Оцінка забрудненості нафтопродуктами водної поверхні за матеріалами авіаційних спостережень
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
В процессе полета бортнаблюдатели оценивают состояние загрязненности нефтепродуктами водной поверхности двумя критериями одновременно: по густоте — степени ее покрытия пятнами нефтепродуктов (по десятибалльной шкале) и по интенсивности пятен (пленок) нефтепродуктов (по пятибалльной шкале). Каждый из этих критериев в отдельности дает лишь одностороннюю характеристику пленочной загрязненности района.
При оценке общего состояния загрязненности оперировать параллельно с двумя этими критериями затруднительно. Значительно удобнее пользоваться одной комплексной величиной, которая заменяла бы эти характеристики с необходимой и достаточной полнотой.
§ 1. Комплексная оценка пленочной загрязненности нефтепродуктами водной поверхности
В качестве комплексной величины загрязненности пленкой нефтепродуктов водной поверхности может быть использовано произведение балла интенсивности нефтяной пленки на степень покрытия ею поверхности воды, выраженной в десятых долях обозреваемой площади, принятой за единицу (т. е. в десятых долях густоты пятен нефтяной пленки).
Одним из главных признаков интенсивности пленки нефтепродуктов является, как было показано выше, ее тон и цвет. Известно, что цвет зависит от толщины пленки, сдвигаясь в сторону красного участка спектра по мере увеличения толщины пленки. Это говорит о том, что посредством приводимой выше шкалы интенсивности пленки косвенно оценивается ее толщина. Следовательно, произведение балла интенсивности (толщины) пленки на степень покрытия ею водной поверхности соответствует в первом приближении объемной величине нефтепродуктов, находящихся на обозреваемой площади. Именно этой величиной и следует пользоваться при оценке степени загрязненности пленкой нефтепродуктов исследуемого района.
Для ее расчета необходимо все случаи определения с самолета интенсивности пятен нефтепродуктов умножить на их густоту в данном районе, выраженную в десятых долях
где q — загрязненность пленкой нефтепродуктов водной поверхности в баллах; Г — густота пятен нефтепродуктов в баллах; И — интенсивность пятен нефтепродуктов в баллах.
Полученные величины затем наносятся на карту и по ним проводятся изолинии (рис. 29). Величина q изменяется в пределах от 0 до 5 баллов. Поэтому изолинии обычно проводятся через интервалы, равные 0,2—0,5 балла, в зависимости от диапазона изменений величины Q в данном районе. На эту же карту с помощью специальных условных обозначений наносятся баллы преобладающей интенсивности пятен нефтепродуктов, а также положение отдельных нефтяных пятен большой интенсивности, выделяющихся на общем фоне загрязнения района. Эти сведения позволяют определить очаги «свежих» сбросов, что представляет большой интерес для организаций, ведущих надзор за состоянием загрязнения района.
§ 2. Сравнимость авиационных оценок загрязненности с данными химического анализа проб воды
Вследствие размывания пленок нефтепродуктов последние попадают в воду и загрязняют ее. Ход этого процесса зависит от интенсивности пятен пленок нефтепродуктов, их сплоченности и интенсивности размывания. Последняя определяется в основном диффузно-турбулентным перемешиванием поверхностного слоя водных масс. К сожалению, количественно оценивать это перемешивание мы не умеем. Поэтому выявить связь между интенсивностью пленочного загрязнения и содержанием нефтепродуктов в поверхностном слое можно только для некоторых «однородных» условий перемешивания.
Главным фактором, изменяющим условия перемешивания поверхностного слоя вод в озерах и безливных морях, является ветер и созданное им волнение. При сравнительно спокойном состоянии пограничных слоев сред вода—воздух (и, следовательно, при слабом перемешивании поверхностных вод) пятна нефтепродуктов имеют относительно округлые, «спокойные» формы и достаточно большие размеры. При большой турбулентности вод и с появлением более сильного ветра пятна быстро и резко изменяют свою форму, вытягиваются и разрываются, уменьшая свои размеры и густоту.
Для получения указанной связи были проведены совместные наблюдения с самолета, с которого определялась пленочная загрязненность, и с судна, с которого отбирались пробы для гидрохимического определения содержания нефтепродуктов в слое воды 0—40 см. В последующий анализ включались только те случаи наблюдений (включая и наблюдения на равнинных реках), когда состояние волнения водной поверхности не превышало 1 балла, скорость ветра была не более 2—3 м/с, а формы, размеры и густота пятен нефтепродуктов удовлетворяли перечисленным выше признакам слабого (и в достаточной степени однородного по интенсивности) перемешивания поверхностного слоя водных масс.
