Дисперсанты: Дисперсанты

Содержание

Дисперсанты — Справочник химика 21

    Дисперсант — вязкостная присадка применяют [c.157]

    Дисперсант Присадка, которая способствует поддержанию [c.4]

    Для предотвращения или уменьшения образования отложений продуктов окисления на рабочих поверхностях, а также для поддержания продуктов загрязнения во взвешенном состоянии, смазочные масла содержат моющие (детергенты) и диспергирующие (дисперсанты) присадки. Моюще-диспергирующие присадки можно условно разделить на две группы зольные и беззольные. [c.444]


    Моющие присадки являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), которые предотвращают агломерацию (слипание) нерастворимых продуктов окисления с последующим их отложением на деталях двигателя. Моющие присадки по своему действию делят на детергенты и дисперсанты. [c.32]

    В нее входят антиоксидант, одновременно являющийся стабилизирующим агентом, дисперсант (типа основания Манниха алкилфенола), синергический агент, усиливающий действие антиоксиданта, и органический растворитель. [c.187]

    Базовые масла должны быть получены из одного сырья и по одной технологии очистки. Допускается увеличение концентрации пакета детергентов и противоокислителей, но не допускается изменение концентрации дисперсанта. [c.143]

    Вязкостная, депрессор, дисперсант [c.171]

    В связи с ужесточением требований к эксплуатационным и экологическим характеристикам дизельных топлив возрос интерес к их облагораживанию. За рубежом для стабилизации дизельных топлив применяют присадки, представляющие композиции соединений, действующих по различным механизмам. Кроме традиционно применяемых антиоксидантов и деактиваторов металлов в их состав вводят так называемые стабилизаторы, взаимодействующие с кислотными компонентами топлив, и дисперсанты, затрудняющие формиро-зание крупных частиц осадка. В нашей стране стандартами на [c.6]

    Загрязнения связываются полярным притяжением к молекулам дисперсанта, что предотвращает их агломерацию и стабилизирует суспензию благодаря растворимости дисперсанта 

[c.36]

    В лабораторных условиях показано, что при проливах нефтепродуктов в акваторию предварительная обработка воды эмульгаторами (даже в низкой концентрации 0,1 — 1%) в основном ингибирует образование высоковязкой эмульсии вода в масле . Неудачи при использовании ряда товарных дисперсантов объясняются трудностью проникновения их в высоковязкую систему. Поэтому снижение вязкости эмульсий является важным мероприятием, способным повысить эффективность очистки акваторий. [c.380]

    Дисперсанты Предотвращение скопления отходов металлообработки Полиамиды, сульфонаты [c.175]

    Вторую самостоятельную группу составляют моющие присадки, получившие в зарубежной литературе название дисперсантов [7]. [c.359]

    ДЛЯ достижения экономии топлива и ограничение поступления масла к верхней части цилиндра для уменьшения расхода на угар требуют улучшения противоизносных свойств масел при граничной смазке. Это достигается введением специальных противоизносных присадок, содержащих серу, фосфор, галогены, бор, а также введением без-зольных дисперсантов, содержащих противоизносные фрагменты. [c.131]

    Дисперсант — вязкостная присадка применяется в загуш,енных моторных маслах (2—10%). Дисперсант — вязкостная присадка обладает также свойствами депрессора отличается устойчивостью к деструкции. Применяют в загущенных моторных маслах (2—10%). [c.156]

    Для удаления нефтепродуктов с поверхности и из толщи воды, кроме дисперсантов и сорбентов, используют различные синтетические поглощающие материалы — порошковые, волокнистые и др. (позволяющие очищать как воду, так и почву). Это, как правило, полимерные органические соединения(например,немец- 

[c.380]

    В настоящее время имеется уже более чем 20-летний опыт предотвращения, контроля и очистки загрязнений от пролива нефти и нефтепродуктов. По мнению ряда специалистов, представляется достаточно ясным, что ключевым фактором для совершенствования уже существующих технологий очистки является более квалифицированное использование дисперсантов. Этот вывод достаточно точно характеризует современную ситуацию в решении проблемы, однако вряд ли его следует считать окончательным как с точки зрения экологии, так и просто технической эффективности. [c.384]

    Термин детергент не вполне удачен, так как присадки этого типа правильнее следовало бы называть дисперсантами [28]. Детергент дает представление об очищающем действии, что может означать, что детергентные масла предназначаются для очистки грязных двигателей от отстоя и нагара. Дисперсант подразумевает способность поддерживать в состоянии суспензии или весьма тонкой дисперсии определенные виды нерастворимых веществ, которые могут накапливаться в масле. Хотя этот вопрос терминологии и не имеет большого практического значения, необходимо подчеркнуть, что детергентные масла предназначены для содержания двигателя в чистоте и свободным от вредных отложений, но не для очистки пли промывки грязных двигателей. 

[c.177]

    В стадии разработки находятся беззольные антидымные присадки, которые выбирают из инициаторов горения и дисперсантов. К ним относятся спирты, альдегиды, кетоны, эфиры, нитраты, азиды, органические пероксиды и пр. [c.939]

    При введении в топливо дисперсантов предотвращается коагуляция смол в осадки и их выделение в виде гетерогенной фазы. Дисперсанты вводят в топливо в смеси с антиоксидантами и стабилизаторами, причем при этом получается синергический 

[c.365]

    Дисперсанты в настоящее время применяются лишь в дизельных топливах с нестабильными вторичными компонентами, такими, как легкий газойль каталитического крекинга. [c.365]

    Дисперсанты (dispersants). Дисперсанты подавляют агломерацию и слипание продуктов окисления, образование шлама или осаждение смолистых отложений на поверхности деталей. В качестве дисперсантов обычно применяются полимеры с полярными группами и сукцинимиды. Дисперсанты поддерживают коллоидные частицы продуктов окисления и зафязнений во взвешенном состоянии (рис. I.IO). В основном они обеспечивают чистоту непрогретого двигателя. При эффективной работе дисперсантов моторное масло темнеет, а диспергированные мелкие продукты окисления не забивают фильтр и не осаждаются на горячих деталях двигателя. 

[c.33]

    Дисперсант беззольный Тиофосфонат [c.81]

    Первая — это высокая степень износа деталей клапанного механизма, при применении масел с большим содержанием дисперсантов (особенно в маслах API G-4). Для измерения защиты от износа, планируется проводить испытания на типичном японском двигателе Mitsubishi 4D34T. [c.82]

    Беззольные моющие присадки тоже эффективно снижают коррозионный износ в дизелях их действие основано не на нейтрализации кор-розионно-агрессивных продуктов, а на их солюбилизации. При добавлении к судовому дизельному маслу со щелочностью 50 мг КОН/г 4% беззольного дисперсанта износ поршневых колец снижается на такую же величину, как и при увеличении щелочности данного масла еще на 15 мг КОН/г за счет повышения концентрации в нем металлсодержащей моющей присадки [41]. Вместе с тем металлсодержащие и беззольные моющие присадки, как правило, приводят к повышенному износу трущейся пары кулачок-толкатель, в автомобильных двигателях [42]. Присадкам этого типа присуща достаточно высокая поверхностная активность, определяющая в свою очередь их противоизносный эффект в условиях действия умерен-ных контактных напряжений. Увеличению эффективности противо-нзносного действия рассматриваемых присадок способствует наличие в них серы [43]. 

[c.166]

    Lubrizol 3715 920 690 Азотсодержащий сополимер на основе стирола (0,25) Вязкостная, депрессор, дисперсант  [c.171]

    Отдельные вязкостные присадки могут одновременно выполнять также функции депрессора (т. е. понижать температуру застывания масла) и дисперсанта (т. е. обеспечивать сохранение взвешанных в масле загрязнений в мелкодисперсном состоянии). Приведенные в табл. 66 данные дают представление об ассортименте вязкостных присадок двух зарубежных фирм Lubrizol и Техасо. Рекомендуемые концентрации вязкостных присадок Техасо в различных загущенных моторных маслах указаны в табл. 67. 

[c.172]

    С участием ряда организаций разработана стабилизирующая присадка ВЭМС, по составу и механизму действия близкая к зарубежным аналогам [59]. В сообщении не раскрываются данные о структуре и содержании отдельных компонентов, а представлены лишь технические требования к присадке. В нее входит антиоксидант, одновременно являющийся стабилизирующим агентом, дисперсант (типа основания Ман- [c.203]

    Обращает внимание, что практически. во всех присадках (исключение составляет Amo o 1570) имеется кальцийсодержащий моющий ко1мпонент в яекоторых случаях его сочетают с магнийсодержащим детергентом. Большая часть многокомпонентных присадок содержит также беззольный дисперсант (о чем можно судить по наличию в присадке азота) и дитиофосфат цинка (Zn, Р) — основной антиокислительный и противокоррозионный агент. 

[c.179]

    При анализе масел, содержащих беззольные дисперсанты в качестве коагулянта, применяют смесь н-бутилдиэтаноламина и изопропилового спирта. [c.28]

    Высокомолекулярные соединения (продукты уплотнения и смолисто-асфальтеновые соединения), изначально содержащиеся в топливах, при их коагуляции образуют нерастворимую фазу. Для предотвращения этого нежелательного процесса используют диспергирующие присадки (дисперсанты). Методом электронной микроскопии было показано, что ионол проявляет свойства диспергирующей присадки, при концентрации 0.1% масс, уменьшаются размеры частиц от 0.8 мкм до 3-15 нм и увеличивается число частиц от 10 до 10 в 1 мм [101]. Введение ионола (0.2% масс.) в дизельную [c.183]

    Для предотвращения окислительных процессов, приводящих к ухудшению качества топлива, в работе [86] предложена полифункциональная присадка, содержащая стабилизатор — третичный амин, который нейтрализует кислотные продукты окисления, являющиеся катализаторами уплотнения (Агидол-3) дисперсант, уменьшающий размеры частиц и увеличивающий их число (ионол), и деактиватор металла (2-метил-2-этилин-долии). Следует отметить, что стабилизатор и дисперсант одновременно выступают в качестве антиоксидантов, а деак-тиватор является синергическим агентом, усиливающим действие антиоксидантов. 

[c.184]

    Для предотвращения окислительных процессов и смолообразования, приводящих к ухудшению качества дизельного топлива ДЛ-0.2 предложена полифункциональная присадка, содержащая стабилизатор — третичный амин, нейтрализующий кислотные продукты окисления, которые являются катализаторами уплотнения (Агидол-3) дисперсант, уменьшающий размеры частиц и увеличивающий их число (ионол), и деактиватор металлической меди (2-метил-2-этилиндолин). При этом стабилизатор и дисперсант одновременно выступают в качестве антиоксидантов, а деактиватор является синергическим агентом, усиливающим действие антиоксидантов. Образцы разработанной присадки были испытаны в составе товарного дизельного топлива, содержащего нестабильные продукты вторичных процессов, лабораторным методом [5]. Окисление топлива молекулярным кислородом проводили на газометрической установке при 120°С в присутствии медного кольца (5сц = 166 см /л) в течение 7 ч с одновременной регистрацией концентрации поглощенного кислорода (А[02], моль/л) и оптической плотности топлива (А), характеризующей смолообразование в системе (рис. 5.21). 

[c.204]

    Обозначение Содержание дисперсантов Уровень детергентности (общее щелочное число по АЗТМ 02896) [c.124]

    Присадок друг с другом и с бвззольными дисперсантами-присадками, снижающими, главным образом, склонность масла к образованию низкотемпературных отложений и скорость загрязнения фильтров тонкой очистки масла. Модифицированные термостойкие беззольные дисперсанты способствуют и уменьшению лако- и нагарообразования на поршнях. 

[c.127]

    Для уменьшения дымности при горении дизельных топлив разработаны антидымные присадки. В концентрации 0,1% мае. в дизельном топливе присадки снижают на 30-50% дымн г-гь отработавших газов и в 2-3 раза -эмиссию бенз(о)пирена Такими присадками являются ИХП-706, ЭКО-1, ЭФАП-Б — композиции барийсодержащкх соединений с дисперсантами в углеводородном растворителе. Присадки обладают и моющим действием, предотвращают закоксовывание распылителей форсунок, улучшают качество распыла топлива и смесеобразования в камере сгорания. [c.102]

    ВНИИ НП путем вовлечения в композицию присадок сильнодействующего дисперсанта сукцинимндного типа раз- [c.185]


Из чего состоит масло: присадки

Присадки, которые входят в состав масла. Виды и назначение.

Любое автомобильное (как моторное, так и трансмиссионное) или промышленное масло состоит из двух основных компонентов: базового масла и пакета функциональных присадок, призванных улучшить характеристики базового масла либо придать ему дополнительные свойства.

Базовые масла являются основой конечного продукта. От их качества и свойств во многом зависят характеристики масла. Более подробно на типах базовых масел и их особенностях мы останавливались в материале «Синтетика или полусинтетика».

Вторым основным компонентом конечного продукта являются функциональные присадки, которые входят в состав любого автомобильного либо промышленного масла. Присадки в маслах используются для улучшения свойств конечного продукта, которые не могут быть получены путем изменения свойств базовых масел и для увеличения срока службы масла (межсервисного интервала) даже при долговременных высоких нагрузках.

Основные типы присадок

Поверхностно-активные присадки

Детергенты и дисперсанты
Детергенты препятствуют образованию высокотемпературных лакообразных и углеродистых отложений на поршнях двигателя и нейтрализуют кислоты, образующиеся при сгорании топлива.

Дисперсанты противодействуют образованию и накоплению низкотемпературного шлама, поддерживая мелкие жесткие частицы во взвешенном состоянии и препятствуя их оседанию на компоненты двигателя.

Противоизносные, EP-присадки
Призваны исключить возникновение граничного и сухого трения между соседними компонентами (коленчатый вал и вкладыши шатунов, распределительный вал и пастели головки блоки либо гидрокомпнесаторы, шестерни механической КПП и т.д.). Способствуют формированию защитной масляной пленки на поверхностях трущихся и соприкасающихся деталей (гидродинамическое трение), обеспечивают маслу повышенную стойкость к механическому продавливанию, предупреждают возникновение износа вследствие возникновения сухого трения между деталями механизма.

Антикоррозионные, ингибиторы коррозии
Обеспечивают защиту металлических компонентов механизмов от коррозии. Формируют водоотталкивающий защитный слой, препятствующий коррозионному воздействию кислорода, влаги и агрессивных продуктов горения топлива.

Модификаторы трения
Для корректной работы механических и автоматических КПП, систем «мокрых» тормозов тракторов и «мокрых» сцеплений, применяющиеся в них масла  должны обеспечивать определенный уровень фрикционного воздействия. Модификаторы трения призваны исключить нежелательное проскальзывание и обеспечивать необходимый для корректной работы механизмов уровень трения. Являются своего рода антиподами антифрикционных присадок, поэтому соотношение свойств антифрикционных присадок и модификаторов трения должно быть выверено очень точно.

