Методы и приборы аналитического контроля нефтепродуктов в почвах

 

 

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Волжская государственная  академия водного транспорта»

 

 

Кафедра охраны окружающей среды и производственной безопасности

 

 

Курсовая работа

по дисциплине МиПКОС на тему:

«Методы и приборы аналитического контроля

нефтепродуктов в почвах» 

 

 

Выполнил:

студент 5 курса

факультета КГиЗОС

гр. Эк-51                                                                               Тимофеева О. И.

 

Проверил:                                                                             Игнатьева Т. А.

 

 

Нижний Новгород

2013

Содержание

 

Введение                                                                                                               3                                                                                                                 

1. Основные характеристики  нефтепродуктов как загрязнителя  почв         4           

   1.1 Понятие, состав  и классификация нефтепродуктов                               4

   1.2 Источники загрязнения  почв нефтепродуктами                                     5

   1.3 Воздействие нефтепродуктов на организм человека и биосферу         8

   1.4 Нормирование содержания  нефтепродуктов в почвах                          12

 2. Основы методов аналитического контроля нефтепродуктов в почвах    13

      2.1 ИК-спектроскопия                                                                                     13

      2.2 Ультрафиолетовая люминесценция                                                         14

      2.3 Газовая хроматография                                                                             15

      2.4 Гравиметрия                                                                                               16

    3. Приборы аналитического контроля нефтепродуктов в почвах                16

      3.1 Прибор, основанный на ИК-спектрометрии                                           16

      3.2 Принцип работы прибора «Флюорат-0,2»                                              18

      3.3 Прибор для жидкостной хроматографии                                                19

      3.4 Прибор для гравиметрического метода                                                   19

    4. Особенности пробоотбора и пробоподготовки при использовании

различных методов аналитического контроля                                                   20

    5. Методики аналитического контроля нефтепродуктов в почве                 22

      5.1 Методика измерения массовой доли нефтепродуктов в почве

флуориметрическим методом на анализаторе жидкости “Флюорат-02”         22

      5.2 Методика выполнения измерений массовой концентрации

нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом                            26

      5.3 Методика ИК спектрометрического определения

нефтепродуктов в почве                                                                                        28

    Заключение                                                                                                         32

    Список использованной литературы                                                               34

    Приложение 1                                                                                                     35

    Приложение 2                                                                                                     37

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью данной курсовой работы является ознакомление с методами, приборами и методиками аналитического контроля нефтепродуктов в почвах.

Задачи: 1. Рассмотреть основные характеристики нефтепродуктов как  загрязнителя почв; 2. Проанализировать основные нормативные документы, используемые при аналитическом контроле нефтепродуктов; 3. Изучить основные методы и приборы, применяемые при аналитическом контроле нефтепродуктов; 4. Сравнить по ряду показателей методики аналитического контроля нефтепродуктов в почвах.

Нефть является одним из основных факторов мирового экономического развития в 20 веке и остается важнейшим  энергоресурсом на обозримое будущее. Относительно невысокие цены на нефть и нефтепродукты при больших объемах их потребления, отсутствие адекватной создаваемой угрозе политики по охране окружающей среды приводили к весьма значительным потерям, последствиями которых явились загрязнения почв и грунтов.

Нефтяное загрязнение  – как по масштабам, так и по токсичности представляет собой общепланетарную опасность. Нефть и нефтепродукты вызывают отравление, гибель организмов и деградацию почв. Естественное самоочищение природных объектов от нефтяного загрязнения - длительный процесс.

Загрязнение почвенного покрова  нефтью и нефтепродуктами - одна из серьезных глобальных проблем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные характеристики  нефтепродуктов как загрязнителя  почв

1.1 Понятие, состав и  классификация нефтепродуктов

Нефть - горючая маслянистая  жидкость, распространенная в осадочной  оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. Сложная смесь алканов, некоторых циклоалканов и аренов, а также кислородных, сернистых и азотистых соединений.

