Вода и масло: Ученые рассказали, как можно смешать воду и масло

О воде в масле и о том, как от нее избавиться – Основные средства

Как сделать масло «масляным»?

Мы уже не раз публиковали материалы по различным вопросам, относящимся к использованию и свойствам смазочных материалов для тяжелой специальной техники. Начиная с данного номера журнала редакция «ОС» планирует предложить вниманию читателей новую серию статей «Смазочные материалы: полезные сведения и рекомендации». Открывает серию публикация по одной из важнейших проблем – удаление воды из масла.

Вода, вода, кругом вода… Так поется в одной старой песне. Вода в природе присутствует повсюду, окружает нас со всех сторон. И если только вы не живете в мертвой, выжженной солнцем пустыне, это неоспоримый факт жизни.

Вода в смазочных, трансмиссионных и гидравлических маслах неблагоприятно влияет на их рабочие характеристики и поэтому считается загрязнением. Поговорим о проблеме очистки масел от попавшей в них воды.

Причины попадания воды в масло и меры по его предотвращению

Воду в масле часто называют подлинным бедствием для машин и механизмов.

Как известно, попавшая в масло вода может находиться в различных состояниях: свободном, эмульгированном или растворенном. Даже в свежем масле всегда присутствует некоторое количество воды в растворенном состоянии. Вода может проникать в масло постепенно и незаметно в результате конденсации влаги из атмосферы либо быстро и одномоментно, например, в результате разрушения уплотнения крышки емкости с маслом или попадания в бак струи воды при мойке машины. Увеличивается вероятность попадания воды в смазочные материалы машины, если техника работает под открытым небом, например, на строительстве и в горнодобывающих карьерах, или если машины часто моются, как те, что перевозят пищевые продукты или сырье для их производства. Например, вода может проникать в картер дифференциала моста через уплотнения при въезде в глубокую лужу: разогретое масло и картер остывают, внутри картера создается разрежение, и вода всасывается внутрь через манжеты. Вообще же загрязнение смазочных масел водой имеет место практически во всех отраслях промышленности.

Если обнаружилось загрязнение масла водой, прежде всего следует постараться выяснить, как она попадает в картер двигателя или трансмиссии, и устранить причину загрязнения. Это избавит вас от повторения этой проблемы в будущем и от новых затрат на материалы, рабочую силу и запчасти, ведь простая замена загрязненного масла не устраняет причины попадания воды в масло.

Мероприятия по предотвращению попадания воды в масло следует начинать еще на складе нефтепродуктов. Бочки и цистерны для масел должны быть защищены от неблагоприятных воздействий окружающей среды, особенно в тех регионах, где высокая влажность воздуха. Даже в помещении емкости с маслом должны быть надежно укрыты от попадания струй воды при мойке помещения или, например, при проверке системы пожаротушения. Емкости с маслом не должны напрямую сообщаться с атмосферой: сапуны емкостей должны быть оснащены фильтрами – поглотителями влаги, особенно если масла хранятся в условиях повышенной влажности.

Для машин специалисты рекомендуют такие меры, как использование фильтров-осушителей воздуха в сапунах картеров, чтобы задерживать любые самые незначительные количества влаги, которая могла бы конденсироваться на внутренних поверхностях картера при понижении температуры. В картерах и кожухах не должно быть никаких открытых отверстий и лючков, их следует загерметизировать. В осенний и весенний периоды, когда велика влажность и разница между рабочими температурами агрегатов машин и окружающего воздуха, а также между дневной и ночной температурами, при понижении температуры до точки росы влага из воздуха начинает конденсироваться внутри картеров агрегатов, а днем, если температура будет низкой, влага не улетучивается из картера.

Если вода попадает в масло из-за неисправности уплотнений валов, штоков и крышек, уплотнения следует заменить как можно быстрее. Следует обучать операторов и специалистов по сервису правильным приемам мойки машин: струя воды не должна быть чрезмерно мощной, необходимо следить, чтобы струи воды не попадали непосредственно на уплотнения валов, штоков, заправочные горловины и сапуны узлов машины.

Рекомендуется следить за состоянием масла в мерных стеклах – указателях уровня масла в картере и периодически проверять фильтры-отстойники, не забывать сливать отстой через сливные краны. Если сливного крана нет или он неисправен, рекомендуется отремонтировать или установить новый. Можно порекомендовать сливать отстой из картеров агрегатов машины регулярно, каждый день и записывать количество слитого отстоя. Агрегаты, из которых отстоя сливается больше всего, необходимо тщательно проверить и выяснить причину, заменить в них фильтры – осушители сапунов.

В картерах больших стационарных машин (например, дизель-генераторов) иногда рекомендуют поддерживать избыточное давление, чтобы исключить поступление воздуха (и влаги в нем) извне. Однако данную рекомендацию следует использовать осторожно: во-первых, может начать выдавливать масло наружу через уплотнения, а во-вторых, централизованная система подачи воздуха обходится недешево, и если в системе возникнет хотя бы небольшая утечка воздуха, расходы на эксплуатацию этой системы возрастут еще больше.

«Точка насыщения масла водой»

Вода практически всегда присутствует в масле просто потому, что масло соприкасается с атмосферным воздухом.

Воду, растворенную в масле на молекулярном уровне, нельзя увидеть невооруженным глазом. Масло внешне может выглядеть совершенно чистым, прозрачным и красивым. Однако если содержание воды в масле близко к «точке насыщения» (т. е. содержание растворенной воды в масле близко к максимальному количеству, которое способно удержать масло), при понижении температуры растворенная вода может переходить в эмульгированное или свободное состояние и создавать молочно-белое помутнение в масле. Поскольку эмульгированная и свободная вода наносит более существенный вред, чем растворенная, то содержание воды всегда должно быть ниже предела насыщения. Однако и растворенная вода может причинить ущерб.

Значение «точки насыщения» зависит от типа и температуры масла, его срока службы и состава пакета присадок. Для каждого типа масла существует свой предел насыщения, при котором растворенная вода переходит в эмульгированное или свободное состояние. Эмульгированная или свободная вода также может переходить в растворенное состояние при повышении температуры масла.

Например, полигликолевые масла, которые составляют около одной трети всех синтетических масел и обозначаются по классификации DIN буквами PG. Полигликолевые масла используются в качестве моторных, авиационных и в других сферах. Полигликоли изготавливаются из смеси этилена и пропилена, обычно в соотношении 50:50 или 60:40. От этого соотношения зависит гигроскопичность и способность масла растворять воду. Если соотношение равно 1:1, масло может абсорбировать до 10% влаги при обычной температуре и относительной влажности 80%. Поэтому следует хорошо проанализировать все условия эксплуатации, прежде чем выбирать полигликолевое масло для использования в машине.

Чем выше температура масла, тем выше значение точки насыщения, и следовательно, больше воды может содержаться в масле в растворенном состоянии. Чем больше срок службы масла, тем большее количество воды можно в нем растворить. Это объясняется присутствием ионизированных продуктов окисления масла, которые действуют как «крючки», удерживающие молекулы воды в растворе.

Масла с высоким содержанием присадок, такие, как моторные и трансмиссионные, имеют более высокую точку насыщения по сравнению с маслами, у которых содержание присадок невысокое (например, турбинные масла), поскольку присадки, многие из которых имеют ионизированные молекулы, также имеют свойство удерживать молекулы воды в растворенном состоянии в масле.

Вредное воздействие воды

Вода оказывает вредное влияние как на само масло, так и на машину. Вода способствует окислению базового масла, изменению его вязкости и пенообразованию (аэрации), что в свою очередь приводит к уменьшению прочности масляной пленки и ускорению износа трущихся деталей. Вода также может оказывать негативное воздействие на пакет присадок: вымывать некоторые присадки, неустойчивые к действию влаги, способствовать гидролизу (расщеплению) присадок, что приводит к образованию высококоррозионных кислот и истощению присадок. Вода является источником возникновения в масле таких загрязнений, как парафины, суспензии, углеродные и окисные нерастворимые загрязнения и даже микроорганизмы.

Вода нанесет серьезный ущерб любому узлу машины, в который попадет вместе с маслом. В двигателях внутреннего сгорания, которые работают на высоких скоростях и при высоких температурах, состояние масла следует контролировать очень тщательно. Вода усиливает процессы ржавления и коррозии, в результате водородной коррозии возникает вспучивание и охрупчивание стали, а также питтинг в результате паровой кавитации. Если же в масле содержатся кислоты, то при совместном воздействии воды с кислотами коррозионное воздействие на черные и цветные металлы усиливается.

Определение содержания воды в масле

Специалисты рекомендуют сокращать содержание воды в масле до самого низкого уровня, какого только можно достигнуть при разумных затратах, предпочтительно, чтобы содержание воды было ниже точки насыщения при рабочей температуре масла. Существует много способов и приборов для определения содержания воды в масле, а также рабочих характеристик масла. Характеристики понадобятся вам при определении пригодности масла для дальнейшего использования. Выбор метода зависит от того, содержание какой формы воды в масле нужно определить – только растворенной или воды во всех формах, т. е. кроме измерения содержания растворенной воды будет учтено и содержание несвязной воды.

Распространен метод инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR). Довольно точное определение содержания воды в масле обеспечивает титрование по методу Карла Фишера (ГОСТ Р 54284–2010; ASTM D6304). В практике используются еще простые методы, позволяющие предварительно оценить наличие воды в масле. Из наиболее широко используемых подобных методов можно назвать визуальный осмотр, «испытание на потрескивание» (ГОСТ 2477–2014) и метод виброцентрифуги (ГОСТ Р ИСО 3734–2009).

Проба на потрескивание заключается в нагревании испытуемого масла в стеклянной пробирке до заданной температуры. Имеющиеся в масле следы влаги переходят в парообразное состояние. При дальнейшем нагревании пузырьки пара, поднимаясь к поверхности масла, разрываются и потрескивают.

При использовании метода центрифугирования равные объемы масла и насыщенного водой толуола помещают в конусообразную пробирку для центрифугирования. После центрифугирования записывают объем высоковязкой воды и уровень осадка в нижней части пробирки.

Отметим, что применение метода центрифугирования для определения воды и осадка часто приводит к неправильным результатам, особенно когда для получения представительной пробы используют высокоскоростную мешалку. Настоящий метод не всегда дает удовлетворительные результаты, и количество определенной воды, как правило, ниже ее фактического содержания.

Более точными лабораторными методами определения содержания воды в масле являются метод дистилляции (ИСО 3733) и метод экстракции (ИСО 3735).

Технологии очистки масел от воды

Итак, как поступить, если в масло все же попала вода и просто утилизировать его нежелательно, чтобы не терять значительные средства. Перечислим ряд методов очистки масла от воды, их преимущества и недостатки.

Какая из технологий окажется наиболее эффективной в каждом данном конкретном случае, будет зависеть от того, какой процент содержания влаги в масле необходимо в итоге обеспечить, какой объем воды нужно удалить из масла и каков объем масла, каков тип базового масла (минеральное, синтетическое и т. д.) и какая производительность процесса очистки требуется. Как правило, чем больше воды попало в масло, тем сложнее будет ее удалить.

Отстаивание. Поскольку у воды удельный вес больше, чем у масла (за некоторыми исключениями), вода, присутствующая в масле в свободном состоянии («несвязная»), под действием силы тяжести стремится оседать на дно емкости, если ей дать достаточно времени и не взбалтывать. Увеличение температуры масла и использование резервуара-отстойника конусной формы помогают повысить эффективность метода разделения отстаиванием. Чтобы увеличить эффективность отстаивания загрязнений, необходимо понизить вязкость масла, поэтому иногда резервуары для отстаивания масел оборудуют подогревательными устройствами. Обычно применяют трубчатые, секционные или змеевиковые подогреватели, в которых теплоносителем служит водяной пар или горячая вода.

Будет ли оптимальным способ кратковременного подогрева масла, чтобы удалить из него воду и поддержать работоспособное состояние, остается пока вопросом, открытым для обсуждения. Но большинство специалистов сходятся во мнении, что позволить воде оставаться в масле намного более вредно для масла, чем его кратковременный нагрев. Поэтому выпускаются портативные системы удаления воды из масла с нагревательными элементами. В статичных системах, например в больших резервуарах, важно обеспечить плотность энергии таких нагревательных элементов ниже 0,775 Вт/cм², чтобы свести к минимуму негативное тепловое воздействие на масло.

В некоторых случаях масло освобождается от примеси воды самостоятельно, потому что работает при повышенных температурах и вода из него испаряется. Масло в двигателе внутреннего сгорания демонстрирует наглядный пример такого самоочищения.

Недостаток метода с нагревом масла заключается в том, что нагрев необходимо тщательно контролировать, особенно это относится к минеральным маслам, чтобы избежать разрушения масла. Однако относительные затраты на очистку масла этим методом меньше, чем при использовании технологий центробежной и вакуумной сепарации (о них будет сказано ниже), поэтому данный метод может быть эффективным способом удаления воды из масла при определенных условиях.

Время, необходимое для отделения воды от масла, также зависит от состава пакета присадок, срока службы масла и типа базового масла. Например, для турбинного масла с небольшим содержанием присадок разделение способом отстаивания может быть оптимальным и позволит избавиться от большей части воды. Присутствие побочных продуктов окисления и арктических присадок, а также загрязнений уменьшает эффективность разделения масла и воды методом отстаивания. Некоторые масла обладают свойством удерживать воду в виде эмульсии и не давать ей отделяться – для таких масел способ отстаивания будет малоэффективным.

Иногда достаточно просто открыть сливной кран и слить отстоявшуюся воду и грязь из картера агрегата машины. Эффективность этой операции, однако, будет зависеть от того, на какой срок можно оставить машину в нерабочем состоянии, чтобы дать воде отстояться, и будет ли температура масла достаточно низкой, чтобы как можно большее количество воды в масле перешло в несвязное состояние. При больших объемах масла можно порекомендовать использовать специальные емкости, в которых масло может остывать, вода будет переходить из состояния эмульсии в свободное и оседать вместе с грязью.

Главным недостатком метода отстаивания является то, что он позволяет отделить лишь несвязную воду и отчасти в форме эмульсии, а вода в растворенном состоянии вся остается в масле. Преимуществом же является низкая стоимость этого процесса.

Разделение с помощью центрифуги. Принцип очистки методом центрифугирования основан на отделении от масла более тяжелых составляющих в процессе вращения, когда возникают высокие ускорения силы тяжести и вода, имеющая больший удельный вес, перемещается к периферии центрифуги. Чем больше разница значений удельного веса загрязняющего вещества и масла, тем более эффективно протекает процесс. Поэтому центрифуга лучше работает с маслами, у которых малый удельный вес и низкая вязкость, такими, как турбинные масла, а не с более тяжелыми трансмиссионными маслами.

С помощью центробежного сепаратора несвязная вода отделяется быстрее, чем методом отстаивания. Центробежный сепаратор – отличное средство для полнопоточной очистки технических жидкостей от загрязнений, и в том числе от воды. Эффективность отделения в какой-то степени зависит от состава пакета приставок, поскольку определенное количество воды содержится в масле в форме эмульсии.

Недостатками центрифугирования является то, что этот метод сравнительно дорог и от масла отделяется только вода в свободном состоянии. Частично можно отделять воду в эмульсированном состоянии в зависимости от соотношения устойчивости эмульсии и величины центробежной силы, которую развивает сепаратор, если обрабатывать масло при низкой температуре. Как и при отстаивании, чем ниже температура масла, тем большая часть воды будет находиться в эмульгированном и свободном состояниях, и следовательно, тем эффективнее будет процесс разделения воды и масла. Центробежные сепараторы не способны удалить из масла растворенную воду. В итоге, учитывая, что метод центрифугирования позволяет удалять из масла также иные тяжелые загрязнения и обеспечивает довольно высокую производительность по сравнению с другими технологиями, он считается экономически эффективным для применения в определенных ситуациях.

Вакуумная дегидратация (обезвоживание). Еще один способ – пропустить масло через вакуумный дегидратор (который иначе называется вакуумным дистиллятором). При вакуумной дегидратации в специальной установке снижают парциальное давление паров воды, что способствует отделению и удалению воды из масла. Снижение давления дает возможность воде (и другим летучим веществам) закипать при значительно более низких температурах.

Установки для перегонки под вакуумом работают таким образом: масло нагревается примерно до +65–70 °С, создается разрежение примерно 635–711 мм.  рт. ст. При таком разрежении вода закипает при температурах 50–55 °С и начинает эффективно выпариваться из масла. Базовое масло и присадки в нем при таком нагреве практически не подвергаются ни тепловому разрушению, ни окислению. В большинстве дегидраторов над маслом пропускают нагретый и осушенный воздух. Водяной пар, выходящий из масла, поступает в сухой воздух. Чтобы увеличить производительность процесса и площадь воздействия, масло разливают тонким слоем по большой поверхности: масло последовательно протекает по целому ряду поверхностей внутри вакуумной камеры либо стекает в камере в виде «дождя с зонтика», и через него проходит осушенный воздух.

Серьезным преимуществом этого процесса является возможность удалять из масла до очень низкого уровня несвязную, эмульгированную и растворенную воду и другие загрязняющие жидкости с низкой температурой кипения: топливо, хладагенты и растворители. Из масел с низким содержанием присадок, таких как турбинные масла, вакуумный дегидратор способен удалить до 80–90% растворенной воды и обеспечить уровень содержания воды в масле всего в несколько миллионных долей (ppm). Особенно полезен этот метод в ситуациях, когда используются большие объемы масла и велик риск попадания в него влаги. Чем больше объем масла и воды и чем ниже требующийся уровень содержания воды в масле, тем более рентабельной будет вакуумная дегидратация.

Основным недостатком вакуумных дегидраторов являются их высокая стоимость и сравнительно низкая производительность. Именно из-за высокой стоимости многие компании предпочитают не приобретать в собственность, а брать эти установки в аренду по мере необходимости или просто заменить масло, в которое попала вода. При использовании этой технологии существует определенный риск испарения из масла отдельных присадок.

Воздушная осушка масла. Технология, альтернативная вакуумной дегидратации, – удаление воды путем воздушной осушки масла. При воздушной осушке воздух или азот вводится в поток подогретого масла, перемешивается с маслом и абсорбирует воду и газы, содержащиеся в масле. Затем смесь масла с воздухом расширяется, чтобы из нее вышел воздух/ азот вместе с впитанными, загрязняющими масло веществами. Обычно вода, выделенная таким способом из масла, имеет нормальное качество, ее можно сливать в общую канализацию, не подвергая дополнительной очистке и обработке. Отработавший воздух/ азот фильтруется, чтобы свести к минимуму выбросы паров масла в окружающую среду.

Недостатком способа воздушной осушки, как и у вакуумных дегидраторов, является высокая стоимость. Однако преимуществом этого метода является то, что затраты на эксплуатацию установки все же меньше, чем при использовании обычного вакуумного дегидратора, потому что у воздушного осушителя меньше движущихся деталей. То, что этим методом можно удалять из масла не только несвязную и эмульгированную, но и растворенную воду до уровня менее 100 миллионных долей (ppm) и другие газовые примеси и загрязнения, делает технологию воздушной осушки эффективной альтернативой вакуумной дегидратации.

Осушка пространства над жидкостью в резервуаре. Установка для продувки масел воздухом состоит из нескольких резервуаров, насосов для перекачки масла и компрессора для подачи воздуха. Резервуары оборудованы подогревателями и покрыты теплоизоляцией для поддержания необходимой температуры масла. Эти установки работают, откачивая воздух из пространства над жидкостью в резервуаре, осушая его и затем закачивая равный (или увеличенный в некоторых случаях) объем воздуха назад в резервуар, чтобы сохранить в нем прежнее давление. Процесс протекает за счет влагообмена между маслом и воздухом и за счет усиления испарения влаги из масла в газовое пространство резервуара. Воздух затем перекачивается в осушитель для обработки.

Продувку масел воздухом ведут при 80 °С. С понижением температуры способность воздуха поглощать влагу резко падает, и продолжительность процесса обезвоживания значительно увеличивается, а при повышении температуры существенно возрастает вероятность вспенивания масла, что может привести к его выбросу из резервуара.

Продувка воздухом позволяет обезвоживать масла в более короткие сроки, чем при других способах осушки. Большое преимущество этой технологии в том, что установка не взаимодействует с маслом. При использовании этого способа потери масла с удаляемой водой исключаются. С помощью этой технологии можно удалять из масла несвязную, эмульгированную и растворенную воду.

Абсорбция. В конструкцию некоторых масляных фильтрующих элементов включают дополнительный слой, состоящий из влагопоглощающего полимера-суперабсорбента на основе целлюлозы. Этот слой предназначен для того, чтобы поглощать из масла путем абсорбции как эмульгированную, так и несвязную воду. Такие фильтры выглядят как обычные навинчиваемые или патронные (со сменным элементом) фильтры.

Главным недостатком отделения воды от масла методом абсорбции является ограниченная емкость гигроскопичных фильтрующих элементов. Полимеры сильно разбухают, впитывая воду. После заполнения фильтрующего элемента открывается перепускной клапан фильтра, и неочищенное масло идет через байпас. Поэтому прежде чем выбрать данный способ очистки масла от воды, следует рассчитать возможное количество воды, содержащейся в масле, – емкость гигроскопичных фильтрующих элементов должна быть достаточной для удержания подсчитанного объема воды. Такие фильтрующие элементы удобны и лучше всего работают в составе компактных фильтров для систем, где проблемы с попаданием воды в масло минимальны. Например, небольшой картер трансмиссии может оборудоваться системой охлаждения масла с таким фильтром. Кроме того, фильтры с полимерами-суперабсорбентами не способны отфильтровывать и задерживать растворенную воду.

Положительный аспект заключается не только в способности подобных фильтров задерживать еще и твердые частицы, но и в том, что фильтры с влагопоглощающим слоем являются довольно рентабельным средством очистки для масляных систем малого объема, которые требуют удаления даже самого малого количества влаги.

Коагуляция. Слипание и укрупнение коллоидных частиц называется коагуляцией. Добиться протекания данного процесса можно с помощью добавления в масло специальных агентов (электролитов и неэлектролитов), механического воздействия (перемешивание и встряхивание), нагревания или сильного охлаждения, пропускания электрического тока или воздействия лучевой энергии. В каждом из случаев коагуляция возникает за счет ослабления связи загрязняющих частиц с окружающей их дисперсной средой.

Коагуляционные сепараторы помогают микроскопическим каплям воды соединяться вместе, образуя большие и тяжелые скопления, которые легче опускаются на дно и отделяются от масла. Это происходит потому, что при одинаковом объеме воды у крупных капель меньшая поверхность контактирует с маслом, чем в случае, когда капли мелкие и их очень много. Коагуляцию проводят следующим образом. Сначала масло нагревается до температуры 75–90 °С и обрабатывается при перемешивании 10%-ным водным раствором коагулятора на протяжении 20–30 минут. Затем его отстаивают около двух суток и удаляют отстой. Коагуляционные сепараторы более эффективны, когда вязкость масла низка.

Следует отметить, что коагуляторы позволяют отделять от масла эмульсированную воду только отчасти и не могут отделять растворенную воду.

 

Здесь приводится сводная таблица, отражающая возможности упомянутых методов очистки масла от воды.

Характеристики способов удаления воды из масла

Метод отделения воды от масла	Тип удаляемой воды			Примечания
	Несвязная	Эмульгированная	Растворенная
Отстаивание	+	+/–	–	Низкая стоимость процесса
Центрифугирование	+	+/–	–	Высокая стоимость Высокая производительность
Коагулирование	+	+/–	–	Отстаивание длится двое суток
Полимеры-суперабсорбенты	+	+	–	Ограниченная емкость Высокая рентабельность
Вакуум-дистилляция	+	+	+	Высокая стоимость Низкая производительность Высокое качество очистки
Воздушная осушка	+	+	+	Высокая стоимость Высокое качество очистки
Осушка воздуха над жидкостью в резервуаре	+	+	+	Высокая скорость процесса

Присадки

Иногда высказывается мнение, что проблему повышенного содержания воды в масле можно устранить путем добавления в масло специальных присадок. Скажем сразу: это заблуждение.

Во-первых, добавлять в масло присадки самостоятельно не стоит никогда. Рецептуру, содержание присадок в масле подбирают специалисты компании-производителя. Соотношение количества базового масла и присадок в составе продукта должно точно соответствовать рецептуре, чтобы масло имело необходимые рабочие и защитные характеристики.

Если вы не устраните причину попадания воды в масло, от добавки присадок будет мало пользы. Введение присадки может дать кратковременный положительный эффект, но полностью проблему не устранит. Добавляя антиокислительные и антикоррозионные присадки и не решая при этом проблему проникновения воды в масло, вы получите то, что новые присадки будут расходоваться и в конечном счете не принесут пользы.

Итак, необходимо прежде всего устранить причину проникновения воды в масло, а затем, если объем системы смазки невелик, часто оказывается более экономически выгодно просто слить масло и заправить свежее. Если масла в системе много и просто утилизировать его дорого, можно сначала очистить масло от воды одним из описанных выше способов, а затем сделать анализ масла и рассмотреть вопрос о пополнении состава пакета присадок.

 

Контроль содержания воды в масле машины – это как контроль содержания холестерина в крови человека: если не контролировать регулярно, нельзя ожидать хороших результатов. Правильная организация этого процесса может потребовать изменения всего сложившегося порядка работы на объекте – от внесения больших изменений в регламент действий работников и до внесения небольших изменений в конструкции машин. Но если учесть, какие неприятности и потери может принести вода в масле, станет ясно, что усилия по изменению порядков на производстве того стоят.

Как масло смешать с водой. Смешивание масла и воды

Содержание

1. Как масло смешать с водой. Смешивание масла и воды
   • Почему масло всплывает над водой?
2. Как удалить воду из гидравлического масла. О воде в масле и о том, как от нее избавиться
   • Причины попадания воды в масло и меры по его предотвращению
3. Почему масло плавает на воде. Почему масло не тонет в воде
4. Как растворить масло. Убрать машинное масло просто с помощью химии
   • Химические составы
   • Уайт спирит
   • Что нужно знать при покупке
5. Разбавить подсолнечное масло водой. Как смешать масло с водой до однородной эмульсии?
6. Видео как смешать масло с водой. Замена масла токарного станка

Как масло смешать с водой. Смешивание масла и воды

Есть в нашем мире жидкости, которые вовсе не дружат друг с другом. Если взять воду и масло, смешать их, встряхнуть их вместе, они все равно не перемешаются.

Проведите следующий эксперимент, чтобы понять, как масло и вода станут действовать вместе.

Потребуется Вам такой набор:

1) Небольшая бутылочка2) Краситель пищевой3) Вода4) Масло растительное (несколько столовых ложек)5) Средство для мытья посуды

Эксперимент:

1) Смешайте в воде некоторое количество капель красителя пищевого.2) В маленькую бутылку влейте несколько столовых ложек цветной воды и несколько столовых ложек растительного масла. 3) Завинтите крышку бутылочки накрепко и встряхните последнюю что есть мочи.4) Поставьте сосуд с жидкостями на стол и взгляните на полученный результат.

А в результате…

Казалось бы, жидкости должны смешаться вместе, но масло будет плавать сверху, а вода находиться снизу. Вода обычно перемешивается с жидкостями, но в данном случае этого нет, поскольку молекулы воды просто притягиваются друг к дружке. И то же самое справедливо в отношении масла.

Почему масло всплывает над водой?

Ответ на этот вопрос элементарный. Оно имеет значительно ниже плотность. Плотность растительного масла равняется 930 кг/м³, тогда как плотность воды – 999,97 кг/м³.

Если Вы во что бы то ни стало думаете смешать масло и воду, Вам потребуется добавить в бутылку каплю моющего средства. Оно притягивается к воде и маслу, помогая им объединиться. Вот почему при стирке жирных пятен или при мытье жирных тарелок моющее средство незаменимо.

Как удалить воду из гидравлического масла. О воде в масле и о том, как от нее избавиться

Мы уже не раз публиковали материалы по различным вопросам, относящимся к использованию и свойствам смазочных материалов для тяжелой специальной техники. Начиная с данного номера журнала редакция «ОС» планирует предложить вниманию читателей новую серию статей «Смазочные материалы: полезные сведения и рекомендации». Открывает серию публикация по одной из важнейших проблем – удаление воды из масла.

Вода, вода, кругом вода… Так поется в одной старой песне. Вода в природе присутствует повсюду, окружает нас со всех сторон. И если только вы не живете в мертвой, выжженной солнцем пустыне, это неоспоримый факт жизни.

Вода в смазочных, трансмиссионных и гидравлических маслах неблагоприятно влияет на их рабочие характеристики и поэтому считается загрязнением. Поговорим о проблеме очистки масел от попавшей в них воды.

Причины попадания воды в масло и меры по его предотвращению

Воду в масле часто называют подлинным бедствием для машин и механизмов. Как известно, попавшая в масло вода может находиться в различных состояниях: свободном, эмульгированном или растворенном. Даже в свежем масле всегда присутствует некоторое количество воды в растворенном состоянии. Вода может проникать в масло постепенно и незаметно в результате конденсации влаги из атмосферы либо быстро и одномоментно, например, в результате разрушения уплотнения крышки емкости с маслом или попадания в бак струи воды при мойке машины. Увеличивается вероятность попадания воды в смазочные материалы машины, если техника работает под открытым небом, например, на строительстве и в горнодобывающих карьерах, или если машины часто моются, как те, что перевозят пищевые продукты или сырье для их производства. Например, вода может проникать в картер дифференциала моста через уплотнения при въезде в глубокую лужу: разогретое масло и картер остывают, внутри картера создается разрежение, и вода всасывается внутрь через манжеты. Вообще же загрязнение смазочных масел водой имеет место практически во всех отраслях промышленности.

Почему масло плавает на воде. Почему масло не тонет в воде

Большинство опытов, проводимых с использованием воды, основаны на сравнении плотности веществ и их взаимодействии. В частности, если мы говорим о маслах, следует учитывать тот факт, что в одном и том же объеме маслянистой жидкости и воды содержится разная масса. Так, плотность воды практически всегда больше, чем у масла, именно поэтому эти две жидкости не смешиваются и не растворяются друг с другом: вода тяжелее масел, поэтому стремится ко дну.

На бытовом уровне этот эксперимент можно наблюдать в процессе приготовлении пищи. В кулинарии, как известно, используются и растительные, и животные жиры, которые всегда всплывают на поверхность воды, таким же образом всплывает, например, и нефть, пролившаяся из танкеров.

Площадь масляного пятна определяется количеством масла, поскольку каждая молекула стремится вырваться на поверхность воды и занять свое место, вплотную прилегая к другим масляным молекулам. При попытке смешать эти две жидкости в любых пропорциях можно обнаружить, что более легкие молекулы масла собираются в капельки, но когда смесь находится в состоянии покоя – все равно всплывают на поверхность воды.

В некоторых случаях возникает необходимость смешать воду и маслянистую жидкость, но это возможно только благодаря специальному оборудованию и добавлению других химических веществ. Самым наглядным примером может служить связывание воды и жиров в процессе мытья посуды моющим средством. Благодаря ПАВ (поверхностно-активным веществам), содержащимся в нем, меняется поверхностное натяжение воды в меньшую сторону, таким образом, молекулы Н2О связываются с молекулами масла в однородную смесь и с легкостью смываются чистой водой с поверхности посуды.

Как растворить масло. Убрать машинное масло просто с помощью химии

Убрать машинное масло просто с помощью химии: подробное руководство.

Машинное масло впитывается в поверхность, поэтому его очень трудно удалить. Но все-таки вы справитесь с этой задачей, убрать машинное масло просто с помощью химии. Свежее пятно можно стереть быстро, а вот со старым могут возникнуть сложности. Некоторые поверхности отличаются хорошей впитываемостью, поэтому с ними работать еще сложнее (бетон, брусчатка, клинкерная плитка).

Химические составы

Чтобы справиться с масляным пятном, используйте составы, которые благодаря последним разработкам ученым эффективно устранят загрязнение, и к тому же не навредят вашему здоровью. Дешевые растворы могут повредить обрабатываемое покрытие, к тому же они выделяют токсины, которые негативно отражаются на состоянии организма.

Один из таких составов представляет компания Докер Кемикал ГмбХ Рус, в основе средств – вода, поэтому они безопасны и нетоксичны.

Такие составы могут удалять не только масляные пятна, но и загрязнения различного характера, они отличаются своей универсальностью. Многие производители предлагают своим покупателям средства, которые имеют комплексное действие, они состоят из нескольких веществ, которые справляются с любыми пятнами – даже с самыми большими и давно впитавшимися в поверхность. Современные растворы отлично справляются с удалением загрязнений и позволят сэкономить ваш бюджет, потому что вам не придется покупать несколько средств, все функции выполняет один раствор.

Уайт спирит

Нельзя применять для устранения масла с поверхности неразбавленный уайт-спирит, так как пары этого растворителя вредят здоровью. Запрещено выливать воду, в которой содержится уайт-спирит в канализацию.

Что нужно знать при покупке

Перед покупкой обязательно ознакомьтесь с содержимым на этикетке, именно на ней вы найдете необходимую информацию о том, где можно использовать раствор и как его правильно применять. Также посмотрите на срок годности – не просрочен ли товар, так как многие магазины реализуют старую продукцию, которая не выполняет необходимые функции. Покупайте химию только в специализированных магазинах или в интернете, рынок – плохое место для покупки качественной продукции.

Зачем использовать специальные инструменты, если можно убрать машинное масло просто с помощью химии. Поверьте, использования таких средств облегчит вашу жизнь и вам не придется тратить все свои выходные на удаление масляных пятен.

Вы не знаете, чем смыть нефть и ее производные? Используйте надежные средства от компании Докер Кемикал ГмбХ Рус!

Разбавить подсолнечное масло водой.

Как смешать масло с водой до однородной эмульсии?

Здравствуйте! На сайте есть продвинутые химики? Раскройте пожалуйста секрет, как смешать до однородной эмульсии масло с водой? Из школьного курса химии ни чего не могу припомнить. Какое нужно добавить вещество из доступных в домашних условиях или из аптеки более или мение не приносящее вред растению в качестве эмульгатора?С какой целью интересуюсь? Пытаюсь «синтезировать» водно-масленую эмульсию для ежедневного опрыскивания растений. Продолжаю сражаться с растительноядным клещем фитофагом, который беспощадно поедает уже четвертую партию рассады на окне.Предыдущие раунды я проиграла! Использовала хим средства из садового магазина. Клещ меня победил. ЭТО — моя последняя надежда!

kunuschka67 +3   это решение Добавьте мыло, лучше дегтярное или зеленое. Сейчас и то, и другое продается в жидком виде и послужит вам в качестве эмульгатора. Да и прилипаемость к растениям будет лучше.

Взболтать, но не смешивать / Хабр

Все знают, что вода с маслом не смешивается.

Кто помнит школьную физику, легко назовёт третью жидкость, не смешивающуюся с этими двумя: ртуть.

Вопрос: а сколько всего известно взаимно нерастворимых жидкостей при условиях, близких к нормальным?

Авторы этой работы собрали семь. Правда, повторять их опыт дома решительно не хочется, ибо в списке ингредиентов присутствуют анилин, ртуть, и такая «прелесть», как расплавленный (!) белый фосфор. Чертовски горючий, ядовитый, заслуженно полагаемый за это сочетание оружием, заставляющий вновь помянуть урановые ломы в ртути…

Тогда вопрос №2: а сколько можно найти взаимно несмешиваемых жидкостей, которые не страшно принести домой, чтобы показать демку детям?

Мне удалось собрать пять. Собственно, их сливанием вот в эту пробирку мы в статье и займёмся.




Поехали?




1. Рафинированное растительное масло:





В данном случае из виноградных косточек. Состоит оно главным образом из эфиров линолевой и олеиновой кислот. Слово «кислота» пусть не введёт никого в заблуждение. Обе молекулы — это главным образом длинные углеводородные «хвосты» вида *-(CH₂)_n-CH₃. Они и отвечают за гидрофобность. По какой причине вместо масла вполне годится любой жидкий углеводород (пентан, гексан) или их смесь (бензин, керосин). Однако масло менее огнеопасно и покупается в обычном продуктовом магазине.




2. Подкрашенная голубой краской вода H

₂O:



3. Силиконовое масло:





Силиконовое масло — это смесь низкомолекулярных полимеров с общей формулой вида (C₂H₆OSi)_n. Добытая на Амазоне разновидность используется как загуститель красок и оказалась вязка, как хороший мёд. Если повторять опыт, стоит поискать более текучие разновидности.

Эта жидкость «устаканилась» между водой и маслом, в соответствии с промежуточным значением своей плотности.




4. Расплавленный галлий Ga:





Галлий плавится при +29.8 C. Поэтому пробирка на время помещена в банку с тёплой водой.

Коллекционные количества галлия легко приобретаются в интернете, хотя бы на Амазоне. Металл этот достаточно безопасен, чтобы брать его в руки, и не образует ядовитых испарений. Однако, соприкасаясь с твёрдыми поверхностями и кожей, сильно пачкает их тёмным слоем оксида галлия. Этот оксид растворим в пищевых кислотах, а растворимые соли галлия могут быть и токсичными. Поэтому после работы всё, что с галлием соприкасалось, надо отмывать от его оксида. Обыкновенная тёплая мыльная вода прекрасно справляется с этой задачей.




5. И последнее вещество — перфтородекалин (perfluorodecalyn) C

₁₀F₁₈:

Эта жидкость заметно тяжелее воды, поэтому собралась над галлием. Состоит она исключительно из фтора и углерода:





В Штатах производители продают это вещество только бизнесам, имеющим легитимную потребность в работе с ним. К счастью, незначительные его количества (5-10 грамм) вполне законно приобретаются у частных лиц на eBay.

Ядовитым в строгом смысле этого слова перфтородекалин не является. Его даже добавляют в некоторые виды косметики, а близкородественные ему соединения используют в качестве основного компонента искусственной крови. Однако пары более лёгких его «родственников» вызывают отключку сознания и используются для наркоза, и мне не хотелось проверять, обладает ли конкретно эта жидкость теми же свойствами. Кроме того, в вопросе о воздействии его на глаза найденные статьи демонстрировали странное разногласие. Так что работал я с ним в очках, перчатках, на открытом воздухе, и не подпускал зрителей к пробирке слишком близко. На всякий случай.




6. Конечное состояние

Качественно перемешав все жидкости стеклянной палочкой, я дал им денёк отстояться, и получил в итоге вот такую картину:





Любопытно, что между некоторыми компонентами возникли тонкие слои дополнительных фаз, вероятно, из-за небольшой взаимной растворимости.




