Методы и приборы аналитического контроля нефтепродуктов в почвах

Срок хранения градуировочных растворов в стеклянных емкостях с притертой пробкой - 3 месяца, в запаянных ампулах - не более года.

Градуировку прибора проводят в соответствии с инструкцией  по эксплуатации прибора.Контроль стабильности градуировочной зависимости проводят по одному или двум градуировочным растворам, близким по содержанию к измеряемым, не реже 1 раза в месяц и обязательно при смене основных реактивов. Градуировка признается стабильной, если измеренное значение концентрации раствора отличается от рассчитанного не более чем на 2 %. В противном случае градуировку прибора необходимо повторить.

Подготовка хроматографической колонки. В нижнюю часть колонки помещают слой стеклянного волокна толщиной 2 - 3 мм, засыпают около 1 г оксида алюминия и сверху покрывают другим слоем стекловолокна толщиной 5 мм. Оксид алюминия в колонке используют однократно. Перед засыпкой в колонку Al₂O₃ прокаливают в муфельной печи при 500 - 600 °С в течение 4-х часов, после чего к прокаленному оксиду добавляют дистиллированную воду в количестве 3 масс. % и каждые полчаса тщательно перемешивают в течение 5 часов. Активированный таким способом оксид алюминия пригоден к использованию в течение 1 месяца при хранении в эксикаторе или колбе с притертой пробкой.

Выполнение измерений

Навеску исследуемой пробы  помещают в колбу емкостью 100 см³ с притертой стеклянной пробкой. Пробу почвы в колбе заливают 10 см³ четыреххлористого углерода и интенсивно встряхивают в аппарате для встряхивания проб в течение 1 часа. Полученный экстракт фильтруют через бумажный фильтр «белая лента» и сливают в бюкс с притертой крышкой. Экстракцию с последующим фильтрованием повторяют еще 2 раза с новыми порциями четыреххлористого углерода по 10 см³ в каждой. Все экстракты объединяют в мерный цилиндр емкостью 50 см³ и фиксируют суммарный объем V. После этого на приборе ориентировочно оценивают содержание нефтепродуктов. Показания прибора не должны быть более 90 мг/дм³. В случае превышения показания пипеткой отбирают аликвоту экстракта объемом 5 см³, помещают ее в мерную колбу вместимостью 25 см³ и доливают до метки четыреххлористым углеродом. Если показания прибора снова превышают 90 мг/дм³, процедуру разбавления повторяют.

В подготовленную хроматографическую колонку наливают 10 см³ четыреххлористого углерода для смачивания сорбента. После того, как четырёххлористый углерод впитается в сорбент, пипеткой емкостью 5 см³ отбирают аликвоту разбавленного экстракта и медленно выливают в колонку. Необходимо следить, чтобы уровень жидкости не опускался ниже верхнего края слоя оксида алюминия. После прохождения пробы в колонку вливают дополнительно 5 см³ четыреххлористого углерода. Элюат собирают в цилиндр вместимостью 25 см³, причем первые 10 см³ элюата отбрасывают. Измеряют объем полученного элюата. Элюат заливают в кювету и устанавливают в прибор. Фиксируют показания прибора (С_изм), соответствующие содержанию нефтепродуктов в элюате (в мг/дм³).

Обработка результатов измерений

Результат определения содержания нефтепродуктов в почве X_изм (мг/кг) рассчитывают по формуле:

 

где С_изм - показания прибора, мг/дм³;

М - масса навески образца  для анализа, кг;

V - суммарный объем экстракта,  дм³;

V₁ - объем экстракта, взятый для разбавления, дм³;

V₂ - объем экстракта, полученный после разбавления, дм³;

V_ал - объем аликвоты экстракта, введенной в хроматографическую колонку, дм³;

V_элюат - объем элюата, полученного после пропускания экстракта через колонку, дм³ [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами - одна из сложных и многоплановых проблем экологии и охраны окружающей среды.

При освоении, обустройстве и эксплуатации месторождений нефти  и газа в значительной мере изменяется природный ландшафт и идет интенсивное загрязнение земель. Почвенный покров – основной элемент ландшафта – первым принимает на себя «экологический удар». В связи с механическим нарушением и нередко химическим загрязнением происходит постепенная деградация почв.

Нефть, попадая в почву, вызывает значительные, порой необратимые  изменения ее свойств.

При количественных оценках  уровня нефтяных загрязнений почв наибольшее распространение получили методы инфракрасной спектрофотометрии, флуориметрии, гравиметрический и жидкостной хроматографии.

Пробоподготовка для ИК-детектирования не вызывает сложностей. Анализ требует малого количества вещества любой молекулярной массы в любом агрегатном состоянии. После анализа вещество остается неизменным.

Существующие люминесцентные методы оценки нефтяного загрязнения характеризуются высокой экспрессностью и чувствительностью. Они позволяют определять микроэлементы, а также суммарное содержание загрязняющих органических веществ и индивидуальных органических соединений.

В нашей стране наибольшее распространение получил люминесцентно-фотометрический  анализатор «Флюорат-0,2». Несмотря на высокую  чувствительность люминесцентного метода, при использовании приборов типа «Флюорат-0,2» для измерения суммарного содержания НП возникает проблема калибровки прибора по стандартному раствору, что необходимо для получения достоверных данных.