Дальнейший анализ показал, что при строгом соблюдении указанных условий однородности турбулентного перемешивания сред вода—воздух, относительная ошибка определения содержания нефтепродуктов по величине пленочной загрязненности водной поверхности составляет порядка 20—30% (возрастая по мере увеличения интенсивности пленок нефтепродуктов), что примерно соответствует погрешности, появляющейся за счет точности балловой оценки интенсивности пленок нефтепродуктов (см. рис. 31 и 32). Однако (учитывая пятнистость пленочного загрязнения) указанная точность полученной связи сохраняется только при условии, если в связь будут вводиться осредненные данные, выведенные по ряду случаев определения содержания нефтепродуктов в районе исследования. Для этого необходимо предварительно определить методом химанализа содержание нефтепродуктов в поверхностном слое воды в ряде точек, расположенных более или менее равномерно по площади данной зоны однородного пленочного загрязнения. Практика показала, что для этого необходимо взять в данной зоне пробы воды в 10—15 точках и полученные данные их анализа осреднить. Именно их и следует сопоставлять с данными визуальных оценок пленочной загрязненности с самолета.
Полученные в результате совместной работы самолета и судна материалы послужили исходными для построения графика связи, приводимого на рис. 30. На оси абсцисс графика отложена величина пленочного загрязнения (произведение десятых долей баллов густоты пятен нефтепродуктов на балл их интенсивности), которая рассчитывается по данным наблюдений с самолета, а по оси ординат — содержание нефтепродуктов в поверхностном слое (0—40 см) по данным химического анализа проб воды. Как видно из этого графика, зависимость между указанными величинами нелинейна. Это свидетельствует о том, что качественный и количественный состав компонентов, входящих в пленки нефтепродуктов, изменяется в зависимости от интенсивности пленок, вследствие чего эффект их влияния на загрязненность поверхностных слоев воды различен. Наглядно подтверждает это приводимый на рис. 31 график связи содержания нефтепродуктов в поверхностном слое воды (0— 40 см) с густотой и интенсивностью пленок нефтепродуктов, построенный на основе указанных выше экспериментальных материалов. Из этого графика следует, что содержание нефтепродуктов в поверхностном слое воды линейно зависит от густоты пятен. Связь же содержания нефтепродуктов с интенсивностью пленок (которая определяет качественный и количественный состав нефтепродуктов в пленке) нелинейна. На это указывает на графике приращение угла между осью абсцисс и наклонными линиями, соответствующими различной интенсивности пленок. Характерно, что увеличение этого угла между линиями интенсивности 4 и 5 баллов происходит особенно резко. Объясняется это тем, что при интенсивности пятен свыше 4 баллов мы имеем дело не с пленкой, а со слоем нефтепродуктов, толщина которого может изменяться от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров. Естественно, что при таком резком увеличении толщины поверхностного слоя нефтепродуктов будет изменяться в очень большом диапазоне и содержание их в поверхностном слое воды.
Подобные мощные загрязнения, как правило, узколокальны, и встречаются только при аварийных разливах нефтепродуктов и в некоторых местах подводной добычи нефти. Во всех же остальных случаях приводимые выше связи могут быть успешно использованы для приближенной оценки среднего содержания нефтепродуктов в поверхностном слое вод по материалам авианаблюдений, выполненных при соблюдении указанных выше условий.
При длительном сохранении поверхностной нефтяной пленки количество нефтепродуктов в воде накапливается и формируется некоторое остаточное загрязнение (рис. 30), величина которого зависит не только от интенсивности, количества и продолжительности сохранения нефтяной пленки, но также от объема воды в бассейне, интенсивности водообмена, вертикального распределения плотности вод, их турбулентности, мутности и ряда других факторов. Поскольку эти характеристики изменяются от района к району, графики, аналогичные приведенным выше, должны быть построены отдельно для тех водных объектов, гидрологический и гидрохимический режимы которых отличаются большим своеобразием.
При использовании подобных графиков необходимо иметь в виду, что визуальные оценки пленочной загрязненности с самолета всегда характеризуют среднюю (преобладающую) картину загрязнений в том или ином участке водного объекта. Поэтому удовлетворять условию наилучшей сопоставимости данных будут только средние величины содержания нефтепродуктов в поверхностном слое, полученные в результате осреднения некоторого ряда случаев химических анализов проб воды, отобранных в различных точках данного района однородного пленочного загрязнения.