Присадки, улучшающие свойства масла

Модификаторы вязкости
Поддерживают стабильность вязкостных характеристик масла при различных температурах. Обеспечивают достаточную прокачиваемость масла при низких температурах (легкий зимний пуск, надежное смазывание и минимизация износа в морозы) и препятствуют чрезмерному разжижению при высоких (стойкость масляной пленки и масляного клина, препятствие возникновению граничного и сухого трения).

Депрессанты
Препятствуют коагуляции содержащихся в базовом масле кристаллов воска и их застыванию при низких температурах, обеспечивают текучесть и прокачиваемость масла в морозы.

Восстанавливающие для уплотнительных элементов
Синтетические базовые масла (в частности, ПАО масла IV группы) имеют свойство высушивать эластомеры, в результате чего прокладки и сальники теряют эластичность, «дубеют» и могут начать пропускать масло. Восстанавливающие присадки поддерживают уплотнительные элементы в эластичном состоянии. Также могут иметь восстанавливающий эффект.

Защитные присадки

Антиоксиданты
Препятствуют окислению масла под воздействием кислорода и высоких температур, а также агрессивному воздействию продуктов горения топлива. Поддерживают стабильность вязкостных характеристик, предотвращая повышение вязкости масла вследствие его окисления, замедляют процесс старения масла.

Ингибиторы металлов
В процессе работы механизмов, масло со временем наполняется микроскопической металлической стружкой и металл-содержащими отходами горения топлива, которые являются катализаторами окислительных процессов. Ингибиторы препятствуют этому каталитическому воздействию и формируют дополнительный защитный слой на металлических деталях, предотвращая преждевременное окисление масла и дополнительный износ механизмов.

Противопенные присадки
Постоянные вибрации, воздействие высокого давления, температур и движущихся с высокой скоростью компонентов (к примеру, коленчатого вала в поддоне двигателя) способствуют вспениванию масла, что, в свою очередь, приводит к повышению его кислотности и вязкости. Кроме того, пена является легкосжимаемой, что негативно сказывается на несущей и гидравлической способности масла. Противопенные присадки призваны нейтрализовать или свести к минимуму вспенивание масла в процессе работы механизмов.

Дробовая осыпь, чоки и дисперсанты

Если обратиться к старым пособиям по охоте, касающимся кучности боя ружья, то использование (размер дульного сужения) ружей различных характеристик привязано к стрелковому навыку охотника. Чем мастеровитее стрелок, тем с более «крутыми» чоками ружье ему подходяще.

Фото Сергея Фокина.

Такое мнение и сейчас весьма устойчиво: часто приходится слышать, что промахи, мол, ружье «сеет», окон в дробовой осыпи много, дичь дробью обносит.

В итоге владельцы стволов со сменными чоками крутят все, что ближе к 1,0 мм, а к ружьям с постоянными дульными сужениями подбирается патрон повышенной кучности.

Результат, как правило, плачевный, промахов лишь прибавляется.

Выскажу свое мнение, которое не только основано на личном опыте и долгой работе в стрелковом спорте, но и в высказываниях моих коллег, известных не только в спортивном мире, а главное, признанных в охотничьем сообществе добычливыми и знающими охотниками.

Дульное сужение (кучность дробовой осыпи) должно в первую очередь соответствовать условиям охоты, обеспечивать максимальную возможность взять дичь при минимуме промахов и подранков.

Давайте рассмотрим в качестве объекта охоты вальдшнепа.

Поражаемая площадь данной дичи вполне соизмерима со стендовой тарелочкой, даже превосходит ее.

Мы, стреляя даже в таком упражнении, как «спортинг», где отдельные мишени поражаются на весьма приличном расстоянии, используем дробь №№ 7; 7,5 при массе снаряда всего 28 г. Так зачем более мелкие номера дроби, «девятка» и «восьмерка»?

Можно возразить, чтобы равномернее покрыть зону выстрела — «окон» не будет. Так их уже практически не будет, если взят снаряд семерки 32 г, а уж 34   г решит все сомнения. Так что не будем уменьшать дистанцию поражения, применяя излишне мелкую дробь, остановимся на «семерке».

Не стану никого агитировать относительно универсального ружья не только на вальдшнепиной тяге, лично считаю, к этому разряду можно отнести двустволки с дульными сужениями для 12-го калибра 0,5/0,5 мм под патрон от 28 г или более бюджетный 24 г; для самозарядных с д.с. 0,25–0,5 мм, с патроном потяжелее — от 28–32 г, обеспечивающим надежную работу автоматики.

Но универсальность не есть предпочтительность, так что продолжил «колдовать», подбирая систему патрон — ружье, чтобы не огорчаться по «необъяснимым» промахам.

Удачная стрельба влет отчасти зависит от характеристик дробового снопа, а если точнее — от его растянутости. Малые дульные сужения — цилиндр; улучшенный цилиндр (до 0,25 мм) выстраивают дробовой сноп условно «блином», чок — усиленный чок в «огурец».

Так, чем длиннее «огурец», тем больше шансов исправить личную ошибку стрелка в прицеливании. Естественно, в данных рассуждения не следует выходить за рамки разумного, неаккуратному стрелку это вряд ли поможет.

Чемпион по растягиванию дробовой осыпи дульное устройство «тула-чок», больше известное как раструб на стендовых ружьях, предназначенных для стрельбы на ските (круглый стенд). Сегодня это редкость, определенный раритет, возможно, в единичных экземплярах воспроизводимый на модернизированных МЦ105, правда, только в 20-м калибре.

Определим для себя задачу для построения оптимального сочетания чоковых сужений и характеристик патрона для построения максимально растянутой дробовой осыпи и кучности, примерно равной на 35 м бою цилиндра с напором.

Здесь первенствующую роль, безусловно, следует отнести комплектующей патрона — пыжу. Что растягивает дробовую осыпь — чоковое сужение, и лучше всего это делает чок 1,0–1,25 мм (раструб оставим в покое).

Все, что сужено больше 1 мм, ружья «специфические», на руках у охотников в основном оружие с чоками в пределах одного миллиметра.

За основу необходимой кучности для стрельбы на вальдшнепиной тяге примем количество дробин 2,5 мм, принесенных с 35 метров в 750 мм мишень — лист стандартным патроном (с бесконтейнерным пыжом) из ствола 0,5 мм, где-то ориентировочно 40–45%.

Большая кучность нам не нужна, в круге при снаряде 32 г окажется 134–150 дробины, более чем достаточно для уверенного поражения вальдшнепа, а дробь № 7,5 перекроет этот показатель с излишком.

Конечно, будем подразумевать, что качество ствола не столь плохо, чтобы совсем испортить равномерность распределения попаданий осыпи дроби.

Итак, с нормативом кучности определились, осталось растянуть дробовой сноп, сохранив нужный процент попаданий.

Здесь попытаюсь оправдать свое решение обратиться к комплектующей патрона — пыжу дисперсант. Или конкретнее при дульном сужении чок, обеспечивающим максимальную растянутость дробовой осыпи, подбирая дисперсант, добиться на 35 метров попадания 140 дробин в 750 мм круг, оставаясь в навеске снаряда до 32–34 г.

Конструкция пыжей-дисперсантов весьма разнообразна. От чего можно сразу отказаться, так это от дисперсанта на пороховой пыж (войлочный, био, двп…) марки «Cheddite».

 


Конструкция оригинальная. Имеет три полукруглых лопасти и сквозные отверстия, вставляется в гильзу на пыж и засыпается дробь. При вылете из канала ствола якобы прокручивается под воздействием пороховых газов, чрезмерно усиливая эффект рассеивания дроби, практически сокращая дистанцию стрельбы до 10–15 м.

Популярный пыж «Gualandi» дисперсант, тоже под большим вопросом. Общая высота пыжа-дисперсанта 35 мм. Контейнер 23 мм. Пыж-обтюратор 7 мм. Амортизатор 5 мм.

 


Два лепестка раскрытия, раскрываются после прохождения канала ствола.

Рассчитан на заряд мелкой дроби массой 24–28 г. На дистанции до 25 м дает более широкую осыпь по сравнению с обычным контейнерным или бесконтейнерным снарядом.

Эффективность рассеивания (увеличение диаметра дробовой осыпи) Gualandi дисперсант в стволе чоковой сверловки примерно от 1,9 (при необходимых 1,5–1,7), что при скромных 28 г емкости контейнера необходимого количества дробин в зону выстрела не принесет.

Перечислять множество конструкций «раскучнителей» газетной полосы не хватит. Остановлюсь на трех позициях, которые помогут решить поставленную задачу: обеспечить нужную кучность и максимальную растянутость дробового снопа.

Весьма интересен бесконтейнерный пыж-дисперсант B&P с центральным цилиндром и примыкающим к нему четырем ребрам, как бы сочетания мини-контейнера, повышающего кучность и традиционных «крылышек» для разброса дробин.

 


Простая конструкция «дисперсанта — вкладыша» в виде перевернутого «грибка», «шляпка» которого служит центровке в стакане любой конструкции пыжа-контейнера, а «ножка» традиционная вертикальная крестовина, примерно, как у популярного среди производителей дисперсанта «Gualandi».

 


Не будем рассуждать о доступности двух предложенных «дисперсантов». С некоторым сожалением приходится констатировать, что у украинских охотников выбор комплектующих для самостоятельного снаряжения патронов, да и готовой продукции заметно разнообразнее, чем у россиян.

Если не заморачиваться с пересылкой, коли нет приятелей в Незалежной, то с некоторыми «НО» можно обойтись дисперсантом от «Главпатрона», более скромно «разбрасывающим» дробь.

Единственное, что надо учитывать массу пыжа, около 3 г, плюс 32–34 г дроби, следовательно, навеску пороха нужно скорректировать в сторону незначительного увеличения.
Лепестки (крылышки) раскрытия: 4 шт.

 


Высота контейнера: 23 мм.
Масса: 2,66 г.

Безусловно, все приведенные здесь рассуждения касаются патрона с мелкой дробью. Также следует учитывать, что в системе патрон — ружье приоритетом будет нужная кучность, те необходимые полторы сотни дробин в круге 75 см, а растянутость дробового снопа приятный бонус для более успешной стрельбы влет.

И напоследок. Даже патрон с мелкой дробью представляет высокую опасность. Так что не забывайте о безопасном обращении с оружием.

Юрий Константинов 27 августа 2020 в 14:26

Съедобный дисперсант решает проблему разливов нефти

Создано 21.08.2012 18:24
Автор: Евгений

Новый препарат для рассеивания пролитых в море нефтепродуктов, изготовленный, в основном, из съедобных ингредиентов, сможет обеспечить более экологически чистый способ удаления последствий разливов нефти, таких как авария на нефтяной платформе Deepwater Horizon, заявляют ученые.

Новый дисперсант, разработанный специалистами из Университета Южного Миссисипи, США, дрейфует на поверхности, а это является важным фактором при решении проблемы, что же происходит с каплями «рассеянной» нефти.

Исследование недавно представила ученая Университета по имени Лиза Кемп. В ходе телефонного разговора перед презентацией она объяснила, что в число первоначальных составляющих нового средства входят целлюлоза (растительные волокна), соевый лецитин и эмульгаторы, которых часто можно найти в пищевых продуктах, таких как шоколад, арахисовое масло и протеиновые батончики.

Материалы были отобраны в связи с тем, что они признаны безопасными и сами не содержат каких-либо нефтепродуктов. «Когда происходит разлив нефти, это сама по себе ужасная ситуация. Многие существующие дисперсанты содержат растворители на основе нефтепродуктов, а здравый смысл указывает, что не следует добавлять еще дополнительные материалы из нефти», — отмечает Лиза Кемп.

Более того, ученые считают, что некоторые наиболее распространенные дисперсанты более токсичны, чем сама нефть. После разлива в Мексиканском заливе в результате аварии на нефтяной платформе Deepwater Horizon в 2010 году британская нефтегазовая компания распылила над нефтяным пятном 155 тысяч литров химического дисперсанта под названием корексит. Морской токсиколог Сюзан Шоу говорила в то время, что корексит содержит химические вещества, которые вызывают внутренние кровотечения и, очевидно, влияют на рост уровня смертности морских форм жизни в Мексиканском заливе.

Несмотря на такие недостатки, дисперсанты продолжают играть важную роль в удалении нефти с поверхности океана или моря. Разлагая нефтяную пленку на более мелкие частицы, в некоторых случаях удается улучшить процесс микробиологического распада, отмечает Лиза Кемп. Но существующие дисперсанты также переносят капли нефти с поверхности в водную толщу. «Таким образом, растения и животные, которые никогда бы не контактировали с нефтью в иной ситуации, вынуждены каким-то образом с ней справляться. Растворять нефть и запускать ее в пищевую цепь в процессе удаления разливов не кажется очень удачным решением, не правда ли?», — говорит ученая.

Новый дисперсант, произведенный в лаборатории Университета, плавает на поверхности, разлагая в то же время нефтяную пленку на более мелкие капли. Дрейфующие на поверхности вещества можно собрать при помощи боновых заграждений или оставить разлагаться под влиянием бактерий. И этот дисперсант не прилипает. «Когда он вступает в контакт с перьями птицы, он не липнет и легко смывается», — утверждают специалисты.

Если Университет получит разрешение Агентства защиты окружающей среды США, дисперсант можно будет быстро начать производить в серийных объемах. Когда исследователи впервые взялись за этот вопрос, они изучали только полимеры, легкодоступные в громадных объемах и уже присутствующие на рынке. Таким образом, дисперсант был задуман и создан как экономически выгодный продукт.

Источник: Livescience

Задачи и функции автомобильного моторного масла

По мнению специалистов, моторное масло – это не просто смазочный материал, а полноправная деталь, элемент конструкции ДВС. И этому элементу приходится решать множество разносторонних задач.

Как важно смазать все
Пары трения в двигателе работают в широчайших диапазонах скоростей, давлений и температур. Одни узлы смазываются под давлением, другие – разбрызгиванием. Кроме того, моторное масло призвано охлаждать поршни и даже служить рабочим телом в некоторых узлах современных двигателей. Все то же масло должно одновременно обеспечивать несколько режимов смазки, причем весьма далеких друг от друга по нагрузкам и физико-химическим характеристикам. А вот и примеры. Пары «подшипник – шейка коленчатого вала» работают в условиях гидродинамической смазки, когда трущиеся поверхности разделяются прочной и надежной масляной пленкой. Трение здесь происходит только между слоями масла, иначе жди беды: разрушения вкладышей, задиров, «прихватывания» шеек. В механизме газораспределения картина иная. Например, работа пары «кулачок-толкатель» сопровождается очень высокими контактными давлениями. Это приводит к упругим деформациям металла, резкому уменьшению толщины масляной пленки и значительному росту вязкости масла в зоне контакта. Такой режим смазки называется эластогидродинамическим. Смазывание деталей ЦПГ (цилиндра, поршня, поршневых колец) вблизи мертвых точек происходит в так называемом граничном режиме смазки. Последний зависит как от свойств самого масла, так и от трибологических характеристик поверхностей смазываемых деталей. А еще нужно смазывать подшипники турбокомпрессора, цепные и зубчатые передачи и многие-многие другие узлы. И все это возлагается на моторное масло.