Написал конструктор, напиши и деструктор

Что со всей этой смесью потом делать?

Воду и масло спокойно выливаем. Силиконовое масло — в мусор. Конечные продукты его разложения — вода, углекислый газ и песок, хотя процесс этот небыстрый.

Галлий можно собрать пипеткой, слить в спичечный коробок, заморозить и держать дома для будущих опытов. Только не замораживайте его в стеклянной посуде. Этот металл здорово расширяется при застывании и рвёт её в клочья:





Если всё-таки не хочется держать галлий дома, везите его на свалку для тяжёлых металлов и/или токсичных отходов. Или подарите знакомым химикам, пусть найдут ему применение.

Сложнее всего избавиться от перфтородекалина. Вещество это химически настолько стойкое, что разрушить его в домашних условиях до безопасных компонент практически невозможно. Из-за той же стойкости разлагаться в природе оно будет тысячелетиями, путями не вполне понятными, и с неясным пока воздействием на биосферу за всё это время. Так что, по-хорошему, я бы рекомендовал связаться с организациями, перерабатывающими отходы от настоящих химических лабораторий, и сдать перфтородекалин им. Можно через знакомых химиков, что я и сделал.

Спасибо за чтение, хорошего всем дня! Кому надо, вот PDF.

Что тяжелее вода или масло механическое. Как отделить воду от масла

Приведена таблица плотности жидкостей при различных температурах и атмосферном давлении для наиболее распространенных жидкостей. Значения плотности в таблице соответствует указанным температурам, допускается интерполяция данных.

Множество веществ способны находится в жидком состоянии. Жидкости – вещества различного происхождения и состава, которые обладают текучестью, — они способны изменять свою форму под действием некоторых сил. Плотность жидкости – это отношение массы жидкости к объёму, который она занимает.

Рассмотрим примеры плотности некоторых жидкостей. Первое вещество, которое приходит в голову при слове «жидкость» — это вода. И это вовсе не случайно, ведь вода является самой распространённой субстанцией на планете, и поэтому её можно принять за идеал.

Равна 1000 кг/м 3 для дистиллированной и 1030 кг/м 3 для морской воды. Поскольку данная величина тесно взаимосвязана с температурой, стоит отметить, что данное «идеальное» значение получено при +3,7°С. Плотность кипящей воды будет несколько меньше – она равна 958,4 кг/м 3 при 100°С. При нагревании жидкостей их плотность, как правило, уменьшается.

Плотность воды близка по значению различным продуктам питания. Это такие продукты, как: раствор уксуса, вино, 20%-ные сливки и 30%-ная сметана. Отдельные продукты оказываются плотнее, к примеру, яичный желток — его плотность равна 1042 кг/м 3 . Плотнее воды оказывается, например, : ананасовый сок – 1084 кг/м 3 , виноградный сок – до 1361 кг/м 3 , апельсиновый сок — 1043 кг/м 3 , кока-кола и пиво – 1030 кг/м 3 .

Многие вещества по плотности уступают воде. К примеру, спирты оказываются гораздо легче воды. Так плотность равняется 789 кг/м 3 , бутилового – 810 кг/м 3 , метилового — 793 кг/м 3 (при 20°С). Отдельные виды топлива и масла обладают ещё более низкими значениями плотности: нефть — 730-940 кг/м 3 , бензин — 680-800 кг/м 3 . Плотность керосина составляет около 800 кг/м 3 , — 879 кг/м 3 , мазута – до 990 кг/м 3 .

Плотность жидкостей — таблица при различных температурах

Жидкость	Температура, °С	Плотность жидкости, кг/м 3
Анилин	0…20…40…60…80…100…140…180	1037…1023…1007…990…972…952…914…878
(ГОСТ 159-52)	-60…-40…0…20…40…80…120	1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011
Ацетон C 3 H 6 O	0…20	813…791
Белок куриного яйца	20	1042
	20	680-800
	7…20…40…60	910…879…858…836
Бром	20	3120
Вода	0…4…20…60…100…150…200…250…370	999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Вода морская	20	1010-1050
Вода тяжелая	10…20…50…100…150…200…250	1106…1105…1096…1063…1017…957…881
Водка	0…20…40…60…80	949…935…920…903…888
Вино крепленое	20	1025
Вино сухое	20	993
Газойль	20…60…100…160…200…260…300	848…826…801…761…733…688…656
	20…60…100…160…200…240	1260…1239…1207…1143…1090…1025
ГТФ (теплоноситель)	27…127…227…327	980…880…800…750
Даутерм	20…50…100…150…200	1060…1036…995…953…912
Желток яйца куры	20	1029
Карборан	27	1000
	20	802-840
Кислота азотная HNO 3 (100%-ная)	-10…0…10…20…30…40…50	1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Кислота пальмитиновая C 16 H 32 O 2 (конц. )	62	853
Кислота серная H 2 SO 4 (конц.)	20	1830
Кислота соляная HCl (20%-ная)	20	1100
Кислота уксусная CH 3 COOH (конц.)	20	1049
Коньяк	20	952
Креозот	15	1040-1100
	37	1050-1062
Ксилол C 8 H 10	20	880
Купорос медный (10%)	20	1107
Купорос медный (20%)	20	1230
Ликер вишневый	20	1105
Мазут	20	890-990
Масло арахисовое	15	911-926
Масло машинное	20	890-920
Масло моторное Т	20	917
Масло оливковое	15	914-919
(рафинир. )	-20…20…60…100…150	947…926…898…871…836
Мед (обезвоженный)	20	1621
Метилацетат CH 3 COOCH 3	25	927
	20	1030
Молоко сгущенное с сахаром	20	1290-1310
Нафталин	230…250…270…300…320	865…850…835…812…794
Нефть	20	730-940
Олифа	20	930-950
Паста томатная	20	1110
Патока вареная	20	1460
Патока крахмальная	20	1433
ПАБ	20…80…120…200…260…340…400	990…961…939…883…837…769…710
Пиво	20	1008-1030
ПМС-100	20…60…80…100…120…160…180…200	967…934…917…901…884…850…834…817
ПЭС-5	20…60…80…100…120…160…180…200	998…971…957…943…929…902…888…874
Пюре яблочное	0	1056
(10%-ный)	20	1071
Раствор поваренной соли в воде (20%-ный)	20	1148
Раствор сахара в воде (насыщенный)	0…20…40…60…80…100	1314…1333…1353…1378…1405…1436
Ртуть	0…20…100…200…300…400	13596…13546…13350…13310…12880…12700
Сероуглерод	0	1293
Силикон (диэтилполисилоксан)	0…20…60…100…160…200…260…300	971…956…928…900…856…825…779…744
Сироп яблочный	20	1613
Скипидар	20	870
(жирность 30-83%)	20	939-1000
Смола	80	1200
Смола каменноугольная	20	1050-1250
Сок апельсиновый	15	1043
Сок виноградный	20	1056-1361
Сок грейпфрутовый	15	1062
Сок томатный	20	1030-1141
Сок яблочный	20	1030-1312
Спирт амиловый	20	814
Спирт бутиловый	20	810
Спирт изобутиловый	20	801
Спирт изопропиловый	20	785
Спирт метиловый	20	793
Спирт пропиловый	20	804
Спирт этиловый C 2 H 5 OH	0…20…40…80…100…150…200	806…789…772…735…716…649…557
Сплав натрий-калий (25%Na)	20…100…200…300…500…700	872…852…828…803…753…704
Сплав свинец-висмут (45%Pb)	130…200…300…400…500. .600…700	10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
жидкое	20	1350-1530
Сыворотка молочная	20	1027
Тетракрезилоксисилан (CH 3 C 6 H 4 O) 4 Si	10…20…60…100…160…200…260…300…350	1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858
Тетрахлордифенил C 12 H 6 Cl 4 (арохлор)	30…60…150…250…300	1440…1410…1320…1220…1170
	0…20…50…80…100…140	886…867…839…810…790…744
Топливо дизельное	20…40…60…80…100	879…865…852…838…825
Топливо карбюраторное	20	768
Топливо моторное	20	911
Топливо РТ		836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Топливо Т-1	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
Топливо Т-2	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
Топливо Т-6	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
Топливо Т-8	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Топливо ТС-1	-60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200	837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Углерод четыреххлористый (ЧХУ)	20	1595
Уроторопин C 6 H 12 N 2	27	1330
Фторбензол	20	1024
Хлорбензол	20	1066
Этилацетат	20	901
Этилбромид	20	1430
Этилиодид	20	1933
Этилхлорид	0	921
Эфир	0…20	736…720
Эфир Гарпиуса	27	1100

Низкими показателями плотности отличаются такие жидкости, как: скипидар 870 кг/м 3 ,

Оказывается можно ходить по воде! В Турции есть соленое озеро по которому летом ходят пешком. Соль покрывает его поверхность, словно корка льда.

А еще жуки-плавунцы могут бегать по воде . Но это совсем другая история…

Вернемся к соли. Можно устроить маленькое соленое озеро дома.

Проведем эксперимент. Для этого нам понадобятся 3 литровые банки, 3 сырых яйца и конечно соль. Узнали? Кажется, все в детстве заставляли плавать яйца в воде

Наливаем обычную воду в банки. В одну из них добавляем 2 столовые ложки соли, в другую — 5 ложек соли. Все хорошенько размешиваем и опускаем яйца в воду.

• В банке с пресной водой яйцо утонет.
• В банке с небольшим количеством соли яйцо будет плавать в середине банки.
• А в крутом соляном растворе яйцо всплывет на поверхность.

Почему так происходит?

Соленая вода плотнее, тяжелее, чем обычная, пресная. Вот она и держит яйцо на поверхности. Вот так и в соленом озере можно лежать на волнах, как на диване и читать книжку Все дело в плотности воды.

Налили в стакан немного воды. Потом опустили в воду пробку и кусочек парафиновой свечи. Они, как кораблики, держались на поверхности воды. Долили в стакан масло. Получилось, что пробка продолжала плавать на поверхности, но уже масла, а парафин опустился ниже в слой масла.

Почему так произошло?

Масло легче воды, вот оно и располагается выше воды. Пробка легче масла, а парафин легче воды, но тяжелее масла. Вот такая легко-тяжелая история:)

Зная плотность некоторых веществ, придумайте свои многослойные жидкости. Плотность указана в г /cм 3

• Мед 1,35
• Глицерин 1,30
• Молоко цельное 1,03
• Вода чистая 1,00
• Масло подсолнечное 0,93
• Лед 0,90
• Спирт 0,80
• Бензин 0,71
• Пробка 0,24

Посмотрите еще наш опыт о плотности веществ:)

Опыты бывают разные и не только с жидкостями. А опыты с плотностями мы с вами сегодня уже провели. Поэтому хочу ПОДАРИТЬ вам сборник опытов со звуком . Добавьте в свою жизнь громкости, звонкости и немного контролируемого шума. Поверьте, это очень интересно.

Удачных экспериментов! Наука – это весело!


Физика начинается с вопросов — «а что будет если…?» А вопросы — с наблюдений.
— Как пробудить у внука интерес к наблюдениям?
— Без особых усилий, если сам задаешься вопросами, увлекаешься и удивляешься)

Неделя минула, вторая пошла, загадка из предыдущего выпуска осталась не разгадана:
— что не так с жидкостями?
В одном комменте заметили, что масло на дне сидит, что за химия?
Но дело не в химии — в чистой физике.
Масло растительное обыкновенное и вода как вода.

Масляное пятно в нормальных условиях

Плавает там где ему и положено — на поверхности.

Но, проделывая опыт с листочком и атмосферным давлением, стаканчик накрыли бумагой —
масло к ней и прилипло,

Подобно водяной капле — только «вверх ногами»: должно бы всплыть,
но замешкалось, пристало к бумажной поверхности.

— А что будет с капельками воды в масле?
— Упадут на дно, вода же тяжелее. .

Нальем слой масла поверх воды (чтоб лишнего не тратить) —

Выпустим из трубочки несколько капель воды —
ей пристало бы тонуть в масле, но — капли зависают, как дождинки под карнизом.

Если добавлять к каждой по чуть-чуть воды сверху — набухают, растягиваются и отрываются —
точно как классическая капель.

Постепенно один за другим водяные шарики отделяются от поверхности, опускаются, но — вместо того,
чтоб нырнуть в родную водную среду — оседают на границе масла и воды забавными лепешками)




(розовые — чуть подкрашенные, чтоб на снимке отличить от случайных воздушных пузырьков)




Краска рассеивается, шарики обесцвечиваются, но живут еще достаточное время, чтобы не спеша рассматривать их превращение.

Если повезет с размерами, можно наблюдать занятное явление:
самая толстая капля «протекает» сквозь границу слоев,
под ней образуется заметный бугорок,

Разбухает.. и, если снизу постучать по стаканчику —
капля отрывается и снова всплывает!




— Но ведь это же всё вода, как же она держится
такими «плюшечками», не сливаясь с общим водным массивом?

Трудно поймать фокус внутри водно-масляной среды.
Если повторите опыт живьем и присмотритесь — даже на глаз заметно, что капли
не просто так, а в тонкой масляной оболочке. И друг с другом не слипаются.

Настоящие водяные антипузыри!

Вопрос для внука:
— Что гуще вода или масло? А что тяжелее?

Пачка масла прекрасно плавает даже прямо в пачке,

Декоративная свеча дрейфует без подставки,
жидкий жир неизменно собирается на поверхности супа.

Т.е. то что гуще («по-науке» — имеет большую вязкость ) при этом может быть легче.

Масляные или парафиновые молекулы, сложносочиненные и разлапистые —

Из-за этого слои вязких жидкостей не так охотно сдвигаются при переливании или помешивании ложкой,
как населенные маленькими-шустрыми молекулами слои воды; жир или расплавленный парафин
плещутся вяло, перетекают медленно — и кажутся тягучими: мы считаем их более «густыми»,
но водяные молекулы зато сидят более плотно — стакан воды тяжелее, чем стакан масла: у воды больше плотность .

Лак для ногтей, уж на что, казалось бы, густой и вязкий — но и он легче воды!
— плавает на воде, как масляная пленка

И так же как масло, его можно собрать на бумагу — остается практически чистая водная поверхность —




А если накрыть прозрачным пластиком — лаковые узоры на него скопируются.

Моющее средство оказывается тяжелей воды,
мыльная жидкость змеится медленно оседая, будто паста из тюбика

Брусок мыла тоже тонет. Плавает мыло только в виде пены.

Чтоб самые младшие зрители не заскучали — дунем в трубочку:
был раствор на донышке — эк его разнесло!


аж крышу снесло:)

~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~

Пусть имеется масляное пятно,
капнем в него воды (подкрашенной, для пущей эффектности чтоб лучше было заметно)

Плавает.
— В стакане не какие-то особенные были условия, эффект стабильно проявляется
независимо от количества жидкости.




А теперь попробуем добавить каплю моющего средства.
По началу она образует выпуклость так же как и вода, плавает на поверхности пятна.

Но вскоре начинает опускаться на дно, расталкивая масляную среду




Как при стирке — мыло подбирается под жирное пятно

И его сносит водой!

~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~

Развлечение для начинающих физиков: покрасим воду!
Удастся ли покрасить пену?




Малышам лет с двух неизменно нравится —
была вода прозрачная, стала желтая. Добавили синего — стала зеленая!

Была на дне бутылки, капнули мыла, потрясли — пена доверху.
Волшебство, не иначе)

На просвет пена цветная. Если присмотреться: там где воздушные пузырьки — там она белая,
а где с пеной поднялись частички воды — там и краска проглядывает.
Заметно, как вода постепенно стекает, пена светлеет, пока не сделается повсюду белая.

Воду можно взболтать и без мыла, она пузырится, но быстро оседает.

— А масло так можно вспенить?

Если резко-резко, сильно-сильно потрясти бутылочку?
Немного мелких-примелких пузырьков образуется, на пену совсем не похоже..

— Что если в воду добавить масла вместо мыла?

На крем больше похоже или на майонез! =)

~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~ ~-.-~

Студия начинающего Поллака:

Капаем и сочиняем узоры

Белые просветы внутри цветных и клубящиеся усы получаются, если прикасаться к
красочным пятнам зубочисткой, предварительно обмакнув ее в жидкое мыло —

Практикум для юного экспериментатора:

Трубочка вместо пипетки!

Опустить в воду. Естественно, трубочка наполнится вровень с уровнем жидкости.

Зажать пальцем верхнее отверстие и — можно поднимать — вода никуда не денется!
(Масло таким же образом прекрасно набирается, что угодно — спирт, уксус)

Стоит отпустить палец — тут же выливается.

Загадка?

Нет, еще не загадка,

Загадка этого выпуска: «Легче стереть салфеткой или смыть водой?»
Помните, откуда это и о чем речь? И кто прав на самом деле?

Вам понадобится

• — морозильная камера,
• — несколько емкостей,
• — бытовой фильтр для воды,
• — активированный уголь,
• — резиновая трубка.

Инструкция

Самый простой и доступный в быту метод — вымораживание. Этим способом пользовались даже в глубокую . Заключается он в следующем: емкость охлаждается до минусовой температуры, пока вода не замерзнет. Сделать это в современных условиях легче всего, поместив ее в морозильную камеру. Температура масла, как правило, гораздо ниже температуры замерзания воды. Через некоторое время вода превратится в лед, а масло останется жидким. Его можно легко слить в отдельную посуду, а поверхность льда для удаления остатков масла аккуратно протереть сухой тряпочкой.

Еще один несложный способ — фильтрование. Для этого подойдет любой бытовой фильтр. Правда, для начала понадобится слить большую часть масла, чтобы не подвергать фильтрующую смесь слишком большой нагрузке. После того, как масло слито, пропустите воду через фильтр. Выйдет она уже без масляной пленки.

Более сложный способ — абсорбция. Он состоит в том, что в емкость с и маслом помещается специальное вещество (так называемый абсорбирующий агент), который впитывает чужеродные примеси, оставляя только воду. Наиболее доступное из таких веществ это обычный активированный . Правда, понадобится его довольно много: берите из три к одному относительно имеющегося объема масла. Все это поместите в герметичную емкость и энергично встряхивайте в течение продолжительного времени. Конец процесса вы сможете оценить визуально. Если понадобится, несколько раз смените посуду, так как часть масла неизбежно будет оставаться на стенках. Возможно, потребуется несколько циклов загрузки агента. Но на выходе вы получите чистую воду без каких-либо примесей.

И наконец, можно поступить совсем просто. Возьмите длинную резиновую трубку. Один ее конец нужно опустить в емкость с водой и маслом (для удобства его можно зафиксировать скотчем), другой — в посуду, расположенную на полметра ниже этой емкости. Внимание: верхний конец трубки должен находиться на самом дне наполненной емкости. Заранее подготовьте еще две емкости: под масло и под промежуточную субстанцию. Дальше все происходит примерно так же, как в процессе сливания топлива из бензобака. Подсасываете воздух из нижнего конца трубки и опускаете его в заранее подготовленную посуду. Сразу же начнет сливаться вода. Процесс нужно тщательно контролировать, и когда вода из верхней посуды вытечет почти вся, быстро перенести трубку в емкость для промежуточной субстанции. Дождавшись, когда из трубки польется масло, подставьте посуду, предназначенную для масла. Если сделать все быстро и правильно, объем промежуточной субстанции будет очень невелик, а вода и масло, как и требовалось, окажутся разлиты в две разные емкости.

Взаимодействие «воды» и «масла»

Коллоидная химия

Взаимодействие «воды» и «масла».



Бытовые примеры

Силы межатомного притяжения. Ковалентная связь.

Полярные и неполярные ковалентные связи.

     Неполярные ковалентные связи

     Полярные ковалентные связи.

     Электроотрицательность

     Молекула воды

     Молекулы углеводородов

     Молекулы дифильных веществ

Межмолекулярные силы. Силы Вандер Ваальса.

     Ориентационные силы. Вода — полярный растворитель.

     Дисперсионные силы. Масла – неполярные растворители.

Расслоение воды и масла.

Гидрофобность и гидрофильность.

Дифильность.

Поверхностно-активные вещества.

     Моющие средства.

     Эмульгаторы.

Взаимодействие жидкости и твёрдых поверхностей. Смачивание.

Бытовые примеры

В обычной бытовой жизни каждый из нас мог быть свидетелем некоторой «антипатии» между водой и маслянистыми жидкостями.

Например, каждый знает, как трудно отмыть жирные руки водой. Без использования мыла это сделать почти невозможно.

Известный факт: если в одной ёмкости смешать воду и масло, то через некоторое время произойдёт их расслоение. Вода, как более тяжёлая жидкость, соберётся в нижней части сосуда, а над ней появится плёнка масла.

Покрытые жиром перья птиц так хорошо отталкивают воду, что даже если птица полностью погрузиться в неё, то вынырнув, ей достаточно будет встряхнуться, чтобы вновь оказаться сухой.

Капли росы на листьях растений – ещё один пример взаимного отталкивания воды и жирной поверхности.

Листья растений покрыты тонкой плёнкой выделяемого ими воска. А воск – жироподобное вещество. Также как и масло, воск не смачивается водой.

Все растворители в химии делят на:

• неорганические (вода, растворы неорганических кислот и их солей) и
• органические (имеющие жирную природу).

А растворяемые вещества делят на:

• водорастворимые и
• жирорастворимые.

Таким образом, мы имеем дело с системным отличием в свойствах двух больших классов соединений, как растворителей, так и растворимых веществ.

Разберёмся, с чем объясняются эти отличия.

Силы межатомного притяжения. Ковалентная связь.

Забегая вперёд, сразу скажем, что причина антипатии воды и масла кроется в принципиально разных силах, действующих между образующими их молекулами.

Но прежде, чем рассматривать межмолекулярные силы, необходимо рассмотреть силы межатомного притяжения. Именно они приводят к возникновению молекул и ответственны за различия межмолекулярных сил.

Сделаем это на примере водорода.

Водород – простейший атом. Он состоит из ядра (протона) и одного электрона, совершающего вращательное движение вокруг ядра.

Как известно, устойчивая молекула может возникнуть только при условии, что её потенциальная энергия меньше, чем суммарная потенциальная энергия образующих её атомов.

Английскому физику Ф. Лондону и работавшему в Англии немецкому физику В. Гейтлеру удалось получить уравнение, позволяющее найти зависимость потенциальной энергии Е системы, состоящей из двух атомов водорода, от растояния r между ядрами этих атомов. (Позднее их расчёты были подтверждены экспериментально.)

При этом оказалось, что результаты расчёта зависят от того, одинаковы или противоположны по знаку спины взаимодействующих электронов.

Спин (от англ. spin — вертеться, вращение) — собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу. Спин связан не с движением электрона вокруг ядра, а имеет отношение к.с собственному его состоянию. Для более лёгкого понимания этого понятия часто проводят аналогию с вращением планет вокруг своей оси. В этом случае знак спина будет характеризовать направление вращения.

При совпадающем направлении спинов сближение атомов приводит к непрерывному возрастанию энергии системы. В этом случае для сближения атомов требуется затрата энергии, так что такой процесс оказывается энергетически не выгодным и химическая связь между атомами не возникает.

а — при противоположно направленных спинах. б — при одинаково направленных спинах. r₀ — межъядерное расстояние в молекуле водорода. Е₀ — энергия системы из двух невзаимодействующих атомов.

При противоположно направленных спинах сближение атомов до некоторого расстояния r₀ сопровождается уменьшением энергии системы. При r = r₀ обладает наименьшей потенциальной энергией, т.е. находится в наиболее устойчивом состоянии. Дальнейшее сближение атомов вновь приводит к увеличению энергии.

Говоря другими словами, если попытаться сблизить атомы водорода на растояние, меньшее, чем r₀, то между ними возникнет сила отталкивания, а если увеличивать расстояние между ними r > r₀, то возникнет сила притяжения, пытающаяся вернуть систему в состояние r = r₀.

Но это и означает, что в случае противоположно направленных спинов атомных электронов образуется молекула Н₂ – устойчивая система из двух атомов водорода, находящихся на определённом расстоянии друг от друга.

Образование химической связи между атомами водорода является результатом взаимопроникновения («перекрывания») электронных облаков, происходящего при сближении взаимодействующих атомов.

Вследствии такого взаимопроникновения плотность отрицательного электрического заряда в межъядерном пространстве возрастает. Положительно заряженные ядра атомов притягиваются к области перекрывания электронных облаков, что приводит к образованию устойчивой молекулы.

Химическая связь в молекуле водорода осуществляется путём образования пары электронов с противоположно направленными спинами, принадлежащей обоим атомам.

Такая двухэлектронная двухцентровая связь называется ковалентной.

Полярные и неполярные ковалентные связи.

Неполярная ковалентная связь

В случае большинства химических веществ, связь между атомами внутри молекул обеспечивается именно ковалентными связями. Но характер этой связи может отличаться.

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н₂, N₂, Cl₂, и т.д., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов и осуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметрично относительно ядер обоих атомов.

В подобном случае ковалентная связь называется неполярной.

Полярная ковалентная связь

Если же молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает ассиметрия в распределении заряда.

В таких случаях ковалентная связь назывется полярной.

Электроотрицательность химических элементов

Для оценки способности атома данного элемента оттягивать к себе общую электронную пару пользуются величиной относительной электроотрицательности.

Чем большее количество протонов содержит ядро атома элемента и чем меньше его радиус, тем выше будет его электротрицательность.

Понятно, что чем больше расстояние между ядром атома и его внешним электронным уровнем, тем меньше будет сила притяжения между ними и меньше будет поляризующий эффект.

Причём, если рассмотреть последовательность расположения элементов в периодической системе, то выяснится, что большее влияние на величину электроотрицательности будет оказывать, как раз увеличение радиуса элемента, а не массивность его ядра.

Наиболее электроотрицательные атомы окажутся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, а наименее электроотрицательные – в нижнем левом углу.

В направлении, заданном этой диагональю (от Фтора F к Францию Fr) электроотрицательность элементов будет закономерно убывать.

Вот значения относительной элетроотрицательности некоторых элементов:

Относительная электроотрицательность атомов
Н 2,1
Li 0,98	Be 1,5	B 2,0	C 2,5	N 3,07	O 3,5	F 4,0
Na 0,93	Mg 1,2	Al 1,6	Si 1,9	P 2,2	S 2,6	Cl 3,0
K 0,91	Ca 1,04	Ga 1,8	Ge 2,0	As 2,1	Se 2,5	Br 2,8
Rb 0,89	Sr 0,99	In 1,5	Sn 1,7	Sb 1,8	Te 2,1	I 2,6

Молекула воды

Молекула воды является типичным примером молекулы с полярной ковалентной связью. Причём эта полярность выражена достаточно явно. Ведь электроотрицательность кислорода является одной из самых высоких. Больше только у фтора.

Общее электронное облако будет значительно смещено от ядер атомов водорода к ядру кислорода.

Вследствие перераспределения электронной плотности атом кислорода приобретёт избыток отрицательного заряда, а атомы водорода, наоборот, окажутся заряженными положительно.

Похожим образом обстоят дела с молекулами неорганических кислот и их солей. Например, молекулы НCl, HF, NaCl, KCl и пр. представляют собой явно выраженные диполи с положительными и отрицательными полюсами.

Такие молекулярные диполи будут создавать вокуг местные электрические поля и притягивать к себе противоположно заряженные частицы, в том числе противоположно заряженные полюса диполей, таких же как они сами молекул.

Молекулы углеводородов

Молекулы углеводородов состоят из атомов углерода и водорода.

Простейший углеводород – метан СН4. Он открывает гомологический ряд предельных углеводородов. За метаном следуют: этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) и т.д.

Вот их структурные формулы:

Углеводороды от СН4 до С4Н10 – газы (при температуре 20°С).

От С5Н12 до С16Н34 – жидкости.

От С16Н34 – твёрдые вещества.

Атомы углеводородов связаны между собой всё той же ковалентной связью. Но в отличие от воды молекулы углеводородов неполярны.

По значениям электроотрицательности атомы водорода и углерода близки:

Водород – 2,1

Углерод – 2,5.

Для сравнения, электроотрицательность кислорода – 3,5.

Таким образом, в молекулах углеводородов электронная плотность крайне незначительно смещена в сторону ядра атома углерода. Такое малое смещение не создаст сколько-то заметных электрических полей, вследствии чего ковалентная связь в молекулах углеводородов будет ближе к неполярной.

Молекулы дифильных веществ

Дифильными называют такие вещества, молекулы которых в своём составе имеют группы, как с полярной, так и с неполярной связью.

Например, в молекуле масляной кислоты имеется полярная группа СООН и неполярный углеводородный хвост:

К дифильным относятся многие органические вещества, например, жирные кислоты, соли жирных кислот, спирты и пр.

Межмолекулярные силы. Силы Вандер Ваальса.

Мы уже рассмотрели действие ковалентных сил, благодаря которым атомы различных веществ образуют молекулы. Теперь рассмотрим силы, определяющие взаимодействие между молекулами.

Силы межмолекулярного взаимодействия, называемые также силами Ван-дер-Ваальса, слабее ковалентных сил, но проявляются на больших расстояниях. В основе их лежит электростатическое взаимодействие диполей, но в различных веществах механизм возникновения диполей различен.

Мы рассмотрим два вида сил Ван-дер-Ваальса: ориентационные и дисперсионные. Различность механизмов действия этих сил приводит к отсутствию взаимодействия между водой и жироподобными веществами.

1. Ориентационное взаимодействие

Если вещество состоит из полярных молекул, например, Н2О, НCl, то в конденсированном состоянии молекулы ориентируются друг по отношению к другу своими разноимённо заряженными концами, вследствие чего наблюдается их взаимное притяжение.

Молекулы воды связываются между собой водородными связями. Этот вид связи, строго говоря, не относят ориентационному типу взаимодействия. Водородная связь занимает промежуточное положение между силами Ван-дер-Ваальса и донорно-акцепорными химическими связями. Водородная связь — форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F. Водородные связи могут быть межмолекулярными или внутримолекулярными. Мы не будем углубляться в сравнение между собой ориентационных сил и сил, возникающих в случае образования водородных связей. В нашем случае важно, что и те и другие возникают в случае взаимодействия полярных молекул.

Ещё раз повторим, что для того чтобы между молекулами возникли ориентационные силы, эти молекулы должны быть полярными.

Вода и другие полярные растворители удовлетворяют этому требованию. Но неполярные молекулы жироподобных веществ в этом взаимодействии принять участие не могут.

Неполярные молекулы связываются друг с другом при помощи другого механизма, а именно – дисперсионного взаимодействия.

2. Дисперсионное взаимодействие

В атомах и молекулах электроны сложным образом движутся вокруг ядер. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равными нулю. Но в каждый момент электроны занимают какое-то положение. Поэтому мгновенное значение дипольного момента отлично от нуля. Мгновенный диполь создаёт электрическое поле, поляризующее соседние молекулы. В результате возникает взаимодействие мгновенных диполей.

Считается, что дисперсионная энергия не имеет классического аналога и определяется квантовомеханическими флуктуациями электронной плотности.

Как показывает квантовая механика, мгновенные диполи возникают в твёрдых телах и жидкостях согласованно, причём концы соседних молекул оказываются заряженными электричеством противоположного знака, что приводит к их притяжению.

Таким образом, именно дисперсионные силы связывают между собой неполярные молекулы жироподобных веществ.

Расслоение воды и масла

Итак, как мы выяснили, молекулы жирных веществ неполярны. Они связываются друг с другом при помощи дисперсионных сил.

Молекулы воды, наоборот, полярны. Они ориентируются друг по отношению к другу своими разноимённо заряженными концами, вследствии чего наблюдается их взаимное притяжение.

В твёрдой воде (лёд) атом кислорода каждой молекулы участвует в образовании двух водородных связей с соседними молекулами воды согласно схеме выше, в которой водордные связи показаны пунктиром.

В молекуле воды между атомами существует не только ориентационное взаимодействие, но также дисперсионное и индукционное (в этой главе мы не рассматривали индукционнее взаимодействие). Соотношение энергии этих взаимодействий следующее:

Ориентационные – 190 Дж м

Дисперсионные – 74,7 Дж м

Индукционные – 10 Дж м.

Таким образом, в молекуле воды ориентационные силы примерно в 2,5 раза превышают дисперсионные.

Что будет происходить, если смешать воду и масло в одной ёмкости?

Если тщательно перемешать эту смесь, то молекулы воды будут окружены, как себе подобными молекулами, так и молекулами масла.

Между молекулами воды и масла будут действовать дисперсионные силы притяжения. Как вы помните, эти силы в той или иной степени действуют между молекулами любых веществ. Но по своей интенсивности они будут решительно уступать ориентационныи силам, действующим между молекулами воды.

Молекулы масла, в этом случае, окажутся препятствием для молекул воды, желающим воссоединиться. Молекулы масла, при этом, будут вытесняться более энергично взаимодействующими молекулами воды на переферию.

А так как по своему весу масло легче воды, то рано или поздно оно всё окажется в верхней части нашей ёмкости. Произойдёт полное расслоение двух жидкостей.

Тот же самый процесс можно описать в других терминах.

В любой дисперсной системе самопроизвольно будут протекать процессы, направленные на уменьшение потенциальной энергии системы.

В данном случае потенциальную энергию, как правило, называют свободной поверхностной энергией, и она напрямую связана с площадью поверхностей раздела фаз.

Когда вода и масло были перемешаны между собой, площадь раздела фаз была максимальной. Но когда произошло полное раслоение, то площадь раздела фаз стала наименьшей.

Первому состоянию свойственно напряжение. Между разноимённо заряженными диполями воды действуют силы притяжения, обуславливающие относительно высокую потенциальную энергию системы. Но когда жаждующие друг друга разноимённые диполи соединятся – напряжение спадёт, потенциальная энергия системы уменьшится. Каждый получит то, что он хотел.

Гидрофильность и гидрофобность

Гидрофильность

Вещества, молекулы которых содержат в своём составе полярные группы, называют гидрофильными.

Слово гидрофильность происходит от греческих слов hydor — вода и philia – любовь.

Гидрофильность — характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия вещества с водой, способность хорошо впитывать воду, а также высокая смачиваемость поверхностей водой.

Причины гидрофильности связаны с наличием в молекулах гидрофилов полярных групп. Между этими полярными группами и полярными группами растворителя возникают ориентационные силы, в результате которых происходит взаимодействие.

Такие вещества являются водорастворимыми, а также могут взаимодействовать с другими полярными растворителями.

Гидрофобность

Гидрофобность – свойство обратное гидрофильности.

Слово гидрофобность происходит от греческих слов hydor — вода и phуbos — боязнь, страх.

Гидрофобность — неспособность вещества (материала) смачиваться водой.

Гидрофобность вещества связана с отсутствием в его молекулах полярных групп. По этой причине они не могут связываться ориентационными силами с молекулами воды и будут вытесняться водой на переферию.

Липофильность и липофобность

К гидрофобным относятся все жирные вещества. Испытывая «стремление» избежать контакта с водой эти вещества в то же время имеют склонность контактировать с другими веществами жирной природы. Эта склонность получила название липофильности.

Липофильность (от греч. lípos — жир и philéo — люблю), проявление сродства к жирам, маслам.

И наоборот, вещества, обладающие гидрофильностью, как правило, избегают контактов с веществами жирной природы. Такое качество получило название липофобности.

Гидрофильность и гидрофобность являются частными случаями лиофильности и лиофобности.

Дифильность

Дифильнось — свойство молекул веществ обладающих одновременно гидрофильными и гидрофобными свойствами.

Дифильность, как уже упоминалось выше, связана с наличием в молекуле вещества, как полярных (гидрофильных) групп, так и неполярных (гидрофобных) групп.

К дифильным относятся многие органические вещества, например, жирные кислоты, соли жирных кислот, спирты и пр.

У дифильных молекул с короткой гидрофобной цепью преобладают гидрофильные свойства, поэтому такие молекулы хорошо растворяются в воде.

С удлинением углеводородной цепи усиливаются гидрофобные свойства молекул и понижается их растворимость в воде.

Поверхностно-активные вещества

Дифильные вещества обладают замечательным качеством. Они являются своего рода «мостиками», при помощи которых становится возможным взаимодействие фаз, до этого «игнорировавших» друг друга.

Действие таких веществ проявляется на поверхности соприкасающихся фаз и приводит к ативности сами вещества фаз, которые до этого момента не взаимодействовали. Возможно, что по этой причине такие вещества называются поверхностно-активными веществами (сокращённо ПАВ).

Благодаря своим качествам ПАВы могут использоваться в составах моющих средств или стабилизаторов эмульсий.

Моющие средства

Моющие средства — вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) поверхности твёрдых тел от загрязнений.

В моющих средствах ПАВы работают следующим образом.

Молекула ПАВ – это дифильная молекула, имеющая в своём составе, как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Таким образом, своим гидрофобным хвостом она может взаимодействовать с молекулами загрязнения, а при помощи своей полярной группы связывается с полярной молекулой воды.

Одновременно с этим молекулы ПАВ внедряются в поверхностный слой загрязнения и понижают силы взаимного притяжения между молекулами загрязнения.

Говоря по-другому, молекулы ПАВ положительно адсорбируются в поверхностном слое загрязнения и снижают силы поверхностного натяжения между его молекулами. Это, в свою очередь, облегчает возможность отрыва отдельных кусочков загрязнения от основной его массы. Оторванные части загрязнения уносятся водой.

Самые известные моющие средства – мыла. Мыла представляют собой натриевые и калиевые соли жирных кислот (натриевые – твёрдые, калиевые – жидкие).

Формула мыла СН3(СН2)nCOONa.

Стабилизаторы эмульсий.

Эму́льсия — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде).

Дисперсная фаза и дисперсионная среда – это две фазы жидкостей, имеющих разную природу, и по этой причине, не растворяющиеся один в другом, отторгающие друг друга.

Если уже знакомые нам воду и масло тщательно перемешать друг с другом при помощи миксера, то они образуют дисперсную систему, в которой маленькие частички воды будут соседствовать с частичками масла.

Но эта дисперсная система просуществует недолго. По уже известным нам причинам произойдёт расслоение фаз. Частички воды и масла будут укрупняться, соединяясь с себе подобными. Через некоторое время произойдёт образование двух монолитных фаз: масло вверху, вода внизу. Так что такую систему нельзя назвать дисперсной.

Чтобы дисперсная система состоялась, в её состав добавляют специальные вещества – стабилизаторы эмульсий или эмульгаторы.

