Авария в Керченском проливе. Чем может помочь наука?

Сложные погодные условия привели к крушению двух танкеров серии «Волгонефть» в районе Керченского пролива в минувшее воскресенье. Суда осуществляли перевозку мазута, и по данным спутникового мониторинга в акваторию Черного моря попало до 3,7 тысяч тонн нефтепродуктов. Теперь спасателям нужно максимально быстро собрать разлившееся топливо, чтобы минимизировать экологический ущерб, который будет нанесен акватории и береговой линии в районе мыса Панагия и косы Тузла. Чем опасны нефтепродукты в морской воде, как их можно собрать и какие научные разработки последнего времени смогут помочь в этом?

Что происходит с нефтепродуктами в воде

При попадании нефти в воду начинается ее стремительное распределение по поверхности. В спокойную погоду нефть образует обширную пленку, локализованную в месте аварии, а во время шторма может образоваться множество отдельных скоплений, которые быстро перемещаются. Параллельно с распространением нефти по поверхности воды происходит ее испарение в атмосферу, а также идет процесс частичного растворения некоторых компонентов нефти в самой толще воды.

Если разлив произошел в теплом тропическом море, то начинается активное испарение, а интенсивное солнце и естественные окисляющие микроорганизмы способствуют достаточно быстрой деградации нефтяной пленки. Пример этого можно было наблюдать в акватории Персидского залива в 1991 году, когда в течение года произошло самоочищение воды после масштабной аварии. При разливе нефти в холодных морях, а Черное море в это время год можно причислить к данной группе, рассчитывать на помощь природы не приходится: микроорганизмы малочисленны и не активны, а низкие температуры не ускоряют процесс деструкции нефтепродуктов.

Мазут при попадании в воду ведет себя несколько иначе. Это более плотная нефтяная фракция, тяжелая, и при аварии может образовать пленку, только если температура воды и воздуха существенно выше нуля. При более низких температурах, мазут медленно оседает на дно, собираясь в густые скопления, или дрейфует в толще воды на некоторой глубине.

Пленка из любых нефтепродуктов токсична для живых организмов при непосредственном контакте. Кроме этого она затрудняет попадание солнечного света и препятствует доступу кислорода в верхние слои воды: от этого страдают все гидробионты, от планктона до рыб и водных млекопитающих. Кроме этого в зону загрязнения попадает береговая линия, куда течением приносит нефтяное пятно: пляжи становятся не пригодны для отдыха, а животные, обитающие в прибрежной полосе, как правило, погибают. Поэтому так важно оперативно реагировать и собирать разлившиеся нефтепродукты.

Какие же современные технологии существуют в этой сфере?

• Механический сбор

В первые часы после разлива, ликвидаторы аварии собирают нефтепродукты механическим способом: применяют боновые заграждения и скиммеры. Скиммеры – это специальные устройства, которые собирают загрязненную жидкость с поверхности и разделяют ее на воду и нефтепродукты. Но эти способы эффективны лишь при отсутствии штормовой погоды и в случае, когда спасатели смогли оперативно добраться до места разлива. Если же обстоятельства не позволили, время было упущено, а нефтепродукты распределились по большой площади, то приходится прибегать к другим способам.

• Физико-химические методы

Эффективный способ ликвидации нефтепродуктов, который хорошо зарекомендовал себя в разных странах мира – это применение сорбентов. Сорбенты – специальные вещества, твердые или жидкие, которые могут поглощать компоненты среды, в нашем случае – впитывать частицы разлившихся нефтепродуктов. Это могут быть вещества на основе целлюлозы, торфа, глины, углерода и даже шерсти животных, которые распыляют в местах разлива нефти или применяют в виде геотекстиля. Основной объем используемых в мире сорбентов приходится на синтетические вещества, которые безопасны для окружающей среды и могут применяться как в теплых, так и в холодных водах.

Изображение: freepik

Другой способ – использование диспергентов, специальных веществ, которые разрушают сплошную структуру нефтяной пленки, столь опасную для живых организмов. В результате реакции с диспергентами, нефть из пленки переходит в форму эмульсии, то есть в виде небольших капель распределяется в толще воды. Но это токсичный способ из-за состава самих диспергентов, поэтому имеет ряд ограничений в применении.

В редких случаях до сих пор используют сжигание нефтяных пленок на поверхности моря. Но это не эффективное решение с точки зрения выбросов загрязняющих веществ, и к тому же, не безопасное.

• Живые поглотители нефти

В природе существуют организмы, которые способны расщеплять углеводороды. Это нефтеокисляющие микроорганизмы, деятельность которых медленно, но верно приводит к деструкции нефтяных пятен. Такой способ лучше всего подходит для теплых морских акваторий и для тех разливов, где толщина пленки не превышает 1 миллиметр.

Развитием этого направления и поиском новых организмов занимается нефтяная микробиология. Ученые исследуют имеющиеся в природе живые организмы и синтезируют новые, которые обладают лучшими свойствами. Например, российские ученые Арктического научно-проектного центра шельфовых разработок запатентовали в 2019 году штамм бактерий, которые способны утилизировать углеводороды в условиях арктических морей с их низкой температурой.

Несмотря на все успехи, биологический метод очистки до сих пор остается достаточно дорогим и трудоемким. Бактерии необходимо заранее синтезировать в большом количестве, хранить и транспортировать их в подходящих условиях, а также привлекать высококвалифицированных специалистов к работе по ликвидации разливов.

Пути решения проблемы в Керченском проливе

В настоящее время спасательную операцию и сбор мазута в Керченском проливе сильно осложняет штормовая погода и низкая температура воды и воздуха. Специалисты говорят, что часть мазута продолжает опускаться на дно, а часть образовала пятна на поверхности. К сожалению, мазут уже обнаружен на участках побережья: волонтеры и спасатели специальных отрядов занимают сбором зараженного песка и грунта. В море также ведутся работы по механическому сбору пятен мазута.

Специалисты вспоминают аварийную ситуацию в ноябре 2007 года, когда в районе Керченского пролива также произошел разлив мазута, и пятна топлива достигли береговой линии. Тогда на поверхности моря применялись сорбенты, и осуществлялся сбор мазута с поверхности при помощи боновых ограждений. Возможно те же методы помогут минимизировать и последствия нынешней катастрофы. Но хотя ученые постоянно работают над совершенствованием методов и технологий ликвидации нефтяных разливов, практика показывает, что полностью устранить их последствия человечество до сих пор не способно. Вернуть экосистеме первозданный вид после аварии с участием углеводородов – сложная и на данный момент практически неразрешима задача. Но возможно с ней справится наука будущего.

Фото на обложке: танкер разломился на две части. Источник: скриншот видео