О базах
Масло, которое мы заливаем в двигатель, называется товарным. Оно являет собой тщательно выверенную смесь базового масла и присадок. Соответственно, и эксплуатационные свойства конечного продукта зависят от качества этих составляющих. Традиционно базовые масла подразделяют на минеральные, синтетические и частично синтетические (полусинтетические). Точно так же классифицируются и товарные масла. Что представляет собой традиционное минеральное базовое масло? Это субстанция, содержащая в основном длинные молекулы углеводородов. В хорошо прогретом двигателе молекулы с длиной цепи менее 30-35 атомов испаряются из пленки масла на стенках цилиндров. Это один из путей расходования масла на угар. Синтетические масла конструируют таким образом, чтобы попасть в диапазон 30-50 атомов углерода в цепи. Их структура однородна, чаще всего это изопарафины. Поэтому синтетические масла значительно меньше испаряются и менее склонны к образованию отложений. Полусинтетические масла на 70-75% состоят из минеральных слагаемых, наследуя некоторую часть их недостатков. И здесь полезно упомянуть о гидрокрекинговых маслах. Для их получения используют минеральные базовые масла, подвергая их жесткой обработке под большим давлением и при высокой температуре в водородной среде в присутствии катализатора. В результате происходит глубокая реконструкция молекул минерального масла. Нафтены и ароматические углеводороды превращаются в парафины. А те по своим свойствам сродни полиальфаолефинам, получаемым при создании синтетических масел. Поэтому гидрокрекинковые масла приближаются по характеристикам к синтетическим продуктам. А теперь поговорим о композиции присадок к базовому маслу.

Измельчить и взвесить загрязнения
Начнем с присадок, имя которым – беззольные дисперсанты. «Беззольные» означает «соединения, не содержащие металлов» – в отличие от зольных детергентов, о которых сказано далее. А слово «дисперсанты» говорит об измельчении и диспергировании загрязнений. А ведь моторное масло в процессе эксплуатации загрязняется непрерывно. Во-первых, в него попадают посторонние частицы извне. Во-вторых, оно подвергается глубокому окислению, в результате чего образуются нерастворимые продукты. Вот и получается, что задача дисперсантов – удерживать загрязнения масла в мелкодисперсном состоянии. Не дать им выпасть в осадок! Иначе сетка маслоприемника будет забита, в картере появятся отложения, масляные каналы окажутся закупоренными сгустками, напоминающими по консистенции майонез. Но дисперсанты не только поддерживают частицы во взвешенном состоянии – они способствуют их измельчению! И не допускают коагуляции, благодаря чему масляный фильтр долгое время остается работоспособным. Масло может гонять мельчайшие частицы грязи «по кругу» чуть ли не бесконечно – они не слипаются, не оседают, не пригорают. Что сказать на это? Правильно, пусть себе гоняет. И если двигатели современных грузовых автомобилей способны работать 80-100 тыс. км без замены масла и фильтра, в этом немалая заслуга беззольных дисперсантов.

Содержать детали в чистоте
Поскольку дисперсанты борются с низкотемпературными отложениями (шламами), можно сказать, что они обладают моющими свойствами. Однако «моющими присадками» в классическом понимании являются зольные детергенты. Это соединения, содержащие металлы – сульфонаты, салицилаты, феноляты кальция, магния, и реже другие. Их задача – предотвращение образования нагара и лаковых отложений на наиболее нагретых участках деталей. В первую очередь это верхняя часть поршня – твердый нагар на ней способствует полировке цилиндра при перекладке. А рядом – поршневые канавки.

Образование нагара в них вызовет закоксовывание поршневых колец. Внутренняя поверхность днища поршня вблизи поршневого пальца просто обязана быть чистой, иначе резко ухудшится отвод теплоты. А ведь эта область непрерывно омывается маслом – в некоторых двигателях разбрызгиванием, а в некоторых принудительно, под давлением. Известен также принцип омывания днища, называемый «коктейль-шейкер», по аналогии с действиями бармена, готовящего коктейль. Словом, масла в этой зоне бывает много, а вот отложений быть не должно.

Обычно в масло вводят не один детергент, а их комбинацию, например сульфонаты-феноляты или сульфонаты-салицилаты. Большинство детергентов обладает щелочными свойствами. Они нейтрализуют кислоты, образующиеся при сгорании топлива и окислении масла. Детергенты играют еще одну немаловажную роль: они предохраняют детали двигателя от ржавления на стоянке и при работе в уже упоминавшемся режиме stop and go. Дело в том, что в обоих случаях в двигателе конденсируются кислоты и ответственные чугунные и стальные поверхности подвергаются массированной коррозионной атаке. Есть у детергентов еще одна интересная особенность. При эксплуатации автомобиля в тропических странах возможно бактериальное поражение моторного масла и топлива. Причина проста: парафины служат питательной средой для грибков и бактерий. Но если масло содержит салицилаты, бактерий в нем не будет. Быстрое потемнение масла после его замены не должно настораживать владельца автомобиля. Потемнение означает, что дисперсанты и детергенты хорошо выполняют свои задачи. И напротив: если масло долго остается светлым, значит, внутренности двигателя обрастают высоко– и низкотемпературными отложениями со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Не позволять маслу окисляться
Нередко мы читаем, что то или иное масло имеет «повышенный срок службы вследствие высокой антиокислительной стойкости». Что стоит за этой фразой? Масло в двигателе работает в виде тонких пленок либо, вырвавшись из-под гнета давления, интенсивно перемешивается с воздухом. Значит, поводов для контакта с кислородом у него более чем достаточно. А чем чреват такой контакт, да еще в условиях высоких температур? Конечно, окислением. Но кислород воздуха и температура не единственные причины окисления. Свою лепту вносят продукты сгорания топлива и уже окислившееся масло. Для замедления губительного процесса в пакет включают антиокислительные присадки. Другое их название – антиоксиданты или антиокислители. Задача антиокислителей – разложение первичных продуктов окисления углеводородов и перевод свободных радикалов в стабильное состояние. Из антиокислителей чаще всего применяют дитиофосфаты цинка. Однако в последнее время они стали менее популярными у разработчиков масел, и вот почему. Дитиофосфаты, являясь производными фосфорной кислоты, содержат фосфор, который плохо сочетается с материалами каталитических нейтрализаторов отработавших газов. Поэтому дитиофосфаты заменяют карбоматами цинка, карбоматами молибдена и другими присадками, например беззольными фенолами и ароматическими аминами. Антиокислители имеют разные механизмы действия. Если в пакет включают несколько антиокислительных присадок, их подбирают в определенных сочетаниях, чтобы достичь наилучшего эффекта.

Если в масло не вводить антиокислительные присадки, его вязкость по мере окисления будет возрастать. То, что это приведет к повышенному расходу топлива из-за роста потерь на трение, еще полбеды. Хуже другое: масло потеряет работоспособность, его пусковые свойства станут неудовлетворительными. Но и это еще не все: окисленное масло оказывает коррозионное воздействие на антифрикционный слой вкладышей из свинцовистой бронзы. Результат очевиден: несущая способность подшипников снижается, и двигатель приходится отправлять в ремонт. Так что присадки, именуемые антиоксидантами, не зря «едят свой хлеб».

Не позволять маслу пениться
Циркулируя в системе смазки, масло интенсивно перемешивается с воздухом. Понятно, что это приводит к образованию пены. Кроме того, в современных дизелях применяются насос-форсунки с гидравлическим приводом. Масло в таких узлах работает под очень высоким давлением. Как только давление становится равным атмосферному, происходит эффект «откупоривания бутылки шампанского». Вспомним: если открыть теплую бутылку, да еще предварительно потрясти ее, растворимость газов в вине уменьшается, шампанское «вскипает», образует пену. Пена в масле не только снижает несущую способность масляного клина, но и способствует окислению самого масла. Пенообразование особенно опасно для двигателей с гидротолкателями клапанов и гидронатяжителями цепей ГРМ, что понятно – работоспособность этих узлов в присутствии пены резко снижается. Для борьбы с пенообразованием в масло добавляют тысячные доли процента силиконов. В масле они не растворяются, однако диспергируются настолько тонко, что в каждом элементарном объеме масла оказывается некоторое количество постороннего нерастворенного вещества. Пенный пузырек «прокалывается» этим инорордным телом и лопается. Таким образом, введение антипенных присадок позволяет подавить пенообразование. Особенно эффективно они работают в маслах, «обкатанных» в большом спорте. Ведь двигатели там развивают очень высокие обороты, с сумасшедшей скоростью гоняя масло по системе.

Минимизировать износ деталей
За рекламными фразами типа «Прекрасная защита от износа и задиров» тоже стоят современные присадки – противоизносные. Они особенно важны для пар трения, работающих в эластогидродинамическом режиме смазки, когда на поверхностях деталей возникают высокие удельные давления.

Выход здесь один – химическая модификация поверхностей трения. Тогда в паре начинают взаимодействовать не металл с металлом, а модифицированные слои. Усилия и коэффициент трения при этом снижаются. Модифицировать поверхности трения способны уже знакомые нам дитиофосфаты металлов, в том числе дитиофосфаты цинка. Таким образом, дитиофосфаты – это многофункциональные присадки, в том числе защищающие механизм газораспределения от повышенного износа и задира.


Впрочем, об этом стоит поговорить подробнее. Еще в прошлом веке ученый П. А. Ребиндер установил, что поверхностно-активные вещества (ПАВ) способствуют разрушению кристаллической структуры металла на поверхностях трения. Как только в металле появляется микротрещина, ПАВы внедряются туда и «расклинивают» ее. Это явление получило название «эффект Ребиндера».

Но ведь хорошо знакомые нам детергенты не что иное, как ПАВы! Значит, они способствуют питтингу в эластогидродинамическом режиме смазки? К сожалению, да. Однако не все так страшно – дитиофосфаты цинка и другие противоизносные присадки способны перебороть побочное действие детергентов и предотвратить питтинг и задиры трущихся поверхностей. А коли питтинг все же появился, значит, в данном масле дитиофосфаты цинка уже выработаны, а детергенты – еще нет. А вот при эксплуатации двигателей на высококачественных маслах со своевременной их заменой питтинг не появится никогда.

Дитиофосфаты цинка и другие противоизносные присадки способны перебороть побочное действие детергентов и предотвратить питтинг и задиры трущихся поверхностей. А коли питтинг все же появился, значит, в данном масле дитиофосфаты цинка уже выработаны, а детергенты — еще нет.

Однако, как ни парадоксально это звучит, детергенты тоже выполняют противоизносные функции, и польза от них весьма ощутимая. Они нейтрализуют кислоты, уменьшая коррозионный износ цилиндров, поршневых колец и подшипников.

На выбор конкретных противоизносных присадок влияет не только их способность выполнять свои прямые обязанности, но и термическая и гидролитическая стабильность, коррозионная агрессивность по отношению к цветным (в частности, медным) сплавам, влияние на стабильность смазывающих свойств масла и многие другие факторы. Можно выразиться и проще: решая свои задачи, противоизносные присадки не должны вредить своим «соседям» по композиции.

Уменьшить трение
Разработчики масел вводят в свои продукты модификаторы трения, называемые также антифрикционными присадками. Их задача – снижение коэффициентов трения в условиях граничной и эластогидродинамической смазок. Не следует путать модификаторы трения с противоизносными присадками, хотя известны модификаторы, совмещающие функции и тех и других.

Что такое модификатор трения? Это соединение, образующее на поверхности детали мономолекулярный слой с очень длинными радикалами, обращенными в объем масла. Причем эти радикалы обладают свойством легко деформироваться в направлении действия силы трения.

Проиллюстрировать сказанное можно на следующем примере. Перед нами… чистильщик обуви, вооруженный двумя сапожными щетками. Прежде чем приступить к полировке туфель, он легко трет одну щетку о другую, и смотрите – на туфлю ложится ворс, сориентированный в нужном направлении! А вот одежные щетки тереть друг о друга бессмысленно – они будут отскакивать, упираться, сопротивляться, и правильно – задача у жесткой щетины совсем другая, нежели у мягкого ворса. Так вот, «мягкий ворс» модификатора уменьшает трение – например, в зоне верхней мертвой точки поршня, где нарушается гидродинамический и возникает граничный режим смазки. Модификаторы трения добавляют к энергосберегающим маслам, поскольку они способны обеспечить экономию топлива в несколько процентов. В качестве антифрикционных присадок используют предельные кислоты, спирты и амины, графит, дисульфид молибдена и некоторые другие вещества. Кстати, графит и дисульфид молибдена можно назвать присадками лишь условно – они не растворимы в масле и при длительном хранении могут выпасть в осадок.

Сохранить детали от корродирования и ржавления
Прежде всего небольшое лингвистическое уточнение. Так уж сложилось, что термин «корродирование» разработчики масел и присадок относят к цветным металлам и сплавам, а «ржавление» – к стали и чугуну. Соответственно, они вводят в композицию антикоррозионные и антиржавейные присадки, нацеленные на защиту «цветных» и «черных» деталей двигателя. Для предотвращения процессов, ускоряющих коррозионно-механическое изнашивание, существуют специальные ингибиторы. Они либо нейтрализуют коррозионно-активные вещества, содержащиеся в масле, либо образуют на деталях защитную пленку, закрепляясь на поверхности металла за счет физической адсорбции или химического взаимодействия. В обоих случаях скорости разрушения деталей существенно снижаются. Некоторые антикоррозионные присадки образуют на поверхности детали защитный слой из соединений свинца и меди. Важно, чтобы он был стойким к воздействию детергентов и дисперсантов.


Отрегулировать вязкость и победить застывание масла
Присадки, улучшающие вязкостно-температурные свойства моторных масел, называют загустителями. Это маслорастворимые органические полимеры, а механизм их действия основан на изменении формы макромолекул в зависимости от температуры. Загустители способны существенно увеличивать вязкость продукта при положительных температурах и в меньшей мере – при отрицательных. Чем это хорошо для двигателя? Во-первых, обеспечивается хорошие пусковые свойства при низких температурах; во-вторых, гарантируется достаточная несущая способность масляного слоя при высоких, даже экстремальных, тепловых нагрузках. Часто приходится читать или слышать, что всесезонное моторное масло, загущенное макрополимерными присадками, способствует экономии топлива. Почему так? Специалисты дают на этот вопрос исчерпывающий ответ. Вязкость загущенных масел зависит как от температуры, так и от градиента скорости сдвига, определяемого как функция величины зазора между парами и скорости движения одной смазываемой поверхности относительно другой. Опуская сложные выкладки, остановимся на образном толковании явления: загущенное масло способно как бы «подстраивать» свою вязкость под скорость относительного перемещения деталей и изменения тепловых зазоров в парах трения. Именно этим объясняется уменьшение расхода топлива в коротких городских поездках, когда двигатель не прогревается до оптимальной температуры – разумеется, в сравнении с незагущенным сезонным моторным маслом. В сильные холода масло застывает, теряет текучесть. Это происходит за счет образования парафиновой «сетки», которая разрастается по мере снижения температуры. Поэтому в масло вводят специальные присадки, называемые депрессорными. Они воздействуют на кристаллы парафина, не давая им вырасти. В состав стандартной композиции загустители и депрессорные присадки не входят. Производители масел добавляют их в базовые масла автономно.