Эмульгаторы представляют собой поверхностно активные вещества.

Представим себе эмульсию типа «масло в воде». В такой эмульсии микроскопические капельки масла будут распределены в объёме воды.

Эмульгатор, присутствующий в эмульсии, состоит из молекул дифильной природы. Своими гидрофобными хвостами молекулы эмульгатора будут взаимодействовать с молекулами масла. В результате этого взаимодействия вытянутые молекулы эмульгатора приобретут чёткую ориентацию: гидрофобные хвосты внутрь, полярные группы наружу.

Такое образование, напоминающее свернувшегося ежа, называется мицеллой.

Наружная поверхность мицеллы будет образована полярными (гидрофильными) группами эмульгатора. А эти группы, как мы знаем, могут взаимодействоать с молекулами воды, притягивая к себе противоположно заряженные части этих молекул.

Эта конструкция позволяет эмульсии избежать расслоения и в течение долгого времени сохраняет её стабильной.

Взаимодействие жидкости и твёрдых поверхностей. Смачивание.

Смачивание

Если опустить стеклянную палочку в ртуть и затем вынуть её, то ртути на ней не окажется. Если же эту палочку опустить в воду, то после вытаскивания на её конце останется капля воды.

Этот опыт показывает, что молекулы ртути притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стекла, а молекулы воды притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам стекла.

Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого вещества, то жидкость называется смачивающей это вещество. Например, вода смачивает чистое стекло и не смачивает парафин.

Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого вещества, то жидкость называется несмачивающей это вещество.

Ртуть не смачивает стекло, однако она смачивает чистые медь и цинк.

Вода в виде капли росы не смачивает лист растения, покрытый растительным воском.

Краевой угол

Если на горизонтально расположенную плоскую пластинку из какого-либо твёрдого вещества капнуть жидкость, то капля расположится либо так, как показано на рис. № 1, либо так, как показано на рис. № 2.

В первом случае жидкость не смачивает, а во втором смачивает. Отмеченный на рисунке угол Ө называется краевым углом.

Краевой угол образуется плоской поверхностью твёрдого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости, проходящеё через точку А, где граничит твёрдое тело, жидкость и газ. Внутри краевого угла всегда находится жидкость.

Для смачивающих жидкостей краевой угол острый, а для несмачивающих – тупой.

Поскольку краевой угол сохранится при вертикальном положении твёрдой поверхности, то смачивающая жидкость у краёв сосуда, в который она налита, приподнимается, а несмачивающаяся – опускается.

Мерой смачивания обычно служит косинус краевого угла, т.е. cos Ө, который положителен для смачивающих жидкостей и отрицателен для несмачивающих.

При полном смачивании cos Ө = 1. В этом случае жидкость растекается по всей поверхности твёрдого тела. Получить на горизонтальной поверхности каплю при полном смачивании нельзя.

Примером полного смачивания служит смачивание стекла водой.

При полном несмачивании Ө = -1. Маленькая капля жидкости на горизонтальной поверхности твёрдого тела в этом случае должна иметь форму шара.

Вода выдавила масло из пор четырьмя различными способами

Физика

20:34 20 Нояб. 2017

Сложность 4.2

C. Odier et al./ Physical Review Letters, 2017

Вытеснение вязкого масла в пористой среде водой может происходить по четырем различным механизмам в зависимости от внешнего давления. К такому выводу пришла группа французских гидродинамиков, исследовав подобный процесс в упорядоченной системе из пересекающихся под прямым углом микроканалов. Результаты работы, опубликованной в Physical Review Letters, могут оказаться полезными для повышения эффективности нефтедобычи при прокачке нефти через пористые минералы.


Процесс вытеснения нефти из пористой горной породы с помощью воды — один из способов увеличить количество добываемой нефти и повысить эффективность источника. Известно, что вытеснение при этом происходит очень неравномерно, и внутри микроканалов пористых минералов может оставаться довольно большое количество нефти. Но несмотря на это, процесс подобного «выдавливания» оказался к настоящему моменту очень мало изучен. Подавляющее большинство уже опубликованных работ посвящено вытеснению жидкости в пористых системах, в которых более вязкая жидкость вытесняет менее вязкую жидкость или газ, а в случае с водой и нефтью наблюдается как раз обратная ситуация.

Группа французских гидродинамиков под руководством Дени Бартоло (Denis Bartolo) из Лионского Университета решила исследовать этот случай и в своей работе рассмотрела двумерную решетку пересекающихся каналов, заполненных силиконовым маслом, которое постепенно вытесняется водой. Такая сетка, состоящая из каналов шириной 80 микрон, объединенных в ячейки шириной 200 микрон, моделирует пористую среду минерала. Отношение вязкости масла к вязкости воды составило 560. Приложенная к жидкости сила была направлена по диагонали квадратной ячейки.

Оказалось, что в такой системе в зависимости от скорости жидкости возможно четыре различных сценария, по которым происходит постепенное замещение масла на воду. Определяется выбор сценария соотношением сил взаимодействия между водой, маслом и твердой поверхностью. Движущими силами при этом являются возможное возникновение неустойчивости Релея — Плато (распада жидкости на отдельные капли, если радиус кривизны поверхности слишком мал) и смена механизмов переноса жидкости в каналах.

Четыре различных сценария распространения воды по каналам, заполненным маслом. Масштабная метка имеет длину один миллиметр

C. Odier et al./ Physical Review Letters, 2017

Поделиться

Тот или иной способ распространения воды по такой системе каналов выбирается в зависимости от соотношения скорости водной фазы к поверхностному натяжению на границе между маслом и водой. Так, при самых маленьких скоростях, вода распространяется преимущественно вдоль каналов, поворачивая через каждые 5-10 периодов на 90 градусов. При увеличении скорости происходит переход во второй режим, в котором вода распространяется узкими потоками практически вдоль внешней силы, не делая при этом никаких крюков.

В третьем режиме образуется система сильно разветвленных узких потоков, в среднем направленных вдоль внешней силы. Сливаясь, они через какое-то время могут образовать один широкий поток. При самых больших скоростях жидкость образует сложные асимметричные ветвистые структуры, и мощными потоками распространяется вдоль каналов, которые иногда «протекают» поперек потока и могут в результате образовать соседний параллельный поток.

Здесь должно было быть видео, но что-то пошло не так.

Чтобы разобраться, что в каждом из случаев происходит при вытеснении одной жидкости другой, гидродинамики использовали конфокальную микроскопию, с помощью которой смогли оценить форму фронта натекающей жидкости. Оказалось, что при малых скоростях жидкости динамика распространения определяется гидродинамическими неустойчивостями, а при больших — эффектами двухфазного переноса: из-за того, что вязкое масло не успевает полностью вытесниться жидкостью, в узлах решетки, а иногда и на более протяженных участках каналов в потоке воды сохраняются капли масла.

По словам авторов работы, образование структур каналов при пропитке пористого материала похоже на рост дендритных структур при кристаллизации, и увеличение скорости жидкости приводит к фрагментации структуры. Однако исходя из полученных данных можно определить оптимальный режим, при котором масло практически полностью замещается водой, и в дальнейшем результаты работы можно будет использовать для увеличения эффективности прокачки нефти в пористых породах.

Материалы со сложной пористой структурой из пересекающихся микроканалов используются не только в качестве модели пористых минералов. Например, похожие губчатые материалы на основе микрогелей можно применять для создания искусственных органов, а твердые пористые металлические элементы, по которым течет жидкость, японские разработчики использовали для охлаждения моторов гуманоидных роботов.

Александр Дубов

Научный эксперимент по смешиванию масла и воды

Вы когда-нибудь слышали поговорку: «Масло и вода не смешиваются»? Для этого простого научного эксперимента мы наблюдаем, что именно происходит, когда мы смешиваем масло и воду, а затем добавляем в смесь еще один элемент, чтобы увидеть, как она меняется!

Имея всего несколько обычных кухонных принадлежностей, дети могут исследовать плотность и реакцию добавления эмульгатора (мыла для посуды) в эксперимент. В комплект входит инструкция для печати со списком материалов, демонстрационное видео и простое научное объяснение.

ПЕРЕЙТИ К РАЗДЕЛУ: Инструкции | Видеоурок | Как это работает

Необходимые расходные материалы

• Стеклянная банка с крышкой (отлично подойдет литровая банка для консервирования)
• 1 стакан воды
• Пищевой краситель
• 1 стакан Масло (мы использовали растительное масло)
• 2 чайные ложки средства для мытья посуды

Смешивание масла и воды. Инструкции по научному эксперименту.

Шаг 2 – Добавьте несколько капель пищевого красителя в воду и перемешайте до однородности. Сделайте несколько замечаний о воде. Что произошло, когда был добавлен пищевой краситель? Легко ли было смешать пищевой краситель с водой? Остается ли пищевой краситель смешанным с водой? Как вы думаете, что произойдет, если мы нальем масло в банку? Запишите свою гипотезу (прогноз), а затем выполните следующие действия.

Шаг 3 – Затем налейте в банку 1 стакан масла. Сделайте несколько наблюдений. Масло ведет себя так же, как пищевой краситель, когда вы добавляли его в воду?

Шаг 4 – Плотно затяните крышку на банке и потрясите ее в течение 15-20 секунд.

Шаг 5 – Поставьте банку и понаблюдайте за ней пару минут. Наблюдайте за тем, что происходит с маслом и водой, и записывайте свои выводы. Остались ли масло и вода в смеси? Верна ли была ваша гипотеза? Как вы думаете, есть ли что-нибудь еще, что можно добавить в банку, чтобы предотвратить разделение масла и воды?

Шаг 6 – Затем снимите крышку с банки и добавьте 1-2 чайные ложки средства для мытья посуды.

Шаг 7 – Закройте крышку на банке и снова встряхните еще 15-20 секунд.

Шаг 8 – Поставьте банку и наблюдайте за жидкостью в течение минуты или двух. Посмотрите, что происходит с маслом и водой теперь, когда в смесь добавлено средство для мытья посуды. Запишите свои выводы. Остались ли на этот раз масло и вода вперемешку? Знаете ли вы, почему добавление средства для мытья посуды предотвращает разделение масла и воды? Узнайте ответ в разделе «Как работает этот эксперимент» ниже.

Видеоурок

Как работает научный эксперимент

Первое, что вы заметите, это то, что масло и вода не смешаются вместе, как бы сильно вы ни трясли банку. Вместо этого нефть медленно поднимается на поверхность воды. Это связано с плотностью двух жидкостей. Плотность — это мера массы на единицу объема вещества. Вода имеет плотность 1 г/мл (г/см3). Предметы будут плавать в воде, если их плотность меньше 1 г/мл. Предметы тонут в воде, если их плотность превышает 1 г/мл. Нефть МЕНЕЕ плотна, чем вода. Это связано с тем, что молекулы масла больше, чем молекулы воды, поэтому частицы масла занимают больше места на единицу площади. В результате нефть поднимется на поверхность воды.

Во-вторых, вы заметите, что добавление средства для мытья посуды в смесь изменило результаты эксперимента. Когда масло, вода и средство для мытья посуды смешиваются вместе, масло и вода не разделяются, как это было, когда они были единственными двумя предметами в банке. Это связано с химическим составом молекул масла, воды и мыла.

Масло (и другие жиры) состоят из неполярных молекул, то есть они не могут растворяться в воде. Вода состоит из полярных молекул, которые могут растворять другие полярные молекулы. Мыло состоит из молекул, которые имеют гидрофильный («водолюбивый») конец и гидрофобный («водобоязненный») конец. Без мыла вода и масло не могут взаимодействовать, потому что они не похожи на молекулы. Когда вы добавляете мыло в смесь, гидрофобный конец молекулы мыла разрушает неполярные молекулы масла, а гидрофильный конец молекулы мыла соединяется с полярными молекулами воды. Теперь, когда мыло соединяет жир и воду, неполярные молекулы жира могут переноситься полярными молекулами воды. Теперь масло и воду можно смешивать вместе и оставаться вместе!

Надеюсь, вам понравился эксперимент. Вот несколько инструкций для печати:

Материалы

• Стеклянная банка с крышкой (хорошо подойдет литровая банка)
• 1 стакан воды
• Пищевой краситель
• 1 стакан Масло (мы использовали растительное масло)
• 2 чайные ложки средства для мытья посуды

Инструкции

1. Начните с заполнения банки 1 чашкой воды.
2. Добавьте в воду несколько капель пищевого красителя и перемешайте до однородности.
3. Налейте 1 стакан масла в банку.
4. Плотно закрутите крышку на банке и потрясите ее в течение 15-20 секунд.
5. Поставьте банку и наблюдайте за жидкостью в течение минуты или двух. Наблюдайте, что происходит с маслом и водой.
6. Затем снимите крышку с банки и добавьте 1-2 чайные ложки средства для мытья посуды.
7. Плотно закройте банку крышкой и снова встряхните еще 15-20 секунд.
8. Поставьте банку и понаблюдайте за жидкостью минуту или две. Понаблюдайте, что происходит с маслом и водой теперь, когда в смесь добавлено средство для мытья посуды.

 

Простое и недорогое разделение нефти и воды на основе подводной суперолеофобности существующих материалов в нашей жизни или природе

Введение

Частые разливы нефти серьезно угрожают морским экосистемам и здоровью прибрежных жителей. Например, знаменитый разлив нефти в Мексиканском заливе, произошедший в 2010 году, вылил в море 200 миллионов галлонов сырой нефти. Сброс промышленных нефтесодержащих сточных вод постоянно увеличивается из года в год в связи с процессом индустриализации. В нашей повседневной жизни кухня также ежедневно производит большое количество смесей масла и воды. Аварии, связанные с разливами нефти и сбросом нефтесодержащих сточных вод, не только наносят огромный экономический ущерб, но и приводят к серьезному загрязнению воды и другим экологическим и экологическим проблемам (Xue et al. , 2014; Chu et al., 2015; Wang et al., 2015a). ; Yong et al., 2016a, 2018b; Gupta et al., 2017). Вопрос о том, как эффективно разделить смесь масла и воды и переработать ресурсы отработанного масла, стал проблемой во всем мире. Хотя традиционные методы разделения и материалы постоянно совершенствуются в практическом применении, эти разделения масла и воды по-прежнему требуют больших трудовых и финансовых ресурсов, потребляют много разделяющих материалов и не могут обеспечить рециркуляцию и повторное использование отработанных масел. Гупта и др., 2017). В последнее время пористые материалы с экстремальной смачиваемостью вызывают растущий интерес из-за их большого потенциала в приложениях для разделения нефти и воды (Xue et al., 2014; Chu et al., 2015; Wang et al., 2015a; Yong et al., 2016b, 2018b; Гупта и др., 2017). Фэн и др. (2004) изготовили сетку из нержавеющей стали, покрытую микро/наноструктурами из политетрафторэтилена. Сетка обладает как супергидрофобностью, так и суперолеофильностью на воздухе. Обратные характеристики смачивания позволяли только маслу проходить через сетку, но задерживали воду, таким образом достигая разделения воды и масла. Сюэ и др. (2011) использовали сетку из нержавеющей стали с гидрогелевым покрытием для разделения смеси масло/вода. Свежеприготовленная сетка проявляла супергидрофильность на воздухе, а после погружения в воду становилась суперолеофобной. Когда смесь воды и масла выливали на сетку, предварительно смоченную небольшим количеством воды, под действием силы тяжести водная фаза свободно проникала через сетку и опускалась вниз, в то время как масляная фаза отталкивалась сеткой и всегда удерживалась выше уровня воды. сетки из-за подводной суперолеофобности полученной сетки. До настоящего времени все больше и больше подобных разделительных материалов искусственно изготавливались и успешно применялись в области разделения нефти и воды (Zhang et al., 2013; Song et al., 2014, 2018; Kong et al., 2015; Liu et al. и др., 2015 г.; Цао и др., 2016 г.; Юн и др. , 2016b, 2019 г.б; Ю и др., 2017; Ван и др., 2018 г.; Ян и др., 2019). Однако некоторые недостатки все еще препятствуют широкомасштабному практическому применению этих искусственных разделительных материалов. Изготовление этих разделительных материалов обычно требует дорогих исходных материалов, дорогостоящего оборудования или сложных процессов подготовки (Xue et al., 2014; Gupta et al., 2017). Перед лицом крупномасштабных приложений эти недостатки будут бесконечно усиливаться и станут огромным бременем. Таким образом, очень желателен простой, недорогой, экологичный и эффективный метод/материал для разделения смесей масло/вода.

Здесь мы представляем метод использования существующих материалов в нашей жизни или природе для эффективного разделения смеси воды и масла. Этим материалам присущи черты пористой микроструктуры и подводной суперолеофобности. Например, обычная фильтровальная бумага и слой частиц цеолита имеют естественную микропористую структуру и микро-/наноразмерную иерархическую шероховатую текстуру поверхности. Такие материалы обладают сильной способностью поглощать воду в воздухе (т. е. супергидрофильность) и отталкивать капли масла в воде (т. е. подводная суперолеофобность). Особенности пористой микроструктуры и подводная суперолеофобность наделяют фильтровальную бумагу и цеолитовый слой отличной способностью разделения масло/вода. Когда смесь масла и воды выливали на предварительно смоченную фильтровальную бумагу или слой цеолита, через эти материалы могла проходить только вода, в то время как масло оставалось над разделяющими материалами, что обеспечивало высокоэффективное разделение масла и воды.

Экспериментальная часть

Фильтровальная бумага и слой цеолита выбраны в качестве примеров для разделения смеси воды и масла. Такие общие материалы уже существуют в нашей жизни или природе. В этом эксперименте фильтровальная бумага и частицы цеолита приобретались непосредственно через интернет-магазины. Частицы цеолита перед измерением предварительно очищают водой.

На основе фильтровальной бумаги и частиц цеолита было разработано простое устройство для отделения масла от воды. У пластиковой бутылки (например, бутылки из-под напитка) была удалена нижняя половина, а оставшаяся верхняя половина была перевернута вверх дном. Крышку бутылки просверливали механической дрелью, чтобы образовалось множество отверстий диаметром 1–2 мм. Кусок металлической сетки (размер 300 меш) помещали внутрь пористой крышки бутылки в качестве опоры, а также для предотвращения потери разделяющих материалов. Затем на сетку наносили разделяющие материалы (фильтровальную бумагу или слой цеолита толщиной ~1 см), закручивая крышку. Перед заливкой смеси масла (петролейного эфира) и воды (V:V = 1:1) в предназначенное для этого разделительное устройство фильтровальную бумагу и слой цеолита необходимо предварительно смочить небольшим количеством воды. Чтобы отличить нефть от воды, воду окрашивали метиленовым синим, а масло окрашивали масляным красным О.

Микроструктуру поверхности фильтровальной бумаги и слоя цеолита анализировали с помощью сканирующего электронного микроскопа (Quantan 250 FEG, FEI, Америка). Статический контактный угол и динамический угол скольжения измеряли с помощью измерения контактного угла (JC2000D, Powereach, Китай). Деионизированная вода и 1,2-дихлорэтан использовались в качестве основных средств обнаружения воды и нефти.

Результаты и обсуждение

Фильтровальная бумага представляет собой типичную пористую мембрану в нашей жизни и в основном состоит из хлопковых волокон. На рисунках 1a–d показано изображение микроструктуры поверхности фильтровальной бумаги, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Волокна взаимно переплетаются, что приводит к множеству пористых структур (рис. 1а, б). Диаметр этих пор колеблется от нескольких до нескольких десятков микрон. На поверхности каждого волокна распределено множество наноразмерных текстур (рис. 1c, d). Таким образом, вся поверхность фильтровальной бумаги представляет собой разновидность микро/наноразмерных иерархических пористых структур. Когда капля воды капала на поверхность фильтровальной бумаги, капля воды быстро растекалась. Наконец, капля воды будет полностью поглощена бумагой. Измеренный краевой угол (CA) этой капли воды был равен 0°, поэтому фильтровальная бумага проявляла супергидрофильность на воздухе (рис. 1e,g). Когда фильтровальную бумагу погружали в воду, она полностью смачивалась. Подводная капля масла, помещенная на поверхность этой фильтровальной бумаги, могла сохранять сферическую форму с СА масла 157 ± 2° (рис. 1f). В дополнение к такой подводной суперолеофобности фильтровальная бумага также показала крайне низкую адгезию к капле масла в водной среде. Как только фильтровальная бумага была наклонена на 3 ± 1,5 °, подводная капля масла легко скатилась (рис. 1h, фильм S1).

Рисунок 1 . Морфология поверхности и смачиваемость фильтровальной бумаги. (a–d) СЭМ-изображения фильтровальной бумаги. (e) Капля воды на фильтровальной бумаге в воздухе. (f) Капля масла на фильтровальной бумаге в воде. (g) Процесс поглощения маленькой капли воды фильтровальной бумагой. (h) Капля подводного масла, катящаяся по фильтровальной бумаге.

Цеолит в природе представляет собой разновидность пористого алюмосиликатного минерала с водосодержащей каркасной структурой. Его скелет — SiO ₄ тетраэдрический и AlO ₄ тетраэдрический. Частицы цеолита способны складываться в материал с большими промежутками. На рис. 2а–г представлена ​​микроструктура слоя частиц цеолита. Частицы, использованные в этом эксперименте, имели диаметр 200–700 мкм (рис. 2а). Слой цеолита был обогащен пористой структурой, образовавшейся между частицами. Поверхности частиц цеолита не были гладкими, а были покрыты шероховатой микро/наноразмерной иерархической структурой. На частицах цеолита было много микромасштабных ямок и выпуклостей (рис. 2b). Изображения SEM с большим увеличением показали, что независимо от того, поверхность ямок или выпуклостей была дополнительно украшена большим количеством наноразмерных блочных структур (рис. 2c, d). Взаимодействие между иерархической шероховатой микроструктурой и внутренне гидрофильным химическим составом позволяет слою цеолита иметь смачиваемость, аналогичную фильтровальной бумаге. Слой цеолита был супергидрофильным на воздухе (рис. 2д). Капли воды смогли полностью смочить и, наконец, проникнуть сквозь слой цеолита вдоль зазоров между частицами цеолита (рис. 2g). Напротив, предварительно смоченный слой цеолита проявлял подводную суперолеофобность и сверхнизкую адгезию к каплям масла в воде. CA подводной капли масла на слое цеолита достигала 154 ± 2,5 ° (рис. 2f), и капля могла свободно скатываться по наклонному слою цеолита 6 ± 2 ° (рис. 2h, фильм S2).

Рисунок 2 . Морфология поверхности и смачиваемость цеолитового слоя. (a–d) СЭМ-изображения частиц цеолита. (e) Капля воды на частицах цеолита в воздухе. (f) Капля масла на частицах цеолита в воде. (g) Процесс поглощения маленькой капли воды слоем частиц цеолита. (h) Подводная капля нефти, катящаяся по слою частиц цеолита.

Смачиваемость поверхности в основном определяется химическим составом и морфологией поверхности твердого субстрата (Genzer and Efimenko, 2006; Wang and Jiang, 2007; Wen et al. , 2017; Yong et al., 2017a, 2018a, 2020; Bai и др., 2020; Ву и др., 2020). Присущий ей гидрофильный химический состав и микро-/наномасштабные иерархические шероховатые структуры играют важную роль в формировании супергидрофильности в воздухе и суперолеофобности под водой для фильтровальной бумаги и цеолитового слоя. Эти две подложки состоят из гидрофильных материалов с большим количеством гидрофильных химических групп, украшающих их поверхности. Следовательно, фильтровальная бумага и цеолит по своей природе являются гидрофильными субстратами. Собственная смачиваемость капли воды на плоской поверхности может быть описана контактной моделью Юнга, как показано на рисунке 3А (Гензер и Ефименко, 2006). СА Янга, θ _ω , можно получить из уравнения (1):

cos θω=γSV-γSL/γLV    (1)

, где γ _SV – поверхностная энергия границы раздела твердое тело-пар, γ 5

SL — поверхностная энергия границы твердое тело-жидкость, а γ _SL — поверхностная энергия границы жидкость-пар. Из-за высокой поверхностной энергии химического состава фильтровальной бумаги и цеолитового слоя можно сделать вывод, что θ _ω < 90°.

Рисунок 3 . Различные состояния смачивания и механизм формирования подводной суперолеофобности. (A) Молодые смачивающие состояния. (B) Состояние смачивания по Вензелю. (C) Подводное состояние Кэсси для достижения подводной суперолеофобности.

Венцель отметил, что микроструктура шероховатой поверхности также оказывает большое влияние на смачиваемость материалов помимо их химического состава. В состоянии смачивания Вензеля капля жидкости смачивает шероховатые микроструктуры поверхности подложки, так что впадины микроструктур полностью заполняются жидкостью (рис. 3B) (Wang and Jiang, 2007; Wen et al., 2017). Принимая во внимание шероховатость поверхности, он модифицировал уравнение Юнга следующим образом:

cosθ*ω=r(γSV−γSL)/γLV=rcosθω    (2)

где θ ^* _ω и θ _ω — кажущаяся КА (капля воды на шероховатой подложке) и КА Юнга , а r – коэффициент шероховатости (отношение фактической площади поверхности к проектируемой). Согласно уравнению Вензеля, иерархические шероховатые микроструктуры увеличивают реальную площадь поверхности этих материалов, поэтому гидрофильность повышается до супергидрофильности (Wenzel, 1936; Wang et al., 2015b).

После погружения образцов в воду они полностью смачиваются водой. Вода может заполнить поры фильтровальной бумаги, зазор между частицами цеолита и микроструктуру поверхности образцов, образуя захваченный слой воды. Когда подводная капля масла помещается на поверхность образца, смачивание между каплей масла и слоем фильтровальной бумаги/цеолита хорошо согласуется с подводной версией состояния Кэсси (рис. 3C) (Cassie and Baxter, 1994; Liu et al. , 2009 г.; Йонг и др., 2014, 2017b, 2019a). Слой захваченной воды обеспечивает силу отталкивания капель масла, заставляя фильтровальную бумагу и слой цеолита проявлять подводную суперолеофобность.

Особенности пористой микроструктуры и подводная суперолеофобность позволяют использовать фильтровальную бумагу и частицы цеолита для разделения водомасляной смеси. Используя фильтровальную бумагу и слой цеолита в качестве разделяющих материалов соответственно, мы разработали простое устройство для разделения масла и воды. Как показано на рисунке 4А, у пластиковой бутылки (например, бутылки для напитков) была удалена нижняя половина, а оставшаяся верхняя половина была помещена вверх дном. Крышку бутылки просверливали механической дрелью, чтобы образовалось множество отверстий диаметром 1–2 мм. Кусок металлической сетки (размер 300 меш) помещали внутрь пористой крышки бутылки в качестве опоры, а также для предотвращения потери разделяющих материалов. Затем на сетку наносили разделяющие материалы (фильтровальную бумагу или слой цеолита толщиной ~1 см), закручивая крышку.

Рисунок 4 . Разделение масла и воды с использованием фильтровальной бумаги или слоя цеолита в качестве разделяющих материалов. (A) Схема установки разделения. (B,C) Механизм разделения на основе предварительно смоченной фильтровальной бумаги (B) или слоя цеолита (C) . (D–I) Процесс разделения масла и воды с использованием предварительно смоченной фильтровальной бумаги (D–F) или слоя цеолита (G–I) . Воду окрашивали метиленовым синим, а масло окрашивали Oil Red O.

На рисунках 4D–F и в видеоролике S3 показан процесс разделения смеси воды и масла с помощью фильтровальной бумаги. Перед разделением фильтровальную бумагу смачивали небольшим количеством воды. Когда смесь масло/вода заливалась в разделительное устройство, вода в смеси могла постепенно проникать через фильтровальную бумагу и, наконец, капать в расположенный ниже стакан для сбора (рис. 4Е). Напротив, масляная фаза всегда оставалась над фильтровальной бумагой, которую перехватывала предварительно смоченная бумага (рис. 4F). Когда вся вода прошла через фильтровальную бумагу, процесс разделения остановился. Таким образом, смесь масло/вода была успешно разделена. Точно так же предварительно смоченный слой цеолита также может разделять смесь нефти и воды на основе вышеупомянутого метода и процесса (рис. 4G-I, фильм S4). Цеолит также показал превосходную разделительную способность. Если в разделительное устройство будет дополнительно добавлена ​​новая смесь масло/вода, остановленный процесс разделения возобновится (Фильм S5). Процесс разделения может повторяться не менее 10 циклов. Следовательно, такое устройство может обеспечить многократное и непрерывное разделение. Эффективность разделения можно рассчитать по формуле η = m ₁ /m ₀ , где m ₁ и m ₀ — масса собранной нефти и нефти до разделения. Измеренная эффективность разделения для фильтровальной бумаги составила 96,02%, а для слоя цеолита — 97,23%. Собранные масла можно использовать повторно. Механизм разделения смеси воды и масла схематично показан на рисунках 4B,C. Когда фильтровальная бумага или слой цеолита предварительно смачиваются водой, вода может проникать и заполнять микроотверстия фильтровальной бумаги или промежутки между частицами цеолита. При выливании водно-масляной смеси на предварительно смоченные разделительные материалы супергидрофильность разделительных материалов обеспечивает легкое поглощение водной фазы смеси материалами и проникновение через разделительные материалы по микроотверстиям фильтровальной бумаги ( Рисунок 4B) или промежутки между частицами цеолита (Рисунок 4C). Наоборот, подводная суперолеофобность наделяет предварительно смоченные разделительные материалы способностью отталкивать масляную фазу в смеси, препятствуя прохождению масла через фильтровальную бумагу или слой цеолита. В результате происходит разделение смеси масла и воды. Такая обработка водно-масляной смеси не только позволяет избежать загрязнения окружающей среды, но и экономит ресурсы и энергию.

Фильтровальная бумага и частицы цеолита имеют репрезентативный характер и университет. Что касается источника, то фильтровальная бумага — из нашей жизни, а частицы цеолита — из природы. Что касается морфологии, то фильтровальная бумага представляет собой естественную пористую мембрану, а частицы цеолита способны укладываться в слой цеолита с большими промежутками. Фильтровальная бумага имеет хорошую гибкость и может быть сложена в различные формы, такие как коробка и цилиндр. Фильтровальную бумагу легко носить с собой, и ее можно быстро собрать в сепарационное устройство. Таким образом, фильтровальную бумагу можно использовать для быстрого устранения сложных загрязнений в экстренных случаях. Слой цеолита имеет хорошие механические свойства и может быть уложен в большое оборудование. Например, частицы цеолита могут быть собраны в кучу в виде U-образного канала, придающего слою цеолита способность разделять большое количество смесей масло/вода. Подобно фильтровальной бумаге и цеолитовому слою, в нашей жизни или в природе существует масса материалов, обладающих как присущей им пористой микроструктурой, так и подводной суперолеофобностью. Эти материалы потенциально могут применяться для разделения смеси воды и нефти; то есть в нашей жизни или в природе действительно существуют обильные природные разделяющие материалы для смеси масло/вода.

Выводы

В заключение мы демонстрируем, что некоторые существующие материалы (например, обычная фильтровальная бумага и слой частиц цеолита) в нашей жизни или в природе имеют присущую микромасштабную пористую структуру и микро/наномасштабную иерархическую шероховатую текстуру поверхности. В сочетании с присущим им гидрофильным химическим составом эти материалы показали сильную водопоглощающую способность, а также супергидрофильность на воздухе без какой-либо дополнительной обработки. Когда фильтровальную бумагу и слой цеолита погружали в воду и на их поверхности помещали каплю масла, капля масла находилась в состоянии смачивания Касси под водой, что приводило к сверхолеофобности этих пористых материалов под водой. Оригинальное сочетание пористости и подводной суперолеофобности наделяет фильтровальную бумагу и цеолитовый слой отличной способностью отделения масла от воды. Когда смесь воды и масла выливали на предварительно смоченную фильтровальную бумагу или слой цеолита, через эти материалы могла проникнуть только вода, а масло оставалось над разделяющими материалами. Таким образом, смесь была успешно разделена с высокой эффективностью. Измеренная эффективность разделения для фильтровальной бумаги составила 96,02%, а для цеолитового слоя 97,23%. Подобно фильтровальной бумаге и цеолитовому слою, в нашей жизни или в природе существует масса материалов, обладающих как присущей им пористой микроструктурой, так и подводной суперолеофобностью, которые потенциально могут быть использованы в качестве разделительных материалов для смесей масло/вода. Такие существующие материалы являются натуральными, экологически чистыми и недорогими материалами, и их можно легко получить, демонстрируя большие преимущества в решении проблем загрязнения, вызванных сбросом промышленных нефтесодержащих сточных вод и авариями с разливами нефти.

Заявление о доступности данных

Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал. Дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору/ам.

Вклад авторов

HB и JY разработали эксперименты и написали рукопись. FC руководил и контролировал исследование. QY и XH внесли свой вклад в важные обсуждения и отредактировали документ.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая в рамках гранта № 2017YFB1104700, Национального научного фонда Китая в рамках гранта № 61805192, 51975460 и 61875158, Международная совместная исследовательская лаборатория микро/нанопроизводства и измерительных технологий и фонды фундаментальных исследований центральных университетов.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2020.00507/full#supplementary-material

Фильм S1. Процесс прокатки подводной капли масла по фильтровальной бумаге.

Фильм S2. Процесс качения подводной капли нефти по слою частиц цеолита.

Фильм S3. Процесс разделения смеси воды и масла с использованием предварительно смоченной фильтровальной бумаги.

Фильм S4. Процесс разделения смеси воды и нефти с использованием предварительно смоченного слоя цеолита.

Фильм S5. Перезапуск процесса сепарации после завершения цикла сепарации.

