Оцінка забрудненості нафтопродуктами водної поверхні за матеріалами авіаційних спостережень

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.

Пленочная загрязненность нефтепродуктами участка реки

§ 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.

Связь аэровизуальных оценок пленочной загрязненности нефтепродуктами

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.

Связь содержания в поверхностном слое воды веществ с густотой и интенсивностью пятен

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.

• ← Використання повітряного картографування
• Використання результатів авіазйомок →