Юрий Буцкий


Благодарим канд. техн. наук Виктора Резникова за помощь в подготовке материала.

Присадки в масло для двигателя, виды и принципы работы

Присадки – это химические вещества, которые добавляются в небольших количествах к базовому маслу. Регулируя их состав, можно изменять свойства масла, улучшать эксплуатационные характеристики и делать его более подходящим для конкретного двигателя.

Присадки можно условно можно разделить на 3 группы: «Защита масла», «Изменение свойства масла», «Защита поверхности».

В группу «Защита масла» входят антипенные и антиокислительные присадки.

Характерным примером антипенных присадок являются силоксаны. Масло может содержать большое количество воздуха, а высокие обороты двигателя способствуют образованию пены. Обильная и стабильная пена нарушает режим смазывания и усиливает окисление масла. Антипенная присадка разрушает систему воздух-масло, значительно снижая образование пены.


Антиокислительные присадки замедляют процессы окисления базового масла под воздействием кислорода воздуха, температуры и металлов. В процессе окисления сначала образуются промежуточные продукты, перекиси, которые в дальнейшем в большей степени и быстрее окисляют масло. Присадки взаимодействуют с перекисями, предотвращая дальнейшее окисление масла. Вещества, обладающие такими свойствами: дитиофосфаты цинка (ZDDP), алкилфенолы, амины.

Группа «Изменение свойств масла» – это модификаторы вязкости и депрессорные вещества.

Модификатор вязкости, или «загуститель» понижает степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры, то есть он способен увеличить индекс вязкости масла.

Стоит отметить, что без применения модификатора вязкости было бы невозможно разработать всесезонные масла, как, например, SAE 5W-30, SAE 0W-30 и т. д.

Характерные примеры модификаторов вязкости: стирол-диеновые сополимеры, сополимеры этилена и пропилена, полиизобутилена, полиметакрелаты.

Депрессорные присадки снижают температуру застывания масла. Они предотвращают слипание кристаллов парафина, которые образуются в масле при низких температурах, приводя к его застыванию. Примеры таких присадок: полиметакриллаты, алкилнафталины, различные полимеры.

В группу «Защита поверхности» входят противоизносные присадки, моющие присадки (детергенты), диспергирующие присадки (дисперсанты) и ингибиторы коррозии.

Противоизносные присадки образуют на поверхности защитный слой с меньшим сопротивлением сдвигу, что и снижает износ. Примеры: дитиофосфаты цинка (ZDDP), органические фосфаты, соединения бора.

Моющие присадки (детергенты) предотвращают образование отложений, продуктов окисления, сажи, нейтрализуют кислые продукты сгорания, удаляют полярные частицы с поверхности. Примеры моющих присадок – это сульфонаты, салицилаты, феноляты кальция и магния. Диспергирующие присадки (дисперсанты) препятствуют образования шлама. Они измельчают его и поддерживают нерастворимое загрязнение в объеме масла, впоследствии загрязнение отфильтровывается на масляном фильтре. Примеры таких присадок: алкилсукцинмиды (алкилсукцинимид бора), эфиры алкилянтарной кислоты, основания Манниха.

Ингибиторы коррозии образуют предохранительную пленку на поверхности металла и активные соединения, которые вызывают коррозию, не соприкасаются с металлом. Характерными примерами являются дитиофосфаты цинка (ZDDP), жирные кислоты и амины.

Также существуют антифрикционные присадки, которые формируют ориентированные слои на поверхностях пар трения. При снижении трения снижается и потеря энергии, отсюда появляется топливная экономичность. Примеры: ПАВ с длинными линейными цепочками, а также молибденовые соединения: дитиокарбамат молибдена (MoDTC), дисульфид молибдена (MoS2).

Многие присадки могут выполнять несколько функций или влиять на усиление или снижение свойств друг друга.

Качество продукции IDEMITSU обусловлено серьезной научной работой по формированию пакетов присадок с учетом их работы в соединении.

Познакомьтесь с нашим ассортиментом на нашем сайте.

Свойства масел и методы их оценки

Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя, поддерживать продукты окисления и загрязнения во взвешенном состоянии. Чем выше моюще-диспергирующие свойства масла, тем больше нерастворимых веществ — продуктов старения может удерживаться в работающем масле без выпадения в осадок, тем меньше лакообразных отложений и нагаров образуется на горячих деталях, тем выше может быть допустимая температура деталей (степень форсирования двигателя). Кроме концентрации моюще-диспергирующих присадок на чистоту двигателя существенно влияет эффективность используемых присадок, их правильное сочетание с другими компонентами композиции, а также приемистость базового масла. В композициях моторных масел в качестве моющих присадок используют сульфонаты, алкилфеноляты, алкилсалицилаты и фосфонаты кальция или магния и реже (по экологическим соображениям) бария, а также рациональные сочетания этих зольных присадок друг с другом и с беззольными дисперсантами-присадками, снижающими, главным образом, склонность масла к образованию низкотемпературных отложений и скорость загрязнения фильтров тонкой очистки масла. Модифицированные термостойкие беззольные дисперсанты способствуют и уменьшению лако- и нагарообразования на поршнях.
Механизм действия моющих присадок объясняют их адсорбцией на поверхности нерастворимых в масле частиц. В результате на каждой частице образуется оболочка из обращенных в объем масла углеводородных радикалов. Она препятствует коагуляции частиц загрязнений, их соприкосновению друг с другом. Полярные молекулы присадок образуют двойной электрический слой, придающий одноименные заряды частицам, на которых они адсорбировались. Благодаря этому частицы отталкиваются и вероятность их объединения в крупные агрегаты уменьшается.
При работе двигателей на топливах с повышенным содержанием серы моющие присадки, придающие маслу щелочность, препятствуют образованию отложений на деталях двигателей также и путем нейтрализации кислот, образующихся из продуктов сгорания топлива.
Металлсодержащие моющие присадки повышают зольность масла, что может привести к образованию зольных отложений в камере сгорания, замыканию электродов свечей зажигания, преждевременному воспламенению рабочей смеси, прогару выпускных клапанов, снижению детонационной стойкости топлива, абразивному изнашиванию. Поэтому сульфатную зольность моторных масел ограничивают верхним пределом. Ее допустимое значение зависит от типа и конструкции двигателя, расхода масла на угар, условий эксплуатации, в частности, от вида применяемого топлива. Наименее зольные масла необходимы для смазывания двухтактных бензиновых двигателей и двигателей, работающих на газе. Наибольшую зольность имеют высокощелочные цилиндровые масла.
Моющие свойства моторных масел в лабораторных условиях определяют на модельной установке ПЗВ, представляющей собой малоразмерный одноцилиндровый двигатель с электроприводом и электронагревателями. Стендовые моторные испытания для оценки моющих свойств проводят либо в полноразмерных двигателях, либо в одноцилиндровых моторных установках по стандартным методикам. Критериями оценки моющих свойств служит чистота поршня, масляных фильтров, роторов центрифуг, подвижность поршневых колец.

Антиокислительные свойства в значительной степени определяют стойкость масла к старению. Условия работы моторных масел в двигателях настолько жестки, что предотвратить их окисление полностью не представляется возможным. Соответствующей очисткой базовых масел от нежелательных соединений, присутствующих в сырье, использованием синтетических базовых компонентов, а также введением эффективных антиокислительных присадок можно значительно затормозить процессы окисления масла, которые приводят к росту его вязкости и коррозионности, склонности к образованию отложений, загрязнению масляных фильтров и другим неблагоприятным последствиям (затруднение холодного пуска, ухудшение прокачиваемости масла).
Окисление масла в двигателе наиболее интенсивно происходит в тонких пленках масла на поверхностях деталей, нагревающихся до высокой температуры и соприкасающихся с горячими газами (поршень, цилиндр, поршневые кольца, направляющие и стебли клапанов). В объеме масло окисляется менее интенсивно, так как в поддоне картера, радиаторе, маслопроводах температура ниже и поверхность контакта масла с окисляющей газовой средой меньше. Во внутренних полостях двигателя, заполненных масляным туманом, окисление более интенсивно.
На скорость и глубину окислительных процессов значительно влияют попадающие в масло продукты неполного сгорания топлива. Они проникают в масло вместе с газами, прорывающимися из надпоршневого пространства в картер. Ускоряют окисление масла частицы металлов и загрязнений неорганического происхождения, которые накапливаются в масле в результате изнашивания деталей двигателя, недостаточной очистки всасываемого воздуха, нейтрализации присадками неорганических кислот, а также металлорганические соединения меди, железа и других металлов, образующиеся в результате коррозии деталей двигателя или взаимодействия частиц изношенного металла с органическими кислотами. Все эти вещества — катализаторы окисления.
Стойкость моторных масел к окислению повышают введением в их состав антиокислительных присадок. Наилучший антиокислительный эффект достигается при введении в масло присадок, обладающих различным механизмом действия. В качестве антиокислительных присадок к моторным маслам применяют диалкил- и диарилдитиофосфаты цинка, которые улучшают также антикоррозионные и противоизносные свойства. Их часто комбинируют друг с другом и с беззольными антиокислителями. К числу последних относят пространственно затрудненные фенолы, ароматические амины, беззольные дитиофосфаты и др. Довольно энергичными антиокислителями являются некоторые моюще-диспергирующие присадки, в частности алкилсалицилатные и алкилфенольные.
При длительной работе масла в двигателе интенсивный рост вязкости, обусловленный окислением, начинается после практически полного истощения антиокислительных присадок. В стандартах и технических условиях на моторные масла их стойкость к окислению косвенно характеризуется индукционным периодом осадкообразования (окисление по методу ГОСТ 11063–77 при 200 °С). При моторных испытаниях антиокислительные свойства масел оценивают по увеличению их вязкости за время работы в двигателе установки ИКМ (ГОСТ 20457–75) или Petter W-1.

Противоизносные свойства моторного масла зависят от химического состава и полярности базового масла, состава композиции присадок и вязкостно-температурной характеристики масла с присадками, которая в основном предопределяет температурные пределы его применимости (защита деталей от износа при пуске двигателя, при максимальных нагрузках и температурах окружающей среды). Особенно важны эффективная вязкость масла при температуре 130–180 °С и градиенте скорости сдвига 105–107 с-1, зависимость вязкости от давления, свойства граничных слоев и способность химически модифицировать поверхностные слои сопряженных трущихся деталей.
При работе на топливах с повышенным или высоким содержанием серы, а также в условиях, способствующих образованию азотной кислоты из продуктов сгорания (газовые двигатели, дизели с высоким наддувом), важнейшей характеристикой способности масла предотвращать коррозионный износ поршневых колец и цилиндров является его нейтрализующая способность, показателем которой в нормативной документации служит щелочное число. Различные узлы и детали двигателей (за исключением крейц-копфных дизелей, имеющих две автономные смазочные системы) смазываются обычно одним маслом, а условия трения, изнашивания и режим смазки существенно различны. Подшипники коленчатого вала, поршневые кольца в сопряжении с цилиндром работают преимущественно в условиях гидродинамической смазки. Зубчатые колеса привода агрегатов, масляных насосов и детали механизма привода клапанов работают в условиях эластогидродинамической смазки. Вблизи мертвых точек жидкостное трение поршневых колец по стенке цилиндра переходит в граничное.
Множественность факторов, влияющих на износ деталей двигателей, принципиальные различия режимов трения и изнашивания узлов затрудняют оптимизацию противоизносных свойств моторных масел. Придание маслу достаточной нейтрализующей способности и введение в его состав дитиофосфатов цинка часто оказывается достаточным для предотвращения коррозионно-механического изнашивания и модифицирования поверхностей деталей тяжело нагруженных сопряжений во избежание задиров или усталостного выкрашивания. Однако тенденция к применению маловязких масел для достижения экономии топлива и ограничение поступления масла к верхней части цилиндра для уменьшения расхода на угар требуют улучшения противоизносных свойств масел при граничной смазке. Это достигается введением специальных противоизносных присадок, содержащих серу, фосфор, галогены, бор, а также введением беззольных дисперсантов, содержащих противоизносные фрагменты.
Большое влияние на износ оказывает наличие в масле абразивных загрязнений. Их наличие в свежем масле не допускается, а масло, работающее в двигателе, должно подвергаться очистке в фильтрах, центрифугах, сепараторах. Уменьшению вредного действия абразивных частиц способствуют высокие диспергирующие свойства масла.
Трибологические характеристики, определяемые на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) по ГОСТ 9490–75, нормированы стандартами и техническими условиями на многие моторные масла для контроля процесса производства. Однако непосредственную связь между оценкой противоизносных и противозадирных свойств на машине трения и фактическими противоизносными свойствами моторных масел в реальных условиях применения установить не всегда возможно. При моторных испытаниях противоизносные свойства масел оценивают по потере массы поршневых колец, задиру или питтингу кулачков и толкателей, линейному износу этих деталей и цилиндров, состоянию поверхностей трения.

Антикоррозионные свойства моторных масел зависят от состава базовых компонентов, концентрации и эффективности антикоррозионных, антиокислительных присадок и деактиваторов металлов. В процессе старения коррозионность моторных масел возрастает. Более склонны к увеличению коррозионности масла из малосернистых нефтей с высоким содержанием парафиновых углеводородов, образующих в процессах окисления агрессивные органические кислоты, которые взаимодействуют с цветными металлами и их сплавами.
Антикоррозионные присадки защищают антифрикционные материалы (свинцовистую бронзу), образуя на их поверхности прочную защитную пленку. Антиокислители препятствуют образованию агрессивных кислот. Иногда необходимо вводить в моторные масла присадки-деактиваторы, образующие хелатные соединения с медью, предохраняющие поверхность от коррозионного разрушения.
Антикоррозионные присадки типа дитиофосфатов цинка, применяемые в большинстве моторных масел, не защищают от коррозии сплавы на основе серебра и фосфористые бронзы, а при высокой температуре активно способствуют их коррозии. В двигателях, в которых используют такие антифрикционные материалы, необходимо использовать специальные масла, не содержащие дитиофосфатов цинка.
В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по методу ГОСТ 20502–75 по потере массы свинцовых пластин за 10 или 25 ч испытания при температуре 140 °С. При моторных испытаниях антикоррозионные свойства масел оценивают по потере массы вкладышей шатунных подшипников полноразмерных двигателей или одноцилиндровых установок ИКМ или Petter W-1, а также по состоянию их поверхностей трения (цвет, натиры, следы коррозии).