Ссылки

Bai, X., Yang, Q., Fang, Y., Zhang, J., Yong, J., Hou, X., et al. (2020). Поверхности с супергидрофобной памятью, полученные фемтосекундным лазером. Хим. англ. Дж . 383:123143. doi: 10.1016/j.cej.2019.123143

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Цао, К., Ге, М., Хуанг, Дж., Ли, С., Дэн, С., Чжан, С., и др. (2016). Прочные не содержащие фтора супергидрофобные ткани PDMS-ormosil@ для высокоэффективной самоочистки и эффективного отделения масла от воды. Дж. Матер. хим. А 4, 12179–12187. doi: 10.1039/C6TA04420D

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кэсси, А. Б. Д., и Бакстер, С. (1994). Смачиваемость пористых поверхностей. Пер. Фарадей Сок. 40:546. doi: 10.1039/tf9444000546

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чу З., Фэн Ю. и Сигер С. (2015). Разделение масла/воды с помощью селективных суперантисмачивающих/суперсмачивающих поверхностных материалов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 54, 2328–2338. doi: 10.1002/anie.201405785

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Фэн Л., Чжан З., Май З., Ма Ю., Лю Б., Цзян Л. и др. (2004). Сетчатая пленка с супергидрофобным и суперолеофильным покрытием для разделения масла и воды. Анжю. хим. Междунар. Эд. 43, 2012–2014 гг. doi: 10.1002/anie.200353381

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Генцер Дж. и Ефименко К. (2006). Последние разработки в области супергидрофобных поверхностей и их значение для морского обрастания: обзор. Биообрастание 22, 339–360. doi: 10.1080/08

0600980223

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гупта Р.К., Дандердейл Г.Дж., Ингланд М.В. и Ходзуми А. (2017). Методы разделения нефти и воды: обзор последних достижений и будущих направлений. Дж. Матер. хим. А 5, 16025–16058. doi: 10.1039/C7TA02070H

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Kong, L. -H., Chen, X.-H., Yu, L.-G., Wu, Z.-S., and Zhang, P.-Y. (2015). Супергидрофобные наноструктуры оксида меди на медно-фосфорных сетках, их водонефтяное разделение и очистка от разливов нефти. Приложение ACS Матер. Интерфейс с 7, 2616–2625. doi: 10.1021/am507620s

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Лю М., Ван С., Вэй З., Сун Ю. и Цзян Л. (2009). Биологически вдохновленный дизайн суперолеофобного и низколипкого интерфейса вода/твердое тело. Доп. Матер. 21:665. doi: 10.1002/adma.200801782

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лю, Ю.-К., Чжан, Ю.-Л., Фу, X.-Y., и Сун, Х.-Б. (2015). Биоинспирированная подводная суперолеофобная мембрана на основе проволочной сетки с покрытием из оксида графена для эффективного разделения масла и воды. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 7, 20930–20936. doi: 10.1021/acsami.5b06326

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сонг Дж. , Хуанг С., Лу Ю., Бу X., Мэйтс Дж. Э., Гош А. и др. (2014). самоходное одноступенчатое удаление нефти из разливов нефти на воду через стальную сетку селективной смачиваемости. Приложение ACS Матер. Интерфейс с 6, 19858–19865. doi: 10.1021/am505254j

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сун Дж., Ли С., Чжао К., Лу Ю., Чжао Д., Сунь Дж. и др. (2018). Супергидрофильная сетка с цементным покрытием: материал, не содержащий кислоты, щелочи и органических реагентов, для разделения масло/вода. Наношкала 10, 1920–1929 гг. doi: 10.1039/C7NR06756A

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван Б., Лян В., Го З. и Лю В. (2015a). Биомиметические суперлиофобные и суперлиофильные материалы, применяемые для разделения масла и воды: новая стратегия за пределами природы. Хим. соц. Ред. 44, 336–361. doi: 10.1039/C4CS00220B

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван Дж. -Н., Чжан Ю.-Л., Лю Ю., Чжэн В., Ли Л.П. и Сун Х.-Б. (2015б). Последние разработки в области супергидрофобного графена и родственных графену материалов: от подготовки до возможных применений. Наношкала 7, 7101–7114. doi: 10.1039/C5NR00719D

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван С. и Цзян Л. (2007). Определение супергидрофобных состояний. Доп. Мать . 19:3423. doi: 10.1002/adma.200700934

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ван З., Цзи С., Хе Ф., Цао М., Пэн С. и Ли Ю. (2018). Одностадийное преобразование высокогидрофобных мембран в супергидрофильные и подводные суперолеофобные для высокоэффективного разделения эмульсий масло-в-воде. Дж. Матер. хим. А 6, 3391–3391. doi: 10.1039/C7TA10524J

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Вэнь Г., Го З. и Лю В. (2017). Биомиметические полимерные супергидрофобные поверхности и наноструктуры: от изготовления до применения. Наномасштаб 9:3338. doi: 10.1039/C7NR00096K

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Wenzel, RN (1936). Стойкость твердых поверхностей к смачиванию водой. Индивидуальный инж. хим. 28:988. doi: 10.1021/ie50320a024

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ву Дж., Инь К., Ли М., Ву З., Сяо С., Ван Х. и др. (2020). Самостоятельный и направленный перенос воды под нефтью на супергидрофильной градиентно-геометрической структуре, обработанной фемтосекундным лазером. Наномасштаб 12, 4077–4084. doi: 10.1039/C9NR09902F

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сюэ З., Цао Ю., Лю Н., Фэн Л. и Цзян Л. (2014). Специальные смачиваемые материалы для разделения масло/вода. Дж. Матер. хим. А 2, 2445–2460. doi: 10.1039/C3TA13397D

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сюэ З., Ван С., Линь Л., Чен Л., Лю М., Фэн Л. и др. (2011). новая супергидрофильная и подводная суперолеофобная сетка с гидрогелевым покрытием для разделения масла и воды. Доп. Матер. 23, 4270–4273. doi: 10.1002/adma.201102616

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ян С., Инь К., Ву Дж., Ву З., Чу Д., Хе Дж. и др. (2019). Сверхбыстрое наноструктурирование сверхсмачивающей пены Ti с сильными противообрастающими свойствами и стабильностью в отношении эффективного разделения эмульсии масло-в-воде. Наномасштаб 11, 17607–17614. doi: 10.1039/C9NR04381K

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Йонг Дж., Чен Ф., Ли М., Ян К., Фанг Ю., Хо Дж. и др. (2017а). удивительно простое достижение супергидрофобности, супергидрофильности, подводной суперолеофобности, подводной суперолеофильности, подводной супераэрофобности и подводной супераэрофильности на поверхностях ПДМС, подвергшихся фемтосекундной лазерной абляции. Дж. Матер. хим. А 5, 25249–25257. doi: 10.1039/C7TA07528F

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Йонг Дж., Чен Ф., Ян К. , Бянь Х., Ду Г., Шан С. и др. (2016а). Разделение нефти и воды: подарок пустыни. Доп. Матер. Интерфейс с 3:1500650. doi: 10.1002/admi.201500650

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Йонг Дж., Чен Ф., Ян К., Хоу Дж. и Хоу Х. (2017b). Суперолеофобные поверхности. Хим. соц. Откр. 46, 4168–4217. doi: 10.1039/C6CS00751A

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Юн Дж., Чен Ф., Ян К., Цзян З. и Сюнь С. (2018a). Обзор подводных суперолеофобных поверхностей, индуцированных фемтосекундным лазером. Доп. Матер. Интерфейсы 5:1701370. doi: 10.1002/admi.201701370

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Юн Дж., Чен Ф., Ян К., Чжан Д., Фарук У., Ду Г. и др. (2014). биоинспирированная подводная суперолеофобная поверхность со сверхнизкой масляной адгезией, достигаемой микрообработкой фемтосекундным лазером. Дж. Матер. хим. А 2, 8790–8795. doi: 10.1039/C4TA01277A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йонг Дж. , Фанг Ю., Чен Ф., Хо Дж., Ян К., Бянь Х. и др. (2016б). Прочные супергидрофобные пленки из ПТФЭ, обработанные фемтосекундным лазером, с микросквозными отверстиями для разделения масла и воды: отделение масла от воды и агрессивных растворов. Заяв. Серф. науч. 389, 1148–1155. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.07.075

CrossRef Полный текст | Академия Google

Юн, Дж., Хо, Дж., Чен, Ф., Ян, К., и Сюнь, X. (2018b). Разделение нефти и воды на основе природных материалов с суперсмачиваемостью: последние достижения. Физ. хим. хим. физ. 20, 25140–25163. doi: 10.1039/C8CP04009E

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Йонг Дж., Сингх С., Чжан З., Чен Ф. и Го К. (2019a). Как получить шесть различных сверхсмачиваемостей на одном и том же микроструктурированном шаблоне: взаимосвязь между различными сверхсмачиваемостями в различных системах твердое тело/жидкость/газ. Ленгмюр 35, 921–927. doi: 10.1021/acs.langmuir.8b03726

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Юн, Дж. , Ян, К., Го, К., Чен, Ф., и Сюнь, X. (2019b). Обзор супергидрофобных или подводных суперолеофобных пористых поверхностей/материалов, структурированных фемтосекундным лазером, для эффективного разделения нефти и воды. RSC Adv. 9, 12470–12495. doi: 10.1039/C8RA10673H

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Yong, J., Zhang, C., Bai, X., Zhang, J., Yang, Q., Hou, X., et al. (2020). Разработка «суперметаллофобных» поверхностей, которые сильно отталкивают жидкий металл, с помощью обработки фемтосекундным лазером: играет ли решающую роль химия поверхности или микроструктура? Доп. Матер. Интерфейсы 7:11. doi: 10.1002/admi.2011

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ю, З., Юн, Ф., Гонг, З., Яо, К., Доу, С., Лю, К., и др. (2017). Новая многоразовая супергидрофильная сетка NiO/Ni, изготовленная простым методом изготовления для превосходного разделения масла и воды. Дж. Матер. хим. А 5, 10821–10826. doi: 10.1039/C7TA01987D

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжан Ф. , Чжан В. Б., Ши З., Ван Д., Джин Дж. и Цзян Л. (2013). Неорганические мембраны с нановолокном, обладающие супергидрофильностью и суперолеофобностью со сверхнизкой адгезией под водой, для высокоэффективного разделения масла и воды. Доп. Матер. 25, 4192–4198. doi: 10.1002/adma.201301480

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Воздействие глубоководной нефтегазовой промышленности на окружающую среду: обзор для руководства по стратегиям управления

Введение

Разведка месторождений нефти и газа в настоящее время является глобальной промышленной деятельностью в глубоководных районах океана. По мере того, как легкодоступные ресурсы нефти и газа истощались, а технологии совершенствовались, нефтегазовая промышленность в последние десятилетия расширилась до более глубоких вод (рис. 1). Однако это глубоководное расширение не всегда сопровождалось законодательством, отражающим современные методы охраны окружающей среды. Существует очевидная необходимость объединить современные знания об экологии глубоководных районов, известном воздействии человека на глубоководные экосистемы и разрозненных мерах по охране окружающей среды, существующих на сегодняшний день.

Рисунок 1. Потенциально нефтеносные шельфовые зоны и региональное распределение доказанных запасов нефти и газа на шельфе . Адаптировано из Пиндера (2001).

В различных морских юрисдикциях и для районов за пределами действия национальной юрисдикции существует множество различных нормативных актов, касающихся управления углеводородной промышленностью (ABNJ или «Район»; Mazor et al., 2014; Katsanevakis et al., 2015). Отдельные национальные государства могут управлять деятельностью в своих исключительных экономических зонах (ИЭЗ), дополненных Конвенцией Организации Объединенных Наций по морскому праву (ЮНКЛОС; обратите внимание, что США не ратифицировали Конвенцию) с учетом деятельности по добыче полезных ископаемых за пределами ИЭЗ. Такие правила могут, например, устанавливать рамки для оценки и мониторинга окружающей среды, определять конкретные места обитания и/или виды, которым должна быть предоставлена ​​особая защита, и определять границы территорий, предназначенных для пространственного управления. Тем не менее, еще не было предпринято значительных усилий по стандартизации правил для ИЭЗ или по развитию региональных организаций управления, которые существуют для управления рыболовством в открытом море.

Применение стратегий управления в глубоководных районах осложняется уникальной экологической авансценой, на которой они разыгрываются (Jumars and Gallagher, 1982). Биологические системы в глубоководных районах работают заметно медленнее, чем на мелководье (Smith, 1994). Многие глубоководные виды, как правило, характеризуются низкой скоростью метаболизма, медленными темпами роста, поздним созреванием, низким уровнем пополнения и большой продолжительностью жизни (McClain and Schlacher, 2015). Во многих глубоководных местообитаниях также обитают разнообразные фаунистические сообщества, состоящие из относительно большой доли и числа редких видов с низкой численностью (Glover et al., 2002). В некоторых местах обитания (например, в гидротермальных жерлах) виды могут относительно быстро повторно заселяться после нарушения (Van Dover, 2014), но в большинстве других глубоководных экосистем восстановление может быть очень медленным (Williams et al. , 2010; Vanreusel et al. ., 2016). Эти признаки делают глубоководные виды и сообщества чувствительными к антропогенным стрессорам с низкой устойчивостью к нарушениям, связанным с деятельностью человека (Schlacher et al., 2014; Clark et al., 2016).

Здесь мы стремимся обобщить текущую информацию о типичных воздействиях морских нефтегазовых операций и рассмотреть существующие стратегии и правила управления, чтобы обеспечить основу для набора рекомендаций для общей стратегии управления для ограничения воздействия на окружающую среду, связанного с глубоководными работами. -вода (>200 м) нефтяная и газовая промышленность. Защитные меры могут включать пространственное управление (т. е. пространственные ограничения, охраняемые морские районы), управление деятельностью (т. е. ограничения на отраслевые методы) и временное управление (т. е. временные или сезонные ограничения). Эти формы управления были реализованы и применялись с разной степенью успеха в ряде юрисдикций. Учитывая весьма изменчивый характер местных правил управления, некоторые отдельные операторы глубоководной нефтегазовой отрасли переняли внутренние передовые методы и/или импортировали эксплуатационные ограничения из других юрисдикций, чтобы ограничить свою ответственность в регионах, где практически отсутствует система управления. место. Однако по-прежнему не существует стандартного набора передовых подходов, который имел бы широкую поддержку.

Глубоководная нефтяная и газовая промышленность

Промышленная разработка запасов нефти и газа ведется в мелководных морских районах с 1897 года, когда скважины, пробуренные в море с пирсов в Саммерленде, Калифорния, впервые дали нефть (Hyne, 2001). К 1960-м годам это бурение переместилось в более глубокие морские районы, поскольку легкодоступные ресурсы сократились, технология морского бурения улучшилась и были обнаружены большие запасы углеводородов. В настоящее время бурение на нефть и газ является обычным делом во всех морских средах, при этом основная добыча на больших глубинах (> 200 м) ведется в таких районах, как Арктика, северная часть Северной Атлантики (британские и норвежские воды), Восточная и Западная Африка, залив Мексика, Южная Америка, Индия, Юго-Восточная Азия и Австралия (рис. 1). Сверхглубоководная (> 1000 м) добыча все еще находится на ранних стадиях и, вероятно, увеличится в ближайшие годы, при этом наиболее активная разработка будет вестись в Мексиканском заливе, где основные запасы находятся на глубине до 3000 м. м. Добыча газовых гидратов все еще находится в стадии разработки, и хотя многие выводы и рекомендации, содержащиеся здесь, могут быть применены к этой зарождающейся отрасли, мы не рассматриваем здесь эту деятельность в явном виде.

Глубоководная разведка включает в себя несколько этапов (Kark et al., 2015), обычно начиная с акустического дистанционного зондирования (сейсморазведки) для понимания геологии недр и структуры потенциального резервуара углеводородов (Gausland, 2003). Если обнаружены подходящие объекты, бурятся одна или несколько разведочных скважин для подтверждения интерпретации акустических данных и определения характера коллектора. Если будут обнаружены экономически извлекаемые запасы углеводородов, участок может перейти к добыче (Hyne, 2001). Обычно это включает бурение одной или нескольких оценочных скважин, за которыми следуют несколько эксплуатационных скважин, а также установку различной наземной (например, плавучих добывающих, складских и разгрузочных судов) и подводной инфраструктуры (например, манифольдов, управляющих кабелей и экспортных линий). Примером крупной глубоководной операции является месторождение BP Greater Plutonio у берегов Анголы, площадь которого составляет 140 км 9 .0221 2 и состоит из 43 скважин на глубине воды 1200–1500 м. Как только месторождение введено в эксплуатацию (на это может уйти несколько лет), углеводороды экспортируются по трубопроводам и/или танкерами. По мере разработки месторождения может потребоваться дополнительное бурение либо для расширения месторождения, либо для увеличения добычи нефти или газа (Boesch and Rabalais, 1987).

В глубоководных условиях бурение обычно осуществляется с помощью полупогружных буровых установок или буровых судов, которые удерживаются на месте с помощью якорей или динамического позиционирования (рис. 2). На месторождении различные скважины соединяются между собой серией труб и контрольных кабелей (Hyne, 2001). Отдельные колодцы могут иметь диаметр 1 м и длину несколько километров. Бурение отдельной скважины может занять от 1 до 3 месяцев. В процессе бурения используются жидкости, которые выполняют ряд различных функций (например, обеспечивают гидростатическое давление, охлаждают и очищают бур, уносят буровой шлам, ограничивают коррозию, смазывают). Жидкостью может быть морская вода или комбинация химических веществ, часто называемая буровым раствором (см. разделы ниже). Стальная труба, известная как обсадная труба, вставляется в скважину за буровой установкой и в конечном итоге цементируется на месте (Hyne, 2001). Обычно для первой секции скважины, которая может уходить в осадок на 600 м, буровой шлам (выбуренные обломки горной породы) не задерживается и выталкивается на поверхность дна через обсадную трубу с бурового раствора и образуют «кучу шлама» (Jones et al., 2006). После того, как эта первая секция («верхняя скважина») завершена и зацементирована на месте, на морском дне устанавливается противовыбросовый превентор (ПВП) (Hyne, 2001). Противовыбросовый превентор содержит ряд клапанов, управляющих скважиной, и после его установки скважина эффективно герметизируется, а буровые растворы и шлам можно рециркулировать на буровую установку для обработки и повторного использования. После обработки с целью уменьшения или устранения содержания нефти и стабилизации и/или отверждения отходов буровой шлам можно сбрасывать за борт, отправлять на берег для дальнейшей переработки и утилизации или повторно закачивать на морское дно (Boesch and Rabalais, 19). 87; Болл и др., 2012).

Рис. 2. Первичные сбросы наносов, произведенные во время разведочного бурения на большой глубине . Эти эффекты почти идентичны, независимо от того, используется ли для бурения полупогружная буровая установка (как показано) или буровое судно.

Оценка воздействия на окружающую среду

Воздействие нефтегазовых операций на окружающую среду может влиять на виды, популяции, сообщества или экосистемы путем изменения различных экологических параметров (например, биоразнообразия, биомассы, продуктивности и т. д.). На уровне проекта потенциальное воздействие обычно оценивается с помощью формального процесса, называемого оценкой воздействия на окружающую среду (ОВОС). Обычно они включают идентификацию, прогнозирование, оценку и смягчение последствий до начала проекта. Ключевые стандартные компоненты ОВОС включают: (i) описание предполагаемого развития, включая информацию о размере, местоположении и продолжительности проекта, (ii) базовое описание окружающей среды, (iii) описание потенциального воздействия на окружающую среду , (iv) предлагаемое смягчение воздействия, и (v) выявление пробелов в знаниях. Смягчение в текущих нефтегазовых проектах рекомендуется следовать иерархии смягчения: предотвращение, минимизация, восстановление и компенсация (Всемирный банк, 2012). Стратегии управления окружающей средой, в частности те, которые позволяют избежать и свести к минимуму воздействие проектов на окружающую среду, устанавливаются в процессе ОВОС и могут стать условиями работы. В результате этот элемент процесса ОВОС особенно важен для упреждающего предотвращения серьезного воздействия на морскую среду (Beanlands and Duinker, 19).84). Установление соответствующих исходных данных и контрольных эталонных участков имеет решающее значение как для эффективной разработки ОВОС, так и для последующей оценки и мониторинга прогнозов ОВОС.

ОВОС включают прогнозы того, как экологическое «исходное» состояние может измениться в ответ на развитие и деятельность. Регулирующие органы обычно дают рекомендации по соответствующей оценке потенциального воздействия на экологические параметры, такие как биоразнообразие. Например, Министерство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства Великобритании (DEFRA) предлагает учитывать: (i) увеличение или уменьшение разнообразия видов, (ii) увеличение или уменьшение разнообразия и численности внутри видов, (iii) увеличение или потери в объеме пространства для экосистем и мест обитания, (iv) увеличение или уменьшение физической связанности экосистем и мест обитания и (v) экологические изменения в пределах экосистем и мест обитания. В рекомендации DEFRA отмечается, что для оценки биоразнообразия обязательно потребуются некоторые базовые знания, по которым можно будет оценить предлагаемое развитие и любое потенциальное воздействие, которое может возникнуть.

Надежность прогнозов ОВОС в значительной степени зависит от качества существующих экологических данных (например, пространственного и временного охвата, показателей естественной изменчивости, таксономического разрешения, наблюдаемых и собранных типов фауны и т. д.), а также эмпирических данных или модельных прогнозов как экологические объекты реагируют на факторы стресса человека. Даже в самых известных глубоководных средах потребность в запланированных, согласованных и непротиворечивых экологических данных для информирования ОВОС может потребовать новых значительных операций по съемке. Например, в ИЭЗ Великобритании Фарерско-Шетландский пролив был предметом обширных океанографических исследований с конца 1800-х годов (например, Thomson, 1873). Тем не менее, нефтяная промышленность и регулирующие органы Великобритании сочли целесообразным провести крупномасштабное исследование глубоководной среды в начале промышленной деятельности (Mordue, 2001). В Мексиканском заливе имеются общерегиональные оценки структуры глубоководных сообществ для различных групп фауны (например, Rowe and Menzel, 1971; Кордес и др., 2006, 2008; Роу и Кенникатт, 2008 г.; Демопулос и др., 2014; Кваттрини и др., 2014). Однако после инцидента с Deepwater Horizon по-прежнему не хватало исходных данных в непосредственной близости от мест воздействия и для многих ключевых компонентов экосистемы, включая микробные сообщества и процессы (Joye et al. , 2016). Это отражено в основной рекомендации недавнего обзора (Turrell et al., 2014), в котором оценивалась наука, необходимая для реагирования на глубоководный разлив нефти в Великобритании, в котором подчеркивалась необходимость разработки надежных «физических, химических и биологические фоны» в глубоководных районах добычи нефти и газа.

Важнейшим следующим шагом является проверка прогнозов ОВОС и эффективности реализованных мер по смягчению последствий с помощью хорошо продуманного и последовательного мониторинга окружающей среды. Как правило, уместна некоторая форма мониторинга «до-после/контроль-воздействия» (BACI) (Underwood, 1994), поскольку это позволит обнаруживать случайные воздействия в дополнение к воздействиям, ожидаемым от обычных операций (Wiens and Parker, 1995). ; Иверсен и др., 2011). Однако этому часто уделяется меньше внимания и ресурсов, чем самой ОВОС, и в большинстве юрисдикций предъявляются минимальные требования к программам мониторинга (таблица 1). Долгосрочный мониторинг глубоководных месторождений, как правило, проводится редко (например, Hartman et al. , 2012), а долгосрочный экологический мониторинг глубоководных месторождений нефти и газа крайне ограничен. Существенным исключением являются две системы обсерваторий, которые были установлены в глубоководных районах Анголы для регистрации долгосрочных естественных и антропогенных изменений в физической, химической и биологической среде и для понимания темпов восстановления после непредвиденных воздействий ( Вардаро и др., 2013). Мониторинг также следует проводить после прекращения производства и в течение всего периода вывода из эксплуатации. Например, в Норвегии такой мониторинг требуется каждые 3 года на этапе производства и после прекращения производства (Iversen et al., 2011).

Таблица 1. Краткое изложение некоторых примеров правил, касающихся защиты морской среды обитания и видов в различных ИЭЗ по всему миру .

Помимо ОВОС для конкретных проектов, экологические оценки могут также проводиться на более широком (например, региональном или национальном) уровне, например, в форме стратегических экологических оценок (СЭО). Такие широкие оценки могут охватывать один промышленный сектор или несколько секторов и могут включать широкий анализ экологических и социально-экономических последствий планов развития. Эти оценки, как правило, направлены на то, чтобы помочь регулирующим органам определить варианты развития, которые могут обеспечить как устойчивое использование, так и национальные и международные природоохранные цели (Noble, 2000; Jay, 2010). Несмотря на общепризнанные преимущества интеграции стратегических/региональных оценок в процесс планирования и управления, их применение в планировании оффшорной деятельности все еще относительно ограничено (Noble et al., 2013). Примеры региональных оценок разработки морских месторождений нефти и газа известны в атлантических водах Канады (например, LGL Ltd., 2003 г.), в норвежском Баренцевом море (Hasle et al., 2009 г.).), морской район Великобритании (например, Geotek Ltd. и Hartley Anderson Ltd., 2003 г.) и Мексиканский залив (например, Minerals Management Service, 2003 г. ). Процедуры оценки (например, с точки зрения правового мандата, целей, процесса, уровня детализации), применяемые в этих странах, различаются, но оценки, как правило, включали в себя компиляцию региональных исходных данных, идентификацию экологических уязвимостей и определение того, где в будущем разведка углеводородов может быть проведена. имеют место или их следует избегать (Fidler and Noble, 2012).

Последствия обычной деятельности

Обычная нефтегазовая деятельность может оказывать вредное воздействие на окружающую среду на каждом из основных этапов разведки, добычи и вывода из эксплуатации (рис. 3). На этапе разведки воздействия могут возникать в результате косвенных (звук и движение транспорта) и прямых физических (якорные цепи, буровой шлам и буровые растворы) воздействий. Дополнительные прямые физические воздействия возникают на этапе добычи по мере прокладки трубопроводов и увеличения объема сбрасываемых пластовых вод. Наконец, вывод из эксплуатации может привести к ряду прямых воздействий на морское дно и повторному попаданию загрязняющих веществ в окружающую среду. Крайне важно, чтобы все потенциальные воздействия рутинных операций учитывались при разработке стратегий управления, будь то на местном или региональном уровне, для морской нефтегазовой деятельности.

Рисунок 3. Схема воздействия типичного глубоководного бурения .

Воздействие глубоководных работ по добыче нефти и газа начинается во время сейсморазведки, которая используется для выявления подземной геологии и обнаружения потенциальных резервуаров. Эти воздействия включают подводное звуковое и световое излучение и повышенную активность судов. Уровни звука, создаваемые во время сейсморазведки, различаются по интенсивности, но в некоторых случаях звуковые волны от этих съемок были обнаружены на расстоянии почти 4000 км от исследовательского судна (Nieukirk et al., 2012). Оценки воздействия акустических возмущений в первую очередь были сосредоточены на морских млекопитающих. Зарегистрированные эффекты включают нарушение поведения (например, кормление, размножение, отдых, миграция), маскирование звуков, используемых для общения и навигации, локальное смещение, физиологический стресс, а также физические травмы, включая временное или постоянное нарушение слуха (Gordon et al. , 2004; Саутхолл и др., 2008; Мур и др., 2012). Эксперименты с воздействием на морских млекопитающих и моделирование распространения шума позволяют предположить, что нарушение слуха может произойти в пределах от нескольких 100 м до км от источника звука, при этом поведение избегания более изменчиво, но обычно обнаруживается на больших расстояниях (Southall et al., 2008). Напротив, потенциальное воздействие звука на рыб и беспозвоночных остается плохо изученным, но может быть значительным (Hawkins et al., 2014). Например, у личинок морского гребешка, подвергшихся воздействию сейсмических импульсов, зарегистрированы значительные задержки развития и пороки развития (de Soto et al., 2013). Воздействие подводных широкополосных звуковых полей, которые напоминают морские перевозки и строительные работы, также может влиять на активность и поведение основных биотурбирующих видов в отложениях (Solan et al., 2016).

Работы на нефтяных месторождениях связаны со значительным количеством искусственного освещения (например, электрическое освещение, газовые факелы), которое потенциально может повлиять на экологические процессы в верхних слоях океана, такие как вертикальная миграция планктона (Moore et al. , 2000). Искусственный ночной свет также привлекает множество видов, в том числе кальмаров, крупных хищных рыб и птиц (Longcore and Rich, 2004). Подводное освещение, например, используемое на дистанционно управляемых транспортных средствах, скорее всего, будет иметь сравнительно небольшое воздействие, хотя оно может быть значительным в случае видов с чрезвычайно чувствительной зрительной системой (Herring et al., 19).99).

После начала строительства инфраструктуры прямое воздействие на места обитания и связанную с ними фауну возрастает (таблица 2). Размещение объектов инфраструктуры на морском дне, таких как якоря и трубопроводы, будет непосредственно воздействовать на морское дно и вызывать временное увеличение локальных отложений. Обычно для швартовки полупогружной буровой установки используют 8–12 якорей. Пространственная протяженность ударов якоря о морское дно варьируется в зависимости от рабочей глубины, но обычно в 1,5–2,5 раза превышает глубину воды при проведении операции (Vryhof Anchors BV, 2010). Когда якоря установлены, они тянутся по морскому дну, повреждая донные организмы и оставляя шрам от якоря на морском дне. Воздействие якорей в глубоководных районах вызывает наибольшую озабоченность в биогенных местообитаниях, таких как образованные кораллами и губками, которые являются хрупкими и малоустойчивыми к физическим воздействиям (Hall-Spencer et al., 2002; Watling, 2014). Было показано, что операции с якорями напрямую воздействуют на коралловые сообщества посредством физического нарушения и увеличения локального осадконакопления, при этом ширина коридора воздействия оценивается примерно в 100 м (Ulfsnes et al., 2013). Прокладка трубопроводов также изменяет местные условия обитания на морском дне за счет добавления твердого субстрата, который, в свою очередь, может поддерживать сидячую эпифауну и/или привлекать подвижные бентические организмы (Lebrato and Jones, 2009).). Ульфснес и др. (2013) оценили коридор воздействия шириной 50 м для установки трубопровода, включая смещение существующего твердого основания. Коррозия и утечка из трубопроводов также создают риск воздействия потенциально опасного загрязнения на глубоководную фауну.

Таблица 2. Виды воздействия морской нефтегазовой деятельности .

Процесс бурения включает удаление отходов, включая буровой шлам и избыток цемента, жидкости (буровой раствор), пластовую воду и другие химические вещества, которые могут оказывать пагубное воздействие на окружающую среду (Gray et al., 1990). Буровой шлам – это фрагменты горной породы, образующиеся в процессе бурения. Химический состав буровых растворов разнообразен и изменился от более токсичных растворов на нефтяной основе (которые в настоящее время ограничены во многих юрисдикциях) до более современных синтетических жидкостей и жидкостей на водной основе. Типы жидкостей, наиболее часто используемые в настоящее время, обычно считаются менее токсичными, чем жидкости на масляной основе, но они не лишены неблагоприятных биологических эффектов (Daan and Mulder, 1996; Breuer et al. , 2004; Bakhtyar and Gagnon, 2012; Gagnon). и Бахтияр, 2013; Эдж и др., 2016). Пластовая вода представляет собой загрязненную воду, связанную с процессом добычи нефти и газа, с оценочным глобальным коэффициентом добычи 3:1 вода:нефть в течение срока службы скважины (Хатиб и Вербеек, 2002; Нефф, 2002; Фахру’л-Рази и др.). ., 2009). Однако следует отметить, что это среднее глобальное значение, и эти оценки сильно различаются между месторождениями углеводородов, при этом отношение воды к нефти увеличивается в течение срока службы одной скважины. Пластовая вода в основном состоит из пластовой воды, извлекаемой при добыче нефти и газа, но может также содержать морскую воду, ранее закачанную в пласт вместе с растворенными неорганическими солями, растворенными и диспергированными углеводородами, растворенными минералами, микроэлементами, природными радиоактивными веществами, производственные химикаты и растворенные газы (Хансен и Дэвис, 1994; Нефф, 2002; Фахру’л-Рази и др., 2009; Бакке и др., 2013). Пластовая вода, являющаяся основным источником загрязняющих веществ при добыче нефти и газа, перед сбросом обычно обрабатывается в соответствии со строгими правилами (например, OSPAR, 2001).

Пространственный след сброса зависит от объема сброса, глубины сброса, местной гидрографии, гранулометрического состава, скорости оседания и образования хлопьев, а также времени, прошедшего с момента сброса (Neff, 2005; Niu et al., 2009).). Хотя объемы, вероятно, сильно различаются в зависимости от местных условий на активной стадии бурения, выбросы из одной глубоководной скважины на глубине 900 м у побережья Бразилии составили ~270 м ³ шлама, 320 м ³ флюидов на водной основе и 70 м ³ неводных флюидов (Pivel et al., 2009). Эти типы сбросов могут образовывать скопления шлама толщиной до 20 м в пределах 100–500 м от буровой площадки (Бройер и др., 2004; Джонс и др., 2006; Пивел и др., 2009).). Визуальная оценка 10 недавно пробуренных глубоководных скважин глубиной от 370 до 1750 м, пробуренных с использованием современных передовых методов в северо-восточном Атлантическом океане, зафиксировала визуальные скопления шлама в радиусе 50–150 м от устья скважины (Джонс и Гейтс, 2010 г. ). ).

Потенциальное воздействие на сообщества морского дна может быть результатом как химических токсикантов, так и физического воздействия (см. сводку в Таблице 3, Рисунок 4). Снижение концентрации кислорода, обогащение органическими веществами, увеличение концентрации углеводородов и увеличение количества металлов могут изменить биогеохимические процессы и привести к образованию сероводорода и аммиака (Neff, 2002). В настоящее время имеется мало информации о влиянии этих процессов на микробный уровень. На уровне многоклеточных животных изменения плотности, биомассы и разнообразия ассоциаций протистанов, мейо-, макро- и мегафауны на уровне сообществ были зарегистрированы в нескольких исследованиях (Gray et al., 19).90; Карри и Айзекс, 2005 г.; Джонс и др., 2007 г.; Нетто и др., 2009 г.; Сантос и др., 2009 г.; Ланцен и др., 2016). Эти изменения были связаны с удушением буровым шламом и повышенными концентрациями вредных металлов (например, бария) и углеводородов (Holdway, 2002; Breuer et al. , 2004; Santos et al., 2009; Trannum et al., 2010).

Таблица 3. Примеры обнаруженной пространственной протяженности («сферы влияния») и вероятного восстановления бентоса в связи с пространственной близостью к морским нефтегазовым буровым работам на морском дне .

Рисунок 4. Наглядные примеры пространственного распределения бентоса, связанного с разведочными и плановыми буровыми работами (т. е. без учета крупных аварийных разливов; дополнительную информацию о графических исследованиях см. в таблице 3 ) . Обратите внимание, что удары в (A,B) относятся к буровым растворам на масляной основе, а удары в (F) относятся к месту, где не использовалась смазка для бурения, в то время как в остальных исследованиях (C–E, G–I) были получены с участков, где использовались буровые растворы на водной основе.

Обнаруженные экологические изменения, связанные с текущей практикой, обычно обнаруживаются в пределах 200–300 м от устья колодца (Currie and Isaacs, 2005; Gates and Jones, 2012), но иногда могут достигать 1–2 км для чувствительных видов ( Пейн и др. , 2014). Предыдущие методы бурения, при которых буровые растворы на нефтяной основе использовались для всего процесса бурения (использование таких методов в настоящее время строго регулируется в большинстве юрисдикций), по-видимому, вызывали воздействие на бентос на расстоянии более 5 км от точки сброса (Olsgard and Gray, 19).95). Более свежие данные, основанные на современных методах бурения, свидетельствуют о том, что воздействие пластовой воды на донные организмы будет ограничено 1–2 км от источника (Bakke et al., 2013). Покрытие морского дна буровым шламом толщиной всего 3 мм может привести к заметному воздействию на инфауну (Schaaning et al., 2008). Однако даже за пределами наблюдаемых отвалов наблюдаются количественные изменения численности мейофауны и состава сообществ (Montagna, Harper, 199).6; Нетто и др., 2009). Изменения в структуре сообществ также наблюдались за пределами областей визуально видимого нарушения морского дна в результате увеличения количества падальщиков и оппортунистического питания мертвыми животными (Jones et al. , 2007; Hughes et al., 2010). Несмотря на периодические наблюдения увеличения численности падальщиков в затронутых районах, было высказано предположение, что фауна загрязненных шламом отложений представляет собой уменьшенный пищевой ресурс для популяций рыб (например, меньший размер тела, потеря видов эпифауны, переход от офиур к полихетам; Olsgard и Грей, 19 лет95).

Холодноводные кораллы (рис. 5) были объектом многочисленных исследований воздействия. Сбросы от типичных операций могут оказывать воздействие на глубоководные сообщества холодноводных кораллов за счет удушающих и токсических эффектов (Лепланд и Мортенсен, 2008 г.; Персер и Томсен, 2012 г.; Ларссон и др., 2013 г.). В лабораторных исследованиях у каменистого коралла Lophelia pertusa , образующего каркас рифа, наблюдалась значительная гибель полипов после заглубления бурового шлама толщиной 6,5 мм, что является максимально допустимым при оценке экологического риска в Норвегии (Larsson and Purser, 2011). В результате на месторождении Морвин в Норвегии, где бурение велось вблизи Lophelia reef, была разработана новая система транспортировки шлама для сброса шлама примерно в 500 м от скважины и вниз по течению от наиболее значительных коралловых рифов (Purser, 2015). Место выброса было определено для минимизации воздействия на основе имитационного моделирования рассеивания шлама (Reed and Hetland, 2002). Последующий мониторинг девяти рифов на расстоянии от 100 м до 2 км от места сброса показал, что эта мера по смягчению последствий оказалась в целом успешной. Хотя концентрации бурового шлама >25 частей на миллион наблюдались на нескольких наблюдаемых рифах, не было зарегистрировано очевидных визуальных воздействий на коралловые сообщества (Purser, 2015). Однако было показано, что такая концентрация бурового шлама оказывает значительное негативное влияние на L. pertusa в лабораторных экспериментах (Larsson et al., 2013).

Рисунок 5. Глубоководные сообщества вблизи буровых работ . (A) Бентические сообщества вскоре после удушения (светло окрашенными) вырубками на поле Торнадо (глубина 1050 м), Фарерско-Шетландский пролив, Великобритания. (B) Край бурового шлама на месторождении Лагган, Фарерско-Шетландский пролив, Великобритания (рис. 4D из Jones et al., 2012a). (C) Атлантический большеголов, Hoplostethus occidentalis, среди L. pertusa вокруг заброшенной испытательной сваи возле Цинка на глубине 450 м в Мексиканском заливе. Изображение предоставлено программой Lophelia II, Бюро энергетики и управления океаном США и Управлением океанических исследований и исследований NOAA. (D) Внешний вид в 2013 г. колонии Paramuricea biscaya , поврежденной во время разлива нефти на платформе Deepwater Horizon в 2010 г. Изображение предоставлено ECOGIG, исследовательским консорциумом, финансируемым GoMRI, и Ocean Exploration Trust. (E,F) : Сообщества с выходом метана из района исключительной экономической зоны Тринидада и Тобаго, предназначенного для будущей разработки нефти и газа. Компания Ocean Exploration Trust выражает благодарность за использование этих фотографий с E/V 9.0192 Наутилус Экспедиция 2014 г.

В некоторых условиях воздействие нефтегазовых операций может усугубляться другими антропогенными воздействиями, особенно по мере того, как антропогенное воздействие на глубоководную среду продолжает увеличиваться (например, Glover and Smith, 2003; Ramirez-Llodra et al. , 2011; Карк и др., 2015). Изменение климата и океана, включая более высокие температуры, расширение зон кислородного минимума и закисление океана, усугубит более прямое воздействие нефтегазовой промышленности за счет увеличения метаболических потребностей. Множественные стрессоры могут действовать как аддитивные эффекты, синергетические эффекты или антагонистические эффекты (Crain et al., 2008). В то время как исследования взаимодействия между климатическими переменными (температура, кислород, pH, CO ₂ ), а воздействие бурения встречается редко или отсутствует, множественные стрессоры обычно имеют антагонистические эффекты на уровне сообщества, но синергетические эффекты на уровне популяции (Crain et al., 2008). На самом базовом уровне экспериментальная работа показала, что повышение температуры обычно увеличивает токсичность нефтяных углеводородов и других соединений (Cairns et al., 1975; Tatem et al., 1978), что позволяет предположить, что воздействие на окружающую среду, которое было дата может увеличиться по величине и расстоянию по мере продолжения изменения климата.

Глубоководный промысел оказывает значительное воздействие на глубоководные виды, при этом пагубные последствия распространяются на места обитания и экосистемы за пределами целевых популяций (Benn et al., 2010; Clark et al., 2016). Некоторые авторы отмечают, что физическое присутствие нефтегазовой инфраструктуры может защитить вылавливаемые виды или места обитания путем создания запретных для рыболовства зон (Hall, 2001; Love et al., 2006) путем создания новых мест обитания на рифах (sensu Montagna et al. ., 2002), а также функционируя как устройства для сбора рыбы (Hinck et al., 2004). Хотя значение нефтегазовой инфраструктуры во вторичной добыче и рыболовстве, особенно в глубоководных районах, неоднозначно (Bohnsack, 1989; Бейн, 2002 г.; Понти, 2002 г.; Пауэрс и др., 2003 г.; Фаби и др., 2004 г.; Kaiser and Pulsipher, 2006), есть некоторые свидетельства того, что это может произойти (Claisse et al., 2015). Таким образом, инфраструктура нефтяной промышленности может оказывать определенное положительное влияние даже на большой глубине (Macreadie et al. , 2011), главным образом с точки зрения создания убежищ от воздействия рыболовства (например, Wilson et al., 2002).

Инфраструктура нефтяных месторождений также может служить твердым субстратом для заселения бентосными беспозвоночными, включая склерактиниевые кораллы и октокораллы (Hall, 2001; Sammarco et al., 2004; Gass and Roberts, 2006; Larcom et al., 2014). Широко распространенный коралл L. pertusa (рис. 5) был обнаружен на многочисленных структурах нефтяных месторождений в северной части Северного моря (Bell and Smith, 1999; Gass and Roberts, 2006), а также на инфраструктуре в Фарерско-Шетландском проливе (Hughes, 2011) и северной части Мексиканского залива (Larcom et al., 2014). Эти искусственные сооружения могут улучшить связность популяций (Atchison et al., 2008) и стать ступеньками как для местных, так и для потенциально инвазивных видов, что было продемонстрировано для мелководных видов, которые обычно не могут рассеяться на больших пространствах. открытая вода (Page et al. , 2006; Coutts and Dodgshun, 2007; Sheehy and Vik, 2010). Таким образом, повышенная связанность, обеспечиваемая этими искусственными сооружениями, может рассматриваться как положительно, так и отрицательно, и трудно делать прогнозы о потенциальных преимуществах или вреде увеличения доступности твердого глубоководного субстрата.

