Характеристика нафтових плівок на поверхні води (Нельсон - Сміт, 1997)

Різниця оптичних характеристик нафтових плівок і морської води дозволяє проводити дистанційне виявлення й оцінку нафтових забруднень на поверхні моря чи океану в ультра­фіолетовій, видимій та інфрачервоній частинах спектру. Для цього застосовуються пасивні і активні методи. Пасивні методи використовують природне випромінювання, відбите чи випромінюване системою нафта-вода. При спостереженні із супутників Землі найбільш інформативним для виявлення забруднених районів океанів і морів є інтервал 600 - 800 нм. Випромінювання в інфрачервоній області спектру засновані на різниш температур чистої води і води, покритої нафтовою плівкою або на різниці коефіцієнтів випромінювання. Активні методи дистанційного виявлення нафтових забруднень води полягають у використанні штучного джерела випромінювання. До них належать методи оптичної локації, засновані на різниці коефіцієнтів відбивання від забрудненої і чистої поверхні води (діапазон 300 - 400 і 1000 - 1200 нм), а також методи, засновані на випромінюванні флюоресценції плівок нафти за допомогою лідарів в робочих довжинах хвиль 337, 354 і 530 нм.

Згідно з приблизними оцінками, швидкість пересування нафтових плям становить 60 % швидкості течії і 2 - 4 % швидкості вітру, причому нафтова плівка повністю знищує капілярні хвилі, майже повністю малі гравітаційні хвилі і в 2 - 3 рази зменшує параметр шершавості водяної поверхні.

У перші години існування нафтової плівки велике значення має випаровування вугле­воднів. Згідно з даними спостережень, за 12 год випаровується до 25 % легких фракцій нафти, при температурі води 15 ⁰C всі вуглеводні до Qs випаровуються за 10 діб. Всі вуглеводні нафти мають слабку розчинність у воді, яка зменшується із збільшенням кількості атомів вуглецю в молекулі. В 1 л дистильованої води розчиняється близько 10 мг сполук із C₆, 1 мг - із C₉ і 0,01 мг сполук з C₁₂.

Змішуючись з водою, нафта утворює емульсії двох типів: прямі "нафта у воді" та зворотні "вода у нафті". Прямі емульсії, утворені краплинками нафти діаметром до 0,5 мкм, менш стійкі і особливо характерні для сортів нафти, які вмішують поверхнево-активні речовини. Після видалення летких і розчинних фракцій залишкова нафта частіше утворює в'язкі зворотні емульсії, які стабілізуються високомолекулярними сполуками типу смол і асфальтенів і вміщують 50 – 80 % води (шоколадний мус). Під впливом абіотичних процесів в’язкість «мусу» підвищується і починається його злипання в агрегати – нафтові грудочки розмірами від 1 мм до 20 мм. Агрегати – це суміш високомолекулярних вуглеводнів, смол і асфальтенів. Такі структури можуть тривалий час зберігатися на поверхні моря чи океану, переноситься течіями, викидатися на берег, чи осідати на дно. Нафтові грудочки часто заселені перифітоном (синьо-зелені і діамантові водорості, вусоногі рачки та інші безхребетні).