Вязкостно-температурные свойства — одна из важнейших характеристик моторного масла. От этих свойств зависит диапазон температуры окружающей среды, в котором данное масло обеспечивает пуск двигателя без предварительного подогрева, беспрепятственное прокачивание масла насосом по смазочной системе, надежное смазывание и охлаждение деталей двигателя при наибольших допустимых нагрузках и температуре окружающей среды. Даже в умеренных климатических условиях диапазон изменения температуры масла от холодного пуска зимой до максимального прогрева в подшипниках коленчатого вала или в зоне поршневых колец составляет до 180–190 °С. Вязкость минеральных масел в интервале температур от -30 до +150 °С изменяется в тысячи раз. Летние масла, имеющие достаточную вязкость при высокой температуре, обеспечивают пуск двигателя при температуре окружающей среды около 0 °С. Зимние масла, обеспечивающие холодный пуск при отрицательных температурах, имеют недостаточную вязкость при высокой температуре. Таким образом, сезонные масла независимо от их наработки (пробега автомобиля) необходимо менять дважды в год. Это усложняет и удорожает эксплуатацию двигателей. Проблема решена созданием всесезонных масел, загущенных полимерными присадками (полиметакрилаты, сополимеры олефинов, полиизобутилены, гидрированные сополимеры стирола с диенами и др.).
Вязкостно-температурные свойства загущенных масел таковы, что при отрицательных температурах они подобны зимним, а в области высоких температур — летним. Вязкостные присадки относительно мало повышают вязкость базового масла при низкой температуре, но значительно увеличивают ее при высокой температуре, что обусловлено увеличением объема макрополимерных молекул с повышением температуры и рядом иных эффектов.
В отличие от сезонных, загущенные всезонные масла изменяют вязкость под влиянием не только температуры, но и скорости сдвига, причем это изменение временное. С уменьшением скорости относительного перемещения смазываемых деталей вязкость возрастает, а с увеличением — снижается. Этот эффект больше проявляется при низкой температуре, но сохраняется и при высокой, что имеет два позитивных последствия: снижение вязкости в начале проворачивания холодного двигателя стартером облегчает пуск, а небольшое снижение вязкости масла в зазорах между поверхностями трения деталей прогретого двигателя уменьшает потери энергии на трение и дает экономию топлива.
Характеристиками вязкостно-температурных свойств служат кинематическая вязкость, определяемая в капиллярных вискозиметрах, и динамическая вязкость, измеряемая при различных градиентах скорости сдвига в ротационных вискозиметрах, а также индекс вязкости — безразмерный показатель пологости вязкостно-температурной зависимости, рассчитываемый по значениям кинематической вязкости масла, измеренной при 40 и 100 °С (ГОСТ 25371–82). В нормативной документации на зимние масла иногда нормируют кинематическую вязкость при низких температурах. Индекс вязкости минеральных масел без вязкостных присадок составляет 85–100. Он зависит от углеводородного состава и глубины очистки масляных фракций. Углубление очистки повышает индекс вязкости, но снижает выход рафината.
Синтетические базовые компоненты имеют индекс вязкости 120–150, что дает возможность получать на их основе всесезонные масла с очень широким температурным диапазоном работоспособности.
К низкотемпературным характеристикам масел относят температуру застывания, при которой масло не течет под действием силы тяжести, т.е. теряет текучесть. Она должна быть на 5–7 °С ниже той температуры, при которой масло должно обеспечивать прокачиваемость. В большинстве случаев застывание моторных масел обусловлено образованием в объеме охлаждаемого масла кристаллов парафинов. Требуемая нормативной документацией температура застывания достигается депарафинизацией базовых компонентов и/или введением в состав моторного масла депрессорных присадок (полиметакрилаты, алкилнафталины и др.).

Диспергаторы

ДИСПЕРСАНТЫ

Химические диспергаторы были распылены в беспрецедентных количествах в Персидском заливе в рамках ликвидации разлива нефти BP. Токсическое воздействие этих диспергентов на морскую жизнь и людей является еще одной иллюстрацией опасного воздействия на окружающую среду морского бурения нефтяных скважин и того, почему его необходимо остановить.

Что такое диспергенты и почему они используются при ликвидации разливов нефти?

Диспергаторы — это химические вещества, которые распыляются на нефтяное пятно на поверхности, чтобы разбить масло на более мелкие капли, которые легче смешиваются с водой.Диспергенты не уменьшают количество нефти, попадающей в окружающую среду, но устраняют последствия разлива под водой. В то время как диспергенты делают разлив нефти менее заметным, диспергенты и диспергированная нефть под поверхностью океана опасны для морской жизни.

Диспергенты использовались при разливе нефти BP, чтобы уменьшить вероятность того, что поверхностное нефтяное пятно достигнет прибрежных мест обитания, таких как болота и мангровые заросли, или попадет в контакт с животными на поверхности. Однако, смешивая нефть под поверхностью воды, диспергаторы увеличивают воздействие разлитой нефти на широкий спектр морских обитателей в воде и на дне океана.Диспергенты также снижают способность снимать или поглощать нефть с поверхности океана.

Сколько диспергента было использовано при разливе БП?

При разливе нефти BP было использовано больше диспергента, чем при любом другом разливе нефти в истории США. Более того, впервые в истории Агентство по охране окружающей среды одобрило использование диспергентов не только на поверхности, но и глубоко под водой в источнике разлива. Было применено около 1,84 миллиона галлонов диспергатора, более 1 миллиона галлонов на поверхности и 771 000 галлонов закачано глубоко в толщу воды для разбавления нефти.

Чем опасны диспергенты для окружающей среды?

Было показано, что диспергенты и диспергированная нефть оказывают значительное негативное воздействие на морскую жизнь, от рыб до кораллов и птиц. Диспергаторы выделяют из нефти токсичные продукты распада, которые сами по себе или в сочетании с каплями нефти и химическими диспергаторами могут сделать диспергированную нефть более опасной для морской жизни, чем необработанная нефть. Как краткосрочное, так и долгосрочное воздействие диспергентов на морскую жизнь не было должным образом проверено.По признанию Агентства по охране окружающей среды, «долгосрочное воздействие [диспергентов] на водную жизнь неизвестно».

Рыба
Диспергенты создают токсичную среду для рыб, выбрасывая в воду вредные продукты распада нефти. Согласно многочисленным лабораторным исследованиям, в ходе которых были протестированы различные виды, было показано, что диспергированный жир токсичен для рыб на всех этапах жизни, от икры до личинок рыб и взрослых особей.

Кораллы
Диспергенты и диспергированная нефть особенно токсичны для кораллов, что побудило ученых призвать к запрету использования диспергентов возле коралловых рифов.Диспергенты и диспергированная нефть наносят вред кораллам на ранних стадиях, повышая уровень смертности, уменьшая оседание рифов и изменяя поведение. Было показано, что состав одного из диспергаторов, используемых при ликвидации разливов БП, Corexit 9527, предотвращает оплодотворение зрелых яиц и препятствует развитию молодых стадий жизни кораллов, строящих рифы.

Морские черепахи
По данным Службы управления минеральными ресурсами, компоненты диспергатора, поглощаемые морскими черепахами, могут влиять на их органы и мешать пищеварению, выделению и дыханию.

Птицы
Исследования показали, что диспергированная нефть, включая масло, диспергированное Corexit 9527, повреждает изоляционные свойства перьев морских птиц больше, чем необработанное масло, делая птиц более восприимчивыми к переохлаждению и смерти. Также было показано, что диспергенты и диспергированное масло оказывают токсическое действие на птичьи яйца, подобное или более сильное, чем у необработанного масла. Птицы, подвергшиеся воздействию диспергированного масла, которые возвращаются в свои гнезда, рискуют погибнуть в яйцах.

Риски для человека

Диспергенты также представляют значительную опасность для здоровья человека.Один из диспергаторов, использованных при разливе БП, Corexit 9527A, содержит токсин 2-бутоксиэтанол, который «может вызвать повреждение красных кровяных телец (гемолиз), почек или печени» с «повторным или чрезмерным воздействием», в соответствии с безопасностью производителя. техническая спецификация. Corexit 9527 был распылен на нефтяное пятно объемом 11 миллионов галлонов, образовавшееся в результате разлива Exxon Valdez , и, как сообщается, рабочие, занимающиеся очисткой, впоследствии пострадали от проблем со здоровьем, включая кровь в моче, а также заболевания почек и печени, связанные с 2-бутоксиэтанолом.

Какие диспергенты использовались? Почему не использовались наименее токсичные и самые эффективные диспергаторы?

В

BP использовались два диспергатора под названием Corexit 9500A и Corexit 9527A. Эти продукты значительно более токсичны и менее эффективны, чем другие доступные диспергенты, одобренные EPA. Из 18 диспергентов, одобренных для использования EPA, семь оказались менее токсичными, чем продукты Corexit, а некоторые были в 10 раз менее токсичными. Было обнаружено, что шесть из семи более безопасных диспергаторов более эффективны в отношении сырой нефти южной Луизианы, чем продукты Corexit.Два из них оказались эффективными на 100 процентов по сравнению с 55 и 63 процентами эффективности продуктов Corexit.

Несмотря на одобрение Агентства по охране окружающей среды, составы Corexit 9500 и 9527 были запрещены к использованию в Соединенном Королевстве в 1998 году, поскольку лабораторные испытания показали, что они вредны для морской флоры и фауны, обитающей на скалистых берегах.

Использование

BP более токсичных и менее эффективных диспергаторов Corexit находится под пристальным вниманием, поскольку компания, производящая эти диспергенты, Nalco Co., имеет связи с нефтяной промышленностью. В 1990-х годах Nalco создала совместное предприятие с Exxon Chemical Company, и в его состав входят члены совета директоров и руководители, которые ранее работали в Exxon и BP. Nalco продала диспергенты на миллионы долларов для ликвидации разливов нефти BP. Nalco также отказалась раскрыть все ингредиенты продуктов Corexit.

В первые 30 дней разлива EPA не вмешивалось в решение BP использовать более токсичные и менее эффективные диспергенты при разливе.EPA заявило, что оно утверждает список диспергентов, и нефтяным компаниям разрешено выбирать, какие диспергенты использовать. 20 мая EPA издало директиву, требующую от BP определять и использовать менее токсичный и более эффективный диспергатор. BP отказалась в столкновении с федеральным правительством, но вскоре после этого замедлила использование диспергентов.

Связаны ли гигантские глубоководные нефтяные шлейфы в Мексиканском заливе с использованием диспергентов?

Исследователи, работающие в зоне разлива BP, обнаружили гигантские нефтяные шлейфы в глубоких водах Мексиканского залива, размером от 10 до 15 миль в длину и от 4 до 5 миль в ширину.Шлейфы вызвали опасения по поводу использования диспергентов под водой, но исследователи не смогли окончательно определить, связаны ли они. Узнайте больше в газетах The New York Times, и Reuters.

Фото взрыва Deepwater Horizon предоставлено береговой охраной США

Диспергенты — Предотвращение и ликвидация разливов нефти

Диспергаторы — это химические вещества (похожие на мыло и моющие средства), которые помогают разбивать масляное пятно на очень мелкие капли, которые растворяются в воде.Хотя при этом не удаляется разлитый материал, более мелкие частицы нефти легче биоразлагаются, и это обеспечивает некоторую защиту чувствительных мест обитания, которым угрожает поверхностное пятно. Диспергаторы распыляются на разливы с помощью специально оборудованных лодок или самолетов.

Все среды содержат встречающиеся в природе микробы, которые питаются сырой нефтью и расщепляют ее. Диспергаторы способствуют биоразложению, образуя крошечные капельки масла, обычно меньше размера точки на этой странице (<100 микрон), что делает их более доступными для микробного разложения.Этому процессу способствуют ветер, течение, волны или другие формы турбулентности. Увеличенная площадь поверхности этих очень маленьких капель масла значительно облегчает потребление масла микроорганизмами, разлагающими нефть.

Диспергенты являются одним из нескольких инструментов, доступных для борьбы с разливами нефти, и при правильном использовании являются необходимым компонентом эффективного реагирования на разливы большого объема на море. Его применение, как на поверхности, так и под землей, является критическим элементом в предотвращении значительного загрязнения нефтью уязвимых мест обитания на берегу во время ликвидации разливов нефти.Однако неправильные представления и пробелы в знаниях привели к непредвиденным ограничениям на использование диспергентов во время инцидента с Deepwater Horizon.

JITF по разливу нефти определила несколько рекомендаций для лучшего понимания надлежащего использования диспергентов во время ликвидации разливов нефти и улучшения передовых методов использования диспергентов, технологий и применения.

Улучшение средств коммуникации диспергентов

Лучшее общение необходимо для содействия пониманию преимуществ и недостатков диспергентов во время реагирования, а также безопасности и эффективности диспергентов.JITF разрабатывает серию информационных бюллетеней и других средств коммуникации для решения различных аспектов диспергентов. Эти инструменты помогут представителям отрасли и правительственным чиновникам информировать общественность и заинтересованные стороны о том, что такое диспергенты, как они действуют, когда рассматривается их использование, а также о любых связанных с ними компромиссах для окружающей среды и потенциальных последствиях для здоровья человека.

Кроме того, проводятся региональные семинары для облегчения коммуникации с местными заинтересованными сторонами (например,g., неправительственные организации (НПО), выборные должностные лица, рыбаки, ученые, журналисты, руководители здравоохранения и т. д.) об использовании диспергентов для реагирования на разливы нефти в особо уязвимых прибрежных средах. Эти заинтересованные стороны обычно действуют вне традиционных мероприятий по обеспечению готовности к разливам нефти, и обычно мало взаимодействуют с AC и региональными группами реагирования (RRT), потому что их задачи отличаются от задач, связанных с ликвидацией разливов нефти. Ожидается, что эти семинары могут послужить моделью для расширения взаимодействия с заинтересованными сторонами в других областях и могут служить для повышения готовности к нефтяным разливам и реагирования на них в будущем.

Оценка исследовательских усилий и потребностей

После разлива нефти Deepwater Horizon был проведен или запланирован ряд встреч по исследованию диспергентов. Из-за этого JITF признала необходимость взаимодействия на определенном уровне со всеми этими усилиями и разрабатывает средства для улучшения координации исследовательских усилий в целом. Все эти усилия рассматриваются как возможности для укрепления рабочих отношений с федеральным правительством, промышленностью и научными кругами, которые будут участвовать в исследованиях, связанных с разливами нефти в Мексиканском заливе (GOM) в обозримом будущем.

Помимо прямого взаимодействия исследователей и последующего обмена идеями, существует потребность в своевременном обзоре, оценке и, возможно, рассмотрении опубликованных результатов исследований. С этой целью будет сформирована группа экспертов для анализа усилий по сбору данных для оценки воздействия разливов и оценки темпов восстановления окружающей среды для морских, прибрежных, прибрежных и устьевых районов, подвергшихся воздействию разливов.