Последствия аварийных сбросов

Нефтегазовые операции могут привести к аварийным выбросам углеводородов, при этом вероятность аварийного разлива или выброса увеличивается с глубиной операций (Muehlenbachs et al., 2013). Управление реагирования и восстановления NOAA США регистрирует в среднем 1–3 разлива в неделю в ИЭЗ США, но большинство из них относительно небольшие и происходят вблизи берега. На внешнем континентальном шельфе США в период с 1971 по 2010 год произошло 23 крупных разлива более 1000 баррелей (160 000 л) нефти, или в среднем один раз в 21 месяц (Anderson et al., 2012). Кроме того, в мировом масштабе произошло 166 разливов объемом более 1000 баррелей, произошедших при морской транспортировке нефти в период с 19 по 19 мая. 74 и 2008 г., или один раз в 2,5 месяца (Anderson et al., 2012). Наибольший риск для морской среды исходит от неконтролируемого выброса углеводородов из резервуара, известного как выброс (Johansen et al., 2003). Моделирование рисков предполагает, что событие масштаба инцидента Deepwater Horizon может произойти в интервале от 8 до 91 года, или примерно раз в 17 лет (Eckle et al., 2012). Произошло несколько крупных выбросов нефти на шельфе, в том числе скважина IXTOC-1 в Баия-де-Кампече, Мексика, где 3,5 миллиона баррелей нефти было выброшено на глубину 50 м в течение 9месяцев (Jernelov and Linden, 1981; Sun et al., 2015) и выбросом Экофиска, когда на глубину 70 м было выброшено 200 000 баррелей (32 миллиона литров) нефти (Law, 1978). Хотя все эти примеры представляют собой случайные сбросы, частота, с которой они происходят в прибрежных водах, предполагает, что их можно ожидать во время «типичных» операций.

Наиболее хорошо изученным примером крупного глубоководного выброса была скважина Макондо в Мексиканском заливе в 2010 г. (Joye et al., 2016). В результате этого выброса было выброшено около 5 миллионов баррелей (800 миллионов литров) нефти на глубину около 1500 м (McNutt et al., 2012). Около половины нефти поднялось на поверхность, в то время как остальные газообразные углеводороды и нефть, взвешенные в виде микрокапель, остались в подземном шлейфе с центром на глубине около 1100 м, который прошел ~ 50 км от устья скважины (Camilli et al., 2010). Поверхностные нефтяные пятна взаимодействовали с планктонными сообществами и минеральными частицами, образуя эмульсию нефтесодержащего морского снега (Passow et al., 2012). Этот материал впоследствии наблюдался в виде слоя отложений на глубоководном дне, который был обнаружен на площади ~3200 км 9 .0221 2 (Chanton et al., 2014; Valentine et al., 2014). Воздействия на морское дно, о чем свидетельствуют повышенные концентрации углеводородов и изменения соотношения нематод и веслоногих ракообразных, были обнаружены на площади более 300 км 90 221 2 90 222 , при этом очаговые воздействия наблюдались в радиусе 45 км от буровой (Montagna et al. и др., 2013; Багулей и др., 2015). Этот загрязненный нефтью морской снег также оказал воздействие на мезофотные и глубоководные коралловые сообщества (White et al., 2012; Silva et al., 2015; рис. 5).

Глубоководные коралловые сообщества были загрязнены слоем хлопьевидного материала, включающего нефть, отпечатавшуюся на скважине Макондо, и компоненты химического диспергатора, использовавшегося при ликвидации последствий (White et al., 2012, 2014). Воздействия на кораллы были обнаружены в ряде мест на расстоянии до 22 км от колодца и до глубины воды (1950 м), превышающей устье колодца (Hsing et al., 2013; Fisher et al., 2014a). Тяжесть воздействия на колонии кораллов, по-видимому, связана с расстоянием от колодца: более 50 % кораллов имеют более 10 % повреждений колоний ближе к колодцу, а менее обширные пятнистые повреждения зарегистрированы на более удаленных участках (Фишер). и др., 2014а). О повышенных концентрациях углеводородов и изменениях в сообществах инфауны сообщалось в пробах донных отложений, взятых рядом с затронутыми участками кораллов (Fisher et al. , 2014b).

Диспергаторы или химические эмульгаторы наносятся на разливы нефти с целью рассеивания поверхностных пятен. В период с 1968 по 2007 год во всем мире было зарегистрировано более 200 случаев использования диспергентов (Steen, 2008). Применение диспергентов обычно эффективно для диспергирования крупных скоплений нефти, хотя их эффективность зависит от состава нефти, динамики перемешивания, температуры, солености и наличия света (Weaver, 2004; Henry, 2005; NRC, 2005; Chandrasekar et al., 2006). ; Куль и др., 2013). Однако использование диспергентов создает два дополнительных воздействия: (i) токсическое воздействие самого диспергатора и (ii) более широкое и/или более быстрое загрязнение окружающей среды в результате рассеивания углеводородов.

Использование диспергентов может вызвать повышение концентрации углеводородов в окружающей среде (Pace et al., 1995) и прямое токсическое воздействие (Epstein et al., 2000). Диспергаторы увеличивают площадь поверхности взаимодействия нефти и воды (Pace et al. , 1995), якобы повышая биологическую доступность нефтяных соединений (Couillard et al., 2005; Schein et al., 2009), потенциально усиливая токсическое воздействие (Chandrasekar et al., 2009). al., 2006; Goodbody-Gringley et al., 2013; DeLeo et al., 2016). Однако в случае аварии на платформе Deepwater Horizon было показано, что использование диспергентов препятствует разложению углеводородов микроорганизмами (Kleindienst et al., 2015). Известно, что химически диспергированная нефть снижает оседание личинок, вызывает аномальное развитие и вызывает дегенерацию тканей сидячих беспозвоночных (Epstein et al., 2000; Goodbody-Gringley et al., 2013; DeLeo et al., 2016). Само по себе воздействие диспергентов оказалось токсичным для личинок мелководных кораллов (Goodbody-Gringley et al., 2013) и глубоководных октокораллов (DeLeo et al., 2016). Некоторые из потенциально токсичных компонентов диспергентов могут годами сохраняться в морской среде (White et al., 2014), но их мало.0192 in situ или даже ex situ исследования воздействия диспергентов на глубоководные организмы.

Восстановление после ударов

Типичные воздействия бурения могут сохраняться в течение длительного времени (от лет до десятилетий) в глубоководных районах (таблица 3). В глубоких водах, как правило, низкоэнергетический гидродинамический режим может привести к долговременному сохранению сбрасываемого материала, будь то преднамеренный или случайный (Neff, 2002; Chanton et al., 2014). Загрязнение донных отложений углеводородами, особенно ПАУ, вызывает особую озабоченность, поскольку эти соединения могут сохраняться в течение десятилетий, создавая значительный риск длительного экотоксикологического воздействия. Углеводороды от разлива «Престиж» у побережья Галисии все еще присутствовали в приливных отложениях через 10 лет после разлива (Bernabeu et al., 2013), а также в нефтяных остатках с нефтяной баржи 9.0192 Florida все еще обнаруживались в отложениях солончаков в Западном Фалмуте, Массачусетс, спустя 30 лет (Reddy et al., 2002). В Норвежском море (глубина 380 м) произошло сокращение видимого следа бурового шлама с радиуса более 50 м до ~20 м за 3 года, но химическое загрязнение сохранилось на большей площади (Гейтс и Джонс, 2012 г. ). ). В Фарерско-Шетландском проливе (500–600 м) видимый буровой шлам уменьшился с радиуса более 85–35 м за 3-летний период, в то время как на соседней 10-летней буровой площадке наблюдались визуально отчетливые сваи шлама на радиус всего 15–20 м (Jones et al., 2012a). Восстановление бентических местообитаний может занять больше времени на участках, где движения придонных вод ограничивают распространение выбуренной породы (Breuer et al., 2004).

Большая часть глубоководного дна характеризуется сравнительно низкими температурами и низким уровнем снабжения пищей. Следовательно, глубоководные сообщества и отдельные особи обычно ведут более медленный темп жизни, чем их мелководные собратья (рассмотрено в Gage and Tyler, 1991; McClain and Schlacher, 2015). Глубоководные кораллы и сообщества холодных просачиваний (рис. 5) представляют собой аномальные экосистемы с высокой биомассой в глубоководных районах и часто встречаются в районах, представляющих экономический интерес, из-за их прямого (энергетический и углеродный источник) или косвенного (субстрат в виде аутигенных карбонат) ассоциация с флюидами, богатыми нефтью и/или газом (Masson et al. , 2003; Coleman et al., 2005; Schroeder et al., 2005; Cordes et al., 2008; Bernardino et al., 2012; Jones et al. др., 2014). Трубчатые черви холодного просачивания и глубоководные кораллы демонстрируют медленный рост и одни из самых высоких показателей продолжительности жизни среди морских многоклеточных животных, обычно от десятилетий до сотен лет, но иногда и до тысяч лет (Fisher et al., 19).97; Бергквист и др., 2000; Эндрюс и др., 2002; Рорк и др., 2006 г.; Кордес и др., 2007 г.; Уотлинг и др., 2011). Динамика пополнения и колонизации этих сообществ недостаточно изучена, но пополнение, по-видимому, происходит медленно и эпизодически у трубчатых червей из холодных источников (Cordes et al., 2003), мидий (Arellano and Young, 2009) и глубоководных кораллов ( Thresher et al., 2011; Lacharité and Metaxas, 2013; Doughty et al., 2014).

Из-за сочетания медленного роста, большой продолжительности жизни и изменчивого пополнения восстановление после ударов может быть длительным. На основании предполагаемых медленных темпов реколонизации незагрязненных глубоководных отложений (Грассл, 1977), низкие температуры окружающей среды и, как следствие, снижение скорости метаболизма (Baguley et al. , 2008; Rowe and Kennicutt, 2008), Montagna et al. (2013) предположили, что восстановление бентоса мягких отложений после выброса скважины Deepwater Horizon может занять десятилетия. Оценки времени восстановления глубоководных кораллов составляют от столетий до тысячелетий (Fisher et al., 2014b). Однако в некоторых случаях повторная колонизация может быть относительно быстрой, например значительное пополнение макрофауны на отвалах через 6 месяцев (Trannum et al., 2011; таблица 3). Тем не менее измененный состав видов бентоса может сохраняться от нескольких лет до десятилетий (Netto et al., 2009).). Прямые исследования восстановления после бурения на большой глубине отсутствуют, а кумулятивный эффект многократного бурения скважин изучен недостаточно.

Подходы к экологическому менеджменту

Экологический менеджмент принимает множество форм. Мы сосредоточены на управленческой деятельности, направленной на смягчение неблагоприятного воздействия разработки месторождений нефти и газа на окружающую среду, уделяя особое внимание подходам, направленным на предотвращение и минимизацию (Всемирный банк, 2012 г. ). Здесь мы рассматриваем три взаимодополняющие стратегии: (i) управление деятельностью, (ii) временное управление и (iii) пространственное управление (таблица 1).

Управление деятельностью

При управлении деятельностью определенные виды деятельности (или сбросы) ограничиваются или запрещаются, либо используются определенные технологии для снижения воздействия деятельности на окружающую среду. Примером управления деятельностью является поэтапный отказ от буровых растворов, в основе которых лежит дизельное топливо. Эти буровые растворы очень медленно биоразлагаются, обладают высокой токсичностью, и их воздействие может привести к негативным экологическим последствиям (Davies et al., 1989). Кроме того, во многих странах введены ограничения на сброс малотоксичных буровых растворов с органической фазой (т. е. растворов на нефтяной основе, содержащих минеральное масло или синтетические жидкости) и необработанного шлама, загрязненного этими растворами. Например, Конвенция ОСПАР запрещает Договаривающимся сторонам сбрасывать в сухой шлам цельные флюиды органической фазы и шлам, содержащий растворы органической фазы более 1% по весу (Комиссия ОСПАР, 2000 г. ), а для использования, повторной закачки обычно требуются разрешения. и сброс химикатов, включая буровые растворы и шлам, содержащий углеводороды, из пласта. Устранение этих выбросов привело к заметному уменьшению степени воздействия бурения (рис. 4) на тысячи метров вокруг скважин, пробуренных с использованием буровых растворов на нефтяной основе (Davies et al., 19).84; Мэйр и др., 1987; Грей и др., 1990; Kröncke et al., 1992) до сотен метров для скважин, пробуренных с использованием растворов на водной основе (Jones et al., 2006; Gates and Jones, 2012). Ограничения также налагаются на сброс попутной воды, при этом ожидается, что попутная вода будет повторно закачиваться в подземные пласты или подвергаться очистке в соответствии с национальными ограничениями на сброс нефти в попутной воде перед сбросом в море (Ahmadun et al. др., 2009).

Во время разведочных работ может потребоваться управление деятельностью для сейсморазведки, поскольку интенсивная акустическая энергия может оказывать экологическое воздействие, особенно на морских млекопитающих. Во многих странах, включая США, Великобританию, Бразилию, Канаду и Австралию, были разработаны протоколы смягчения последствий для снижения риска неблагоприятного воздействия на морских млекопитающих (Compton et al., 2008). К ним относятся правила «мягкого пуска» или «разгона», требующие медленного увеличения мощности пневматической пушки, чтобы позволить морским млекопитающим покинуть территорию до того, как будет достигнута полная мощность, а также необходимость в обученных наблюдателях за морскими млекопитающими для наблюдения за исключением зоне вокруг источника звука, а также для задержки или прекращения операций в случае обнаружения любых морских млекопитающих в заранее определенной зоне безопасности (Compton et al., 2008).

Управление деятельностью может также применяться при выводе из эксплуатации нефтегазовой промышленности. Например, в европейских водах OSPAR запретил захоронение или оставление на месте неиспользуемой инфраструктуры (Решение OSPAR 98/3, 1998 г.). Хотя некоторые крупные установки освобождены от уплаты налога, большинство конструкций необходимо вывозить на берег для утилизации; однако воздействие на окружающую среду, вызванное удалением этих крупных сооружений, может перевесить любые негативные последствия их сохранения. Во многих других юрисдикциях, таких как США, Малайзия, Япония и Бруней, выведенные из эксплуатации сооружения могут оставаться на месте в качестве искусственных рифов (Fjellsa, 19).95; Кайзер и Пульсифер, 2005). С 1986 года Министерство внутренних дел США одобрило более 400 предложений «от буровых установок к рифам» (Бюро по безопасности и охране окружающей среды). На сегодняшний день эти предложения по установке буровой установки на риф ограничены мелководьем, где считается, что они создают среду обитания для видов коммерческого и любительского рыболовства.

Временное управление

Временное управление нефтегазовой деятельностью еще не получило широкого распространения в глубоководных условиях. Подходы к временному управлению предназначены для уменьшения воздействия на размножение, кормление или миграцию рыб, морских млекопитающих и морских птиц. Кроме того, сейсморазведочные работы вдоль путей миграции морских млекопитающих или в пределах известных мест нагула или размножения могут быть ограничены в периоды скопления или миграции, чтобы снизить вероятность присутствия морских млекопитающих в районе во время съемки (Compton et al. , 2008). Кроме того, процедуры плавного пуска могут начинаться только в светлое время суток и в периоды хорошей видимости, чтобы наблюдатели могли наблюдать за районом вокруг группы пневматических пушек и при необходимости задерживать или останавливать сейсмические работы (Compton et al., 2008). В Норвегии сейсмические исследования не могут быть начаты, если в непосредственной близости находятся морские млекопитающие или черепахи, а мониторинг осуществляется обученными наблюдателями, присутствие которых требуется при проведении всех глубоководных (глубина более 200 м) сейсмических исследований.

Также было предложено временное управление холодноводным кораллом L. pertusa в Норвегии (Norsk Olje og Gass, 2013). В северо-восточной Атлантике этот вид, по-видимому, нерестится в основном в период с января по март (Brooke and Jarnegren, 2013), и считается, что личинки очень чувствительны к повышенным нагрузкам взвешенных отложений, включая буровой шлам (Larsson et al., 2013; Jarnegren et al. , 2013; Jarnegren et al., 2013). др., 2016). Рекомендуется отложить буровые работы вблизи рифов Lophelia во время основных периодов нереста кораллов или других экологически и/или экономически важных видов. Также были реализованы специальные меры по усилению системы реагирования на разливы нефти, включая сокращение времени реагирования в период нереста.

Пространственное управление

Пространственное управление запрещает определенные виды деятельности в определенных районах, например, там, где присутствуют уязвимые виды или среды обитания. Это может варьироваться от создания запретных зон вокруг уязвимых районов, потенциально затронутых отдельными нефтяными и газовыми операциями, до создания официальных морских охраняемых районов посредством законодательных процессов, в которых запрещена деятельность человека, которая, как считается, наносит ущерб окружающей среде. Использование ОВОС в качестве инструмента для определения локальных пространственных ограничений для глубоководных нефтегазовых операций широко применяется, и регулирующий орган определяет конкретные запретные для бурения зоны (зоны смягчения последствий) вокруг чувствительных областей, известных или встречающихся с высокой вероятностью. (Таблица 1). Необходимость пространственных ограничений на разработку углеводородов также может быть определена на этапе стратегического планирования. В Норвегии, например, были проведены региональные многосекторальные оценки для изучения экологических и социально-экономических последствий различных оффшорных секторов и для разработки комплекса комплексных планов управления морскими районами Норвегии. Планы включают информацию о потенциальных кумулятивных эффектах от нескольких секторов, потенциальных конфликтах между пользователями и ключевых пробелах в знаниях, а также о местах, которые должны быть освобождены от будущей разведки углеводородов из-за их экологической ценности и чувствительности к потенциальным последствиям морского бурения (Фидлер и Ноубл, 2012; Олсен и др., 2016).

Был использован ряд подходов для определения экологических особенностей и атрибутов, используемых при постановке задач пространственного управления, некоторые из которых могут иметь отношение к глубоководной среде. Например, термин «уязвимая морская экосистема» (УМЭ) обычно используется в управлении рыболовством и определяется как экосистема, которая легко повреждается в результате ее физической и/или функциональной хрупкости (например, Ardron et al., 2014). . Концепция УМЭ была разработана под эгидой Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО, 2009 г.).) для оказания помощи в оценке и контроле воздействия демерсального промысла в районах за пределами действия национальной юрисдикции («Район» или «Открытое море»). Холодные и глубоководные коралловые экосистемы (рис. 5) будут рассматриваться в качестве УМЭ в соответствии с этой структурой. Однако, учитывая, что глубоководная нефтегазовая промышленность по-прежнему работает почти исключительно в районах, находящихся под национальной юрисдикцией, и оказывает воздействие, которое по степени и характеру отличается от донно-контактного промысла, концепция УМЭ может оказаться не самой подходящей.

Потенциально более подходящей основой для определения подлежащих охране глубоководных местообитаний является концепция «экологически или биологически значимого района» (ЭБЗР), разработанная в рамках Конвенции Организации Объединенных Наций о биологическом разнообразии (КБР; см. , например, Dunn et al., 2014; обратите внимание, что США не подписали КБР). ЭБЗР рассматриваются как «отдельные районы, которые на основе научных критериев были определены как важные для здоровья и функционирования наших океанов и предоставляемых ими услуг» (UNEP-WCMC, 2014). К таким критериям относятся: уникальность или редкость; особое значение для жизненных этапов видов; важность для угрожаемых, исчезающих или исчезающих видов и/или местообитаний; уязвимость, хрупкость, чувствительность или медленное восстановление; биологическая продуктивность; биологическое разнообразие; и естественность. Эти критерии обобщают хорошо зарекомендовавшие себя региональные и международные рекомендации по пространственному планированию (Dunn et al., 2014) и, следовательно, должны иметь большое значение для будущего пространственного планирования в нефтегазовой отрасли (Clark et al., 2014). Региональное сотрудничество поощряется в пространственном управлении ЭБЗР, включая определение и принятие соответствующих мер по сохранению и устойчивому использованию, а также создание репрезентативных сетей морских охраняемых районов (Dunn et al. , 2014).

Глубоководные места обитания, которые можно рассматривать как УМЭ и которые также соответствуют многим критериям определения ЭБЗР, включают холодные и глубоководные коралловые сообщества. Оба местообитания имеют особое значение для управления глубоководными нефтегазовыми работами, поскольку они часто встречаются в районах нефтегазового интереса (рис. 5). Эти местообитания привлекают внимание охраны природы, поскольку они локализованы ( sensu Bergquist et al., 2003), имеют сложную структуру (Bergquist et al., 2003; Cordes et al., 2008) и содержат высокие первичные (просачивания) и вторичные (кораллы) ) продуктивность, относительно высокая биомасса и крупные организмы (Sibuet and Olu, 1998; Бергквист и др., 2003 г.; Кордес и др., 2003). Основные виды в этих сообществах очень долгоживущие, даже по сравнению с другой глубоководной фауной (McClain et al., 2012), и поддерживают разнообразное сообщество, включая некоторые эндемичные виды (Cordes et al., 2009; Quattrini et al. , 2012). Инфауна и подвижная фауна, обитающая на периферии этих участков, также отличается от фауны фоновых глубоководных районов как с точки зрения разнообразия, так и численности (Demopoulos et al., 2010) и также заслуживает рассмотрения в целях охраны (Levin et al. др., 2016).

Существует множество других глубоководных местообитаний, которые также соответствуют критериям выявления ЭБЗР. Обычно это биогенные среды обитания, где один или несколько ключевых видов (инженеров экосистем) создают среду обитания для других видов. К ним относятся губки (Klitgaard and Tendal, 2004), ксенофиофоры (Levin, 1991), трубкообразующие протисты (De Leo et al., 2010) и питающиеся отложениями, создающие сложную сеть нор (Levin et al., 1997). . Кроме того, районы просачивания соляных растворов, особенно соляные бассейны, могут не содержать обильных твердых субстратов, но все же поддерживать отдельные и разнообразные микробные сообщества, а также сообщества мегафауны (например, сады стеклянных губок в бассейне косатки, Shokes et al. , 19).77).

Для эффективного пространственного управления этими уязвимыми территориями необходима информация о пространственном распределении объектов, представляющих интерес для сохранения. Картографирование этих объектов может быть особенно сложным в глубоководных районах, но достижения в области технологий улучшают наши возможности по их идентификации и местонахождению (например, многолучевая батиметрия, гидролокатор бокового обзора, сейсморазведка). Даже небольшое количество глубоководных кораллов может быть нанесено на карту как низкочастотным, так и высокочастотным гидролокатором бокового обзора в условиях относительно низкого рельефа фона (например, Masson et al., 2003). Скопления гексактинеллид (губки) с обширными спикулярными матами (см., например, Bett and Rice, 19).92) также может иметь достаточную акустическую сигнатуру, чтобы ее можно было обнаружить. В некоторых случаях среду просачивания также можно обнаружить по пузырьковым шлейфам водяного столба или поверхностным пятнам океана (Ziervogel et al. , 2014; MacDonald et al., 2015).

В отсутствие прямого картографирования морского дна модели пригодности местообитаний использовались в попытках предсказать появление интересующих видов/местообитаний. Они часто включают сочетание точечных наблюдений и океанографических/экологических данных в географическом контексте (Bryan and Metaxas, 2007; Tittensor et al., 2009).; Хауэлл и др., 2011; Грузин и др., 2014). Соответствующие наборы океанографических и экологических данных можно получить на основе локальных полевых измерений, глобальных спутниковых измерений и компиляций из наборов данных о мировом океане (Georgian et al., 2014; Guinotte and Davies, 2014; Rengstorf et al., 2014; Vierod et al., 2014). ). Биологические наблюдения точечного источника лучше всего определяются путем прямого отбора проб морского дна и визуального наблюдения (Georgian et al., 2014; Rengstorf et al., 2014). Дополнительные данные можно получить из исторических данных (например, из музеев и биогеографических баз данных, таких как OBIS и GBIF) или из прилова при траловом промысле (Ardron et al. , 2014). Однако эти данные следует интерпретировать с осторожностью, поскольку они могут включать в себя мертвые и, возможно, перемещенные организмы (т. — усовершенствования первого века в технологии систем глобального и морского позиционирования.

В большинстве случаев реализация пространственных ограничений зависит от положительного подтверждения интересующего объекта/вида/среды обитания. Часто лучше всего это достигается с помощью визуальных съемок (с помощью буксируемой камеры, автономных подводных аппаратов, ROV, обитаемых подводных аппаратов), которые обычно неразрушающие и предоставляют ценные данные как о биологических характеристиках, так и об окружающей среде (Georgian et al., 2014; Morris et al. ., 2014; Rengstorf et al., 2014; Williams et al., 2015). Сбор эталонных физических образцов также очень желателен для обеспечения точной таксономической идентификации ключевых таксонов (Bullimore et al., 2013; Henry and Roberts, 2014; Howell et al., 2014) и может предоставить дополнительные соответствующие данные (например, жизненные циклы). , репродуктивные стратегии, связность населения). Вместе картографирование с помощью дистанционного зондирования, модели пригодности среды обитания и наземная проверка с помощью наблюдений и коллекций морского дна обеспечивают адекватные карты экологических особенностей, чтобы лучше информировать о компромиссах между природоохранными и экономическими интересами до разведки или добычи (Мариано и Ла Ровере). , 2007).

Территории, требующие пространственного управления, могут быть официально определены как МОР посредством исполнительных деклараций и законодательных процессов или созданы в качестве побочного продукта обязательных правил избегания (Таблица 1). В Великобритании они имеют форму обозначений как особые охраняемые территории, морские охраняемые районы охраны природы или морские заповедные зоны. В США они представлены в виде национальных памятников (распоряжение президента), национальных морских заповедников (обозначение Конгресса), районов управления рыболовством, таких как зоны обитания, вызывающие особую озабоченность, или, в случае нефтегазовой промышленности, через Уведомления для арендаторов, выпущенные Бюро по управлению энергетикой океана (BOEM) США. В Канаде это охраняемые морские районы, морские парки, представляющие интерес или уязвимые бентические районы. В Колумбии МОР включены в Национальную систему природных парков, в региональные районы интегрированного управления или в качестве региональных природных парков. Во многих юрисдикциях системы МОР все еще находятся в стадии разработки, и в этих районах разрешены разведка и разработка нефти и газа. По-прежнему не принято указывать расстояния отступа или требования к буферной зоне.

Официальный процесс определения МОР сильно различается в зависимости от ИЭЗ. По сути, строгий, широко распространенный план систематического сохранения (sensu Margules and Pressey, 2000) в глубоководных районах будет иметь решающее значение для создания репрезентативных и эффективных МОР (Kark et al., 2015). МОР могут быть крупными запретными территориями, включающими широкий набор репрезентативных типов местообитаний. Они также могут представлять собой сети небольших участков, которые могут служить ступеньками на пути к морскому ландшафту. Было проведено множество обзоров теории, лежащей в основе этих различных конструкций (например, Hyrenbach et al., 2000; Botsford et al., 2003; Klein et al., 2008), и будущих работ, включающих ученых, менеджеров, представителей промышленности и других специалистов. заинтересованные стороны, потребуются для разработки наиболее эффективных сценариев, которые можно использовать как в качестве общих рекомендаций, так и в каждом конкретном случае.

Даже если соблюдается формальный процесс определения МОР, промышленная деятельность в области нефти и газа все еще может быть разрешена, хотя их близость обычно требует дополнительной проверки планов разработки (Таблица 1). Примеры скважин, которые были пробурены рядом с некоторыми важными морскими охраняемыми районами, включают скважину Пальта-1 у рифа Нингалу в Австралии, а также бурение и добычу в Национальном морском заповеднике Цветочные сады в Мексиканском заливе США. Есть также примеры морских охраняемых районов, которые были определены в регионах, уже поддерживающих активную добычу нефти и / или разведку (например, разработка Quad 204 в губчатом поясе Фарерско-Шетландского канала, МОР Охраны природы).

В некоторых случаях МОР могут не объявляться официально, но во время полевых работ явно избегаются уязвимые местообитания в рамках условий аренды. Например, в Норвегии разведочное бурение проводилось вблизи рифов Покмарк на нефтяном месторождении Кристин и рифов нефтяного месторождения Морвин (Ofstad et al., 2000). Прямой физический ущерб был ограничен за счет обеспечения того, чтобы расположение скважины и точки крепления (включая цепи) не находились рядом с известными местами расположения кораллов. Точно так же в Бразилии необходимо избегать воздействия на глубоководные кораллы, и исследования предполагаемых путей для якорей с помощью ROV обычно проводятся до или после установки.

Несмотря на требования многих юрисдикций избегать глубоководных нефтяных работ вблизи уязвимых местообитаний, по-прежнему не принято указывать юридически обязательные расстояния отхода или требования к буферной зоне. Например, не существует обязательных разделительных расстояний между промышленной инфраструктурой и глубоководными кораллами как в бразильских, так и в норвежских тематических исследованиях, вместо этого потребность в пространственных ограничениях оценивается в каждом конкретном случае в рамках процесса оценки воздействия на окружающую среду. .

Существуют некоторые исключения, такие как деятельность в пределах ИЭЗ США, где были установлены зоны ограничений для деятельности нефтегазовой промышленности, которая может нанести ущерб глубоководным бентосным сообществам с «высокой плотностью». BOEM применил предупредительный подход и определил области смягчения последствий, в которых деятельность по добыче нефти и газа запрещена. Эти площади определяются по интерпретации данных сейсморазведки. Предыдущие исследования показали, что эти сейсмические данные могут надежно предсказывать присутствие хемосинтетических и глубоководных коралловых сообществ (Roberts et al., 2000, 2010) и могут объяснить более 40% изменчивости Распространение L. pertusa в северной части Мексиканского залива (Georgian et al., 2014).

Правила издаются в форме Уведомления для арендаторов (NTL), выпущенного BOEM США. NTL для глубоководных (глубина воды более 300 м) бентических сообществ с высокой плотностью (NTL 2009-G40) предусматривает, что операторы должны представлять карты, отображающие батиметрию, морское дно и мелководные геологические особенности, а также потенциальные биологические районы, которые могут быть нарушены предлагаемые виды деятельности, в том числе расположенные за пределами аренды оператора. Обычно проводятся ROV-обследования путей якорей, но они могут проводиться после установки инфраструктуры, если план утвержден. Однако, если скважина бурится рядом с известным населенным пунктом с высокой плотностью населения или местом археологических раскопок, перед установкой обязательны визуальные обследования. Если исследования ROV выявляют хемосинтетические или коралловые сообщества с высокой плотностью, оператор должен сообщить об их появлении и предоставить копии изображений в BOEM для проверки. Меры по предотвращению должны быть приняты для всех потенциальных и известных бентических сообществ с высокой плотностью, выявленных в ходе этих оценок.

За границами зон смягчения воздействия BOEM находятся обязательные расстояния для нефтегазовой инфраструктуры в территориальных водах США. Эти расстояния в основном основаны на контрактном исследовании ударов от глубоководных структур (CSA, 2006). Расстояние отступа для выброса бурового раствора и шлама на поверхность моря первоначально составляло 305 м, что соответствует среднему расстоянию, на котором были обнаружены удары в исследовании CSA (2006). После более поздних открытий многочисленных глубоководных коралловых сообществ на участках с твердым грунтом и рядом с ними в зонах смягчения последствий расстояние отступа было удвоено до 610 м (2000 футов). Расстояние отступа для размещения якорей и другой инфраструктуры морского дна составляет 150 м (500 футов) от зон смягчения последствий, но оно может быть уменьшено до 75 м (250 футов), если будет запрошено исключение.

В дополнение к конкретным целям по избеганию или установлению охраняемых районов использование эталонных районов также может помочь в пространственном управлении и в более общем плане при проверке прогнозов EIA. Например, норвежские протоколы требуют создания и мониторинга региональных эталонных участков, репрезентативных для «нормальных» бентических условий. Сравнение эталонных участков с участками, расположенными ближе всего к промышленным предприятиям, позволяет оценить последствия бурения и рутинных операций, правильно определить любые изменения в экологических сообществах и получить дополнительную информацию для практики пространственного управления (Iversen et al. , 2011). Определенный мониторинг в режиме реального времени и ответные меры также были предприняты в бентической среде. В Норвегии компания Statoil провела мониторинг потенциального воздействия на систему коралловых рифов на нефтяном месторождении Морвин, который включал отбор проб отложений, видеонаблюдение, использование датчиков и ловушек для отложений (Tenningen et al., 2010; Godø et al., 2014). Данные датчиков были доступны в режиме реального времени и позволяли бурильщикам наблюдать, не затрагиваются ли буровые работы на выбранных участках рифа. Независимо от структуры программы мониторинга, необходимы некоторые периодические оценки после разработки, как в пределах области разработки, так и в соответствующих эталонных областях, чтобы оценить эффективность реализованных средств защиты.

Выводы и рекомендации

Глубоководные виды, сообщества и экосистемы обладают набором биологических и экологических характеристик (например, черты жизненного цикла, пространственное распределение, расселение и пополнение), которые обычно придают низкую устойчивость и потенциал восстановления после антропогенных воздействий. возмущения, в том числе связанные с глубоководной нефтегазовой промышленностью. В целом глубоководные организмы растут медленнее и живут дольше, чем их мелководные аналоги, а их распространение, численность и видовая принадлежность в большинстве мест остаются в значительной степени неизвестными. Сочетание их чувствительности к беспокойству и непосредственной угрозы, которую представляет промышленная деятельность (любого рода), должно обуславливать осторожный подход к управлению глубоководными ресурсами.

Комплексный план управления требует наличия точных экологических карт глубоководных районов добычи нефти и газа. Эти карты можно было бы создавать более эффективно, создав центральный архив промышленных данных акустического дистанционного зондирования, включая сейсмические данные и батиметрию, и сделав эти данные доступными для руководителей и ученых через платформы с открытым доступом. Прогнозное моделирование местообитаний также может способствовать разработке карт распространения конкретных таксонов. Кроме того, карты нуждаются в проверке на местах: широкомасштабные исходные данные об окружающей среде (биологические/физические/химические), которые собираются на большой территории, необходимы для того, чтобы поместить все ОВОС в контекст, при этом необходим постоянный мониторинг для проверки их прогнозов и учета изменений. базовые линии. Исходные исследования должны быть проведены сначала на региональном уровне, если нет доступных исторических данных. До начала производственной деятельности должны быть проведены комплексные обследования в пределах планировочной площади (в том числе вдоль трасс трубопроводов) и на сопоставимой контрольной территории вне зоны влияния типовых воздействий (не менее 4–5 км). В идеале исследования должны включать картирование с высоким разрешением, съемку изображений морского дна и физические образцы для характеристики фаунистического сообщества и обеспечения надлежащей идентификации видов, которые должны состоять из сочетания классической и молекулярной таксономии. Мы также рекомендуем использовать новые высокопроизводительные методы секвенирования и метабаркодирования для надежной оценки биоразнообразия всех классов размера (Pawlowski et al., 2014; Lanzen et al., 2016). Следует и далее укреплять международное сотрудничество с нефтегазовой отраслью в целях разработки и проведения фундаментальных научных исследований для получения исходной информации, необходимой для надежного понимания экологии этих систем и интерпретации результатов мониторинга как в местном, так и в региональном масштабе.

Мы рекомендуем предоставить охрану представителям всех типов местообитаний, в идеале на основе стратегической региональной оценки. Любая глубоководная среда обитания с высокой плотностью, высокой биомассой, высоким рельефом или специализированная (т. е. хемосинтетическая) глубоководная среда обитания должна быть идентифицирована и нанесена на карту, а также должны быть введены правила избегания или официальное обозначение МОР для сведения к минимуму неблагоприятных воздействий. Определение этих значительных сообществ будет варьироваться от региона к региону и будет зависеть от национальных или международных правил в пределах интересующего региона, но концепция ЭБЗР должна быть общеприменимой. Учитывая вероятную близость уязвимых местообитаний к нефтяным и газовым месторождениям, а также возможность очень медленного (от столетий до тысячелетий) восстановления после возмущений в глубоководных районах, оправдан комплексный подход к сохранению. Это будет включать пространственное управление в сочетании с управлением деятельностью в виде ограничений на сброс и использование буровых растворов на водной основе, а также временное управление в районах, где промышленная деятельность близка к гнездовым скоплениям или сезонно нерестящимся сидячим организмам.

Большинство стран имеют принципиальное обязательство по сохранению, которое обычно распространяется на глубоководные экологические объекты. Однако редко включаются обязательные отступы от уязвимых объектов или расширения пространственных защитных сооружений, чтобы гарантировать, что промышленная деятельность не повлияет на местообитания, предназначенные для охраны. Это важно, потому что эти места обитания, в частности, глубоководные коралловые и холодные экосистемы, состоят из центральных участков с высокой биомассой, окруженных переходными зонами, которые могут простираться не менее чем на 100 м от визуально видимой границы участка до глубоководного фона. -морское сообщество (Demopoulos et al., 2014; Levin et al., 2016). Принимая во внимание неотъемлемые источники неопределенности, связанные с управлением глубоководными местообитаниями, от неточного размещения инфраструктуры морского дна до изменчивости расстояний воздействия сбросов до неопределенности в навигации по морскому дну и местонахождению уязвимых глубоководных местообитаний и видов , мы настоятельно рекомендуем включать буферные зоны в планы пространственного управления.

Основываясь на том, что известно о расстояниях, на которых наблюдались воздействия, мы можем предложить набор рекомендаций для соответствующих буферных зон или расширений МОР от уязвимых местообитаний (Таблица 4). После разлива Deepwater Horizon воздействие на глубоководный бентос было наибольшим в радиусе 3 км, при этом сигнал был обнаружен в радиусе 45 км (Montagna et al., 2013), а воздействие на глубоководные коралловые сообщества наблюдалось в пределах Радиус 25 км от расположения буровой установки Deepwater Horizon (Fisher et al., 2014a). В то время как расстояния, определяемые по пространственному следу крупных разливов, могут служить надежной мерой предосторожности в регионах, впервые подвергающихся освоению, они могут оказаться непрактичными в большинстве условий. Например, 25-километровая буферная зона вокруг каждой зоны смягчения последствий BOEM в Мексиканском заливе исключит бурение примерно на 98% активно сдаваемых в аренду блоков северной части Мексиканского залива. Следовательно, в регионах с активной арендой основное внимание следует уделять защите достаточно больших репрезентативных территорий, при этом допуская промышленную деятельность в этом районе.

Таблица 4. Рекомендации по пространственному управлению глубоководными экосистемами вблизи нефтегазового комплекса .

