Երեքշաբթի , Սեպտեմբեր 19 2017
Գլխավոր / ԳԻՏԱԿԱՆ ՀՈԴՎԱԾՆԵՐ / Նավթամթերքներով Սևանա լճի աղտոտվածության որոշ օրինաչափությունների մասին

Նավթամթերքներով Սևանա լճի աղտոտվածության որոշ օրինաչափությունների մասին

Աղբյուրը՝ Հանրապետական ուսանողական գիտաժողով, թեզիսների ժողովածու: Երևան 2010

Հեղինակ՝ Վահագն Պետրոսյան, Ղեկավար՝ Գևորգ Սիմոնյան

 

Ժամանակակից կյանքը առանց նավթային ածխաջրածինների անհնար է պատկերացնել: Դա վառելանյութ է , լուսավորություն, տրանսպորտ, բայց դա նաև վթարային արտահոսքեր են, ավերված լողափեր, ոչնչացված թռչուններ և կենդանիներ: Տարիների ընթացքում ջրային միջավայրի աղտոտման խնդիրը չի կորցնում իր արդիականությունը, չնայած էներգետիկ և տնտեսական ճգնաժամներին: Բացի դրանից, անհրաժեշտ  է հաշվի առնել, որ մարդածին ածխաջրածինների տարածումը տեղի է ունենում  բնությունում գոյություն ունեցող կենսաքիմիական կայուն ֆոնի վրա:

  Նավթը  և նավթամթերքը ընկնելով բնական ջրամբարների ջրային միջավայր շատ արագ դադարում են գոյություն ունենալ , որպես ելային սուբստրատներ: ջրում նավթը գտնվում է տարբեր միգրացիոն ձևերով` մակերևույթային շերտեր, էմուլսիաներ( ջուր/նավթ և նավթ/ջուր տիպերով), նավթային ագրեգատներ ու գնդիկներ , լուծված ձևեր, սորբված կախույթային հեղուկ և հատակային նստվածքներ՝ կուտակված ջրային օրգանիզմներով: Ջրում նավթի գտնվելու այդ ձևերի քանակական հարաբերակցությունը որոշվում է բազմաթիվ գործոններով և կախված է ինչպես հենց նավթի կազմից և հատկություններից , այնպես էլ ջրամբար մտնելու պայմաններից և նրա ջրաբանական առանձնահատկություններից:

     Նավթ` յուղանման հեղուկ է, բաց դարչնագույնից միչև սև գույն, բնութագրական հոտով : Նավթի բույրը որոշվում է իր քիմիական բաղադրությամբ: Այն մի փոքր թեթև է ջրից և գրեթե չի լուծվում ջրում:   Նավթը կազմված է հիմնականում ածխածնից (79.5-87.5%) և ջրածնից (11-14.5%): Բացի սրանցից նավթում առկա են ևս երեք էլեմենտ` ծծումբ, թթվածին և ազոտ: Վերջինների ընդհանուր քանակությունը սովորաբար կազմում է 0,5-8%: Նավթում աննշան քանակներով հանդիպում են նաև այլ էլեմենտներ` V, Ni, Fe, Al, Cu, Mg, Ba, Mn, Cr, Co, Mo, B, K և այլն: Նրանց ընդհանուր պարունակությունը չի գերազանցում նավթի զանգվածի 0,02-0,03%-ը: Նավթի բաղադրության մեջ առանձնացնում են ածխածնաջրածնային, ասֆալտախեժային և զոլային բաղադրամասերը: Ինչպես նաև առանձնացնում են պորֆիրինները և ծծումբը: Ածխաջրածինները, որոնք մտնում են նավթի բաղադրության մեջ, բաժանվում են երեք հիմնական խմբերի` պարաֆինային, նավթենային և արոմատիկ: Պարաֆինային ածխաջրածինները քիմիապես ավելի կայուն են քան արոմատիկները, որոնցում ջրածնի պարունակությունը նվազագույնն է: Սրա հետ մեկտեղ, արոմա-տիկ ածխաջրածինները հանդիսանում են նավթի առավել տոկսիկ կոմպոնենտները: Ասֆալտախեժային բաղադրիչը մասամբ լուծվում է բենզինում. Լուծվող մասը ասֆալտեններն են, իսկ չլուծվողը` խեժերը: Ասֆալտենները սև գույնի պինդ նյութեր են: Բաղադրությամբ սրանք նման են խեժերին, բայց բնութագրվում են էլեմենտների այլ փոխհարաբերություններով: Սրանք առանձնանում են երկաթի, վանադիումի և նիկելի բարձր պարունակությամբ: Ի տարբերություն խեժերի, որոնք լուծվում են բոլոր խմբերի հեղուկ ածխաջրածիններում, ասֆալտենները չեն լուծվում պարաֆինային ածխաջրածիններում, բայց մասամբ լուծվում են նավթենային և ավելի լավ լուծվում են արոմատիկ ածխաջրածիններում: “Սպիտակ” նավթում խեժերը պարունակվում են քիչ քանակներով, իսկ ասֆալտեններն ընդհանրապես բացակայում են:

 Քանի որ նավթը ածխաջրածինների խառնուրդ է այն չունի եռման որոշակի ջերմաստիճան:

Նավթը մինչև 180-200oC տաքացնելիս թորվում են բենզինային ֆրակցիայի ածխաջրածինները, լիգրոինայինները` 200-250 oC-ում, կերոսինագազոյլայինները` 250-315 oC-ում, յուղայինները` 315-350 oC-ում: Մնացորդը ներկայացված է գուդրոնի տեսքով: Բենզինային և լիգրոինային ֆրակցիաների կազմության մեջ մտնում են ածխածնի 6-10 ատոմ պարունակող ածխաջրածիններ:

Եռման ջերմաստիճան

Ֆրակցիաներ

430oC-ից բարձր Մազութ
230-430oC Գազոյլ
160-230 oC Կերոսին
105-160 oC Նավթ
32-105 oC Բենզին
32-ից պակաս Ածխաջրածնային գազեր

Նավթը լինում է թեթև (0,65-0,87գ/սմ3), միջին ծանրության (0,871-0,910գ/սմ3) և ծանր (0,91-1,05գ/սմ3): Այրման ջերմաքանակը 10 400-11 000կկալ/կգ է: Նավթը լուծվում է օրգանական լուծիչներում, իսկ ջրում նորմալ պայմաններում պրակտիկորեն անլուծելի է, սակայն նրա հետ կարող է առաջացնել կայուն էմուլսիաներ:

Նավթի փոխակերպման գործընթացների հատկանշական առանձնահատկու-թյունը համակարգում իրացվող ռեակցիաների համաչափ բնույթն է` դեհիդրման ռեակցիան միշտ կոմպենսացվում է հիդրման գործընթացով, օքսիդացման ռեակցիան` վերականգնումով: Ոչ կոմպենսացված համարվում են եթերիֆիկացման ռեակցիան, որը տալիս է բարդ եթերային կառուցվածքներ, որոնք համարվում են ջրերի բիտումոիդների և ժամանակակից տեղումների թթվածնային միացությունների դոմինանտ տեսակ, և կոնդենսացման ռեակցիան, որը հանգեցնում է խեժային նյութերի առաջացման, որոնց ճակատագիրը կապված է գեոհամակարգի սինգենետիկ օրգանիկայի հետ: Ոչ կոմպենսացված ռեակցիաները առաջացնում են անկայուն միացություններ, եթերիֆիկացիան` միգրացիայի ընդունակ կայուն բարդ եթերներ, կոնդենսացումը` ասֆալտախեժային կառուցվածքների կուտակման:

      Նավթը , ինչպես նաև մակերևույթային ջուրը, շարժվում է ջրահոսքի արագության մի քանի տոկոսը կազմող արագությամբ: Մոտավոր գնահատականով, նավթային շերտի տեղաշարժման արագությունը կազմում է հոսքի արագության 2-4%-ը:          Նավթի ջերմաստիճանի նվազումից ավելի քիչ ածխաջրածիններ են գոլորշանում: Եթե չափավոր կլիմայի պայմաններում թեթև ածխաջրածինների մեծ մասը գոլորշանում է 1-3 օրվա ընթացքում  , ապա նույն ժամանակահատվածում Բոֆորտի ծովում (Հյուսիսային Սառուցյալ օվկիանոս)  «Exxon Valdes» տանկերից գոլորշիացել է նավթի արտահոսքի ընդհանուր քանակության 20%-ը: Ի տարբերություն չափավոր կլիմայով շրջանների արտահոսքերի Արկտիկայում նավթի արտանետումները կարող են ձգվել ոչ թե տարիներ, այլ տասնամյակներ:

     Ջրի և արևի ճառագայթների ազդեցությամբ ընթացող ֆիզիկական, քիմիական և կենսաբանական պրոցեսների արդյունքում նավթային ածխաջրածինները հետզհետե կորցնում են իրենց բնութագրական հատկությունները: Քամու, հոսանքների, մակընթացությունների և տեղատվությունների հետևանքով նավթը լուծվում է, նստվածք է առաջացնում,ենթարկվում է ֆոտոլիզի և կենսաբանական քայքայման: Առանձին բաղադրիչների ձևափոխման և տարալուծման հետևանքով անընդհատ փոխում է  նրա բաղադրությունը: Հետզոտությունները ցույց են տվել, որ նավթային հետքի 25%-ը մի քանի օրվա ընթացքում անհետանում է, շնորհիվ` գոլորշացման և ցածրամոլեկուլային բաղադրիչների լուծման, ընդ որում` արոմատիկ ածխաջրածինները ավելի արագ են լուծվում, քան բաց շղթայով պարաֆինները:

  ՀՀ բնապահպանության հիմնախնդիրների շարքում բացառիկ կարևոր է Սևանա լճի պահպանության ու ռեսուրսների արդյունավետ օգտագործումը:

   Սևանա լիճը իր ջրահավաք ավազանով մի ինքնատիպ էկոհամակարգ է, որի համար բնորոշ է բացառիկ կենսաբանական  բազմազանությունը: Մեր հանրապետությունում գրանցված 3200 բացարձակ բուսատեսակներից 2000-ը հանդիպում են Սևանի ավազանում: Եթե հանրապետության յուրաքանչյուր հազար քառակուսի կմ տարածքին միջին հաշվով ընկնում է 107 բուսատեսակ, ապա այստեղ` ավելի քան 450 բուսատեսակ:

   Սևանա լիճը քաղցրահամ ջրի կարևորագույն աղբյուր է: Այստեղ կուտակված գրեթե 35մլրդ խմ ջուրը հանրապետության բոլոր վերգետնյա ջրային կոիտակումների 99%-ն է կազմում: Դրանք ջրի դարավոր, կայուն, այսպես կոչված` ստատիկ պաշարներն են:

Սևանա լիճը Հրազդան գետի միջոցով կապվում է Արաքսին, որը հանդիսանում է սահմանային գետ և հետևաբար արդիական է դառնում աղտոտվածության հարցը:

Զեկուցման մեջ բերվում է Սևանա լճի ջրահավաք ավազանի 2005 թ-ի մոնիտորինգի կենտրոնի 18 դիտակետերի տվյալների վերլուծությունը կախված նավթամթերքներով լճի ջրի աղտոտվածության հետ: Նավթամթերքներով աղտոտվածությունը հիմնականում ունի մարդածին բնույթ: Դրանք են մոտոռանավակները, Սևանա լիճ թափվող կոմունալ-կենցաղային հոսքաջրերը, հարակից բենզակայանները, նավթամթերքների պահեստարանները և ավտոտրանսպորտը:

Մենք համակարգչային origin ծրագրով գնահատել ենք նավթամթերքով աղտոտվա-ծության կախվածությունը լճի թվով 26 ջրաքիմիական և ջրաբանական ցուցանիշնե-րից [ՆՄ]=A+B[Պ]: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ նավթամթերքների քանա-կությունը չի կորելացվում(կորելացիոն գործակիցը` R<0-0.1) լուծված թթվածնի, PH-ի, սուլֆատ իոնի, հիդրոկարբոնատ իոնի, նիտրատ իոնի, ամոնիում իոնի հետ:

0,5 կորելացիոն գործակից ստացվում է ջերմաստիճանային կախվածությունից, որը կարելի էր սպասել, քանի որ արևային ռադիացիոն ՈՒՄ ճառագայթումը բավականին արագացնում է նավթի բաղադրիչների քայքայումը, սակայն էկոլոգիական տեսանկյունից  այս երևույթը վտանգավոր է, քայքայված մթերքների , որպես կանոն խիստ թունավոր, լինելու պատճառով: Առավել ցնդելի բաղադրիչների գոլորշացումից հետո, նավթի բարակ թաղանթի քայքայման պրոցեսը դանդաղում է, քանի որ մնացորդները ենթարկվում են կենսաբանական և քիմիական քայքայման:

0,5 կորելացիոն գործակից ստացվում է նաև քլորիդ իոնի հետ, որը պայմանավորված է կոմունալ-կենցաղային հոսքանջրերով աղտոտվածությամբ:

Մոտ 0,5 կարգի կորելացիա է ստացվել նաև գլխավոր կատիոններից Ca, Mg, Na, K, և Cr-ից և Ni-ից, որի բացատրությունը մենք դեռևս չունենք:

0,8 կորելացիոն գործակից ստացվել է խեժերի և ասֆալտենների քանակությունից, որը խոսում է աղտոտվածության թարմ լինելու մասին:

A

B

R

N

Խեժեր,ասֆալտներ 0,067710,01983 3,09443 0,79772 18
Ջրի   ջերմաստիճան 0,69514 -0,05312 0,49369 18
Լուծված թթվածին 0,26644 -0,01804 0,05847 18
Ջրածնային ցուցիչ -2,27471 0,27647 0,2289 18
Կալցիում իոն 1,23442 -0,05408 0,51739 18
Մագնեզիում իոն 1,1432803772 -0,01992 0,56033 18
Նատրիում     իոն 0,82961029629 -0,0086100036 0,51254 18
Կալիում իոն 1,118950,37958 -0,058640,02234 0,54864 18
Հիդրոկարբոնատ   իոն -0,044980,71471 4,04624E-40,00195 0,05359 17
Սուլֆատ իոն 0,166160,10883 -0,001840,00466 0,09857 18
Քլորիդ իոն -0,794420,43405 0,009780,00461 0,46835 18
Նիտրատ իոն 0,196740,05498 -0,002550,00171 0,34933 18
Նիտրիտ իոն 18
Ամոնիում իոն 0,120180,03576 0,073820,39278 0,04693 18
Հանքայնացում 1,286921,02595 -0,002120,00187 0,27263 18
Պերմանգանատային օքսիդացում 0,050930,11944 0,019320,03056 0,15611 18
P 0,066530,13821 2,171725,07932 0,10628 18
Cr -0,009410,04722 150,5882447,22031 0,62339 18
Fe 0,079120,11423 0,647531,58377 0,10168 18
Mn 0,149730,07891 -10,5836630,95125 0,08518 18
Co 18
Ni 0,225450,07913 -72,7272753,76059 0,52037 18
Cu 0,140090,06672 -8,5333333,13112 0,06426 18
Zn 0,118630,0319 8,0482922,24737 0,09007 18

Եզրակացություն.

  1. Բոլոր նշված դիտակետերում նավթամթերքներով աղտոտվածությունը գերազանցել է ՍԹԿ(0,05 մգ/լ), ստացվել են 0,08-0,24:
  2. Նավթամթերքներով աղտոտվածությունը ունի թարմ (նոր) բնույթ, որի մասին խոսում է նավթամթերք-խեժեր կախվածությունը:
  3. Հետազոտությունը կատարվել է առաջին անգամ, և շատ հանգամանքներ դեռևս ունեն լուրջ ուսումնասիրության կարիք:

 

Գրականություն

  1. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение хежтяных эмулсией, М.: Недра, 1982. с.220
  2. Abdel-Moghy T., Gad E. A. Mostafa Y. //J. Dispers. Sci. Technol. 2006. V.27.P133.
  3. Czarnecki J., Moran K. // Energy & Fuels. 2005. 19. №5.P.2074.
  4. http://www.ogbus.ru

Հեղինակ՝ Վահագն Պետրոսյան

ԵՊՀ, էկոլոգիական քիմիա բաժին, մագիստրոս

Դիտեք նաև

Գունագեղ ջերմաչափ – ՔՐՈՄ

Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում Ք (հայկակա այբուբենի 36-րդ տառը) տառով սկսվող անուն ունի քրոմը։ ...

Պատասխանել

Ձեր էլ. փոստի հասցեն չի հրապարակվելու: Պարտադիր դաշտերը նշված են *-ով

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.