Подводная закачка диспергентов

Закачка диспергента под водой — это новый метод, который использовался при ликвидации разливов нефти Deepwater Horizon.Этот метод сыграл важную роль не только в защите окружающей среды, но и в охране здоровья и безопасности рабочих на судах, пытающихся удержать скважину. Промышленность планирует использовать этот инструмент в стратегиях ликвидации последствий для глубоководных скважин.

Чтобы поддержать его использование, API и его отраслевые компании разработали крупномасштабную, рассчитанную на несколько лет программу Subsea Dispersant Program для проведения контролируемых экспериментов. Программа будет изучать эффективность подводной закачки в различных условиях, влияние диспергированной нефти на глубоководную морскую среду, потребности в модернизации численного моделирования, которые необходимы для лучшего прогнозирования судьбы нефти, обработанной диспергатором и выпущенной из глубоководной скважины, и инструменты мониторинга, которые можно использовать для определения эффективности подводной закачки во время события.

Обзор методов нанесения на поверхность

Уроки, извлеченные из оперативных групп во время инцидента реагирования на Deepwater Horizon в отношении нацеливания и возможностей применения, предполагают, что было много осложнений при использовании диспергентов в окружающем приложении. Сформирована проектная группа для анализа методов и процессов нанесения диспергентов на поверхность с целью проверки допустимых пределов безопасности и продвижения использования как можно меньшего количества диспергента для диспергирования нефти. По завершении документ будет содержать список приоритетных областей улучшений по этой проблеме.Эти пункты, наряду с документом в целом, будут использованы в качестве основы для диалога между отраслью и правительством о дальнейшем пути.

Что мы узнали об использовании диспергентов во время следующего крупного разлива нефти?

Разлив нефти Deepwater Horizon: пять лет спустя

Это восьмая статья в серии статей в ближайшие недели, посвященных различным темам, связанным с реагированием, наукой об оценке ущерба природным ресурсам, усилиями по восстановлению и будущим Мексиканского залива.

20 АПРЕЛЯ 2015 ГОДА — Пять лет назад, в разгар ликвидации разлива нефти Deepwater Horizon , я был вовлечен в научную дискуссию о роли химических диспергентов в ответ на разлив.

Диспергаторы — одна из тех вещей, о которых много говорят в контексте разливов нефти, но на самом деле используются довольно редко. За более чем 20 лет работы по ликвидации разливов я имел дело только с несколькими разливами нефти, в которых использовались диспергенты.

Но беспрецедентное использование химических диспергаторов на поверхности океана и под ней во время разлива нефти Deepwater Horizon подняло всевозможные научные, общественные и политические вопросы. Вопросы как об их эффективности в минимизации воздействия нефти, так и об их потенциальных последствиях для морской флоры и фауны в Мексиканском заливе.

Поняли ли мы, как ведут себя ингредиенты и компоненты диспергентов? Насколько они токсичны? Каковы потенциальные риски диспергентов и перевешивают ли они преимущества?

Мы знали, что поток вопросов не закончится, когда фонтанная нефтяная скважина будет перекрыта; они только усилились бы в следующий раз, когда в У.С. вод. NOAA, как главный научный советник береговой охраны США, должно быть в курсе новых поступлений информации и быть готовым ответить на эти вопросы. Пять лет спустя мы знаем намного больше, но многие научные, общественные и политические вопросы остаются открытыми для обсуждения.

Что такое диспергенты?

Диспергаторы — это класс химикатов, специально разработанных для удаления нефти с поверхности воды. Одна из широко используемых торговых марок — Corexit, но существуют десятки различных смесей диспергаторов.

Они работают, разбивая масляные пятна на множество мелких капель, подобно тому, как средство для мытья посуды разрушает жирный беспорядок на сковороде для лазаньи. Эти крошечные капли имеют высокое соотношение площади поверхности к объему, что облегчает их разрушение микробам, поедающим масло (в процессе биоразложения). Их небольшой размер также делает капли нефти менее плавучими, что позволяет им легче рассеиваться по толщине воды.

Почему удаление нефти с поверхности океана имеет значение?

Спустя годы после разлива нефти Exxon Valdez в отложениях острова Смит остается тяжелая остаточная нефтесодержащая нефть, июнь 2011 года.(Дэвид Янка, НИС «Ауклет», NOAA)

Нефтяные пятна на поверхности воды особенно опасны для морских птиц, морских черепах, морских млекопитающих, чувствительных рыб на ранних этапах жизни (например, икры и эмбрионы рыб) и приливных ресурсов (таких как болота и пляжи, а также всех растений и животных). которые живут в этих местах обитания). Масло не только токсично при вдыхании или проглатывании, но и мешает птицам и млекопитающим оставаться водонепроницаемыми и поддерживать нормальную температуру тела, что часто приводит к смерти от переохлаждения.Плавающая нефть может дрейфовать на большие расстояния, а затем выбрасываться на берег, что усложняет очистку.

Однако нанесение диспергентов на нефтяное пятно вместо этого смещает возможность воздействия нефти на животных, живущих в толще воды под поверхностью океана и на морском дне. Мы говорим о выборе между или , защищающими береговую линию, и животными, живущими на поверхности, или , защищающими организмы в толще воды.

Но во время большого разлива, такого как Deepwater Horizon, это ошибочный выбор.Никакая технология реагирования не эффективна на 100 процентов, так что это не то или иное; это сколько каждого? Если респонденты действительно используют диспергенты, некоторое количество нефти все равно останется на поверхности (или достигнет поверхности в случае подземных диспергаторов), а если они не используют диспергенты, некоторое количество нефти все равно будет естественным образом смешиваться или оставаться в толще воды.

Почему бы нам просто не очистить нефть с помощью бонов и скиммеров?

Очистка нефти с помощью методов механического реагирования, таких как скиммеры, предпочтительнее, потому что эти емкости фактически удаляют грязь из окружающей среды, скиммивая и собирая нефть с поверхности воды.И в большинстве случаев это все, что мы используем. Ежегодно происходят тысячи разливов небольшого и среднего размера, и механическая очистка является нормой для таких инцидентов.

Но эти методы, известные как «механическое восстановление», позволяют удалить только часть масла. В идеальных (а не в обычных) условиях скиммеры могут восстановить — в лучшем случае — только около 40 процентов разливов нефти. Во время ликвидации разливов нефти Deepwater Horizon скиммерам удалось собрать только около 3 процентов выпущенной нефти.

Диспергенты обычно рассматриваются только в том случае, если механическая очистка затоплена или считается невозможной. Во время большого разлива механическое восстановление может составлять лишь небольшой процент нефти. Боновые заграждения (длинные плавучие барьеры, используемые для удержания или всасывания нефти) и нефтесборщики плохо работают в бурном море и требуют больше времени для развертывания. Штанги также требуют постоянного обслуживания, в противном случае они могут перемещаться под действием ветра и волн вдали от целевых участков. Если их выбросит на берег, боны могут нанести значительный ущерб, особенно в таких уязвимых местах, как болота и заболоченные земли.

Диспергент для распыления с самолета способен быстро обрабатывать огромные участки воды, в то время как скиммер движется очень медленно, всего от одной до двух миль в час. В открытом океане разлитая нефть может распространяться так же быстро или быстрее, чем оборудование, пытающееся ее загнать в загон.

Нет ничего лучше?

Диспергаторы, такие как Corexit, представляют собой класс химикатов, специально разработанных для удаления нефти с поверхности воды путем разбиения нефтяных пятен на множество мелких капель. (NOAA)

Что ж, исследователи пытаются разработать более эффективные инструменты реагирования, включая более безопасные диспергенты.А вопросы, связанные с потенциальными преимуществами и рисками использования диспергентов в Мексиканском заливе, привели к серьезным исследованиям в Персидском заливе и других водах, подверженных риску разливов, включая Арктику. Это исследование продолжается, и ответ на один вопрос обычно приводит к нескольким другим.

К сожалению, однако, как только происходит разлив нефти, мы не можем позволить себе роскошь ждать дополнительных исследований для решения сохраняющихся научных и технических проблем. Решение должно быть принято быстро и с неполной информацией, применимой к ситуации на данный момент.И если во время большого разлива механические методы не работают, может возникнуть вопрос: неужели нет ничего лучше, чем использовать диспергенты?

Летом 2010 года, в перерывах между поездками в Персидский залив и слушаниями в Вашингтоне, мы начали оценивать наблюдения и научные данные, проведенные во время разлива, чтобы заложить основу для планирования и принятия решений в отношении будущих разливов. В 2011 году NOAA и наши партнеры провели национальный семинар с участием ученых из федеральных, государственных, промышленных и академических кругов, чтобы обсудить то, что известно о диспергентах, и рекомендации по их использованию при будущих разливах.Вы можете прочитать отчеты и справочные материалы этого семинара.

Это был не единственный симпозиум, посвященный науке и знаниям о диспергентах. Почти каждая крупная конференция по морским наукам за последние пять лет посвящала этому вопросу время. Я участвовал в семинарах и конференциях от Флориды до Аляски, все боролись с этой проблемой.

Что мы узнали?

Теперь, пять лет спустя, остается много вопросов, и почти ежедневно появляются новые исследования, в том числе возможные воздействия этих химикатов на людей — как тех, кто участвует в реагировании, так и жителей вблизи мест загрязнения нефтью.Не отставать от этого исследования — серьезная проблема, но мы тесно сотрудничаем с нашими партнерами на уровне штата и на федеральном уровне, включая Агентство по охране окружающей среды США и Береговую охрану, а также с представителями академического сообщества, чтобы переварить поток информации.

Разлив нефти Deepwater Horizon вызвал большой интерес к исследованиям диспергентов. Здесь вы можете увидеть свежеразлитую сырую нефть в испытательном резервуаре для соленой воды Ohmsett в Нью-Джерси, где нефть начинает меняться через несколько минут после применения диспергентов.Обратите внимание, что часть масла все еще черная, а часть становится коричневой. (NOAA)

Самый важный урок мы уже усвоили. После разлива нефти нет хороших результатов, и каждая технология реагирования предполагает компромиссы.

Диспергаторы не удаляют нефть из окружающей среды, но они помогают снизить концентрацию нефти, распределяя ее в воде (что естественным образом происходит при океанских течениях и других процессах), а также увеличивают скорость разложения нефти. Они уменьшают количество плавающего масла, что снижает риск для некоторых организмов и окружающей среды, но увеличивает риск для других.Мы также знаем, что некоторые морские виды даже более чувствительны к нефти, чем мы думали ранее, особенно для некоторых стадий развития морских рыб, включая тунца и махи махи.

Но мы также знаем из разливов Exxon Valdez и других, что нефть на берегу может сохраняться в течение десятилетий и создавать хронический источник воздействия нефти на птиц, млекопитающих, рыб и моллюсков, которые живут недалеко от берега. Нам не нужна нефть в толще воды, и мы не хотим, чтобы нефть была в наших заливах и на берегах. В принципе, мы вообще не хотим разливов нефти.Похоже, с этим может согласиться каждый.

Но до тех пор, пока мы не перестанем использовать, хранить и транспортировать нефть, у нас есть риск разливов. Решение использовать диспергенты или не использовать диспергенты никогда не будет однозначным. Это также не будет сделано без подробного обсуждения компромиссов. Множество реальных и искренних опасений по поводу возможных последствий не игнорируются лицами, отвечающими за реагирование, которым приходится делать трудный выбор во время разлива.

Мне вспоминается президент Гарри Трумэн, который, как сообщается, сказал, что ему нужен экономист-одноручный, поскольку его экономические советники всегда говорили: «с одной стороны…на другой. «

Автор: Дуг Хелтон, Координатор операций по реагированию и восстановлению при инцидентах NOAA.

Диспергенты — ITOPF

Опрыскивание сосудов

Диспергаторы наносятся с лодок, которые обычно оснащены специализированными распылителями. Если распылители недоступны, иногда используются пожарные шланги или мониторы для нанесения разбавленных концентрированных диспергентов. Однако очень высокая скорость потока затрудняет достижение оптимального разбавления диспергатора и затрудняет равномерное нанесение диспергатора.

Емкости обладают определенными преимуществами для распыления диспергентов. Обычно они легко доступны, их легко загрузить и развернуть. Они имеют преимущества по стоимости по сравнению с самолетами и могут достаточно точно наносить диспергент на определенные участки пятна. Однако у судов также есть серьезные ограничения, особенно в случае крупных разливов. Площадь нефти, которую можно обработать, и скорость нанесения диспергента относительно низки по сравнению с более крупными самолетами, и может быть трудно обнаружить самые высокие концентрации нефти с мостика судна.

Распыление с воздуха

Применение диспергентов с воздуха дает значительные преимущества по сравнению с судами. Самолеты обеспечивают быстрое реагирование, хорошую видимость, высокую скорость обработки и оптимальное использование диспергентов. Кроме того, для ликвидации разливов вдали от берега можно использовать самолеты.

Диспергатор можно наносить с самолетов специальной конструкции, а также с самолетов для распыления в сельском хозяйстве или для борьбы с вредителями, которые требуют незначительной модификации. Некоторые типы вертолетов также были адаптированы для распыления диспергентов, и большинство из них могут нести системы распыления с подвесными ковшами без каких-либо модификаций.Выбор самолета будет зависеть от размера и места разлива, хотя в действительности доступность на местах часто является решающим фактором. Продолжительность полета, расход топлива, время выполнения работ, полезная нагрузка и способность работать с коротких или импровизированных взлетно-посадочных полос — все это важные факторы, которые следует учитывать.

Приложение «Береговая линия»

После того, как большая часть нефти была удалена с затронутой береговой линии, диспергенты иногда используются в качестве чистящих средств на заключительных этапах очистки, чтобы удалить оставшуюся нефть с твердых поверхностей, таких как камни, морские стены и другие искусственные сооружения.Диспергированная нефть не может быть собрана, и по этой причине использование диспергентов на береговой линии ограничено районами, не вызывающими особого беспокойства для окружающей среды, но высокой ценностью. Очистители береговой линии, специально разработанные для этой задачи, часто могут стать лучшей альтернативой.

Наука о диспергаторах: Nature News

Массовое использование поверхностно-активных химических веществ превращает Мексиканский залив в гигантский эксперимент.

На нефтяное пятно было распылено более миллиона литров диспергентов, в основном с самолетов.С. Леманн / Береговая охрана США

После взрыва и затопления нефтяной вышки Deepwater Horizon в апреле на образовавшееся пятно было распылено огромное количество химикатов-диспергаторов. Эти химические вещества — наряду с заграждением плавающей нефти с помощью заграждений и поджиганием ее в «контролируемых ожогах» — это попытка уменьшить экологический ущерб от нефти, все еще извергающейся из прорвавшейся скважины в Мексиканском заливе в объеме 5000 баррелей (около 800000 литров) в сутки.

Что делают диспергенты?