Размер буферных зон вокруг местообитаний должен основываться на имеющейся информации о типичных расстояниях, на которых документировано воздействие стандартных операций нефтегазовой промышленности. Пластовая вода перемещается в среднем на 1–2 км, повышенные концентрации бария (обычного компонента буровых растворов) часто обнаруживаются на расстоянии не менее 1 км от источника, а выбуренная порода и другие материалы, залегающие на поверхности, наряду с изменениями в бентосном сообществе часто наблюдается на морском дне на расстоянии до 200–300 м. Учитывая, что воздействие может распространяться на расстояние до 2 км, мы рекомендуем, чтобы наземная инфраструктура и любые места сброса находились на расстоянии не менее 2 км от известных ЭБЗР. Более консервативный подход, основанный на изменчивости структуры и интенсивности течения водной толщи, заключался бы в том, чтобы установить расстояние в зависимости от глубины воды, при этом минимальная протяженность типичных воздействий составляет 2 км. Нарушения морского дна от прямого физического воздействия якорей, якорных цепей и укладки троса происходят в радиусе 100 м от работ. Кроме того, инфаунистическое сообщество значительно различается между типичным глубоководным бентосом и районами в пределах ~100 м от глубоководных структур коралловых рифов (Demopoulos et al., 2014) или холодных просачиваний (Levin et al., 2016). Поэтому, исходя из сочетания типичного расстояния воздействия и зоны перехода к фоновому глубоководному сообществу, мы рекомендуем размещать любую донную инфраструктуру без запланированных сбросов на расстоянии не менее 200 м от местонахождения этих сообществ. Следует также учитывать временное управление, особенно во время дискретного нереста кораллов (Roberts et al., 2009).).

Хотя эти рекомендации основаны на тщательном обзоре доступной литературы и обширном опыте авторов в нескольких ИЭЗ, информация о зонах потенциального воздействия все еще относительно скудна. В результате должны быть реализованы процессы, которые позволяют реализовать адаптивное управление по мере поступления большего количества данных. В планах управления должны быть четко указаны количественные цели сохранения, которые поддаются измерению, набор экологических характеристик, подлежащих защите, уровни допустимых изменений и любые необходимые корректирующие действия, повышающие способность отрасли оптимизировать расходы и реализовывать меры по соблюдению как часть их лицензии на деятельность. Кроме того, в интересах ученых, менеджеров и представителей отрасли прийти к общему глобальному стандарту защиты глубоководной окружающей среды во всех ИЭЗ, и мы надеемся, что этот обзор представляет собой первый шаг в этом направлении к комплексному и комплексное сохранение уязвимых глубоководных экосистем.

Вклад авторов

EC и DJ написали, отредактировали и переработали текст, создали и отредактировали рисунки и таблицы. Т.С. предоставил анализ и рисунки, а также отредактировал и пересмотрел рукопись. Все авторы внесли свой вклад в таблицы, написали части текста и отредактировали рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить руководство Deep Ocean Stewardship Initiative (DOSI), включая Лизу Левин, Марию Бейкер и Кристину Гьерде, за их поддержку в подготовке этого обзора. Эта работа стала результатом встречи рабочей группы DOSI по нефти и газу, поддержанной Фондом Дж. М. Каплана, и связанной с симпозиумом по глубоководной биологии в Авейру, Португалия, в сентябре 2015 года. Члены рабочей группы по нефти и газу, которые внесли свой вклад в наши обсуждения на этом собрании или через рассылку признаны за их вклад в эту работу. Мы также хотели бы поблагодарить трех рецензентов и редактора, предоставивших ценные комментарии и понимание работы, представленной здесь. DJ и AD получили финансовую поддержку в рамках исследовательской и инновационной программы Horizon 2020 Европейского Союза в рамках проекта MERCES (Восстановление морской экосистемы в изменяющихся европейских морях), соглашение о гранте № 689.518. AB был поддержан грантами CNPq 301412/2013-8 и 200504/2015-0. LH признает финансирование, предоставленное грантом Совета по исследованиям окружающей среды (NE/L008181/1). Этот результат отражает только точку зрения авторов, и спонсоры не могут нести ответственность за любое использование содержащейся в нем информации.

Ссылки

Аках-Байду, А. (2012). Анклавное развитие и «оффшорная корпоративная социальная ответственность»: последствия для богатых нефтью стран Африки к югу от Сахары. Ресурс. Политика 37, 152–159. doi: 10.1016/j.resourpol.2011.12.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ахмадун Ф. Р., Пендаште А., Абдулла Л. К., Биак Д. Р. А., Мадаени С. С. и Абидин З. З. (2009). Обзор технологий очистки попутных вод нефти и газа. Дж. Азар. Матер. 170, 530–551. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.05.044

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Андерсон К.М., Мэйс М. и Лабелль Р.П. (2012). Частота возникновения разливов нефти для морских разливов . Херндон, округ Колумбия: Бюро по управлению энергией океана.

Google Scholar

Эндрюс А. Х., Кордес Э. Э., Махони М. М., Мунк К., Коул К. Х., Кайли Г. М. и др. (2002). Подтверждение возраста, роста и радиометрического возраста глубоководной горгонарии, образующей среду обитания ( Primnoa resedaeformis ) из залива Аляска. Гидробиология 471, 101–110. doi: 10.1023/A:1016501320206

Полный текст CrossRef | Академия Google

Ardron, J.A., Clark, M.R., Penney, A.J., Hourigan, T.F., Rowden, A.A., Dunstan, P.K., et al. (2014). Системный подход к выявлению и защите уязвимых морских экосистем. Март Политика 49, 146–154. doi: 10.1016/j.marpol.2013.11.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Арельяно, С. М., и Янг, К. М. (2009). Нерест, развитие и продолжительность личиночной жизни глубоководной холодноводной мидии. биол. Бык. 216, 149–162. doi: 10.2307/25470737

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Атчисон, А. Д., Саммарко, П. В. , и Бразо, Д. А. (2008). генетическая связность кораллов на берегах цветников и окружающих нефтегазовых платформах в Мексиканском заливе. Дж. Экспл. Мар биол. Экол. 365, 1–12. doi: 10.1016/j.jembe.2008.07.002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Багули Дж. Г., Монтанья П. А., Кукси К., Хайланд Дж. Л., Банг Х. У., Моррисон К. и др. (2015). Реакция сообщества глубоководной мейофауны мягких отложений на выброс нефти на платформе Deepwater Horizon и разлив нефти. Мар. Экол. прог. сер. 528, 127–140. doi: 10.3354/meps11290

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Багули, Дж. Г., Монтанья, П. А., Хайд, Л. Дж., и Роу, Г. Т. (2008). Биомасса мейофауны многоклеточных животных, выпас скота и зависящее от веса дыхание в глубоководных районах северной части Мексиканского залива. Deep Sea Res. II 55, 2607–2616. doi: 10.1016/j.dsr2.2008.07.010

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бейн, М. (2002). Дебаты о буровых установках и рифах в Северном море. ICES J. Mar. Sci. 59 (доп.), S277–S280. doi: 10.1006/jmsc.2002.1216

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бахтияр С. и Ганьон М. М. (2012). Оценка токсичности отдельных ингредиентов буровых растворов на синтетической основе (СУБ). Окружающая среда. Монит. Оценивать. 184, 5311–5325. doi: 10.1007/s10661-011-2342-x

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бакке, Т., Клунгсойр, Дж., и Санни, С. (2013). Воздействие на окружающую среду пластовых вод и сбросов буровых отходов норвежской морской нефтяной промышленности. март . Окружающая среда. Рез. 92, 154–169. doi: 10.1016/j.marenvres.2013.09.012

CrossRef Full Text | Google Scholar

Болл А.С., Стюарт Р.Дж. и Шлифаке К. (2012). Обзор существующих вариантов обработки и безопасного удаления бурового шлама. Управление отходами. Рез. 30, 457–473. doi: 10.1177/0734242X11419892

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Beanlands, GE, and Duinker, PN (1984). Уроки десятилетней оценки воздействия шельфа на окружающую среду. Управление океаном. 9, 157–175. doi: 10.1016/0302-184X(84)-5

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Белл Н. и Смит Дж. (1999). Кораллы, растущие на нефтяных вышках в Северном море. Nature 402, 601. doi: 10.1038/45127

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бенн А. Р., Уивер П. П., Биллетт Д. С. М., ван ден Хоув С., Мердок А. П., Донеган Г. Б. и др. (2010). Деятельность человека на глубоководном дне в Северо-Восточной Атлантике: оценка пространственного масштаба. ПЛОС ОДИН 5:e12730. doi: 10.1371/journal.pone.0012730

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бергквист Д. К., Уорд Т., Кордес Э. Э., Макнелис Т., Хоулетт С., Кософф Р. и др. (2003). Структура сообщества островов местообитаний, образованных вестиментиферами из холодных просачиваний Мексиканского залива. Дж. Экспл. Мар биол. Экол. 289, 197–222. doi: 10.1016/S0022-0981(03)00046-7

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бергквист, округ Колумбия, Уильямс, Ф. М., и Фишер, Ч. Р. (2000). Рекорд долголетия среди глубоководных беспозвоночных. Природа 403, 499–500. doi: 10.1038/35000647

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бернабеу А. М., Фернандес-Фернандес С., Бушетт Ф., Рей Д., Аркос А., Байона Дж. М. и др. (2013). Периодическое поступление нефти к побережью Галисии: заключительный этап глубоководного разлива нефти «Престиж». Дж. Азар. Матер. 250, 82–90. doi: 10.1016/j.jhazmat.2013.01.057

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бернардино А.Ф., Левин Л.А., Тербер А.Р. и Смит С.Р. (2012). Сравнительный состав, разнообразие и трофическая экология донных отложений макрофауны жерл, просачиваний и органических провалов. ПЛОС ОДИН 7:e33515. doi: 10.1371/journal.pone.0033515

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бетт, Б. Дж., и Райс, А. Л. (1992). Влияние спикул гексактинеллидной губки ( Pheronema carpenteri ) на неравномерное распределение макробентоса в дельфине-дикобразе (батиальный северо-восточный Атлантический океан). Офелия 36, 217–226.

Google Scholar

Боеш, Д. Ф., и Рабале, Н. Н. (1987). Долгосрочные экологические последствия разработки морских месторождений нефти и газа . Лондон: прикладная наука Elsevier.

Google Scholar

Бонсак, Дж. А. (1989). Является ли высокая плотность рыб на искусственных рифах результатом ограничения среды обитания или поведенческих предпочтений? Бык. мар. 44, 631–645.

Реферат PubMed | Google Scholar

Ботсфорд Л.В., Микели Ф. и Гастингс А. (2003). Принципы проектирования морских заповедников. Экол. заявл. 13, 25–31. doi: 10.1890/1051-0761(2003)013[0025:PFTDOM]2.0.CO;2

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Брейер Э., Стивенсон А. Г., Хоу Дж. А., Кэрролл Дж. И Шиммильд Г. Б. (2004). Скопления бурового шлама в северной и центральной части Северного моря: обзор взаимодействия с окружающей средой и химической судьбы. мар. Поллют. Бык. 48, 12–25. doi: 10.1016/j.marpolbul.2003.08.009

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Брук С. и Ярнегрен Дж. (2013). Репродуктивная периодичность глубоководного склерактиниевого коралла, Lophelia pertusa из Тронхеймского фьорда, Норвегия. Мар. Биол. 160, 139–153. doi: 10.1007/s00227-012-2071-x

CrossRef Full Text | Google Scholar

Брайан, Т. Л., и Метаксас, А. (2007). Прогнозирование подходящей среды обитания для глубоководных горгонарий на атлантических и тихоокеанских континентальных окраинах Северной Америки. Мар. Экол. прог. сер. 330, 113–126. doi: 10.3354/meps330113

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Буллимор, Р. Д., Фостер, Н. Л., и Хауэлл, К. Л. (2013). Бентосные сообщества глубоководных районов Северо-Восточной Атлантики, характеризующиеся кораллами: определение «Коралловых садов» для поддержки будущих усилий по картированию местообитаний. ICES J. Mar. Sci. 70, 511–522. doi: 10.1093/icesjms/fss195

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэрнс, Дж. Мл., Хит, А. Г., и Паркер, Б. К. (1975). Влияние температуры на токсичность химических веществ для водных организмов. Гидробиология 47, 135–171. doi: 10.1007/BF00036747

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Camilli, R., Reddy, C.M., Yoerger, D.R., Van Mooy, B.A.S., Jakuba, M.V., Kinsey, J.C., et al. (2010). Отслеживание переноса углеводородного шлейфа и биодеградации в глубоководном горизонте. Наука 330, 201–204. doi: 10.1126/science.1195223

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чандрасекар С., Сориал Г. А. и Уивер Дж. В. (2006). Эффективность диспергаторов при разливах нефти – влияние солености. ICES J. Mar. Sci. 63, 1418–1430. doi: 10.1016/j.icesjms.2006.04.019

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шантон Дж., Чжао Т., Розенхайм Б. Э., Джой С. , Босман С., Бруннер С. и др. (2014). Использование естественного изобилия радиоуглерода для отслеживания потока нефтеуглерода на морское дно после разлива нефти из глубоководного горизонта. Окружающая среда. науч. Технол. 49, 847–854. doi: 10.1021/es5046524

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Claisse, JT, Pondella, D.J. II Love, M., Zahn, L.A., Williams, C.M., and Bull, A.S. (2015). Воздействие частичного удаления выведенных из эксплуатации нефтяных и газовых платформ на рыбную биомассу и продукцию на оставшуюся конструкцию платформы и окружающие насыпи ракушек. PLoS ONE 10:e0135812. doi: 10.1371/journal.pone.0135812

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кларк, М. Р., Роуден, А. А., Шлахер, Т. А., Гинотт, Дж., Данстан, П. К., Цучида, А., и другие. (2014). Определение экологически или биологически значимых районов (ЭБЗР): систематический метод и его применение к подводным горам в южной части Тихого океана. Океанское побережье. Управление 91, 65–79. doi: 10.1016/j.ocecoaman.2014.01.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кларк М. Р., Альтхаус Ф., Шлахер Т. А., Уильямс А., Боуден Д. А. и Роуден А. А. (2016). Воздействие глубоководного рыболовства на бентические сообщества: обзор. ICES J. Mar. Sci. 73 (Прил. 1), i51–i69. doi: 10.1093/icesjms/fsv123

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Коулман, Ф. К., Фигейра, В. Ф., Уеланд, Дж. С., и Краудер, Л. Б. (2005). Глобальное воздействие любительского рыболовства. Реагирование. Наука 307, 1562–1563.

Комптон Р., Гудвин Л., Хэнди Р. и Эбботт В. (2008). Критический анализ мировых рекомендаций по минимизации беспокойства морских млекопитающих во время сейсморазведки. март Политика 32, 255–262. doi: 10.1016/j.marpol.2007.05.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Continental Shelf Associates Inc. (CSA). (2006). Влияние разведки и разработки нефти и газа на отдельных участках континентального склона в Мексиканском заливе , Vol. II. Технический отчет, Министерство внутренних дел США, Служба управления полезными ископаемыми, регион OCS Мексиканского залива, Новый Орлеан.

Кордес, Э. Э., Бергквист, Д. К., и Фишер, Ч. Р. (2009 г.). Макроэкология холодных просачиваний Мексиканского залива. год. Преподобный Мар. 1, 143–168. doi: 10.1146/annurev.marine.010908.163912

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Кордес Э. Э., Бергквист Д. К., Ши К. и Фишер Ч. Р. (2003). Потребность в сероводороде долгоживущих скоплений вестиментиферовых трубчатых червей изменяет химическую среду при глубоководных просачиваниях углеводородов. Экол. лат. 6, 212–219. doi: 10.1046/j.1461-0248.2003.00415.x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Cordes, E.E., Carney, S.L., Hourdez, S., Carney, R.S., Brooks, JM, and Fisher, C.R. (2007). Холодные просачивания глубокого Мексиканского залива: структура сообщества и биогеографические сравнения с сообществами просачивания атлантического экваториального пояса. Deep Sea Res. I 54, 637–653. doi: 10.1016/j.dsr.2007.01.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Cordes, E.E., Bergquist, D.C., Predmore, B.L., Dienes, P., Jones, C., Fisher, G., et al. (2006). Альтернативные нестабильные состояния: конвергентные пути сукцессии в сообществах, связанных с трубчатыми червями из просачивающихся углеводородов. Дж. Эксп. Мар биол. Экол. 339, 159–176, doi: 10.1016/j.jembe.2006.07.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cordes, E. E., McGinley, M. P., Podowski, E. L., Becker, E. L., Lessard-Pilon, S., Viada, S. T., et al. (2008). Коралловые сообщества глубоководных районов Мексиканского залива. Deep Sea Res. I 55, 777–787. doi: 10.1016/j.dsr.2008.03.005

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Куйяр, К.М., Ли, К., Легаре, Б., и Кинг, Т.Л. (2005). Влияние диспергента на состав водоаккумулирующей фракции сырой нефти и ее токсичность для личинок морских рыб. Окружающая среда. Токсикол. хим. 24, 1496–1504. doi: 10.1897/04-267R.1

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Куттс, А.Д., и Доджшун, Т.Дж. (2007). Природа и количество организмов в морских ящиках судов: защищенный механизм от морских биоинвазий. мар. Поллют. Бык. 54, 875–886. doi: 10.1016/j.marpolbul.2007.03.011

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Crain, C.M., Kroeker, K., и Halpern, B.S. (2008). Интерактивное и кумулятивное воздействие нескольких факторов стресса человека в морских системах. Экол. лат. 11, 1304–1315. doi: 10.1111/j.1461-0248.2008.01253.x

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Карри, Д. Р., и Айзекс, Л. Р. (2005). Воздействие разведочного морского бурения на донные сообщества на газовом месторождении Минерва, Порт-Кэмпбелл, Австралия. Мар Окружающая среда. Рез. 59, 217–233 doi: 10.1016/j.marenvres.2004.05.001

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Даан Р. и Малдер М. (1996). О краткосрочном и долгосрочном влиянии буровых работ в голландском секторе Северного моря. ICES J. Mar. Sci. 53, 1036–1044. doi: 10.1006/jmsc.1996.0129

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дэвис, Дж. М., Эдди, Дж. М., Блэкман, Р. А., Бланшар, Дж. Р., Фербрач, Дж. Э., Мур, Д. К., и др. (1984). Экологические последствия использования буровых растворов на нефтяной основе в Северном море. мар. Поллют. Бык. 15, 363–370. дои: 10.1016/0025-326X(84)

-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Davies, J.M., Bedborough, D.R., Blackman, R.A.A., Addy, J.M., Appelbee, J.F., Grogan, W.C., et al. (1989). «Воздействие бурения буровых растворов на нефтяной основе в Северном море на окружающую среду», в Drilling Wastes , eds FR Englehardt, JP Ray and AH Gillam (London: Elsevier Applied Science), 59–90.

Де Лео, Ф. К., Смит, К. Р., Роуден, А. А., Боуден, Д. А., и Кларк, М. Р. (2010). Подводные каньоны: горячие точки бентической биомассы и продуктивности в глубоком море. Проц. биол. науч. 277, 2783–2792. doi: 10.1098/rspb.2010.0462

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

де Сото, Н. А., Делорм, Н., Аткинс, Дж., Ховард, С., Уильямс, Дж., и Джонсон, М. (2013). Антропогенный шум вызывает пороки развития тела и задерживает развитие морских личинок. науч. Респ. 3:2831. doi: 10.1038/srep02831

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

ДеЛео, Д. М., Руис-Рамос, Д. В., Баумс, И. Б., и Кордес, Э. Э. (2016). Реакция глубоководных кораллов на воздействие нефти и химических диспергентов. Глубоководная служба спасения. II 129, 137–147. doi: 10.1016/j.dsr2.2015.02.028

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Демопулос А. В., Бурк Дж. Р. и Фромета Дж. (2014). Биоразнообразие и состав сообщества макрофауны отложений, связанных с глубоководными местообитаниями Lophelia pertusa в Мексиканском заливе. Deep Sea Res. I 93, 91–103. doi: 10.1016/j.dsr.2014.07.014

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Демопулос А.В., Гуалтьери Д. и Ковач К. (2010). Структура пищевой сети макробентоса просачивающихся отложений из Мексиканского залива. Глубоководная служба спасения. II 57, 1972–1981. doi: 10.1016/j.dsr2.2010.05.011

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дорей М., Джосс Э., Жервен П., Рейнал Л. и Шантрел Дж. (2006). Акустическая характеристика скоплений пелагических рыб вокруг заякоренных устройств для сбора рыбы на Мартинике ( Малые Антильские острова ). Рыба. Рез . 82, 162–175. doi: 10.1016/j.fishres.2006.06.025

CrossRef Full Text | Google Scholar

Даути, К.Л., Кваттрини, А.М., и Кордес, Э.Э. (2014). Взгляд на динамику популяций глубоководных кораллов рода Paramuricea в Мексиканском заливе. Deep Sea Res. II 99, 71–82. doi: 10.1016/j.dsr2.2013.05.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Dunn, D.C., Ardron, J. , Bax, N., Bernal, P., Cleary, J., Cresswell, I., et al. (2014). Конвенция об экологически или биологически значимых областях биологического разнообразия: происхождение, развитие и современное состояние. Март Политика 49, 137–145. doi: 10.1016/j.marpol.2013.12.002

CrossRef Полный текст | Академия Google

Экл, П., Бургерр, П., и Мишо, Э. (2012). Риск крупных разливов нефти: статистический анализ последствий Deepwater Horizon. Окружающая среда. науч. Технол. 46, 13002–13008. doi: 10.1016/j.marpol.2013.12.002

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Эдж К. Дж., Джонстон Э. Л., Даффорн К. А., Симпсон С. Л., Кутти Т. и Баннистер Р. Дж. (2016). Сублетальное воздействие буровых растворов на водной основе на глубоководную губку Geodia barretti . Окружающая среда. Загрязн. 212, 525–534. doi: 10.1016/j.envpol.2016.02.047

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Эпштейн Н. , Бак Р. П. М. и Ринкевич Б. (2000). Токсичность диспергаторов 3-го поколения и диспергированной египетской сырой нефти на личинках кораллов Красного моря. мар. Поллют. Бык. 40, 497–503. doi: 10.1016/S0025-326X(99)00232-5

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фаби Г., Грати Ф., Пулетти М. и Скарселла Г. (2004). Воздействие на рыбное сообщество, вызванное установкой двух газовых платформ в Адриатическом море. Мар. Экол. прог. сер. 273, 187–197. doi: 10.3354/meps273187

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фахрул-Рази А., Пендаште А., Абдулла Л. К., Биак Д. Р. А., Мадаени С. С. и Абидин З. З. (2009). Обзор технологий очистки попутных вод нефти и газа. Дж. Азар. Матер. 170, 530–551. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.05.044

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

ФАО (2009 г.). Международное руководство по управлению глубоководным промыслом в открытом море . Рим: ФАО, 73.

Фидлер, К. , и Ноубл, Б. (2012). Продвижение стратегической экологической оценки в оффшорном нефтегазовом секторе: уроки Норвегии, Канады и Великобритании. Окружающая среда. Оценка воздействия. Ред. 34, 12–21. doi: 10.1016/j.eiar.2011.11.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фишер Ч. Р., Демопулос А. В. Дж., Кордес Э. Э., Баумс И. Б., Уайт Х. К. и Бурк Дж. Р. (2014b). Коралловые сообщества как индикаторы воздействия разлива глубоководного горизонта на экосистемном уровне. Биологические науки 64, 796–807. doi: 10.1093/biosci/biu129

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фишер, Ч. Р., Хсинг, П.-Ю., Кайзер, К. Л., Йоргер, Д. Р., Робертс, Х. Х., Шедд, В. В., и др. (2014а). След воздействия выброса глубоководного горизонта на глубоководные коралловые сообщества. Проц. Натл. акад. науч. США 111, 11744–11749. doi: 10.1073/pnas.14034

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Фишер Ч. Р., Уркуйо И. А., Симпкинс М. А. и Никс Э. (1997). Жизнь в медленном переулке: рост и продолжительность жизни вестиментифер из холодного просачивания. Мар. Экол. 18, 83–94. doi: 10.1111/j.1439-0485.1997.tb00428.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фьельса, О. (1995). Технические аспекты и правовая база для удаления и утилизации морских установок и сооружений в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Бангкок: ЭСКАТО ООН.

Google Scholar

Fraschetti, S., Guarnieri, G., Gambi, C., Bevilacqua, S., Terlizzi, A., and Danovaro, R. (2016). Влияние морских газовых платформ на структурно-функциональное биоразнообразие нематод. Мар Окружающая среда. Рез. 115, 56–64. doi: 10.1016/j.marenvres.2016.02.001

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гейдж, Дж. Д., и Тайлер, П. А. (1991). Глубоководная биология: естественная история организмов на глубоководном дне, 1-е изд. . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Ганьон, М. М., и Бахтияр, С. (2013). Индукция биомаркеров рыб буровыми растворами на синтетической основе. ПЛОС ОДИН 8:e69489. doi: 10.1371/journal.pone.0069489

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гасс, С.Э., и Робертс, Дж.М. (2006). Распространение холодноводных кораллов Lophelia pertusa (Scleractinia) на нефтяных и газовых платформах в Северном море: рост колоний, пополнение и экологический контроль за распространением. мар. Поллют. Бык. 52, 549–559. doi: 10.1016/j.marpolbul.2005.10.002

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гейтс, А. Р., и Джонс, Д. О. Б. (2012). Восстановление донной мегафауны от антропогенного воздействия на скважине для бурения углеводородов (глубина 380 м в Норвежском море). PLoS ONE 7:e44114. doi: 10.1371/journal.pone.0044114

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гаусланд, И. (2003). Воздействие сейсморазведки на рыбу и рыболовство . Ставангер: Норвежская ассоциация нефтяной промышленности (OLF).

Академия Google

Джорджиан, С.Э., Шедд, В., и Кордес, Э.Э. (2014). Моделирование экологической ниши холодноводного коралла Lophelia pertusa в Мексиканском заливе с высоким разрешением. Мар. Экол. прог. сер. 506, 145–161. doi: 10.3354/meps10816

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Geotek Ltd. Hartley Anderson Ltd. (2003). Район стратегической экологической оценки к северу и западу от Оркнейских и Шетландских островов . Отчет в Министерство торговли и промышленности.

Гловер, А. Г., и Смит, Ч. Р. (2003). Экосистема глубоководного дна: современное состояние и перспективы антропогенных изменений к 2025 г. Окружающая среда. Консерв. 30, 219–241. doi: 10.1017/S0376892

0225

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гловер А. Г., Смит С. Р., Патерсон Г. Л. Дж., Уилсон Г. Д. Ф. , Хокинс Л. и Шедер М. (2002). Разнообразие видов многощетинковых червей в бездне центральной части Тихого океана: локальные и региональные закономерности и взаимосвязь с продуктивностью. Мар. Экол. прог. сер. 240, 157–170. doi: 10.3354/meps240157

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Годё, О.Р., Клунгсойр, Дж., Мейер, С., Теннинген, Э., Персер, А., и Томсен, Л. (2014). Система наблюдения в режиме реального времени для мониторинга воздействия на морские экосистемы в результате бурения нефтяных скважин. мар. Загрязнение. Бык. 84, 236–250. doi: 10.1016/j.marpolbul.2014.05.007

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гудбоди-Грингли Г., Ветцель Д. Л., Гиллон Д., Палстер Э., Миллер А. и Ричи К. Б. (2013). Токсичность исходной нефти из глубоководных горизонтов и химического диспергатора Corexit® 9500 для личинок кораллов. PLoS ONE 8:e45574. doi: 10.1371/journal.pone.0045574

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Гордон Дж. Г., Гиллеспи Д., Поттер Дж., Францис А., Симмондс М., Свифт Р. Дж. и др. (2004). Обзор воздействия сейсморазведки на морских млекопитающих. Мар. Техн. соц. Дж. 37, 14–34. doi: 10.4031/002533203787536998

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Grassle, JF (1977). Медленная реколонизация глубоководных отложений. Природа 265, 618–619. doi: 10.1038/265618a0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Грей, Дж. С., Кларк, А. Дж., Уорвик, Р. М., и Хоббс, Г. (1990). Выявление начального воздействия загрязнения на морской бентос: на примере месторождений Экофиск и Эльдфиск, Северное море. Мар. Экол. прог. сер. 66, 285–299. doi: 10.3354/meps066285

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гинотт, Дж. М., и Дэвис, А. Дж. (2014). Прогноз пригодности среды обитания глубоководных кораллов для западного побережья США. PLoS ONE 9:e93918. doi: 10.1371/journal.pone.0093918

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Hall, CM (2001). Тенденции морского и прибрежного туризма: конец последнего рубежа? Океанское побережье. Управление 44, 601–618. doi: 10.1016/S0964-5691(01)00071-0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Холл-Спенсер Дж., Аллен В. и Фосса Дж. Х. (2002). Траловый ущерб древним коралловым рифам в северо-восточной Атлантике. Проц. биол. науч. 269, 507–511. doi: 10.1098/rspb.2001.1910

PubMed Abstract | CrossRef Полный текст

Хансен, Б. Р., и Дэвис, С. Х. (1994). Обзор возможных технологий удаления растворенных компонентов из пластовой воды. Хим. англ. Рез. Дес. 72, 176–188.

Google Scholar

Хартман С.Э., Лэмпитт Р.С., Ларкин К.Е., Паньяни М., Кэмпбелл Дж., Ланкестер Т. и др. (2012). Обсерватория с фиксированной точкой на абиссальной равнине Поркьюпайн (PAP-SO): вариации и тенденции из временных рядов с фиксированной точкой в ​​​​Северо-Восточной Атлантике. ICES J. Mar. Sci. 69, 776–783. дои: 10.1093/icesjms/fss077

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Хасле, Дж. Р., Челлен, У., и Хаугеруд, О. (2009). Решение о разведке нефти и газа в арктической зоне: тематическое исследование норвежского Баренцева моря. Саф. науч. 47, 832–842. doi: 10.1016/j.ssci.2008.10.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хокинс, А. Д., Пемброк, А. Э., и Поппер, А. Н. (2014). Информационные пробелы в понимании воздействия шума на рыб и беспозвоночных. Rev. Fish Biol. Рыбы. 25, 39–64. doi: 10.1007/s11160-014-9369-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

Генри К. (2005). «Обзор использования диспергентов в водах Мексиканского залива США после принятия Закона о загрязнении нефтью 1990 г.», в материалах Международной конференции по разливам нефти , 2005 г., (Майами, Флорида), 439–442.

Google Scholar

Генри, Л. А., и Робертс, Дж. М. (2014). Рекомендации по передовой практике классификации глубоководных местообитаний: bullimore et al. как тематическое исследование. ICES J. Mar. Sci. 71, 895–898. doi: 10.1093/icesjms/fst175

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Эрнандес Арана, Х. А., Уорвик, Р. М., Аттрилл, М. Дж., Роуден, А. А., и Голд-Бушо, Г. (2005). Оценка воздействия деятельности, связанной с нефтью, на сообщества донной макроинфауны шельфа Кампече, южная часть Мексиканского залива. Мар. Экол. прог. сер. 289, 89–107. doi: 10.3354/meps289089

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Херринг П. Дж., Гейтен Э. и Шелтон П. М. Дж. (1999). Креветки ослеплены наукой? Природа 398, 116–116.

Google Scholar

Хинк Дж. Э., Бартиш Т. М., Блейзер Б. С., Денслоу Н. Д., Гросс Т. С., Майерс М. С. и др. (2004). Программа биомониторинга состояния и тенденций окружающей среды (BEST): Загрязнители окружающей среды и их воздействие на рыбу в бассейне Рио-Гранде . Отчет о научных исследованиях МО за 2004–5285 гг. Геологическая служба США, Колумбийский центр экологических исследований, Колумбия.

Google Scholar

Holdway, DA (2002). Острое и хроническое воздействие отходов морской нефтегазодобычи на экологические процессы в умеренных и тропических морях. мар. Поллют. Бык. 44, 185–203. doi: 10.1016/S0025-326X(01)00197-7

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хауэлл, К.Л., Буллимор, Р.Д., и Фостер, Н.Л. (2014). Обеспечение качества при идентификации глубоководных таксонов на основе анализа видео и изображений: ответ Генри и Робертсу. ICES J. Mar. Sci. 71, 899–906. doi: 10.1093/icesjms/fsu052

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хауэлл, К.Л., Холт, Р., Эндрино, И.П., и Стюарт, Х. (2011). Когда вид также является средой обитания: сравнение прогнозируемого распределения Lophelia pertusa и рифовой среды обитания, которую он образует. биол. Консерв. 144, 2656–2665. doi: 10.1016/j.biocon.2011.07.025

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хсинг П.Ю., Фу Б., Ларком Э.А., Берлет С.П., Шэнк Т.М., Говиндараджан А. Ф. и др. (2013). Доказательства длительного воздействия разлива нефти из глубоководного горизонта на глубоководное коралловое сообщество Мексиканского залива. Элемента 1:000012. doi: 10.12952/journal.elementa.000012

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хьюз, Д. Дж. (2011). «Холодноводные кораллы на нефтяных платформах», в Шотландской ассоциации морских наук, Годовой отчет за 2010–11 , редакторы Р. Терневич и А. Миллер (Обан: Шотландский морской институт), 12.

Google Scholar

Hughes, С.Дж.М., Джонс, Д.О.Б., Хотон, К., Гейтс, А.Р., и Хокинс, Л.Е. (2010). Оценка нарушения бурения на Echinus acutus вар. norvegicus на основе наблюдений и экспериментов на месте с использованием дистанционно управляемого аппарата (ROV). Дж. Экспл. Мар биол. Экол. 395, 37–47. doi: 10.1016/j.jembe.2010.08.012

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хайн, Нью-Джерси (2001). Нетехническое руководство по нефтяной геологии, разведке, бурению и добыче . Талса, Оклахома: PennWell.

Google Scholar

Hyrenbach, K.D., Forney, K.A., and Dayton, P.K. (2000). Охраняемые морские районы и управление океаническими бассейнами. Аква. Консерв. Мар. Пресноводная экосистема. 10, 437–458. doi: 10.1002/1099-0755(200011/12)10:6<437::AID-AQC425>3.0.CO;2-Q

CrossRef Full Text

Iversen, P.E., Green, AMV, Lind, MJ, Petersen , M.R.H., Bakke, T., Lichtenhaler, R., et al. (2011). Руководство по морскому экологическому мониторингу на норвежском континентальном шельфе . Осло: Норвежское агентство по климату и загрязнению.

Ярнегрен, Дж. Дж., Брук, С., и Дженсен, Х. (2016). Воздействие бурового шлама на личинок холодноводных кораллов Лофелия пертуса . Deep Sea Res. II . doi: 10.1016/j.dsr2.2016.06.014. [Epub перед печатью].

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Джей, С. (2010). Стратегическая экологическая оценка производства энергии. Энергетическая политика 38, 3489–3497. doi: 10.1016/j.enpol.2010.02.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джернелов А. и Линден О. (1981). Ixtoc I: тематическое исследование крупнейшего в мире разлива нефти. Амбио 10, 299–306.

Google Scholar

Йохансен О., Рай Х. и Купер К. (2003). DeepSpill – полевые исследования смоделированного выброса нефти и газа на большой глубине. Разлив наук. Технол. Бык. 8, 433–443. doi: 10.1016/S1353-2561(02)00123-8

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джонс, Д. О. Б., и Гейтс, А. Р. (2010). «Оценка воздействия бурения углеводородов на глубоководную мегафауну в северной части Северной Атлантики. Метод быстрой универсальной оценки?», в Международная конференция SPE по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды при разведке и добыче нефти и газа, Общество инженеров-нефтяников , Рио-де-Жанейро.

Джонс, Д. О. Б., Круз-Мотта, Дж. Дж., Боун, Д., и Каариайнен, Дж. И. (2012b). Воздействие бурения нефтяных скважин на глубоководный мегабентос конуса выноса Ориноко, Венесуэла. J. Mar. Biol. доц. Великобритания 92, 245–253. doi: 10.1017/S0025315411001123

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джонс, Д. О. Б., Гейтс, А. Р., и Лаузен, Б. (2012a). Восстановление глубоководных сообществ мегафауны в результате бурения углеводородов в Фарерско-Шетландском канале. Мар. Экол. прог. сер. 461, 71–82. doi: 10.3354/meps09827

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джонс, Д. О. Б., Хадсон, И. Р., и Бетт, Б. Дж. (2006). Воздействие физических нарушений на холодноводные сообщества мегафауны Фарерско-Шетландского канала. Мар. Экол. прог. сер. 319, 43–54. doi: 10.3354/meps319043

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джонс, Д. О. Б., Уоллс, А., Клэр, М., Фиске, М. С., Вейланд, Р. Дж., О’Брайен, Р., и др. (2014). Асфальтовые насыпи и связанная с ними биота на окраине Анголы. Глубоководная служба спасения. I 94, 124–136. doi: 10.1016/j.dsr.2014.08.010

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джонс, Д. О. Б., Вигэм, Б. Д., Хадсон, И. Р., и Бетт, Б. Дж. (2007). Антропогенное нарушение глубоководных мегабентических скоплений: исследование с дистанционно управляемыми транспортными средствами в Фарерско-Шетландском канале, северо-восточная Атлантика. Мар. Биол. 151, 1731–1741. doi: 10.1007/s00227-007-0606-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

Джой С. Б., Бракко А., Озгокмен Т., Шантон Дж. П., Гроселл М., Макдональд И. Р. и др. (2016). Экосистема Мексиканского залива через шесть лет после взрыва нефтяной скважины Макондо. Глубоководная служба спасения. II 129, 4–19. doi: 10.1016/j.dsr2.2016.04.018

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джумарс П.А. и Галлахер Э.Д. (1982). «Структура глубоководного сообщества: три игры на бентической авансцене», в The Environment of the Deep Sea , eds WG Ernst и JG Morin (Нью-Джерси, Нью-Джерси: Prentice-Hall, Inc.; Englewood Cliffs), 217– 285.

Google Scholar

Кайзер М.Дж. и Пулсифер А. Г. (2005). Программы Rigs-to-Reef в Мексиканском заливе. Океан Дев. Междунар. Закон 36, 119–134. doi: 10.1080/00

05

990

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кайзер М.Дж. и Пулсифер А.Г. (2006). Принятие решений по капитальным вложениям и тенденции: влияние на разработку нефтяных ресурсов в Мексиканском заливе США . Фэрбенкс: Университет Аляски.