Химический состав нефти  зависит от района добычи и в среднем  определяется следующими данными: углерод (83-87%), водород (12-14%), азот, сера, кислород (1-2%, реже 3-6% за счет серы). Десятые и сотые доли процента составляют многочисленные микроэлементы, набор которых в любой нефти примерно одинаков.

Нефтепродукты - это продукты, полученные в результате переработки нефти. К основным нефтепродуктам можно отнести различные виды топлива, электроизоляционные среды, смазочные вещества, нефтехимическое сырье и растворители. Виды топлива - это бензин, дизельное топливо, керосин и другие. Нефтепродукты создаются при перегонке нефти. Это происходит путем отделения отгонов в парообразном состоянии нефти. Основные компоненты нефтепродуктов – углеводороды. Наряду с углеводородами в нефтепродуктах, как и в нефти, также содержатся соединения серы, азота и кислорода.

Вырабатываемые на нефтеперерабатывающих  заводах продукты подразделяют на следующие группы, различающиеся по составу, свойствам и областям применения:

1) топлива - бензины (топлива  для двигателей с принудительным  зажиганием), реактивные, дизельные, газотурбинные, печные, котельные, сжиженные газы коммунально-бытового назначения;

2) нефтяные масла;

3) парафины и церезины;

4) ароматические углеводороды;

5) нефтяные битумы;

6) нефтяной кокс;

7) пластические смазки;

8) присадки к топливам  и маслам;

9) прочие нефтепродукты  различного назначения.

Большая группа нефтепродуктов – это топлива. Сюда относятся и горючие бензины, и различного рода газы (нефтепереработки, попутный и т.д.), и лигроины, и мазут, и авиационное топливо и многие-многие другие. Еще одна большая группа нефтепродуктов, применяемых в строительстве – это битумы. Они представляют собой продукты жидкой или полутвёрдой консистенции.

Так же из нефти получают различного рода масла (смазочные и  не смазочные). Первые используются для обеспечения функционирования двигателей внутреннего сгорания, станков, и прочего. Вторые применяются для обеспечения специфических свойств, в частности существуют электроизоляционные масла, для гидравлических систем, всевозможные смягчители и многое другое. Так же масла используются в медицине, так называемые белые масла и в парфюмерии. Разнообразные парафины, церезины и прочие нефтепродукты относятся к твердым углеводородам. Из нефти получают большое количество разнообразных полимеров, куда относятся и полиэтилен, и полипропилен, и полиэтилентерефталат и многие-многие другие. Следует иметь в виду, что в зависимости от типа нефтепродукта, а так же свойств каждого конкретного вещества следует использовать различные емкости для хранения и транспортировки, а так же соблюдать ряд правил и норм, которые обеспечивают продолжительное хранение и безопасность [10].

 

1.2 Источники загрязнения почв  нефтепродуктами

 