Диспергаторы не удаляют масло с поверхности.Скорее, они помогают крупным шарикам масла «разлагаться» на более мелкие кусочки — отсюда и их название — которые легче разрушить морским микробам.

Работают по тому же принципу, что и средства для мытья посуды. Оба они состоят в основном из молекул поверхностно-активного вещества, головы которых притягиваются к воде, а хвосты отталкиваются водой.

Молекулы встраиваются в границы раздела между нефтью и водой. Это снижает поверхностное натяжение на границе раздела — то есть сложность разрушения молекул масла и молекул воды от их прилипания к себе, а не смешивания.

«Снижение межфазного натяжения снижает энергию, необходимую для смешивания нефти в виде отдельных капель с водной фазой», — говорит Дэвид Хорсуп, вице-президент подразделения по исследованиям и разработкам компании Nalco Energy Services, которая производит диспергенты, которые в настоящее время используются в Мексиканский залив. «Диспергирование масла на мелкие капли позволяет естественным микробам поглощать эти капли масла, а диспергент быстро разлагается».

Какие диспергенты используются в Мексиканском заливе?

На данный момент было использовано не менее 325 000 галлонов (более 1 миллиона литров) двух типов диспергентов: Corexit 9500 и Corexit EC9527A.

«Один предназначен для светлого, свежего масла или масла, которое было выпущено очень рано и не подвергалось выветриванию», — объясняет Хорсуп. «Другой предназначен для более тяжелых масел и тех, которые выветрились в течение нескольких дней».

Какое влияние оказывают диспергенты на окружающую среду?

Диспергаторы сами по себе представляют собой неприятные химические смеси, хотя сегодняшние продукты менее опасны, чем токсичные растворители, использованные при более ранних разливах, таких как катастрофа в каньоне Торри.Основная проблема диспергентов заключается в том, что они способствуют более широкому распространению нефти в окружающей среде.

Это помогает предотвратить загрязнение пляжей и животных, живущих на поверхности, в большом количестве, но, хотя живущие на поверхности животные могут выиграть от снижения воздействия нефти, животные в других частях океанов и на морском дне будут испытывать большее загрязнение.

«Это компромисс, и никто не скажет вам, что использование диспергентов не принесет никакого эффекта. Вы меняете один вид на другой», — говорит Кэрис Митчелмор, химик-эколог из Центра экологических наук Университета Мэриленда. Соломонс и соавтор отчета Национальной академии США о диспергентах за 2005 год 1 .

В одном исследовании, еще не опубликованном, Митчелмор и ее коллеги подвергли мягкие кораллы воздействию сырой нефти и диспергента Corexit 9500, который используется в настоящее время. Темпы роста значительно упали.

В целом, однако, все еще недостаточно знаний о воздействии диспергентов, особенно если они используются в объемах, применяемых в настоящее время в Персидском заливе.

«Долгосрочные эффекты действительно неизвестны», — говорит Митчелмор. «Диспергатор обладает природной токсичностью. И эти капли масла имеют тенденцию быть такого же размера, как частицы пищи для организмов, питающихся фильтрами.«

До сих пор диспергенты наносили в основном на поверхностные пятна путем распыления с самолетов. Могли ли они быть нацелены на источник утечки масла?

Подводные роботы теперь используются в Персидском заливе для нанесения диспергентов непосредственно на нефть, когда она вытекает со дна моря. Подобное подводное использование на глубине текущего разлива ранее никогда не предпринималось.

Эрик Адамс, инженер-эколог из Массачусетского технологического института и еще один автор отчета 2005 года, отмечает, что на поверхности ветер и волны помогают диспергентам смешиваться с нефтью и разрушать ее.Под водой обеспечить перемешивание сложнее.

«В некотором смысле его [диспергатор] легче наносить на поверхности», — говорит Адамс, который провел теоретическую работу по системам для глубоководного нанесения диспергентов. Но преимущество подводного применения, которое может достигать нефти в ее источнике, делает эксперимент стоящим эксперимента, считает он.

Некоторые критикуют испытания использования диспергентов в глубоководных районах на участке Deepwater Horizon Агентством по охране окружающей среды США (EPA) на том основании, что до сих пор исследования были сосредоточены на воздействии диспергентов в верхних частях океана.

ОБЪЯВЛЕНИЕ

Но попытка, похоже, работает. «Воздушные наблюдения показали, что пятно на поверхности значительно уменьшилось, когда вы закачиваете химикат прямо в устье скважины», — говорит Хорсуп. «Вы получаете очень быстрое рассеивание нефти в толще воды».

EPA признает, что воздействие подводного использования на окружающую среду «все еще широко неизвестно». Однако после первых испытаний на этой неделе было дано добро на дальнейшие подводные применения.

Что нас ждет в будущем?

В краткосрочной перспективе химические компании по всему миру изо всех сил пытаются удовлетворить огромный спрос на диспергенты, возникший в результате аварии. Хорсуп говорит, что поставщики в настоящее время идут в ногу со спросом, но если спрос заметно возрастет, запасы могут истощиться.

В более долгосрочной перспективе реагирование на аварию Deepwater Horizon положило начало тому, что во всех смыслах и целях является гигантским экспериментом по использованию диспергентов.

В отчете национальных академий за 2005 год поднимаются многочисленные вопросы о токсичности диспергентов и окончательной судьбе диспергированной нефти, на которые нужны ответы. И Адамс, и Митчелмор говорят, что по этим вопросам пока не достигнуто большого прогресса. События в Мексиканском заливе могут подтолкнуть это исследование вперед.

Чтобы получать ежедневные обновления о разливе нефти в Мексиканском заливе, проверяйте The Great Beyond, включая обновления по экологии / oilspillscience / «> миссии с исследовательского судна Pelican, которое изучает разлив.

  • Список литературы

    1. Комитет по изучению диспергентов для разливов нефти: эффективность и эффекты, Национальный исследовательский совет (2005 г.).

News Feature: Загадочная физика нефтяных диспергентов

Огромные количества нефти, газа и диспергентов хлынули в Мексиканский залив во время катастрофы Deepwater Horizon.Понимание химии и физики этой смеси, когда она перемешивалась с соленой водой, оказалось чрезвычайно сложной проблемой с большим количеством неизвестных .

30 апреля 2010 г., через 10 дней после того, как взрыв разрушил морскую буровую платформу Deepwater Horizon у побережья Луизианы и спровоцировал то, что быстро становилось худшим разливом нефти в истории США, владелец скважины British Petroleum прислал дистанционно управляемая подводная лодка на высоте 1500 метров до дна Мексиканского залива.Как только машина подъехала к разбитому устью скважины, которая все еще извергала более 6000 литров нефти в минуту, она воткнула конец километрового шланга в извергающийся шлейф и начала закачивать диспергенты: химические вещества, похожие на моющие средства, предназначенные для фрагментации углеводороды в крошечные капельки. Это было началом кампании, в результате которой в шлейф будет введено почти 3 миллиона литров химикатов.

Никто не знал о воздействии на экосистему использования огромных количеств диспергентов в глубоководье для разрушения крупного нефтяного пятна, вызванного катастрофой British Petroleum в 2010 году, которую мы видели здесь через спутник через месяц после прорыва.Изображение предоставлено: Science Source / NASA.

Использование диспергатора на такой глубине было решающим фактором; Эти химические вещества с разной степенью успеха применялись и раньше на поверхностных нефтяных пятнах, но никогда в таких холодных и глубоких водах. Никто не мог быть уверен, какое влияние они в конечном итоге окажут на экосистему океана, прибрежное рыболовство или даже на саму нефть. Спасатели могли только надеяться, что инъекция сработает так, как задумано, и что образовавшиеся капли нефти будут поглощены многочисленными нефтедобывающими бактериями Персидского залива, не выбравшись на поверхность.

Так сработало? Это зависит от того, кого вы спрашиваете.

Нефтяные компании определенно так думают, — говорит Тамай Озгёкмен, инженер-механик из Университета Майами в Корал-Гейблс, Флорида, который большую часть последних восьми лет изучал инцидент Deepwater Horizon и его последствия. Компании указывают на резкое падение концентрации токсичных паров над нефтяным пятном — бригады по очистке, наконец, могут работать без респираторов — и на аэрофотоснимки, свидетельствующие о том, что на поверхность выходит меньше нефти.Таким образом, с точки зрения компаний, говорит Озгёкмен, глубоководные диспергенты из отчаянного шага превратились в стандартную операционную процедуру. «Они готовятся к этому в случае будущих разливов нефти», — говорит он.

Совет по наукам об океане Национальной академии наук склонен согласиться: в проекте консенсусного отчета, выпущенного 5 апреля, комиссия Совета по использованию диспергентов для разливов нефти пришла к выводу, что да, глубоководная закачка в целом была эффективна для рассеивания нефти, облегчая переваривание углеводородов бактериями, предотвращая загрязнение близлежащих берегов поверхностной нефтью и повышая безопасность рабочих за счет снижения воздействия опасных химических веществ, связанных с нефтью (1).

Но отчет — и многочисленные исследователи, изучающие действие диспергентов — также подчеркнули многие остающиеся неопределенности. Польза массовых глубоководных диспергентов до сих пор является предметом интенсивных дискуссий среди ученых. И риски еще более мрачные. Сами по себе диспергенты не представляют большого риска в ближайшем будущем. Они вызывают у людей чуть больше, чем жжение в глазах и кашель, и, за исключением непосредственной близости от шлейфа Deepwater Horizon , согласно заключению Национальной академии наук, они никогда не приближались к порогам острой токсичности для морских обитателей, живущих на поверхности воды. .Но биологи все еще пытаются выяснить долгосрочную угрозу для здоровья человека и экосистемы, которую представляют миллионы литров этого вещества в сочетании с неизвестным количеством сырой нефти, смешанной с ее собственным отваром токсинов и канцерогенов.

В основе всего этого лежит загадка: куда на самом деле ушла нефть и как диспергенты повлияли на ее движение? До того, как устье скважины было окончательно закрыто 15 июля 2010 года, было выпущено около 760 миллионов литров нефти, и до 25% этой нефти остается неучтенной.

Хотя однозначных ответов найти трудно, основные ключи к разгадке появились за годы, прошедшие после аварии, когда исследователи изучали реальную физику нефти, воды и диспергентов. Они проанализировали и повторно проанализировали данные, записанные во время катастрофы, изучили образование капель нефти в лаборатории (с диспергентами и без них), отслеживали течения в Персидском заливе с помощью флотилии высокотехнологичных буев и построили бесчисленные компьютерные модели. Исследователи знают гораздо больше, чем когда-либо, о том, что случилось с нефтью в глубоководном шлейфе, когда он поднимался из устья скважины; как масло взаимодействовало с солнечным светом, ветром и волнами, когда оно распространялось по поверхности; и какую именно роль сыграли диспергенты.

А в июне 2018 года исследователи приступили к крупнейшему на сегодняшний день экспериментальному моделированию разлива Deepwater Horizon в огромном резервуаре с соленой водой в Нью-Джерси. В двухэтапном эксперименте, который завершится второй серией экспериментов в июле 2019 года, ученые соберут массу данных в надежде определить некоторые из последних оставшихся неопределенностей, связанных с катастрофой, масштаб и скорость которой поразили всех. сюрприз.

Самолет сбрасывает диспергент нефти над нефтью в результате катастрофы Deepwater Horizon у берегов Луизианы в мае 2010 года.Всего на разлив было израсходовано около 3 миллионов литров диспергента. Изображение предоставлено: Science Source / Береговая охрана США.

На поверхности

Реальная химия и физика границы раздела воздух-море настолько сложны, насколько это возможно. Например, как только масло от любого разлива попадает на поверхность, оно начинает запекаться на солнце, выкипая летучими соединениями и теряя почти половину своего объема, превращаясь в смолистую грязь, сопротивляющуюся действию диспергатора (2). Испарения были плохой новостью для бригад очистки Deepwater Horizon ; Эти газы не только представляют опасность пожара, но и содержат примерно в 40 раз превышающие допустимые уровни воздействия для бензола, известного канцерогена.Похоже, что таким образом испарилось до 25% масла в этом инциденте.

Кроме того, объясняет Эрик Д’Асаро, океанограф из Вашингтонского университета в Сиэтле, поверхность океана не похожа на плоскую лужу дождевой воды. Он движется, вздымается и вздымается. По его словам, разбивающиеся волны и океанские течения постоянно разбивают нефтяные пятна на капли и снова затягивают их под землю, «пока не наступит равновесие между вещами, которые поднимаются вверх и вниз.«Самые мелкие капли уходят в самую глубину, — говорит Д’Асаро, член Консорциума перспективных исследований переноса углеводородов в окружающей среде (CARTHE). Это означает, что так называемое нефтяное пятно на самом деле представляет собой толстый слой нефтяных капель, простирающийся на глубину до 10 метров.

Диспергенты добавляют еще один уровень сложности (см. Рис. 1), — говорит Джозеф Кац, инженер-механик из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, который изучает эффекты этих химикатов при финансовой поддержке консорциума, финансируемого Исследовательским центром Мексиканского залива. Инициатива, которая отдельно финансирует CARTHE.Он работает с лабораторным волновым резервуаром, который позволяет ему вводить нефтяные пятна, а затем наблюдать через систему лазеров и микроскопов, как выключатели разбивают пятна в подводное облако нефтяных капель.

Рис. 1.

Диспергаторы состоят из молекул поверхностно-активного вещества, состоящих из гидрофильной головной группы и липофильного хвоста ( A ). В морской воде и нефти гидрофильный компонент поворачивается к морской воде, а липофильная сторона — к масляной фазе, что способствует образованию мелких капелек масла ( B ).Диспергаторы разрушают нефтяные пятна, отправляя стабилизированные диспергатором капли нефти в толщу воды ( C ). Печатается с разрешения исх. 10, Springer Nature: Nature Reviews Microbiology, авторское право 2015.

«Без диспергаторов, — говорит Кац, — распределение по размерам мне кажется понятным». То есть капли имели диапазон размеров вплоть до примерно 100 микрометров, или примерно такой же маленький, как турбулентный вихрь, прежде чем он рассеется из-за вязкости жидкости. «Но с диспергентами я не мог предсказать распределение», — говорит он.Вместо отсечки в 100 микрометров он увидел капли размером всего 1 микрометр (3).

Более пристальный взгляд показал, что происходит, говорит Кац: в присутствии диспергаторов, которые снижают поверхностное натяжение между нефтью и водой, капли образуют всевозможные нити и хвосты. «Они похожи на сперматозоиды», — говорит он. Фактически диспергенты концентрировались в хвостах, которые становились все длиннее и длиннее, пока не распадались с образованием микрокапель.

Над поверхностью Кац обнаружил, что диспергенты вызывают 100-кратное увеличение концентрации ультратонких капель нефти, плавающих в воздухе (4).Менее ясно, как образуются эти плавающие капли — может быть, из-за лопания пузырьков? — но их присутствие вызывает новые проблемы со здоровьем: что происходит, когда люди вдыхают бесконечно малые капли, которые наполнены токсинами и канцерогенными веществами из масла и настолько малы, что могут проникнуть глубоко в легкие? «Зайдите в литературу, и вы обнаружите, что мы мало что знаем», — говорит Кац.