Google Scholar

Карк С., Брокович Э., Мазор Т. и Левин Н. (2015). Новые вызовы и перспективы сохранения в эпоху морской разведки и разработки углеводородов. Консерв. биол. 29, 1573–1585. doi: 10.1111/cobi.12562

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Кацаневакис С., Левин Н., Колл М., Джакуми С., Шкеди Д., Макелворт П. и др. (2015). Проблемы сохранения морской среды в эпоху экономического кризиса и геополитической нестабильности: пример Средиземного моря. Март Политика 51, 31–39. doi: 10.1016/j.marpol.2014.07.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хатиб З. и Вербек П. (2002). «Вода для ценности — управление пластовой водой для устойчивого развития зрелых и новых месторождений», в Материалы Международной конференции SPE по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды при разведке и добыче нефти и газа (Куала-Лумпур).

Google Scholar

Кляйн С. Дж., Чан А., Кирхер Л., Кандифф А. Дж., Гарднер Н., Хроват Ю. и др. (2008). Нахождение баланса между сохранением биоразнообразия и социально-экономической жизнеспособностью при проектировании морских охраняемых районов. Консерв. биол. 22, 691–700. doi: 10.1111/j.1523-1739.2008.00896.x

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кляйндинст, С., Пол, Дж. Х., и Джой, С. Б. (2015). Использование диспергентов после разливов нефти: влияние на состав и активность микробных сообществ. Нац. Преподобный Микробиолог. 13, 388–396. doi: 10.1038/nrmicro3452

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Клитгаард А. Б. и Тендал О.С. (2004). Распространение и видовой состав массовых скоплений крупных губок в северо-восточной Атлантике. Прог. океаногр. 61, 57–98. doi: 10.1016/j.pocean.2004.06.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кронке И., Дуйневельд Г.К.А., Раак С., Рахор Э. и Даан Р. (1992). Воздействие бывшего сброса бурового шлама на сообщество макрофауны. Мар. Экол. прог. сер. 91, 277–287. doi: 10.3354/meps0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Kuhl, A.J., Nyman, J.A., Kaller, MD, and Green, C.C. (2013). Влияние диспергаторов и солености на выветривание и острую токсичность сырой нефти Южной Луизианы. Окружающая среда. Токсикол. хим. 32, 2611–2620. doi: 10.1002/etc.2346

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Лашарите, М., и Метаксас, А. (2013). Ранняя история жизни глубоководных кораллов-горгонарий может ограничивать их численность. PLoS ONE 8:e65394. doi: 10.1371/journal. pone.0065394

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Lanzen, A., Lekang, K., Jonassen, I., Thompson, E.M., and Troedsson, C. (2016). Высокопроизводительное метабаркодирование эукариотического разнообразия для мониторинга окружающей среды при бурении нефтяных скважин на шельфе. Мол. Экол. doi: 10.1111/mec.13761. [Epub перед печатью].

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ларком, Э. А., Маккин, Д. Л., Брукс, Дж. М., и Фишер, Ч. Р. (2014). Темпы роста, плотность и распространение Lophelia pertusa на искусственных сооружениях в Мексиканском заливе. Deep Sea Res. I 85, 101–109. doi: 10.1016/j.dsr.2013.12.005

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ларссон А. И. и Персер А. (2011). Осаждение на холодноводных кораллах Lophelia pertusa : эффективность очистки от природных отложений и бурового шлама. мар. Поллют. Бык. 62, 1159–1168. doi: 10.1016/j. marpolbul.2011.03.041

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ларссон А. И., ван Овелен Д., Персер А. и Томсен Л. (2013). Устойчивость к длительному воздействию взвешенных бентических отложений и бурового шлама в холодноводных кораллах Lophelia pertusa . мар. Поллют. Бык. 70, 176–188. doi: 10.1016/j.marpolbul.2013.02.033

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Law, RJ (1978). Определение нефтяных углеводородов в воде, рыбе и донных отложениях после выброса Экофиска. мар. Поллют. Бык. 9, 321–324. doi: 10.1016/0025-326X(78)-2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лебрато, М., и Джонс, Д. О. Б. (2009). Массовое захоронение трупов Pyrosoma atlanticum у Берега Слоновой Кости (Западная Африка). Лимнол. океаногр. 54, 1197–1209. doi: 10.4319/lo.2009.54.4.1197

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лепланд А. и Мортенсен П. Б. (2008). Барит и барий в отложениях и скелетах кораллов вокруг места разведки углеводородов в впадине Траэна, Норвежское море. Окружающая среда. геол. 56, 119–129. doi: 10.1007/s00254-007-1145-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Левин, Лос-Анджелес (1991). Взаимодействия между метазоями и крупными агглютинирующими простейшими: последствия для структуры сообщества глубоководного бентоса. утра. Зоол. 31, 886–900. doi: 10.1093/icb/31.6.886

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Левин Л. А., Бако А. Р., Боуден Д., Колако А., Кордес Э. Э., Кунья М. Р. и др. (2016). Гидротермальные источники и выходы метана: переосмысление сферы влияния. Перед. мар. 3:72. doi: 10.3389/fmars.2016.00072

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Левин Л., Блэр Н., ДеМастер Д., Плайя Г., Форнес В., Мартин К. и др. (1997). Быстрая субдукция органического вещества полихетами-мальданидами на склоне Северной Каролины. Дж. Мар. Рез. 55, 595–611. doi: 10.1357/0022240973224337

Полный текст CrossRef | Google Scholar

LGL Ltd. (2003). Стратегическая экологическая оценка бесхозных бассейнов. Сент-Джонс: Совет по оффшорным нефтяным месторождениям Канады, Ньюфаундленда и Лабрадора. Доступно в Интернете по адресу: http://www.cnlopb.ca/pdfs/ob_ea.pdf?lbisphpreq=1

Longcore, T., and Rich, C. (2004). Экологическое световое загрязнение. Фронт. Экол. Окружающая среда. 2, 191–198. doi: 10.1890/1540-9295(2004)002[0191:ELP]2.0.CO;2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лав М.С., Шредер Д.М., Ленарц В., Макколл А., Булл А.С. и Торстейнсон Л. (2006). Потенциальное использование прибрежных морских сооружений для восстановления переловленного вида морского окуня, бокаччо ( Sebastes paucispinis ). Рыба. Бык. 104, 383–390.

Google Scholar

Макдональд, И. Р., Гарсия-Пинеда, О., Бит, А., Данешгар Асл, С., Фэн, Л., Греттингер, Г., и др. (2015). Естественные и неестественные нефтяные пятна в Мексиканском заливе. Ж. Геофиз. Рез. 120, 8364–8380. doi: 10.1002/2015JC011062

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Макреди П.И., Фаулер А.М. и Бут Д.Дж. (2011). Риги к рифам: выиграет ли глубокое море от искусственной среды обитания? Перед. Экол. Окружающая среда. 9, 455–461. doi: 10.1890/100112

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Майр, Дж. М. Д., Мэтисон, И., и Аппельби, Дж. Ф. (1987). Восстановление морского макробентоса на месторождении Мерчисон после прекращения выброса бурового шлама. мар. Загрязнение. Бык. 18, 628–634. doi: 10.1016/0025-326X(87)

-8

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Margules, CR, and Pressey, RL (2000). Систематическое планирование консервации. Природа 405, 243–253. doi: 10.1038/35012251

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Мариано, Дж., и Ла Ровере, Э. (2007). Разведка и добыча нефти и газа в Бразилии: рассмотрение экологических вопросов в ходе торгов, организованных Национальным нефтяным агентством. Энергетическая политика 35, 2899–2911. doi: 10.1016/j.enpol.2006.10.005

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Массон, Д. Г., Бетт, Б. Дж., Биллетт, Д. С. М., Джейкобс, К. Л., Уилер, А. Дж., и Винн, Р. Б. (2003). Происхождение глубоководных курганов с коралловыми вершинами в северной части желоба Роколл в северо-восточной Атлантике. март геол. 194, 159–180. doi: 10.1016/S0025-3227(02)00704-1

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мазор Т., Поссингем Х. П., Эделист Д., Брокович Э. и Карк С. (2014). Многолюдное море: включение нескольких видов морской деятельности в планы сохранения может значительно изменить пространственные приоритеты. PLoS ONE 9:e104489. doi: 10.1371/journal.pone.0104489

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Макклейн, Ч.Р., Аллен, А.П., Титтенсор, Д.П., и Рекс, Массачусетс (2012). Энергетика жизни на морском дне. Проц. Натл. акад. науч. США 109, 15366–15371. doi: 10.1073/pnas.1208976109

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

McClain, CR, and Schlacher, TA (2015). О некоторых гипотезах разнообразия животного мира на больших глубинах морского дна. Мар. Экол. 36, 849–872. doi: 10.1111/maec.12288

Полный текст CrossRef | Google Scholar

McNutt, M.K., Camilli, R., Crone, T.J., Guthrie, G.D., Hsieh, P.A., Ryerson, T.B., et al. (2012). Обзор оценок дебита разлива нефти на платформе Deepwater Horizon. Проц. Натл. акад. Sci.U.S.A. 109, 20260–20267. doi: 10.1073/pnas.1112139108

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Служба управления минеральными ресурсами (2003 г.). Геологоразведочные работы в Восточной зоне продажи: Восточная зона планирования, Мексиканский залив, O.C.S. Программная экологическая оценка. Новый Орлеан: Министерство внутренних дел США, Служба управления полезными ископаемыми OCS EIS/EA.

Монтанья, П. А., и Харпер, Д.Е. младший (1996). Долгосрочная реакция бентической инфауны на морские производственные платформы в Мексиканском заливе. Кан. Дж. Фиш. Аква. науч. 53, 2567–2588. doi: 10.1139/f96-215

Полный текст CrossRef | Академия Google

Montagna, P.A., Baguley, J.G., Cooksey, C., Hartwell, I., Hyde, L.J., Hyland, J.L., et al. (2013). Глубоководный бентический след выброса глубоководного горизонта. PLoS ONE 8:e70540. doi: 10.1371/journal.pone.0070540

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Монтанья П.А., Калке Р.Д. и Риттер К. (2002). Влияние восстановленного притока пресной воды на макрофауну и мейофауну в верховьях Ринкон Байу, Техас, США Эстуарии 25, 1436–1447. doi: 10.1007/BF026

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мур, М. В., Пирс, С. М., Уолш, Х. М., Квалвик, С. К., и Лим, Дж. Д. (2000). Городское световое загрязнение изменяет вертикальную миграцию Daphnia . Verhandlungen Int. Верейн Лимнол. 24, 1–4.

Мур, С. Э., Ривз, Р. Р., Саутхолл, Б. Л., Раген, Т. Дж., Суйдам, Р. С., и Кларк, К. В. (2012). Новая система оценки воздействия антропогенного звука на морских млекопитающих в быстро меняющейся Арктике. Биологические науки 62, 289–295. doi: 10.1525/bio.2012.62.3.10

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мордью, В. (2001). Предисловие. Прод. Полка Рез. 21, 765. doi: 10.1016/S0278-4343(00)00111-4

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Моррис К., Бетт Б., Дерден Дж., Хьювенн В., Миллиган Р., Рул Д. и др. (2014). Новый метод экологической съемки бездны с помощью фотосъемки с автономных подводных аппаратов. Лимнол. океаногр. 12, 795–809. doi: 10.4319/lom.2014.12.795

CrossRef Full Text | Google Scholar

Muehlenbachs, L., Cohen, M.A., and Gerarden, T. (2013). Влияние глубины воды на безопасность и экологические показатели морской добычи нефти и газа. Энергетическая политика 55, 699–705. doi: 10.1016/j.enpol.2012.12.074

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Национальный исследовательский совет (NRC) (2005). Диспергаторы разливов нефти: эффективность и воздействие . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий.

Нефф, Дж. М. (2002). Биоаккумуляция в морских организмах: воздействие загрязняющих веществ из воды, добываемой из нефтяных скважин . Амстердам: Эльзевир.

Нефф, Дж. М. (2005). Состав, экологическая судьба и биологическое действие буровых растворов и шлама на водной основе, сбрасываемых в морскую среду: обобщение и аннотированная библиография . Даксбери, Массачусетс: Нефтяные экологические исследования. Форум и API.

Нефф, Дж. М., Ботнер, М. Х., Мациолек, Н. Дж., и Грассл, Дж. Ф. (1989). Воздействие разведочного бурения на нефть и газ на придонную среду отмели Жорж. Мар Окружающая среда. Рез . 27, 77–114. doi: 10.1016/0141-1136(89)

-0

CrossRef Full Text | Google Scholar

Нефф, Дж. М., Остазески, С., Гардинер, В., и Стейскал, И. (2000). Влияние выветривания на токсичность трех видов сырой нефти на шельфе Австралии и дизельного топлива для морских животных. Окружающая среда. Токсикол. Химия . 19, 1809–1821 гг. doi: 10.1002/etc.56201

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нетто С.А., Фонсека Г. и Галлуччи Ф. (2010). Влияние выброса бурового шлама на сообщества мейофауны участка разлома шельфа в Юго-Западной Атлантике. Окружающая среда. Монит. Оценивать. 167, 49–63. doi: 10.1007/s10661-010-1515-3

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Нетто С.А., Галлуччи Ф. и Фонсека Г. (2009). Реакция глубоководной мейофауны на сброс бурового раствора на синтетической основе у юго-восточного побережья Бразилии. Глубоководная служба спасения. II 56, 41–49. doi: 10.1016/j.dsr2.2008.08.018

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Никирк С.Л., Меллингер Д.К., Мур С.Е., Клинк К. , Дзиак Р.П. и Гослин Дж. (2012). Звуки пневматических пушек и финвалов, записанные в середине Атлантического океана, 1999–2009 гг. Дж. Акуст. соц. Являюсь. 131, 1102–1112. doi: 10.1121/1.3672648

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ниу Х., Ли З., Ли К., Кепкай П. и Маллин Дж. В. (2009 г.)). «Лагранжево моделирование переноса нефтеминеральных заполнителей (ОМА) и оценка их потенциальных рисков», в материалах Технического семинара 32 AMOP по загрязнению окружающей среды и реагированию , Vol. 2. (Оттава, ON: Environment Canada), 940.

Noble, B.F. (2000). Стратегическая экологическая оценка: что это такое? и что делает его стратегическим? Дж. Окружающая среда. Оценивать. Управление политикой 2, 203–224. doi: 10.1016/S1464-3332(00)00014-X

Полный текст CrossRef | Академия Google

Ноубл Б., Кетилсон С., Эйткен А. и Пельцер Г. (2013). Возможности и риски стратегической экологической оценки для планирования и развития арктической шельфовой энергетики. Март Политика 39, 296–302. doi: 10.1016/j.marpol.2012.12.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Norsk Olje og Gass, (2013). Мониторинг буровых работ в районах с наличием холодноводных кораллов . Номер отчета/рег. DNV. №: 2012–1691/12NCQKD-2, Det Norsk Veritas, Ставангер.

Офстад К., Овретвейт А., Куллеруд Л. и Хегланд К. (2000). Вероятность обнаружения и причины сухих скважин: результаты проекта: оценка норвежских буровых скважин (Статья 3). Норвежская нефтяная компания Soc. Спец. Опубл. 9, 47–55. doi: 10.1016/S0928-8937(00)80008-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олсен Э., Холен С., Хоэль А. Х., Буль-Мортенсен Л. и Рёттинген И. (2016). Как интегрированное управление океаном в Баренцевом море было создано благодаря стремлению увеличить добычу нефти. март Политика 71, 293–300. doi: 10.1016/j.marpol.2015.12.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олсгард Ф. и Грей Дж. С. (1995). Комплексный анализ воздействия морской разведки и добычи нефти и газа на донные сообщества норвежского континентального шельфа. Мар. Экол. прог. сер. 122, 277–306. doi: 10.3354/meps122277

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Комиссия ОСПАР (2000 г.). Решение OSPAR 2000/3 об использовании буровых растворов с органической фазой (БКП) и сбросе выбуренной породы, загрязненной ОБТК . OSPAR 00/20/1-E, Приложение 18. Доступно в Интернете по адресу: http://www.ospar.org/work-areas/oic

OSPAR (2001). Рекомендация OSPAR 2001/1 по управлению пластовой водой морских установок (сводный текст). Рекомендация OSPAR 2001/1, принятая OSPAR2001 (OSPAR01/18/1, Приложение 5). Исправлено Рекомендацией OSPAR 2006/4 (OSPAR 06/23/1, Приложение 15) и Рекомендацией OSPAR 2011/8 (OSPAR 11/20/1, Приложение 19). Доступно в Интернете по адресу: http://www.ospar.org/work-areas/oic

Пейс, С.Б., Кларк, Дж.Р., и Брагин, Г.Е. (1995). «Сравнение токсичности сырой нефти при стандартном и экологически реалистичном воздействии», в Proceedings of the International Oil Spill Conference 1995 (Вашингтон, округ Колумбия: Американский институт нефти), 1003–1004.

Google Scholar

Page, H.M., Dugan, J.E., Culver, C.S., and Hoesterey, JC (2006). Экзотические виды беспозвоночных на морских нефтяных платформах. Мар. Экол. прог. сер. 325, 101–107. doi: 10.3354/meps325101

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Пейн, М. Д., ДеБлуа, Э. М., Килгур, Б. В., Трейси, Э., Поклингтон, П., Кроули, Р. Д., и др. (2014). Воздействие морской разработки нефти Терра Нова на бентосных макробеспозвоночных за 10 лет эксплуатационного бурения на Гранд Бэнкс в Ньюфаундленде, Канада. Deep Sea Res. II 110, 38–64. doi: 10.1016/j.dsr2.2014.10.015

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пассов, У., Зиервогель, К., Аспер, В., и Диркс, А. (2012). Образование морского снега после разлива нефти Deepwater Horizon в Мексиканском заливе. Окружающая среда. Рез. лат. 7:035301. doi: 10.1088/1748-9326/7/3/035301

CrossRef Полный текст

Павловски Дж., Эслинг П., Лейзерович Ф., Седхаген Т. и Уилдинг Т. А. (2014). Мониторинг окружающей среды с помощью метабаркодирования секвенирования протистов следующего поколения: оценка воздействия рыбоводства на сообщества бентических фораминифер. Мол. Экол. Ресурс. 14, 1129–1140. doi: 10.1111/1755-0998.12261

PubMed Abstract | Полный текст CrossRef

Пиндер, Д. (2001). Морская нефть и газ: глобальные знания о ресурсах и технологические изменения. Океанское побережье. Управление . 44, 579–600. doi: 10.1016/S0964-5691(01)00070-9

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пивел, М. А. Г., Фрейтас, К. М. Д. С., и Комба, Д. Л. Д. (2009). Моделирование выброса шлама и буровых растворов в глубоководной среде. Deep Sea Res. II 56, 12–21. doi: 10.1016/j.dsr2.2008.08.015

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Понти, М. (2002). Буровые платформы как искусственные рифы: распространение комплексов макробентоса затонувшего корабля «Пагуро» (Северная Адриатика). ICES J. Mar. Sci. 59, С316–С323. doi: 10.1006/jmsc.2002.1225

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пауэрс С.П., Грабовски Дж.Х., Петерсон С.Х. и Линдберг В.Дж. (2003). Оценка увеличения производства рыбы за счет морских искусственных рифов: неопределенность, проявляющаяся в различных сценариях. Мар. Экол. прог. сер. 264, 265–277. doi: 10.3354/meps264265

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Purser, A. (2015). Исследование временных рядов Реакция Lophelia pertusa и рифовой мегафауны на экспозицию бурового шлама на норвежской окраине. PLoS ONE 10:e0134076. doi: 10.1371/journal.pone.0134076

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Персер А. и Томсен Л. (2012). Стратегии мониторинга выбросов бурового шлама вблизи холодноводных коралловых экосистем. мар. Поллют. Бык. 64, 2309–2316. doi: 10.1016/j.marpolbul.2012.08.003

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Quattrini, A. M., Etnoyer, P.J., Doughty, C., English, L., Falco, R., Remon, N., et al. (2014). Филогенетический подход к структуре сообщества октокораллов в глубоководных районах Мексиканского залива. Deep Sea Res. II 99, 92–102. doi: 10.1016/j.dsr2.2013.05.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кваттрини А. М., Росс С. В., Карлсон М. К. и Низински М. С. (2012). Ассоциации мегафауны и среды обитания на глубоководной коралловой насыпи у берегов Северной Каролины, США. Мар. Биол. 159, 1079–1094. doi: 10.1007/s00227-012-1888-7

CrossRef Full Text | Google Scholar

Рамирес-Ллодра Э., Тайлер П.А., Бейкер М.С., Бергстад ​​О.А., Кларк М.Р., Эскобар Э. и др. (2011). Человек и последняя великая пустыня: воздействие человека на морские глубины. PLoS ONE 6:e22588. doi: 10.1371/journal.pone.0022588

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Редди К.М., Эглинтон Т.И., Хауншелл А., Уайт Х.К., Сюй Л., Гейнс Р. Б. и др. (2002). Разлив нефти в Западном Фалмуте через тридцать лет: стойкость нефтяных углеводородов в болотных отложениях. Окружающая среда. науч. Технол. 36, 4754–4760. doi: 10.1021/es020656n

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Рид, М., и Хетланд, Б. (2002). «DREAM: техническое описание модели оценки дозозависимого воздействия физико-химических компонентов», в Международной конференции SPE по охране труда, технике безопасности и окружающей среде при разведке и добыче нефти и газа (Куала-Лумпур: Общество инженеров-нефтяников).

Академия Google

Ренгсторф, А. М., Мон, К., Браун, К., Виз, М. С., и Грехан, А. Дж. (2014). Прогнозирование распределения глубоководных уязвимых морских экосистем с использованием данных высокого разрешения: соображения и новые подходы. Deep Sea Res. I 93, 72–82. doi: 10.1016/j.dsr.2014.07.007

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Рорк Э., Гилдерсон Т. П., Данбар Р. Б. и Инграм Б. (2006). Возраст и скорость роста гавайских глубоководных кораллов на основе радиоуглерода. Мар. Экол. прог. сер. 327, 1–14. doi: 10.3354/meps327001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Робертс Х.Х., Коулман Дж., Хант Дж. и Шедд У.В. (2000). Картирование поверхностных амплитуд 3D-сейсмики для улучшения интерпретации геологии и биологии морского дна по данным дистанционного зондирования. GCAGS Trans. 50, 495–503.

Google Scholar

Робертс Х. Х., Фэн Д. и Джой С. Б. (2010). Карбонаты холодного просачивания среднего и нижнего материкового склона, северная часть Мексиканского залива. Глубоководная служба спасения. II 57, 2040–2054 гг. doi: 10.1016/j.dsr2.2010.09.003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Робертс Дж. М., Уиллер А. Дж., Фрайвальд А. и Кэрнс С. Д. (2009). Холодноводные кораллы: биология и геология местообитаний глубоководных кораллов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Роу Г. Т. и Кенникатт М. К. (2008). Введение в программу глубоководных исследований бентоса Мексиканского залива. Deep Sea Res. II 55, 2536–2540. doi: 10.1016/j.dsr2.2008.09.002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Роу Г.Т. и Мензель Д.В. (1971). Количественные пробы бентоса из глубоководных районов Мексиканского залива с некоторыми комментариями по измерению глубоководной биомассы. Бык. мар. 21, 556–566.

Google Scholar

Саммарко П.В., Атчисон А.Д. и Боланд Г.С. (2004). Расширение коралловых сообществ в северной части Мексиканского залива с помощью морских нефтегазовых платформ. Мар. Экол. прог. сер. 280, 129–143. doi: 10.3354/meps280129

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сантос, М.Ф.Л., Лана, П.С., Сильва, Дж., Фачел, Дж.Г., и Пульгати, Ф.Х. (2009). Воздействие неводных флюидов, выбрасываемых при разведочном бурении, на глубоководные сообщества макробентоса. Deep Sea Res. II 56, 32–40. doi: 10.1016/j.dsr2.2008.08.017

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сантос, М.Ф.Л., Сильва, Дж., Фачел, Дж.М.Г., и Пульгати, Ф.Х. (2010). Влияние выброса бурового шлама, связанного с неводными флюидами, на сообщества макробентоса на шельфе в бассейне Кампос, Бразилия. Окружающая среда. Монит. Оценка . 167, 65–78. doi: 10.1007/s10661-010-1518-0

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Шаанинг, М. Т., Траннум, Х. К., Оксневад, С., Кэрролл, Дж., и Блейк, Т. (2008). Влияние бурового шлама на биогеохимические потоки и макробентос морских отложений. Дж. Экспл. Мар биол. Экол. 361, 49–57. doi: 10.1016/j.jembe.2008.04.014

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шейн А., Скотт Дж. А., Мос Л. и Ходсон П. В. (2009 г.)). Диспергирование масла увеличивает кажущуюся биодоступность и токсичность дизельного топлива для радужной форели ( Oncorhynchus mykiss ). Окружающая среда. Токсикол. хим. 28, 595–602. doi: 10.1897/08-315.1

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Schlacher, T.A., Baco, A.R., Rowden, A.A., O’Hara, T.D., Clark, M.R., Dower, C., et al. (2014). Бентос подводных гор в районе богатой кобальтом коры в центральной части Тихого океана: проблемы сохранения для будущей разработки морского дна. Водолазы. Распредел. 20, 491–502. doi: 10.1111/ddi.12142

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Schroeder, W. W., Brooke, S. D., Olson, J. B., Phaneuf, B., McDonough, J. J. III, and Etnoyer, P. (2005). «Появление глубоководных Lophelia pertusa и Madrepora oculata в Мексиканском заливе», в Cold-Water Corals and Ecosystems (Берлин; Гейдельберг: Springer), 297–307.

Шихи, Д., и Вик, С. Ф. (2010). Роль построенных рифов в интродукции неместных видов и расширении ареалов. Экол. англ. 36, 1–11. doi: 10.1016/j.ecoleng.2009.09. 012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шоукс Р.Ф., Трабант П.К., Пресли Б.Дж. и Рейд Д.Ф. (1977). Бескислородный гиперсоленый бассейн в северной части Мексиканского залива. Наука 196, 1443–1446.

Реферат PubMed | Google Scholar

Сибует М. и Олу К. (1998). Биогеография, биоразнообразие и зависимость от жидкости глубоководных сообществ холодных просачиваний на активных и пассивных окраинах. Глубоководная служба спасения. II 45, 517–567. doi: 10.1016/S0967-0645(97)00074-X

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сильва, М., Этнойер, П.Дж., и Макдональд, И.Р. (2015). Повреждения кораллов, наблюдаемые на мезофотических рифах после сброса нефти с Deepwater Horizon. Deep Sea Res. II 129, 96–107. doi: 10.1016/j.dsr2.2015.05.013

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Smith, CR (1994). Темп и мода в глубоководной бентической экологии: новый взгляд на прерывистое равновесие. Палеос 9, 3–13.

Google Scholar

Солан М. , Хотон С., Годболд Дж. А., Вуд С. Л., Лейтон Т. Г. и Уайт П. (2016). Антропогенные источники подводного звука могут изменить то, как беспозвоночные, обитающие в отложениях, опосредуют свойства экосистемы. науч. Респ. 6:20540. doi: 10.1038/srep20540

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Southall, B.L., Bowles, A.E., Ellison, W.T., Finneran, J.J., Gentry, R.L., Greene, C.R. Jr., et al. (2008). Критерии воздействия шума на морских млекопитающих: первоначальные научные рекомендации. Биоакустика 17, 273–275. doi: 10.1080/09524622.2008.9753846

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стин, А. (2008). Частота использования диспергентов по всему миру. Междунар. Конференция по разливам нефти. проц. 2008, 645–650. doi: 10.7901/2169-3358-2008-1-645

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сун, С., Ху, К., и Таннелл, Дж. У. мл. (2015). Нефтяной след на поверхности и траектория разлива нефти Ixtoc-I, определенные по данным наблюдений Landsat/MSS и CZCS. мар. Загрязнение. Бык. 101, 632–641. doi: 10.1016/j.marpolbul.2015.10.036

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Татем, Х. Э., Кокс, Б. А., и Андерсон, Дж. В. (1978). Токсичность нефтей и нефтяных углеводородов для эстуарных рачков. Эстуарное побережье. мар. 6, 365–373. doi: 10.1016/0302-3524(78)

-7

CrossRef Full Text | Google Scholar

Теннинген Э., Буль-Мортенсен П., Клунгсойр Дж., Мейер С., Персер А. и Томсен Л. (2010). Отчет о мониторинге окружающей среды Морвин 2009-2010 . Берген: Институт морских исследований Havforskningsinstituttet.

Terlizzi, A., Bevilacqua, S., Scuderi, D., Fiorentino, D., Guarnieri, G., Giangrande, A., et al. (2008). Воздействие морских платформ на макробентосные комплексы мягкого дна: тематическое исследование средиземноморского газового месторождения. мар. Поллют. Бык. 56, 1303–1309. doi: 10.1016/j.marpolbul.2008.04.024

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Thomson, CW (1873 г. ). Морские глубины. London: MacMillan and Co.

Google Scholar

Thresher, R.E., Tilbrook, B., Fallon, S., Wilson, N.C., and Adkins, J. (2011). Влияние хронического низкого уровня насыщения карбонатами на распределение, рост и химический состав скелета глубоководных кораллов и другого мегабентоса подводных гор. Мар. Экол. прог. сер. 442, 87–99. doi: 10.3354/meps09400

Полный текст CrossRef | Академия Google

Tittensor, D.P., Baco, A.R., Brewin, P.E., Clark, M.R., Consalvey, M., Rogers, J., et al. (2009). Прогнозирование пригодности глобальной среды обитания для каменистых кораллов на подводных горах. Ж. Биогеогр. 36, 1111–1128. doi: 10.1111/j.1365-2699.2008.02062.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Trannum, HC, Nilsson, HC, Schaanning, MT, и Øxnevad, S. (2010). Влияние отложений бурового шлама на водной основе и естественных отложений на структуру сообществ донной макрофауны и экосистемные процессы. Дж. Эксп. Мар биол. Экол. 383, 111–121. doi: 10.1016/j.jembe.2009.12.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Trannum, HC, Nilsson, HC, Schaanning, MT, and Norling, K. (2011). Биологические и биогеохимические эффекты органического вещества и буровых отходов в двух донных сообществах. Мар. Экол. прог. сер. 442, 23–36. doi: 10.3354/meps09340

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Таррелл В. Р., О’Хара Мюррей Р., Беркс Б. и Гальего А. (2014). Наука о глубоководных разливах нефти — результаты семинара по научному моделированию морской среды Шотландии 2013 г. , Vol. 5. Аберден.

Ульфснес, А., Хаугланд, Дж. К., и Вельцин, Р. (2013). Мониторинг буровых работ в районах с наличием холодноводных кораллов . Отчет Det Norske Veritas (DNV): 2012–1691. Дет Норск Веритас, Ставангер.

Андервуд, Эй Джей (1994). Помимо BACI: планы выборки, которые могут надежно обнаруживать нарушения окружающей среды. Экол. заявл. 4, 3–15.

Google Scholar

UNEP-WCMC (2014). Биоразнообразие AZ . Кембридж: ЮНЕП-ВЦМП. Доступно на сайте: http://www.biodiversitya-z.org

Valentine, D.L., Fisher, G.B., Bagby, S.C., Nelson, R.K., Reddy, C.M., Sylva, S.P., et al. (2014). Шлейф выпадения подводной нефти из Deepwater Horizon. Проц. Натл. акад. науч. США 111, 15906–15911. doi: 10.1073/pnas.1414873111

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ван Довер, CL (2014). Воздействие антропогенных нарушений на экосистемы глубоководных гидротермальных источников: обзор. Мар Окружающая среда. Рез. 102, 59–72. doi: 10.1016/j.marenvres.2014.03.008

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Vanreusel, A., Hilario, A., Ribeiro, P.A., Menot, L., and Arbizu, P.M. (2016). Полиметаллические конкреции, которым угрожает добыча, необходимы для сохранения абиссальной эпифауны. науч. Реп. 6:26808. дои: 10.1038/srep26808

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Вардаро М. , Бэгли П., Бейли Д., Бетт Б., Джонс Д., Кларк Р. и др. (2013). Глубоководная обсерватория в Юго-Восточной Атлантике: первые опыты и результаты. Лимнол. океаногр. 11, 304–315. doi: 10.4319/lom.2013.11.304

CrossRef Full Text | Google Scholar

Виерод, А. Д., Гинотт, Дж. М., и Дэвис, А. Дж. (2014). Прогнозирование распределения уязвимых морских экосистем в глубоководных районах с использованием моделей присутствия и фона. Глубоководная служба спасения. II 99, 6–18. doi: 10.1016/j.dsr2.2013.06.010

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Vryhof Anchors BV (2010). Руководство по анкеровке 2010: Руководство по анкеровке . AC Capelle a/d Yssel.

Уотлинг, Л. (2014). Большое воздействие на мелкого зверя оказывает траление. Проц. Натл. акад. науч. США 111, 8704–8705. doi: 10.1073/pnas.1407305111

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Watling, L., France, S.C., Pante, E., and Simpson, A. (2011). Биология глубоководных октокораллов. Доп. Мар биол. 60, 41–122. doi: 10.1016/B978-0-12-385529-9.00002-0

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Weaver, JW (2004). Характеристики разлитых масел, топлива и нефтепродуктов: 3А. Моделирование разливов нефти и диспергентов в условиях неопределенности . Афины: Агентство по охране окружающей среды.

White, H.K., Hsing, P.-Y., Cho, W., Shank, T.M., Cordes, E.E., Quattrini, A.M., et al. (2012). Воздействие разлива нефти Deepwater Horizon на глубоководное коралловое сообщество в Мексиканском заливе. Проц. Натл. акад. науч. США 109, 20303–20308. doi: 10.1073/pnas.1118029109

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Уайт Х.К., Лайонс С.Л., Харрисон С.Дж., Финдли Д.М., Лю Ю. и Куявински Э.Б. (2014). Долгосрочное сохранение диспергентов после разлива нефти на платформе Deepwater Horizon. Окружающая среда. науч. Технол. лат. 1, 295–299. doi: 10.1021/ez500168r

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Винс, Дж. А., и Паркер, К. Р. (1995). Анализ последствий аварийных воздействий на окружающую среду: подходы и предположения. Экол. заявл. 5, 1069–1083.

Google Scholar

Уильямс А., Альтхаус Ф. и Шлахер Т. А. (2015). Снимки с буксируемых камер и уловы бентических саней обеспечивают различные виды бентического разнообразия подводных гор. Лимнол. океаногр. 13, 62–73. doi: 10.1002/lom3.10007

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Williams, A., Schlacher, T.A., Rowden, A.A., Althaus, F., Clark, M.R., Kloser, D.A., et al. (2010). Мегабентические сообщества подводных гор не могут восстановиться после траления. Мар. Экол. 31, 183–199. doi: 10.1111/j.1439-0485.2010.00385.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Wilson, KDP, Leung, AWY, and Kennish, R. (2002). Восстановление рыболовства в Гонконге за счет создания искусственных рифов в морских охраняемых районах. ICES J. Mar. Sci. 59, С157–С163. doi: 10.1006/jmsc.2002.1186

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Всемирный банк (2012 г.). Стандарты деятельности IFC в области экологической и социальной устойчивости . Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк. Доступно на сайте: http://documents.worldbank.org/curated/en/1010

153885418/IFC-performance-standards-on-environmental-and-social-sustainability

Ziervogel, K., D’souza, N., Sweet , Дж., Ян, Б., и Пассоу, У. (2014). Природные нефтяные пятна подпитывают микробную деятельность поверхностных вод в северной части Мексиканского залива. Перед. микробиол. 5:188. doi: 10.3389/fmicb.2014.00188

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Вода в нефтяной и газовой промышленности

Обзор многих ролей воды в нефтегазовых операциях

Дата обновления: 01.06.2018
Нефть и окружающая среда, часть 2/24
Автор E. Эллисон и Б. Мандлер для AGI, 2018

Загрузить версию для печати

Введение

Нефтегазовая промышленность потребляет и производит воду. Вода используется для бурения и гидравлического разрыва («фракции») скважин, очистки и переработки нефти и газа, а также для производства электроэнергии на некоторых электростанциях, работающих на природном газе. Вода также естественным образом присутствует в горных породах, содержащих нефть и газ, и извлекается вместе с нефтью и газом в виде «пластовой воды», иногда в больших количествах. Количество и качество воды, используемой, производимой, утилизируемой или повторно используемой, сильно варьируется в зависимости от местной геологии, финансовых ограничений и правил, что влияет на воздействие добычи нефти и газа на окружающую среду.

Многие аспекты водопользования в нефтяной и газовой промышленности более подробно рассматриваются в других разделах этой серии – см. список в конце этого раздела для получения дополнительной информации по каждому из них.

Источники воды

Вода, используемая при добыче нефти и газа, часто берется из местных источников из подземных вод, рек или озер (как естественных, так и искусственных). Там, где пресная вода пользуется большим спросом для других целей, привлекательными вариантами являются повторное использование воды и альтернативные источники воды (например, солоноватые подземные воды).

Транспортировка воды

Воду часто перевозят грузовиками, которые доставляют воду к нефтяным или газовым скважинам для бурения и гидроразрыва пласта, а использованную или пластовую воду вывозят для очистки, повторного использования и/или утилизации. В районах с большим количеством установленных колодцев можно установить трубопроводы для транспортировки воды, что повысит эффективность и безопасность, а также уменьшит движение грузовиков.

Использование воды

Вода используется во время бурения для смазки и охлаждения бура, а также для удаления бурового раствора и обломков породы. Для операций гидроразрыва вода смешивается с химическими веществами, которые улучшают ее способность создавать трещины в породе, и с песком, чтобы удерживать трещины открытыми и позволять нефти или газу течь в скважину. Хотя большинство колодцев не протекает, некоторые старые или плохо построенные колодцы могут представлять опасность загрязнения близлежащих источников подземных вод.

Резервуары, подобные этим, в области сланцев Фейетвилля (Арканзас) обычно используются для подачи воды, необходимой для операций гидроразрыва пласта. Изображение предоставлено Биллом Каннингемом, Геологическая служба США.