Наиболее перспективными для мониторинга нефтепродуктов с одновременной идентификацией и расшифровкой химического состава являются методы газовой, газожидкостной или высокоэффективной жидкостной хроматографии. Наиболее распространён газохроматографический метод, особенно в сочетании с ИК-спектрометрией.

При выполнении массовых анализов его использование ограничено низкой производительностью и высокой  стоимостью аналитических работ.

Определение массовой концентрации нефтепродуктов гравиметрическим методом основано на их экстракции из образца воздушно-сухой пробы почвы хлороформом, отделении от полярных соединений методом колоночной хроматографии после замены растворителя на гексан и количественном определении гравиметрическим методом.

Основное достоинство  данного метода – исключается  необходимость использования стандартных  образцов такого же качественного и  количественного состава, как и исследуемая проба. Так же не требуется предварительная градуировка средств измерений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Вартанов А. З. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг/А. З. Вартанов, А. Д. Рубан, В. Л. Шкуратник: Учебник для вузов. – М.: Издательство «Горная книга», Издатеьство Московского государственного горного университета, 2009. – 640 с.

 

2. Панов Г. Е. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности / Г.Е. Панов, Л.Ф. Петряшин, Г.Н. Лысяный. - М.: Недра, 1986.- 244 с.

 

3. Саксонов М.А. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли / М.А. Саксонов, А.Д. Абалаков, Л.В. Данько, О.А. Бархатова, А.Э. Балаян, Д.И. Стом // Физико-химические и биологические методы. - Иркутск: Иркут. Ун-т, 2005.-114 с.

 

4. Пиковский Ю.И. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами / Ю.И. Пиковский, А.Н. Геннадиев, С.С. Чернянский, Г.Н. Сахаров // Почвоведение.-№ 9.-2003.-С.1132-1140.

 

5. Проскуряков В.А. Химия  нефти игаза / В.А. Проскуряков.- СПб.: Химия, 1995. – С.448.

 

6. Методика определения  нефтепродуктов в сточных водах  производств люминисцентно-хроматографическим методом. – В кн.: Справочник по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды / Под ред. Г.И. Агранович – Л.: Судостроитель, 1979. – С.87.

 

7. ПНД Ф 16.1:2.21-98. Методика выполнения измерения массовой доли нефтепродуктов в пробах почв  и грунтов флуориметрическим методом на анализаторе жидкости “Флюорат-02”.

 

8. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии.

9. ПНД Ф 16.1.41-04. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом.

10. Интернет-ресурсы.

Приложение 1

Перечень нормативных  документов, используемых при аналитическом  контроле нефтепродуктов в почвах

• ГОСТ 10727-91  Нити стеклянные однонаправленные. Технические условия
• ГОСТ 12.0.004-90  Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения
• ГОСТ 12.1.004-91  Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
• ГОСТ 12.1.005-88  Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
• ГОСТ 12.1.007-76  Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
• ГОСТ 12.1.019-79  Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
• ГОСТ 12.4.009-83  Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание
• ГОСТ 17.4.3.01-83  Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб
• ГОСТ 1770-74  Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
• ГОСТ 20015-88  Хлороформ. Технические условия
• ГОСТ 24104-2001  Весы лабораторные. Общие технические требования
• ГОСТ 25336-82  Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
• ГОСТ 29169-91  Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой
• ГОСТ 29227-91  Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования
• ГОСТ 5556-81  Вата медицинская гигроскопическая. Технические условия
• ГОСТ 6709-72  Вода дистиллированная. Технические условия
• ГОСТ 9147-80  Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия
• ГОСТ 9968-86  Метилен хлористый технический. Технические условия
• ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002  Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
• ГОСТ 17.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»
• ГОСТ 4517-87 Реактивы. Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе
• ТУ 6-09-1678-86 Фильтры обеззоленные(белая, красная, синяя ленты)
• ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные
• ГОСТ 7328-2001 «Гири. Общие технические условия»
• ГОСТ 20015-88 Хлороформ. Технические условия
• ГСО 7950-2001 Стандартный образец состава раствора нефтепродуктов в гексане
• ТУ 4321-001-20506233-94 Анализаторы жидкости типа "Флюорат-02"
• ГОСТ 9968-86 Метилен хлористый технический. Технические условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

Сравнительная характеристика методик, используемых при аналитическом  контроле нефтепродуктов в почвах

Методика	Метрологические характеристики	Необходимое оборудование	Примерная стоимость определения
Методика измерения массовой доли нефтепродуктов в почве флуориметрическим методом на анализаторе жидкости “Флюорат-02”	Диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов от 5 до 20000 мг/кг	Анализатор жидкости  “Флюорат-02”	300000 руб.
Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом	Диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов от 20,0 до 50000 мг/кг	Весы аналитические равноплечие ВЛР-200	20000 руб.
Методика ИК спектрометрического определения нефтепродуктов в почве	Диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов от 50 до 100000 мг/кг	Анализатор содержания нефтепродуктов в воде и четыреххлористом углероде АН-2	100000 руб.