Еще больше усложняют течения, которые волнуют Залив во всех масштабах, от местных водоворотов на пляже до гигантского Петлевого течения: мощный поток, который поднимается между полуостровом Юкатан и Кубой, беспорядочно и беспорядочно блуждает по заливу. труднопредсказуемый путь, и, наконец, выходы между Кубой и Флоридой превращаются в Гольфстрим.Один из кошмарных сценариев во время инцидента Deepwater Horizon заключался в том, что Петлевое течение захватит распространяющееся нефтяное пятно и в конечном итоге заразит значительный кусок Флориды или, возможно, даже Восточное побережье. То, что этого не произошло, было чистой случайностью: Петлевое течение текло к югу от участка Deepwater Horizon во время аварии и создавало гигантский вихрь, который удерживал нефть относительно близко к берег.

Однако это просто означало, что судьба нефти Deepwater Horizon была подвержена множеству плохо изученных течений меньшего масштаба.В августе 2012 года члены CARTHE попытались нанести на карту эти потоки с беспрецедентной детализацией с помощью Великого Лос-Анджелесского развертывания (GLAD) — эксперимента, в ходе которого в области прорыва были засеяны 317 специально изготовленных поплавков, спроектированных так, чтобы дрейфовать с потоками, как нефть, а затем отслеживать их. их через GPS на 10 дней (5). GLAD был крупнейшим экспериментом такого рода, когда-либо проводившимся до начала 2016 года, когда консорциум провел более 1000 дрифтеров в лагранжевом субмезомасштабном эксперименте (LASER) (6).

В обоих случаях, говорит Д’Асаро, дрифтерные пути очень четко показывали токи.Но поразительно, говорит он, «мы обнаружили, что иногда были места, где дрифтеры собирались вместе» — обычно на стыке между водами разной плотности.

Один повторяющийся пример — в устье реки Миссисипи, — говорит он. «Из него выходит веер пресной воды, образуя довольно резкую границу с соленой водой в океане». Соленая вода тяжелее, поэтому она ныряет под воду и создает «фронт», который может собирать плавающие предметы.

Во время разлива нефти, по словам Д’Асаро, это может быть как хорошей, так и плохой новостью: «Если есть нефть на соленой стороне, она не сможет выйти на берег.Но если фронт будет пересекать берег, он станет каналом для нефти ». В любом случае, добавляет он, моделисты должны научиться предсказывать эти фронты, чтобы бригады по очистке от будущих разливов нефти знали, где лучше всего собирать материал.

In the Plume

Тем временем другая группа исследователей CARTHE обнаружила совершенно новый набор сложностей в шлейфе нефти и газа, поднимающемся со дна Персидского залива.

«Думайте об этом как об извержении вулкана, когда тепло и сила взрыва [отправляют] горные породы и горячие газы высоко в атмосферу», — говорит Скотт Соколофски, инженер-строитель из Техасского университета A&M в Колледж-Стейшн.«Жара и силы было предостаточно, — говорит Соколофски. На основе комбинации наблюдения и эксперимента, а также подробной компьютерной модели

«Думайте об этом как об извержении вулкана, когда тепло и сила взрыва [отправляют] горную породу и горячие газы высоко в атмосферу».

—Scott Socolofsky

шлейф (7), который включал в себя такие факторы, как гидродинамика, плавучесть нефти и газа и их растворимость в морской воде, Соколовски и другие исследователи знают, что то, что взорвало сломанную бурильную трубу, было 100 ° C, смесь нефти и природного газа под высоким давлением, которая резко декомпрессировалась, когда врезалась в холодные придонные воды залива с температурой 4 ° C.Газ реагировал, как шипение из встряхнутой банки с газировкой, превращаясь в массу пузырьков, которые помогли превратить масло в облако мелких капель. И оттуда, говорит Соколофски, «когда пузырьки газа и капли нефти начали подниматься, их легкость создавала шлейф, который увлекал окружающую морскую воду и уносил ее с собой».

Но пузырьки и капли обладают лишь ограниченной способностью поднимать плотную придонную воду, говорит Соколофски. В какой-то момент, говорит он, «они начали выходить из этого восходящего поезда:« Это так высоко, как я могу подняться.’” В Deepwater Horizon это произошло на глубине примерно 1100 метров, или примерно на 400 метров над морским дном. Более мелкие капли и растворенные соединения распространились и образовали вторжение — своего рода подводное грибовидное облако, которое было очень разреженным и его трудно было увидеть напрямую, но оно было обнаружено по химическим следам.

Между тем, говорит Соколофски, все более крупные капли и пузыри продолжали подниматься. Но они не смогли выбраться на поверхность, потому что газ внутри них постепенно растворялся в окружающей морской воде, когда они поднимались.Так же и все растворимое в масляных каплях: его модель шлейфа оценивает, что 27% исходной массы нефти исчезло таким образом.

Модель также предполагает, что диспергаторы, закачанные на устье скважины, усиливали этот эффект за счет уменьшения размеров капель и пузырьков примерно на треть, что увеличивало отношение поверхности к объему и облегчало растворение летучих веществ, таких как бензол, на поверхности. путь вверх. По словам Соколофски, это не привело к значительному сокращению общего количества нефти, достигающей поверхности, но определенно улучшило качество воздуха для уборочных бригад.«Рабочие респираторы перестают срабатывать», — говорит он.

Короче говоря, говорит Соколофски, исследователи теперь имеют хорошее общее представление о том, как выглядел шлейф. К сожалению, добавляет он, «это не отвечает на вопрос, куда ушла нефть». Для этого, по его словам, вам необходимо откалибровать модели с учетом фактического распределения по размеру капель нефти, выходящих из устья скважины, с диспергентами и без них. «Это сложное измерение, — говорит он, — и этого не было на Deepwater Horizon .

К сожалению, это измерение, которое практически невозможно провести в лаборатории. Образование капель зависит от поверхностного натяжения между маслом и водой, которое не накапливается. Таким образом, для воспроизведения всего диапазона капель, выходящих из 50-сантиметровой трубы Deepwater Horizon , экспериментатору потребуется модельная труба, по крайней мере, вдвое превышающая размер самых крупных устойчивых капель нефти, которые имеют диаметр около 12 миллиметров. (Все, что больше, быстро сломается из-за нестабильных колебаний.) Это работает при минимальном размере трубы примерно 25 миллиметров. Но такое большое сопло могло заполнить любой резервуар лабораторного размера за считанные минуты, сделав его непроницаемым черным. В большинстве лабораторных экспериментов используются сопла диаметром 1 или 2 миллиметра.

Эта неопределенность в размере капли оставляет много места для интерпретации. Например, океанограф из Университета Майами Клэр Пэрис и ее сотрудники создали собственную модель плюма (8). Она включает в себя большую часть той же химии и физики, что и модель, разработанная Соколофски и его коллегами, включая такие факторы, как растворимость и плавучесть.Но в нем используются другие экспериментальные данные, предполагающие, что в результате интенсивного извержения из устья скважины нефть разбилась на капли настолько мелкие, что диспергенты не смогли бы сделать их намного меньше. И если бы это было так, говорит Пэрис, «закачка диспергентов существенно не изменила количество нефти, достигающей поверхности. Может быть, 3% ».

Еще больше усложняет ситуацию присутствие всего этого газа в выходящем потоке, в основном метана, этана и пропана. Член CARTHE Мишель Буфадель, инженер-эколог из Технологического института Нью-Джерси в Ньюарке, недавно работал с Озгёкменом и несколькими другими коллегами над повторным анализом данных Deepwater Horizon (9) и пришел к выводу, что в струе было намного больше газа. чем люди предполагали.«Это были не просто большие капли газа, а очень сильные кувырки и взбалтывание», — говорит Буфадель, который был членом комиссии, которая подготовила недавний консенсусный доклад Национальной академии наук о диспергентах. Итак, кто знает, что на самом деле произошло, когда в этот водоворот попали диспергенты. «Диспергаторам нравится оставаться на стыках», — говорит он. Так что, возможно, они все время реагировали с газом, а не с нефтью. «Существует не так много экспериментов или даже моделей для такого потока оттока», — говорит он.

Чтобы разобраться во всем этом, говорит Буфадель, «нам нужен полномасштабный эксперимент».

Что осталось в резервуаре

Вот где появляется огромный резервуар в Нью-Джерси. По законам США, говорит Озгёкмен, вы не можете сливать нефть в океан даже для эксперимента. Поэтому исследователи обратились к объекту Ohmsett, надземному резервуару с соленой водой, находящемуся в ведении Министерства внутренних дел США в Леонардо, штат Нью-Джерси. Примерно размером с четыре плавательных бассейна олимпийской длины, расположенных встык, это сооружение предназначено для тестирования методов очистки от нефти.Но команда CARTHE во главе с Буфаделем взяла на себя управление танком 18–29 июня 2018 года на первом этапе своих усилий по воссозданию катастрофы Deepwater Horizon в более масштабном масштабе.

На этом начальном этапе основное внимание уделялось динамике образования капель без использования диспергаторов. Для каждого прогона Буфадель и его коллеги закачивали около 10 тонн нефти через трубу, которая буксировалась по дну резервуара для имитации протекания тока. Диаметр трубы составлял 25 миллиметров, и она была достаточно большой, чтобы генерировать капли всего диапазона размеров, которые исследователи измерили с помощью камеры, разработанной для этой задачи в Университете Майами, и которая могла отображать даже очень маленькие капли на широком диапазоне расстояний. .

Результаты все еще готовятся к публикации, — говорит Буфадель. Но данные, полученные на данный момент, охватывают весь спектр условий, включая поток оттока с 50% / 50% нефти и газа, пузырьковый поток с 5–10% газа и плавный поток без газа. Во втором прогоне эксперимента в июле 2019 года группа будет измерять, как на образование капель влияют разные уровни диспергентов при каждом условии.

Надеюсь, результаты прояснят некоторые неопределенности относительно того, куда ушла нефть после Deepwater Horizon .Но это определенно станет кульминацией работы CARTHE над аварией, — говорит Буфадель. Как и все другие консорциумы Исследовательской инициативы Мексиканского залива, группа сейчас переходит к фазе консолидации данных, которая направлена ​​на интеграцию огромного объема научных исследований, проведенных в Мексиканском заливе, и улучшение компьютерных моделей, которые группы реагирования будут использовать в очередной разлив нефти.

Вот тогда, а не если, — говорит Буфадель. По его словам, будущие выбросы могут быть, а могут и не быть такими же недоступными, как Deepwater Horizon , хотя нефтяные компании ведут бурение все более и более глубоких вод по всему миру, что всегда возможно.«Но под водой много труб», — говорит он. «И если у вас есть утечка нефти, она не обязательно должна быть на милю ниже поверхности».

Начиная с Deepwater Horizon , говорит Буфадель, «хорошо быть готовым».

Диспергаторы | Действия Агентства по охране окружающей среды на разлив нефти компании BP в Мексиканском заливе


В ответ на разлив нефти BP, EPA провело мониторинг воздуха, воды, отложений и отходов, образовавшихся в результате операций по очистке. Информация о текущих мерах по реагированию и восстановлению публикуется на RestoreTheGulf.губ.

Хотя сбор данных о реагировании на чрезвычайные ситуации закончился, результаты по-прежнему доступны на этом сайте. Любые новые данные будут по-прежнему публиковаться на этом сайте, и данные будут по-прежнему доступны здесь в обозримом будущем.

Большая часть содержания этого сайта по-прежнему доступна для исторических и информационных целей, но мы больше не обновляем эти страницы на регулярной основе.


На этой странице: Дополнительная информация о применении диспергентов в Персидском заливе:

Директивы и дополнения; Связанные письма

Директива EPA по мониторингу и оценке диспергентов для подземного применения диспергентов
Эта директива требует от BP реализации плана мониторинга и оценки подземных и наземных применений диспергентов в рамках реагирования BP на разливы нефти.Приложение 1 также требует, чтобы BP включила более тщательный анализ нефти, который позволит EPA определить, является ли шлейф токсичным для водных организмов. Приложение 2 требует, чтобы BP идентифицировала и использовала менее токсичный и более эффективный диспергент из списка диспергентов, утвержденных Агентством по охране окружающей среды.
  • Резюме (10 мая 2010 г.) (PDF) (1 стр., 62K)
  • Директива (10 мая 2010 г.) (PDF) (5 стр., 107 КБ)
  • Приложение 1 (14 мая 2010 г.) (PDF) (17 стр., 64К)
  • Приложение 2 (20 мая 2010 г.): Директива EPA и BP об использовании менее токсичных и более эффективных диспергаторов (PDF) (1 стр., 63K)
  • Приложение 3 (26 мая 2010 г.): Директива EPA и береговой охраны о сокращении использования диспергентов (PDF) (1 стр., 58K)
  • Приложение 4 (23 июля 2010 г.): Директива Агентства по охране окружающей среды и береговой охраны, обязывающая BP анализировать пробы воды на содержание растворенного кислорода (PDF) (5 стр., 608К)
Письма, относящиеся к Директиве о диспергаторах

См. Письма BP об освобождении от директив по диспергентам на RestoreTheGulf.gov

Письма, связанные с EPA и DHS, призывающие BP повысить прозрачность

Начало страницы


Пресс-релизы, заявления, стенограммы конференц-связи

Общее положение об использовании диспергентов при разливе нефти BP

EPA публикует все диспергенты, которые были разрешены для использования в Графике продуктов Национального плана действий в чрезвычайных ситуациях (NCP), который представляет собой список разрешенных диспергентов и других химикатов, которые могут использоваться для реагирования на разливы нефти.В качестве федерального координатора мероприятий по ликвидации разливов, береговая охрана несет ответственность за одобрение использования конкретного диспергента, указанного в Перечне продуктов NCP. Береговая охрана выдает разрешение на использование конкретного диспергента после консультации с региональной группой реагирования, в которую входят федеральные агентства, включая EPA, и штаты в регионе.

EPA и Береговая охрана США разрешили BP использовать диспергенты под водой в источнике утечки Deepwater Horizon.Подводные диспергенты используются с 15 мая 2010 года. В то время как BP стремится к использованию подземных диспергентов, федеральное правительство ежедневно проверяет их эффективность и воздействие на окружающую среду; EPA специально контролирует воду и воздух на предмет наличия диспергента и его потенциального воздействия с помощью строгой программы мониторинга. Ниже приводится директива EPA для BP, включая план мониторинга, которого компания должна придерживаться для обеспечения защиты окружающей среды. Федеральное правительство оставляет за собой право прекратить использование этого метода диспергирования, если негативное воздействие на окружающую среду перевешивает преимущества, а Федеральный координатор на месте происшествия Береговой охраны имеет право принимать ежедневные решения по любому запросу BP о корректировке использования диспергатор.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *