенную роль. Данные
элементного анализа подтверждают эту
гипотезу. За
одиннадцать дней содержание
кислорода
в
облученных нефтяных
пленках
повысилось
до шести процентов, а карбонильный
индекс — до десяти процентов.
Кислород-содержащие
органические вещества (кислоты, спирты
и кетоны) образуют друг с другом водородные
связи, из-за чего вязкость нефти
увеличивается. В
необлученных пленках
окисление
шло значительно медленнее — содержание
кислорода в конце эксперимента составляло
менее двух процентов, карбонильный
индекс — менее трех процентов.
Ученые экспериментировали с коммерчески доступным дисперсантами Corexit EC9500A и Corexit EC9500B на основе дегидратированного сорбитола с добавками янтарной кислоты. Для оценки эффективности диспергирования использовали стандартный Baffled Flask Test. Круглодонную колбу заполняли морской водой, добавляли исследуемую нефть и дисперсант и помещали в орбитальный шейкер на десять минут. После этого колбу оставляли в покое еще на десять минут, чтобы все недеспергированные капли нефти всплыли на поверхность. Затем из нижней части колбы отбирали пробу, экстрагировали из нее нефть с помощью дихлорметана, и определяли ее количество методом спектрофотометрии.
Для
нефти, которую облучали солнечным
светом, эффективность дисперсантов
снизилась за
одиннадцать дней с
83
процентов до
всего лишь 3 процентов. В то
же время для необлученной
нефти, эффективность дисперсантов
менялась
незначительно — на одиннадцатый день
она составляла 80 процентов.
Результаты
Эппли и его коллег показывают, что
дисперсанты эффективно работают против
нефтяных пленок только
в
первые два-четыре дня после
образования пленки.
При этом размер временного окна зависит
в том числе и от погодных условий в
районе аварии. В ясную погоду с длинным
световым днем оно может быть меньше, а
в пасмурную погоду с коротким световым
днем — больше.
Использование
дисперсантов
— не единственный способ устранения
разливов нефти. В
2020 году американские
материаловеды разработали
материал для сбора нефти на основе
обыкновенных
полиуретановых
губок.
Благодаря
гидрофобному и липофильному покрытию
такие губки эффективно впитывали
нефть, а добавка магнитных частиц помогла
снизить
вязкость собранной нефти, чтобы ее можно
было регенерировать.
О
других способах борьбы с нефтяными
разливами можно почитать в нашем материале «Сжечь, утопить, впитать или съесть».
Наталия
Самойлова
Самцы этих птиц, живущие около дорог, агрессивнее реагируют на песни конкурентов, если те звучат на фоне шума транспорта
Орнитологи проиграли самцам галапагосских желтых древесниц с островов Санта-Крус и Флореана записи пения конкурентов — и пришли к выводу, что особи, живущие около дорог, проявляют больше агрессии, если слышат песни сородичей на фоне транспортного шума. Для самцов, живущих вдали от дорог, закономерность была противоположной: они менее агрессивно реагировали на записи, если они сопровождались звуками транспорта. Как отмечается в статье для журнала Animal Behaviour, специалисты давно заметили, что шумовое загрязнение мешает самцам птиц выяснять отношения с помощью пения и вынуждает их прибегать к физической агрессии. А пример галапагосских желтых древесниц показывает, что опыт жизни в условиях шумового загрязнения позволяет пернатым быстрее менять поведение в ответ на воздействие антропогенного шума.