Пластовая вода

Вода, добываемая вместе с нефтью и газом, часто естественно соленая и может содержать нефтяные остатки, химикаты из гидроразрыва пласта и буровых растворов, а также естественные загрязнители из самих горных пород. Обычно его либо закапывают глубоко под землю, либо перерабатывают и используют повторно, хотя некоторым из них позволяют частично испаряться в поверхностных ямах. Количество воды, добываемой скважиной, может варьироваться от почти нуля до более 100 баррелей воды на баррель нефти. В среднем на каждый баррель нефти в стране производится около 10 баррелей воды. ³

Очистка, повторное использование и удаление воды

Пластовая вода должна быть либо повторно использована, либо утилизирована. Повторное использование обычно требует некоторой обработки для удаления остатков масла, солей и других химических веществ, в зависимости от того, как вода будет повторно использоваться. В некоторых случаях попутная вода временно хранится в поверхностных колодцах для испарения части воды. Это может повлиять на качество местного воздуха, а если ямы протекают, они могут загрязнить запасы грунтовых вод. Во многих местах большие объемы пластовой воды отводятся через глубокие подземные нагнетательные скважины. Это вызвало землетрясения в Оклахоме, Канзасе и некоторых других частях страны. Доступ к колодцам для сброса, предотвращение землетрясений, потребности в воде для других колодцев, объемы пластовой воды и затраты на очистку — все это важные факторы при принятии решения о том, как утилизировать или обрабатывать и повторно использовать пластовую воду.

Сточные воды часто доставляются грузовиками на объекты утилизации, такие как этот недалеко от Платтевилля, штат Колорадо. После некоторой очистки большая часть сточных вод утилизируется глубоко под землю. Изображение предоставлено Уильямом Эллсуортом, Геологическая служба США. ⁵

Изменения в использовании воды

Несмотря на то, что с 1940-х годов некоторые виды гидроразрыва пласта («гидроразрыва пласта») использовались, бум гидроразрыва пласта с 2005 г. (особенно с использованием нескольких операций гидроразрыва пласта в одной скважине) изменил способ использования воды в нефти. и добыча газа. Нефтяные скважины с гидроразрывом и без гидроразрыва используют одинаковое количество воды в течение всего срока службы, ⁶ но время использования воды другое. Использование воды увеличивается в течение срока службы скважины без гидроразрыва пласта — большие объемы воды могут быть закачаны в старые скважины для вытеснения дополнительной нефти, этот процесс называется заводнением. И наоборот, потребление воды во многих скважинах с гидроразрывом пласта поначалу очень велико, но со временем часто снижается. Многие газовые скважины с гидроразрывом пласта используют больше воды, чем газовые скважины без гидроразрыва пласта, ⁷ , хотя потребление воды существенно различается между разными скважинами в разных местах. ⁶

Регулирование водных ресурсов

Как правило, отдельные штаты регулируют нефтегазовые операции на государственных и частных землях, в то время как федеральные агентства контролируют операции на федеральных землях. Подземная закачка пластовой воды регулируется Агентством по охране окружающей среды США (EPA) или штатами, которым EPA делегировало полномочия. Регулирование и право собственности на воду в США сильно различаются от места к месту, но любой забор воды из государственных или частных источников воды требует одобрения соответствующего владельца и / или регулирующего органа.

Вода в нефтяной и газовой промышленности: другие разделы этой серии

Часть 3: Наведенная сейсмичность в нефтяной и газовой промышленности
Часть 4: Источники воды для гидроразрыва пласта
Часть 5: Использование пластовой воды Добыча нефти и газа
Часть 14: Разливы на месторождениях нефти и природного газа
Часть 15: Транспортировка нефти, газа и продуктов переработки
Часть 21: Постановление США о нефтегазовых операциях

Ссылки

¹ Мопен, М. А. и др. (2014). Расчетное водопотребление в США в 2010 г. Циркуляр Геологической службы США 1405.
² Геологическая служба США – Сколько воды требуется типичной скважине с гидроразрывом пласта?
³ Вейл, Дж. (2015). Объемы добытой воды в США и методы управления в 2012 г.
⁴ Национальные академии наук, инженерии и медицины (2017 г.). Возврат и пластовые воды: возможности и проблемы для инноваций: материалы семинара. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий.
⁵ Геологическая служба США — Установка по утилизации сточных вод в Колорадо.
⁶ Scanlon, BR, et al. (2014). Сравнение использования воды для гидроразрыва пласта нетрадиционной нефти и газа по сравнению с традиционной нефтью. Окружающая среда. науч. Техн., 48, 12386-12393.
⁷ Clark, C.E. et al. (2013). Потребление воды за жизненный цикл для сланцевого газа и обычного природного газа. Окружающая среда. науч. Техн. , 47, 11829-11836.

Нефть и окружающая среда

Загрузите полный PDF-файл  Petroleum and the Environment (бесплатно) или приобретите печатную версию (19,99 долларов США).

Другие части из этой серии:
1. Нефть и окружающая среда: введение
2. Вода в нефтяной и газовой промышленности
3. Сейсмичность, вызванная нефтегазовыми работами
4. Источники воды для гидроразрыва пласта
5. Использование Пластовая вода
6. Охрана подземных вод при добыче нефти и газа
7. Заброшенные скважины
8. Что определяет местоположение скважины?
9. Землепользование в нефтяной и газовой промышленности
10. Газовое месторождение Пайндейл, Вайоминг
11. Тяжелая нефть
12. Нефть и газ в Арктике США
13. Морская нефть и газ
14. Разливы на нефтяных и газовых месторождениях
15. Транспортировка нефти, газа и продуктов переработки
16. Переработка нефти и газа
17. Нетопливные продукты нефти и газа
18. Воздействие нефти и газа на качество воздуха
19. Выбросы метана в нефтегазовой отрасли Промышленность
20. Снижение и регулирование выбросов метана
21. Регулирование нефтегазовых операций
22. Здоровье и безопасность при добыче нефти и газа
23. Данные о недрах в нефтегазовой промышленности
24. Геологи в области нефти и окружающей среды
Глоссарий терминов
Ссылки

Краткая информация : Water Volumes

В 2010 году общее потребление воды в США составляло около 355 миллиардов галлонов в день, или 1100 галлонов на человека в день. ¹ Основными водопользователями были:

• Теплоэлектроэнергия: 45%
• Орошение: 38%
• Общественное снабжение: 14%
• Горнодобывающая промышленность, включая добычу нефти и газа: 2%

Расход воды при гидроразрыве пласта на скважину варьируется от примерно 1,5 млн галлонов до примерно 16 млн галлонов. ² Для сравнения, миллион галлонов покрыл бы футбольное поле на глубину почти 4 фута.

В США ежедневно добывается 2,5 миллиарда галлонов пластовой воды вместе с нефтью и газом, ³ большая часть которых затем закачивается под землю либо для повышения нефтеотдачи, либо просто для утилизации. ⁴

Калифорнийский совет по водным ресурсам заверяет общественность в том, что нефтяные сточные воды безопасны для орошения, но эксперты говорят, что доказательств недостаточно Калифорнийские культуры, выращенные со сточными водами нефтяных месторождений, «не создают заметного повышенного риска для здоровья», согласно исследованиям, проведенным в рамках обширного проекта по безопасности пищевых продуктов.

Тем не менее, обзор научных данных и интервью с ученым в области общественного здравоохранения, связанным с проектом, и другими экспертами показывают, что существует мало доказательств, подтверждающих заявления совета директоров о безопасности.

«Нейтральный сторонний консультант», нанятый советом директоров для проведения исследований, GSI Environmental, регулярно работал в нефтяной отрасли. Эта работа включает в себя сбор доказательств, которые помогут Chevron, крупнейшему поставщику пластовой воды в округе Керн, и другим нефтяным гигантам защищать свои интересы в судебных процессах с высокими ставками по всей стране и по всему миру.

GSI не сообщила должностным лицам Совета по водным ресурсам о своих связях с нефтяной промышленностью, которая разделила примерно 3,4 миллиона долларов на исследования фирмы и связанную с этим работу с водными районами, которые получают выгоду от распределения сточных вод от добычи нефти, известных как « подтоварная вода».

Один член Экспертной группы по безопасности пищевых продуктов при совете директоров, которая рассматривала исследования GSI, был назначен Chevron и первоначально оплачивался нефтяной промышленностью, а второй член комиссии работал консультантом в нефтяной компании, продающей пластовую воду.

Тем не менее, собственная проверка группы экспертов пришла к выводу, что исследования GSI не могут ответить на фундаментальные вопросы безопасности при орошении сельскохозяйственных культур подтоварной водой.

Томас Борч из Университета штата Колорадо, ведущий эксперт по очистке и повторному использованию пластовой воды для орошения сельскохозяйственных культур, не участвовавший в проекте, сказал, что, основываясь на данных GSI и способе планирования экспериментов, «они не смогли чтобы сделать выводы, которые они сделали. Период.»

Роберт Скофилд, руководивший работой GSI, сообщил в электронном письме, что его фирма согласна с советом по водным ресурсам в том, что исследования проводились «наиболее технически обоснованным образом».

Клэй Роджерс, представитель совета по водным ресурсам, курировавший Проект безопасности пищевых продуктов, пообещал совету, что, если когда-либо будут обнаружены какие-либо доказательства того, что подтоварная вода наносит вред людям, потребляющим урожай, «мы немедленно остановим это».

Под руководством Совета по водным ресурсам GSI составила список из сотен химических веществ, используемых в нефтяных операциях, а затем сосредоточила внимание на тех из них, которые могут представлять опасность для здоровья. Но отсутствие информации для оценки безопасности преследовало проект с самого начала. Группа экспертов Совета отметила, что многие химические вещества никогда ранее не изучались или не содержали важных сведений об их использовании, поскольку нефтяные компании заявили, что это приведет к раскрытию коммерческой тайны.

«Там уже был пробел в данных, потому что некоторые из этих химических веществ не имеют надежной информации о токсичности», — сказал Джон Флеминг, старший научный сотрудник Института климатического права Центра биологического разнообразия.

Заключения доски и своей экспертной панели не нашли никакой заботы о безопасности пищевых продуктов или общественном здравоохранении, сказал Дэвид Ансолабехере, генеральный менеджер заречья воды Cawelo, которое принимало произведенную воду от Chevron на декады. «Cawelo продолжит тестировать воду в соответствии с требованиями разрешения регионального совета».

Компания Chevron проверила все добавки, используемые на месторождении Керн-Ривер, для которых существует метод тестирования, одобренный Агентством по охране окружающей среды, сказал Джонатан Харшман, консультант по коммуникациям подразделения Chevron в Сан-Хоакин-Вэлли.

Тем не менее, более пятой части химических веществ, выявленных GSI, и 60 процентов тех, которые считаются наиболее опасными для здоровья, не содержали ни информации о токсичности, ни утвержденных методов тестирования. Совет по водным ресурсам признал, что пробелы в данных оставили «потенциально значительные неизвестные» о безопасности химических веществ.

«Когда они говорят, что это безопасно, — сказал Флеминг, — это основано на том, какие химические вещества им удалось протестировать».

Это означает, что утверждение об «отсутствии идентифицируемых повышенных рисков для здоровья» относится лишь к части потенциальных химических веществ в подтоварной воде, применяемой для обработки сельскохозяйственных культур.

Неумеренное использование воды нефтью

В начале августа, в одно из самых засушливых лет за всю историю наблюдений, фермер Уаско Нейт Сименс получил тревожное уведомление из своего ирригационного района, деятельность которого регулируется Управлением по водным ресурсам Центральной долины. «Пожалуйста, имейте в виду, что эта вода включает в себя некоторое количество регенерированной производственной воды нефтяного месторождения», — говорится в сообщении.

Сименс, консультант по органическому сельскому хозяйству из Института Родейла, был потрясен. Сименс нуждался в этой воде. Но он переводит фермы толстого дяди своей семьи на органические и не хочет использовать сточные воды нефтяной промышленности для орошения своего миндаля.

Нейт Сименс, консультант по органическому сельскому хозяйству в Институте Родейла, переносит семейные фермы толстых дядюшек подальше от таких требовательных к воде культур, как миндаль, и не заинтересован в сборе сточных вод нефтяной промышленности. Кредит: Лиза Гросс

Сельскохозяйственные корни «Сименс» в регионе возникли еще до подъема нефтяной промышленности округа Керн, которая производит более 70 процентов нефти штата. Он прекрасно знал, что загрязняющие климат насосные станции работают на корпоративных фермах, выращивающих мили водоемких миндаля и фисташек, самых ценных экспортных культур Калифорнии. Но он понятия не имел, насколько укоренились нефтяные операции в сельскохозяйственной отрасли округа стоимостью 7,6 миллиарда долларов, пока не получил это уведомление.

Примерно в 30 милях к юго-востоку от фермы Сименса тысячи плотно стоящих насосных станций тянутся настолько далеко, насколько хватает глаз, к горизонту, роботизированно покачиваясь, высасывая нефть и воду из колодцев, вырубленных в голом ландшафте нефтяного месторождения реки Керн. .

С тех пор, как в 1899 году здесь была обнаружена нефть, на месторождении с помощью станков-качалок было извлечено более 2 миллиардов баррелей. Но для извлечения печально известной вязкости нефти Керна из уменьшающихся запасов нефти требуется закачка все большего количества воды и горячего пара под землю.

Эта вода возвращается на поверхность вместе с грунтовыми водами. Смесь содержит мышьяк, уран и другие встречающиеся в природе токсичные элементы, а также потенциально сотни химических веществ, используемых в процессе экстракции. С 1985, соотношение извлеченной воды к нефти увеличилось более чем вдвое, с семи баррелей воды на баррель нефти до 18 баррелей сегодня.

В регионе, где в обычный год выпадает менее девяти дюймов осадков (определение пустыни), получение достаточного количества воды является постоянной проблемой. Почти 30 лет назад компания Chevron заключила сделку, которую бывший управляющий водным округом Кавело назвал взаимовыгодной, по доставке части огромного количества сточных вод, производимых каждый день, на фермерские поля.

Ежегодно более 38 000 акров футов пластовой воды от Chevron и других нефтяных компаний увлажняют сельскохозяйственные угодья Калифорнии, в том числе примерно 11 процентов орошаемых сельскохозяйственных угодий округа Керн. Этого достаточно, чтобы покрыть около 38 000 футбольных полей футом воды, или более 12,4 миллиарда галлонов.

Chevron обрабатывает пластовую воду своего нефтяного месторождения Керн-Ривер, удаляя нефть из воды посредством гравитационного разделения, затем удаляя твердые частицы и остаточную нефть перед ее фильтрацией через скорлупу грецкого ореха. Затем вода проходит несколько миль по трубопроводу в водоем Кавело, где она смешивается с поверхностными и грунтовыми водами и направляется в оросительные каналы.

В первый раз, когда Сет Шонкофф, ученый в области общественного здравоохранения из некоммерческой организации «Врачи, ученые и инженеры» (PSE) за здоровую энергию и член группы экспертов, несколько лет назад посетил водоем Кавело, он почувствовал «чрезвычайно сильный» запах. пахнет асфальтом и сырой нефтью. Те же самые запахи были гораздо менее неприятными, когда он несколько лет спустя посетил пруд с панелью.

Либо в воде есть естественная изменчивость, сказал Шонкофф, либо кто-то сделал что-то другое до того, как эксперты пришли оценить операцию.

Chevron утверждает, что переработка пластовой воды для орошения позволяет компании работать «устойчиво», сводя к минимуму зависимость от пресной воды. Тем не менее огромные энергетические потребности в процессе добычи делают нефть Kern одним из самых загрязняющих климат ископаемых видов топлива в мире, а Chevron — одним из главных источников выбросов парниковых газов в Калифорнии.

«У Калифорнии такая зеленая репутация, но если вы немного покопаетесь в нефтяной промышленности штата, вы быстро обнаружите, что это совсем не так», — сказал Холлин Крецманн, старший юрист Института климатического права Центра биологического разнообразия. .

«Это отрасль сверху донизу, которая привыкла добиваться своего, будь то бурение в районах, сброс сточных вод в необработанные ямы или использование этих сточных вод в небезопасных целях», — сказал Крецманн.

Непригодный для использования 

Совет по водным ресурсам Центральной долины заявил, что сосредоточил внимание на сельскохозяйственных культурах, выращенных в нефтяных сточных водах, для решения общественных проблем, включая петиции с сотнями тысяч подписей, акции протеста у Капитолия штата и законопроект о маркировке выращенной пищи. с водой.

Тогдашний член Ассамблеи Майк Гатто (Демократическая Республика Лос-Анджелес) представил законопроект в 2015 году, узнав, что фермеры могут получить органическую сертификацию на отказ от пестицидов при использовании подтоварной воды, а потребители никогда не узнают об этом. «Я думал, что это настоящая проблема», — сказал Гатто.

В том же году законодатели созвали слушания, чтобы усилить контроль за нефтяными компаниями после того, как узнали, что их деятельность представляет опасность для защищенных грунтовых вод, включая потенциальную питьевую воду и ирригационные ресурсы.

«Обязательство, которое я дал нашему совету директоров, заключалось в том, что если мы когда-либо обнаружим, что это оказывает влияние на людей, потребляющих выращенные с его помощью культуры, мы немедленно остановим это», — сказал Клэй Роджерс, помощник исполнительного директора Регионального отдела качества воды Центральной долины. Контрольный совет, который курировал проект безопасности пищевых продуктов.

Тестирование сельскохозяйственных культур на вредные химические вещества, чтобы выяснить, безопасны ли они для употребления в пищу, может показаться логичным, но методы анализа продуктов питания на химические вещества, связанные с нефтью, на «световые годы» отстают от методов обнаружения соединений в воде и почве, сказал Шонкофф. Он неоднократно поднимал эту проблему на заседаниях комиссии.

Тысячи плотных насосных станков добывают нефть на нефтяном месторождении Керн-Ривер компании Chevron недалеко от Бейкерсфилда, Калифорния. Фото: Лиза Гросс

В конце концов комиссия согласилась. Его первой рекомендацией правлению было прекратить отбор проб урожая. Группа заявила, что было бы гораздо более продуктивно сосредоточиться на подтоварной воде и орошаемой почве, используя подходы, которые могут выявить токсичность воды и самой почвы.

Вместо этого, сказал Шонкофф, «большая часть работы, которая была проделана для проверки вещей на химические вещества, проводилась в еде. К сожалению, по моему профессиональному мнению, это была довольно большая трата времени и ресурсов».  

Данные, собранные GSI, включая список химических веществ и характеристики их опасности, были «слишком ограничены», чтобы делать выводы об отсутствии токсичности, сказал Борч, профессор Университета штата Колорадо и эксперт по подтоварной воде.

— Это не значит, что он ядовит, — сказал Борх. Но они никак не могли сделать вывод, что пластовая вода не представляет идентифицируемого риска для здоровья, основываясь на имеющихся у них данных и их экспериментальном подходе, сказал он.

Это ставит Siemens, который переходит на органическое производство, в затруднительное положение. Несмотря на то, что подтоварная вода конкретно не определяется органическими стандартами, органические фермеры не могут использовать воду, содержащую мышьяк, составляющую подтоварную воду Керн, и большинство синтетических соединений, таких как те, которые используются в нефтегазовых операциях.

Сименс прекратил поливать свой сад на несколько недель после того, как его район уведомил его о подтоварной воде. «И деревья пострадали», — сказал он.

Но поскольку приближался урожай миндаля, Сименс не мог рисковать потерять деревья. Он использовал достаточно воды, чтобы поддерживать их жизнь.

— Мы не знали, во что ввязываемся, — сказал он. «У нас просто не было времени провести исследование».

Даже если бы Сименс провел исследование, это могло бы не иметь значения.

«Мы могли бы провести несколько гораздо более впечатляющих и хорошо спланированных исследований, чтобы либо прийти к выводу, что мы можем продолжать использовать эту воду, либо, возможно, нам следует улучшить способ обработки воды перед ее повторным использованием», — сказал Борх. «Мы, конечно, недостаточно знаем, чтобы оценить, нужно ли нам беспокоиться или нет».

A Непредоставление информации

Одним из самых больших препятствий для оценки безопасности пластовой воды было нежелание нефтяных компаний раскрывать ключевые подробности о химикатах, которые они закачивали в скважины.

До того, как присоединиться к группе, Шонкофф работал над независимым исследованием гидроразрыва пласта для Калифорнийского совета по науке и технологиям, или CCST, когда он обнаружил набор данных, который он никогда раньше не видел: список химикатов, используемых в традиционной добыче нефти, с полей в Южной Калифорнии. В то время ни в одном другом месте в стране, а может быть, и в мире не требовалось раскрытие информации о химических веществах для обычных операций. Оценка CCST, проведенная по заказу штата, показала, что тестирование и очистка пластовой воды, используемой для орошения, могут не удалять или даже не обнаруживать химические вещества, используемые при гидроразрыве пласта. 900:03 Предупреждающий знак на нефтяном месторождении Посо-Крик, к северу от Бейкерсфилда в графстве Керн. Кредит: Лиза Гросс

Во время гидроразрыва пласта операторы закачивают смесь воды, химикатов и песка под высоким давлением глубоко под землю, чтобы разрушить ее, а затем распорить окружающую породу для извлечения нефти или газа. Обычные операции, напротив, закачивают пар под высоким давлением, чтобы разрыхлить липкое масло. Сточные воды как от обычных операций, так и от гидроразрыва подпадают под рубрику «пластовая вода».

Когда Шонкофф углубился в новые данные и прочитал разрешения и правила для пластовой воды в округе Керн, он понял, что Chevron и другие нефтяные компании могут добавлять в скважины почти любые добавки, какие захотят.

Хотя совет по водным ресурсам запрещает использовать воду из скважин, пробуренных методом гидроразрыва пласта, для орошения, при гидроразрыве и обычных операциях используется много одних и тех же химикатов, сообщил Шонкофф совету директоров на первом открытом заседании комиссии. По его словам, в большинстве соединений, используемых в обычных процессах экстракции в округе Керн, отсутствует информация, необходимая для оценки безопасности.

Крайне важно, чтобы нефтяные компании раскрывали не только информацию о том, какие химикаты они используют при добыче нефти и газа, но также объем и частоту их использования, сказал Шонкофф. До тех пор, по его словам, «я не совсем уверен, что мы можем с какой-либо реальной степенью уверенности сказать, безопасно это или небезопасно».

Роджерс из водного управления сказал, что получил список всех химических соединений, которые используют нефтяные компании. Но, чтобы избежать коммерческой тайны, по его словам, правление не смогло получить рецепт, в котором подробно описывалось бы, как часто используется химическое вещество и какое количество попадает в скважины.

Роджерс сказал, что, по его мнению, высшим приоритетом было получить список, которым он мог бы поделиться с членами комиссии и общественностью, и компенсировать отсутствие рецепта, предполагая, что все химикаты были использованы.

Но знание опасности, связанной с химическим веществом, зависит от знания этого рецепта, заключила комиссия. Это также требует знания продуктов распада химических веществ.

Химикаты впрыскиваются под сильным нагревом и давлением в нефтяные пласты, где они взаимодействуют с множеством других соединений, прежде чем они будут вытащены обратно на поверхность и подвергнуты воздействию воздуха. Все эти условия могут повлиять на токсичность химического вещества. И у ученых нет хороших инструментов, чтобы понять, как химические взаимодействия увеличивают токсичность.

«Это предположение о том, что мы должны искать химические вещества, которые были добавлены в нефтегазовые операции, и предположение, что они останутся теми же самыми химическими веществами после всех процессов, через которые они проходят, является слишком большим скачком, чтобы делать», — сказал Шонкофф. «Конечно, вы их не найдете, потому что они наверняка превратились в другие типы химических компонентов к тому времени, когда все будет контролироваться и проверяться».

Некоторые химические добавки могут разлагаться до безвредных веществ, тогда как другие могут оказаться более токсичными. Шонкофф указал на глутаровый альдегид, химическое вещество, широко используемое для уничтожения микроорганизмов, разрушающих добычу нефти и газа.

Глутаровый альдегид токсичен для людей, сказал он. Некоторые из продуктов его распада еще более токсичны, некоторые менее токсичны, а третьи вообще неизвестны, потому что не изучены.

«Когда мы говорим о сотнях химических веществ, о многих из которых у нас нет достоверной токсикологической информации, — сказал Шонкофф, — мысль о том, что вы действительно можете понять токсикологические аспекты их дочерних продуктов и продуктов их трансформации в присутствии других химических веществ превосходит то, что известно нам с научной точки зрения».

Домкраты-насосы добывают нефть на нефтяном месторождении Керн-Ривер компании Chevron, недалеко от Бейкерсфилда, Калифорния. Фото: Лиза Гросс

Даже собственный метаболизм растения может влиять на токсичность химического вещества.

Растения могут поглощать химические вещества в одной форме и превращать их во что-то другое, более вредное, сказал Флеминг из Центра биологического разнообразия. Но если вы просто проверяете список химических веществ, добавленных в колодец, сказал он, вы проверяете не то.

Роберт Скофилд, руководивший работой GSI, согласился отвечать на вопросы только по электронной почте. На вопрос о том, какое внимание уделяется тестированию сельскохозяйственных культур, Скофилд предложил тщательно сформулированное заявление, которое заканчивалось словами: «Мы согласны с Советом по водным ресурсам и их научным консультантом в том, что это прямое тестирование было наиболее технически обоснованным способом решения вопросов, поставленных в исследовании».

Когда его спросили о неспособности решить проблему продуктов распада химикатов, он ответил точно таким же заявлением.

«В работе GSI заложено очень большое предположение, — сказал Шонкофф. Исследования предполагают, что химические вещества остаются в одной и той же форме от нефтяного месторождения до тарелки потребителя, и что достаточно контролировать эти конкретные химические вещества, сказал он. — И это явно неправильно.

Все еще жду ответов

Калифорнийские поставки 99 процентов национального экспорта миндаля и фисташек, в основном из округа Керн.

Регуляторы Совета по водным ресурсам говорят, что ничто не подвергалось большему контролю, чем вода с нефтяных месторождений, которая орошает эти культуры. «Мы знаем об этой пластовой воде больше, чем, вероятно, о любой другой пластовой воде в мире», — сказал Роджерс.

Но доказательств по-прежнему так мало, сказал Борч из штата Колорадо, что «вы можете возражать обеим сторонам».

Нет установленных инструментов для проведения «реального анализа токсичности», сказал Борх, и нет «хорошей основы» для оценки риска.

При исследовании очищенной подтоварной воды, сбрасываемой в реку для орошения в Вайоминге, Борч и его коллеги обнаружили, что большинство обнаруженных ими химических веществ не соответствовали стандартам безопасности для здоровья. Вероятно, были и другие химические вещества и продукты распада «с неизвестным воздействием», которые не были обнаружены, отметили они в исследовании 2020 года, опубликованном в Science of the Total Environment. В соответствующем исследовании, опубликованном позже в том же году, команда Борха оценила способность очищенной пластовой воды вызывать рак. Несколько различных тестов показали, что вода вызывала повышенную скорость мутаций — признак риска развития рака — хотя большинство химических веществ присутствовало в низких концентрациях.

Многие заинтересованные стороны выиграют от безопасного повторного использования пластовой воды, пишут ученые. Но если эта практика будет расширена преждевременно, предупреждают они, это может нанести вред качеству воды, а также здоровью почвы, домашнего скота, урожая и людей, которые их едят.

Люди до сих пор используют эталоны качества воды, которые не были разработаны с учетом сточных вод нефтяных месторождений, сказал Борч, хотя сложность и химический состав пластовой воды очень разные.

Поддержите экологическую журналистику

ICN предоставляет отмеченные наградами материалы о климате бесплатно и с рекламой. Мы полагаемся на пожертвования таких читателей, как вы, чтобы продолжать работу.

Пожертвовать сейчас

И просто посмотреть, присутствуют ли химические вещества, как это сделали исследования GSI, ничего не говорит о токсичности. По словам Борха, многие соединения в сточных водах могут присутствовать в концентрациях, достаточно низких, чтобы их нельзя было обнаружить. Но это не значит, что они не токсичны, сказал он. «Это просто означает, что у вас нет метода, позволяющего извлекать и анализировать соединения».

В статье, опубликованной в декабре, Борх и его коллеги представили модель целостного подхода, который подвергает клетки и лабораторные организмы воздействию промысловой воды для выявления вредных реакций в соответствии с рекомендациями Шонкоффа.

Подход Борха «неблагоприятный исход» также может выявить продукты распада, которые Комиссия по безопасности пищевых продуктов определила как серьезную неадекватность тестирования.

Агентство по охране окружающей среды применяет аналогичный подход под руководством своего офиса в 8-м регионе в Колорадо в рамках национальной программы по изучению безопасности подтоварной воды, сказала Триша Пфайффер, инженер-эколог из отдела технической помощи 8-го региона.

Усилия направлены на удовлетворение потребности в использовании передовых подходов к оценке связанных с нефтью загрязняющих веществ и их побочных продуктов в пластовой воде, предназначенной для повторного использования. Это включает в себя привлечение инструментов для анализа клеток человека для выявления любых тревожных изменений, вызванных химическими веществами в пластовой воде, а также применение дополнительных подходов для обнаружения токсичных компонентов в воде.

— Это настоящее исследование, — сказал Пфайффер. «Это намного сложнее, чем делать что-то, для чего уже есть аналитический метод».

Пока мы боремся с проблемами изменения климата, сказала она, «мы ищем альтернативные источники воды. И моя самая большая цель как исследователя в этом проекте — помочь заполнить пробелы в данных и убедиться, что мы защищаем здоровье человека и окружающую среду».

Борч сказал, что существует технология удаления всех видов загрязняющих веществ из воды, но она намного дороже, чем недорогие методы, используемые нефтяными компаниями округа Керн. По его словам, если люди не готовы оплачивать реальную стоимость выращивания сельскохозяйственных культур в регионе с дефицитом воды, «может быть, нам даже не следует выращивать миндаль, потому что он требует так много воды».

Выбор менее влагоемких культур имеет решающее значение для сохранения продуктивности земли, сказал Сименс, фермер из Васко, который был потрясен, узнав, что его водный район отправляет ему сточные воды с нефтяных месторождений.

Компания «Сименс» отказывается от выращивания миндаля, выращиваемого всухую, и переходит к выращиванию оливок, шелковицы и инжира, уделяя особое внимание методам ведения сельского хозяйства, подходящим для данного региона. Например, выращивание коз.

— Козы были бы счастливы съесть все эти сорняки, — сказал Сименс, указывая на поле за своим домом. По его словам, многие люди в долине были бы рады есть козлятину. «Вы можете пойти в любую такерию в этом районе и купить carne de cabra .

Видение «Сименс» устойчивого земледелия не включает в себя использование сточных вод промышленности, чьи выбросы парниковых газов способствовали беспощадной засухе в Калифорнии и загрязнили ее драгоценные запасы подземных вод.

«Мы не просто пытаемся соответствовать экологическим стандартам Министерства сельского хозяйства США», — сказал Сименс. «Мы пытаемся повысить жизнеспособность этой земли для будущего. Здесь живут наши дети, и я надеюсь, что мои внуки будут жить здесь».

Это означает защиту почвы и водоносных горизонтов, которые помогли превратить графство Керн в один из самых богатых сельскохозяйственных регионов мира.

Между тем, по словам Пфайфера, до результатов действительно независимого анализа того, подходит ли вода, добываемая на нефтяных месторождениях, для орошения сельскохозяйственных культур, отправляемых по всему миру, еще далеко.

Энн Маршалл-Чалмерс, научный сотрудник Inside Climate News, внесла свой вклад в этот отчет.

Лиза Гросс

Репортер, Западное побережье, Национальная сеть экологической отчетности

Лиза Гросс — репортер Inside Climate News из Северной Калифорнии. Она является автором «Справочника по журналистским расследованиям для научных писателей» и участником «Справочника для научных писателей», оба из которых финансируются грантами на идеи Пегги Гиршман Национальной ассоциации научных писателей. Она долгое время освещала науку, охрану природы, сельское хозяйство, здравоохранение и правосудие, уделяя особое внимание неправомерному использованию науки в личных целях. До прихода в ICN она работала по совместительству редактором журнала с открытым доступом PLOS Biology, репортером в Сети репортажей о еде и окружающей среде и писала внештатные статьи для многочисленных национальных изданий, включая The New York Times, The Washington Post. , Откройте для себя и Мать Джонс. Ее работа отмечена наградами Ассоциации журналистов здравоохранения, Американского общества журналистов и авторов, Общества профессиональных журналистов NorCal и Ассоциации журналистов-пищевиков.

Эксперимент с маслом и водой. Почему масло и вода не смешиваются?

Шелли Брюэр Размещено: 15.06.2020 20.06.2022 Обновлено: 20.06.2022

Этот простой научный эксперимент исследует свойства масла и воды и учит теории цвета. Все в одном простом, быстром эксперименте, который идеально подходит для дошкольников и начальных классов. Хотите повысить эффективность обучения детей старшего возраста? Читайте о некоторых дополнительных занятиях, которые выводят это занятие на новый уровень!

Эксперимент с маслом и акварелью

Отказ от ответственности: эта статья может содержать комиссионные или партнерские ссылки. Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.
Не видите наши видео? Отключите все блокировщики рекламы, чтобы наш видеопоток был виден. Или посетите наш канал на YouTube, чтобы узнать, загружено ли туда видео. Мы потихоньку загружаем наши архивы. Спасибо!

Я до сих пор помню, как в детстве моя бабушка говорила: «Вы ладите, как масло с водой!» Обычно это было в ответ на последнюю ссору, в которой я был с моей сестрой.

С самого раннего возраста я знал, что масло и вода несовместимы, благодаря таким комментариям. Но только когда я стал старше и начал экспериментировать с наукой, или когда я начал учиться готовить, я понял, как часто мы сталкиваемся с тем фактом, что масло и вода не смешиваются.

В этом эксперименте мы используем невероятную науку о том, что масло и вода отталкивают друг друга, чтобы также изучить теорию цвета. Добавление волшебства смешивания цветов превращает этот простой научный эксперимент из «неа» в «ВАУ».

Припасы

Самое приятное в этом эксперименте то, что все припасы, вероятно, сейчас лежат в вашем шкафу. Все, что вам нужно, это:

• Детское масло (подходят и другие жидкие масла, но детское масло прозрачное)
• Вода
• Чашка, стеклянная чашка или чашка Петри.
• Маленькие чашки (3)
• Пищевой краситель (минимум 2 цвета, начиная с основных цветов)
• Пипетка (например, пипетка или даже шприц)
• Ложки

Указания

Наполните маленькие чашки примерно 2-3 столовыми ложками воды.

Добавьте 2-3 капли желтого пищевого красителя в одну чашку. Перемешайте ложкой. Затем в другую чашку добавьте 2–3 капли синего пищевого красителя. Смешивание. Оставьте третью чашку с простой водой.

Наполните большую чашку/чашу/петротарелку примерно на 1 дюйм в глубину детским маслом.

Наполните пипетку подкрашенной водой из любой чашки.

Капля за каплей добавляйте подкрашенную воду в чашку с маслом.

Что происходит? Побуждайте ребенка объяснять, что он видит.

Теперь очистите пипетку в стакане для чистой воды.

Наполните пипетку вторым цветом и медленно капля за каплей добавляйте его в чашку.

Что происходит?

Наблюдения

Во время этого эксперимента цветные масла превратятся в пузырьки, которые плавают на поверхности воды. Со временем цвета начнут смешиваться, создавая совершенно новый цвет!

Вот почему я люблю этот конкретный эксперимент, чтобы увидеть, как смешиваются масло и вода. Вы видите, что масло и вода не только не смешиваются, но даже плавая в масле, вода будет смешиваться, создавая новые цвета.

Так здорово!

Вариации

Затем попробуйте этот эксперимент с разными цветами.

• Смешайте 2 разных основных цвета, чтобы получить больше вторичных цветов. Или смешайте 3 основных цвета, чтобы получить третичный цвет.
• Смешайте вторичные цвета. Какие цвета вы получаете?
• Играйте с насыщенностью ваших цветов (сделайте ее более концентрированной, добавив больше капель или меньше воды), как это изменит полученные цвета?
• Что произойдет, если изменить температуру воды?

Эмульсии

Можно приготовить смесь масла и воды! Это называется эмульсия.

Можно создать нестабильную эмульсию путем энергичного встряхивания или перемешивания. Вы можете проверить это, взяв воду и масла и поместив их в каменную банку. Плотно закрутите крышку и встряхните! Что случается? Масло и вода некоторое время смешиваются, но в конце концов снова расходятся. Такая эмульсия называется нестабильной.

Для получения стабильной эмульсии необходимо добавить эмульгатор. Эмульгатор представляет собой молекулу, которая имеет гидрофобный (неполярный) конец и гидрофильный конец. Молекулы эмульгатора будут окружать крошечные капельки масла, прикрепляя к нему гидрофобные концы и оставляя гидрофильные концы открытыми. Это позволяет маслу смешиваться с молекулами воды.

Попробуйте добавить эмульгатор, например полисорбат 80, и посмотрите, что произойдет. Вы можете увидеть эмульгаторы в действии в нашем рецепте лунного теста. Мы также используем эмульгаторы в наших рецептах бомбочек для ванн, чтобы цвета бомбочек смешивались с водой для ванны.

Наука. Почему нельзя смазывать водную смесь маслом?

Молекулы воды полярны, и один конец имеет небольшой отрицательный заряд, а другой — небольшой положительный заряд. Мы исследовали это в других экспериментах, таких как Magic Milk.

Полярность означает, что молекулы воды могут образовывать водородные связи и присоединяться к другим молекулам, которые также являются полярными, включая другие молекулы воды. Это как маленькие магниты, притягивающие друг друга.

С другой стороны, молекулы масла неполярны. Это означает, что они не могут образовывать водородные связи с молекулами воды.

Это приводит к тому, что вода и масло не смешиваются, а вместо этого собираются вместе.

Когда мы встряхиваем смесь воды и масла, вы пытаетесь эмульгировать смесь посредством физического процесса. Он разбивает пузырьки воды на более мелкие кусочки, но это нестабильная эмульсия.

Чтобы добиться стабильного смешивания воды и масла, нам нужен эмульгатор.

Эксперименты с маслом и водой следующего уровня

Готовы вывести этот эксперимент на новый уровень? Попробуйте выполнить эти упражнения, чтобы глубже изучить смешивание нефти и воды. Они отлично подходят для старших школьников.

Соберите самодельную лавовую лампу, используя один из 5 различных подходов, в том числе вариант со свечением в темноте.

Смешайте масло и воду с эмульгаторами — посмотрите, как это работает, когда мы приготовили наш специальный рецепт «Лунного теста».

Больше научных экспериментов

Шелли Брюэр

Шелли является владельцем и создателем STEAM Powered Family, которую она начала в 2015 году, чтобы поделиться своей страстью к тому, как работает мозг, а также к образованию и обучению.