Нефтяное загрязнение почвы  является результатом промышленной деятельности человека. В почву могут попасть нефтепродукты, так или иначе используемые в различных отраслях промышленности, в процессах различных производств. 
         Источниками нефтепродуктов как загрязнителей почвенного покрова могут быть различные отрасли промышленности, например, энергетика, транспортная промышленность, машиностроительная, металлургическая, строительная, энергетическая, химическая, нефтехимическая, нефте- и газодобывающая, нефте- и газоперерабатывающая промышленности и др. 
На многих предприятиях образуются жидкие нефтепродукты (II класс опасности), сточные воды, содержащие примеси нефтепродуктов, твёрдые загрязнители - нефтешламы, мазуты, отработанные масла, почва и бытовой мусор с примесями нефтепродуктов (отходы III и IV класса опасности). Чаще всего загрязнение почвы нефтяными углеводородами связано с эксплуатацией технологического оборудования и транспортных средств, хранением горюче-смазочных материалов и отходов, наличием автозаправочных станций [3].  
           Рассмотрим подробнее нефтедобывающую отрасль как более вероятный источник нефтяного загрязнения непосредственно почвенного покрова. 
           В процессе добычи и транспорта нефти и газа может произойти нефтяное загрязнение почвы. Нефтепродукты через почвенный слой могут попадать в более глубокие пласты и загрязнять подземные воды. При бурении скважин почвы могут загрязняться в результате несовершенства и несоответствия отдельных технологических процессов требованиям охраны окружающей среды, а также из-за попадания в них материалов, нефтепродуктов, горючесмазочных материалов, химреагентов и производственно-технологических отходов бурения, представленных буровыми сточными водами, обработанным буровым раствором, буровым шламом и т.д. 
            Загрязнение может произойти на различных этапах добычи и транспортировки нефти или газа. При строительстве буровой, в процессе бурения, в период проходки скважины, в период испытания скважины, на этапе демонтажа буровой.  
             Загрязнение почвы может происходить при добыче, сборе, подготовке, транспорте и хранении нефти, газа и воды. 
             Система сбора нефти и газа на промыслах может являться источником загрязнения почвы по причине большой протяженности трубопроводных сетей, из-за невозможности практически предугадать или мгновенно обнаружить место порыва коллекторов, особенно небольшие. 
              Проливы нефтепродуктов могут происходить на товарно-сырьевой базе и в межцеховых коммуникациях. 
             Узлы промысловой подготовки нефти и общепромысловые резервуарные парки являются конечными пунктами сбора транспорта нефти на промыслах. При эксплуатации этих установок источниками загрязнения могут быть переливы и продукты, накапливающиеся в отстойной аппаратуре, резервуарах. Остатки подготовки нефти, шламы, требуют периодического удаления из аппаратуры, что осуществляется при чистке аппаратов и сопровождается загрязнением территории [2].

Таблица1 
Источники загрязнения природной среды нефтью и нефтепродуктами

Предприятия и сооружения	Источник загрязнения	Основные причины загрязнений	Вещества, загрязняющие природную среду
Нефтепромысел	Скважины	Стравливание во время  ремонта, нарушение герметичности, арматуры, аварийные выбросы	Сырая нефть, товарная нефть, минерализованные воды
	Трубопроводы	Коррозия и механические повреждения труб	NaCl, CaSO4 и др.
	Сборные пункты, нефтехранилища	Испарение углеводородов в атмосферу, утечки в результате нарушения герметичности емкостей	Конденсаты
	Пункты первичной подготовки нефти Факелы	То же, что на сборных  пунктах и трубопроводах; сброс сточных вод	Конденсаты, сажа, канцерогенные углеводороды
		Неполное сгорание нефтепродуктов, конденсация стравленных в воздухе углеводородов	Конденсаты, сажа, канцерогенные углеводороды, сернистые соединения
Нефтепроводы	Нефтепроводы, нефтепродуктопроводы	Механические повреждения  труб, коррозия	Товарная нефть (обезвоженная и обессоленная), жидкие нефтепродукты
Нефтеперерабатывающие заводы, нефтехранилища	Очистные сооружения, канализация	Аварии, разгерметизация соединений трубопроводов, испарение нефтепродуктов в атмосферу	Сточные воды с нефтью и  нефтепродуктами (от 100 до 15000 мг/л)
	Резервуары для хранения нефтепродуктов	Выбросы в атмосферу через клапаны при избыточном давлении паров, нарушение герметичности резервуаров	Легкие углеводороды, мазуты, дизельные и другие топлива
	Технологические установки	Выбросы через предохранительные клапаны	Углеводороды, сероводород
	Факельные системы	Неполное сгорание углеводородов, сероводорода, отсутствие пламени на факеле	Углеводороды, сероводород, окислы серы, углерода, фенолы, бензол, бенз(а)пирен

 

1.3 Воздействие нефтепродуктов  на организм человека и биосферу  в целом

Токсичность нефтепродуктов и выделяющихся из них газов определяется, главным образом, сочетанием углеводородов, входящих в их состав. Особенности воздействия паров нефтепродуктов связаны с их составом. Наиболее вредной для организма человека является комбинация углеводорода и сероводорода. В этом случае токсичность проявляется быстрее, чем при их изолированном действии.