Концентрация нефтепродуктов в почве. Способ определения. Содержание нефти в почве


Концентрация нефтепродуктов в почве. Способ определения

Естественные объективные причины значительно усложняют проблему нормирования нефти и нефтепродуктов в почвах: полифункциональность почвы, ее гетерогенность, разнообразие химических форм связи поллютантов, способность живых организмов к адаптации, почв - к самовосстановлению и самоочищению.

Почвы считаются загрязненными, если концентрация нефтепродуктов достигает уровня, при котором проявляется негативное влияние на живые организмы и растения, в частности: начинается угнетение или деградация растительного покрова; снижается продуктивность почв, и деятельность других функций; происходит вытеснение растений с более узким диапазоном толерантности, более выносливыми растениями; отмечается вымывание нефти из почв в подземные  воды; негативно изменяется водно-физические свойства и структура почв [1].

Независимо от методики определения нефтепродуктов в почвах, необходим обязательный учет содержания в почве специфических и неспецифических органических соединений самой почвы. При значительном накоплении нефтепродуктов актуальна проблема правильного расчета их содержания.

Существуют  методики, по которым долю нефтепродуктов в почве определяют по содержанию в ней органического углерода. Но сами нефтепродукты содержат не только углерод. Значит, их концентрация будет больше.

Предлагаем для учета количества нефтепродуктов (а не только углерода) ввести поправочный коэффициент Кn – коэффициент накопления нефтепродуктов в почве и формулу его определения.

Кn = 100/n,

где Кn  – коэффициент накопления нефтепродуктов в почве; n – суммарная доля углерода всех индивидуальных углеводородов, входящих в состав нефти, %; 100 –поправочный коэффициент.

Расчет суммарной доли углерода представлен на примере нефти Коробковского месторождения Волгоградской области. Ее состав в массовых процентах: этана (С2Н6) – 2,30, пропана (С3Н8) – 19,60. изобутана (С4Н10) – 21,00, н-бутана (С4Н10) – 57,10 [2].

Долю углерода в молекуле этана рассчитывают по формуле:

,

где  – доля углерода в молекуле этана; 28 – атомный вес углерода, 34 – атомный вес этана.

Для определения процентного содержания этана в составе нефти (х) составляем пропорцию: 

                                                                   2,30 – 100 %

                    х – 82,35 %,

 тогда получим                                               г

Аналогично рассчитываем долю углерода в молекуле пропана:

,

где  – доля углерода в молекуле пропана; 36 – атомный вес углерода; 42 – атомный вес пропана.

Для определения процентного содержания пропана в составе нефти (х) составляем пропорцию:

19,60 – 100 %

х – 85,71 %,

из пропорции, приведенной выше, получим:

                                                          г

Суммарная доля n-бутана и изо-бутана составляет 78,1 %, а значит доля углерода в молекуле бутана будет равна:

,

где  – доля углерода в молекуле бутана; 48 – атомный вес двух молекул углерода, 58 – атомный вес молекулы бутана. Подставляем полученное значение в пропорцию:

78,10 – 100 %

х – 82,76 ,

в результате получим значение Х:

          г

       Складываем долю Сорг в составе нефти:

n = г

и находим коэффициент накопления:

Кn =

Используя данные о качественном составе нефтей 15 месторождений, расположенных в различных географических регионах Российской Федерации, опубликованные в Информационный банке данных  (Радченко и др.), мы просчитали коэффициент накопления для 108 нефтей этих месторождений.

Мы осознаем, что при наличии более детальных данных о качественном составе нефтей, значение коэффициента накопления будет уточняться (таблица).             

Таблица  - Значения коэффициента накопления, Кn

Месторождение

Кn (среднее)

Республики

Башкирия

1,23

Коми

1,20

Татарстан

1,19

Удмуртия

1,21

Чечня, Ингушетия

1,20

о. Сахалин

1,20

Краснодарский край

1,20

Ставропольский край

1,20

Волгоградская область

1,20

Оренбургская область

1,20

Пермская область

1,21

Самарская область

1,20

Саратовская область

1,20

Восточная Сибирь

1,19

Западная Сибирь

1,20

 

Таким образом, нами показана возможность расчета содержания нефтепродуктов в почве для основных регионов России. Коэффициент накопления изменяется в узком диапазоне, равном 1,19-1,21.

          Для определения доли нефти или нефтепродуктов в почве, определенных по содержанию органического углерода, предлагаем его значение умножать на коэффициент накопления, который в среднем  равен 1,2.

Литература:

1.      Методика по геохимической оценке источников загрязнения окружающей среды, М., 1995.

2.     Радченко Е.Д., Каминский Э.Ф., Дриадская З.В., Мхчиян М.А.. Терешина И.В. Информационный банк данных по качеству нефтей СССР и нефтепродуктов. Каталог-справочник. М.: ЦНИИТЭНефтехим. 1983. ч. 1. -197 с.

moluch.ru

ПДК нефтепродуктов в почве. Экология и безопасность

В настоящее время особое значение имеют правила промышленной безопасности опасных производственных объектов. Проблема окружающей среды имеет не только естественнонаучное, но и социальное значение. Проанализируем подробнее ПДК нефтепродуктов в почве. Выясним основные источники загрязнений.

Значение почв

Начнем с того, что именно почвы впитывают химические и биологические загрязнители, выполняют функцию природного адсорбента. Разлив нефти и нефтепродуктов приводит к тому, что в почву попадают токсичные органические соединения. Это вызывает серьезные нарушения механизмов функционирования биосферы и экосистем, негативно отражается на здоровье населения.

Тревожные тенденции

В настоящее время во многих регионах нашей страны уровни загрязнения почв нефтепродуктами существенно превышают разрешенные показатели. В итоге обменные процессы в живых организмах нарушаются, появляется серьезная угроза для жизнедеятельности населения.

Источники загрязнений

В настоящее время выделяют три класса веществ, являющихся загрязнителями почв:

  • биологические;
  • химические;
  • радиоактивные.

ПДК нефтепродуктов в почве регулируются гигиеническими требованиями. В частности, содержание химических веществ определяется ГН 2.1.7.2511-09. Принцип, по которому определяют содержание в почве химических соединений, базируется на том, что только в исключительных ситуациях из почвы вредные вещества поступают непосредственно в организм человека.

В большей части это происходит путем контакта с почвой воды, воздуха, а также через пищевые цепочки.

ПДК нефтепродуктов в почве определяют с учетом стойкости, фоновой концентрации, токсичности. Нормативы созданы для тех веществ, что могут перемещаться в грунтовые воды либо атмосферный воздух, снижая качество сельскохозяйственных продуктов, понижая урожайность. ПДК нефтепродуктов в почве указаны в ГОСТе 17.4.1.02-83 «Почвы».

Загрязненная углеводородами почва не пригодна к посадкам различных культур.

Аварийные ситуации

Департамент экологии следит за деятельностью крупных промышленных предприятий, которые являются основными источниками поступления в почву и сточные воды остатков нефтепродуктов. Почва, которая содержит поверхностную нефтяную пленку (не более 5 мм), должна быть обработана сорбентом, чтобы нейтрализовать органические углеводороды, обладающие свойствами канцерогенов.

Если нарушены правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, это становится причиной серьезной трагедии.

Для устранения последствий используют сорбент, который состоит из смеси лигнина и птичьего помета. По мере компостирования, которое продолжается 10-15 суток, среда почвы становится нейтральной (составляет порядка 6,9).

В процессе компостования увеличивается микробиологическая активность, в сорбенте растет число компостного вещества.

Содержание фенолов снижается в несколько раз. Нефть, которая попала в почву, впитывается в сорбент, разлагается примерно за 1,5-2,5 месяца.

После компостирования лигнина и помета формируется субстрат, который обогащен органическими и минеральными соединениями.

Чтобы ускорить процесс деструкции нефти и нефтепродуктов, используют разнообразные микробиологические препараты. После добавления в эту смесь микроорганизмов, способных разлагать нефть, сорбент разлагает нефть. Отметим, что 1 грамм подобного сорбента способен впитывать в себя пятикратное количество нефтепродуктов из почвы, действие продолжается в течение двух месяцев.

Подобная методика позволяет решать проблему устранения нефти и нефтепродуктов из почвы, помогает возвращать загрязненные территории к сельскохозяйственным посадкам.

Второй вариант очистки почв

Очистка почвы, загрязненной нефтепродуктами в машиностроительной, гидролизной, целлюлозно-бумажной промышленности, предполагает применение гидролизного лигнина. Смесь лигнина и активированного угля поступает на загрязненный участок.

Сначала смесь поступает в отстойники первой ступени, потом выделяются взвешенные вещества, на третьем этапе осуществляется биологическая очистка почвы. Отстойники второй ступени необходимы для выделения активного ила, а также для сорбционной доочистки почвы. Технологическая схема данного способа очистки предполагает наличие первичных отстойников, двухступенчатой биологической очистки, адсорбционную доочистку на лигнине. Выбор лигнина способствует существенному упрощению биологической очистки, ускорению удаления из почв продуктов нефтепереработки.

Департамент экологии обеспокоен состоянием почв около нефтеперерабатывающих комбинатов.

Подведем итоги

Антропогенное действие на почву способствует образованию многочисленных биогеохимических техногенных провинций. Систематическое попадание в почвы органических углеводородов разного вида, содержащихся в нефти, приводит к существенным изменениям микробиологических, физических, химических свойств почвы, вызывают перестройку почвенного профиля.

Особую опасность имеет для здоровья человека бензапирен, получаемый при сжигании нефтепродуктов, нефти, топлива. Он содержится в больших количествах в выбросах нефтяных и химических комбинатов, автомобильного транспорта, объектах отопительной системы.

Существуют определенные требования по максимальному содержанию в почвах данного органического соединения, его ПДК составляет 0,02 мг на 1 кг почвы. В настоящее время большее количество загрязнений почвы различными нефтепродуктами наблюдается в больше части в тех районах, где осуществляется добыча нефти, а также функционирует крупный нефтеперерабатывающий комбинат.

В аварийных ситуациях в местах нефтедобычи, на нефтяных трубопроводах, экологи отмечают масштабные изменения природных комплексов, что вызывает существенные затруднения в осуществлении рекультивации почв.

Загрязнение почвы различными органическими токсичными продуктами негативно отражается на их сельскохозяйственной ценности, является причиной многочисленных болезней у местного населения.

fb.ru

Уровни загрязнения почв нефтепродуктами



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Почвы считаются загрязненными нефтью и нефтепродукта­ми, если их концентрация достигает уровня, при котором:

—начинается угнетение или деградация растительного покрова;

—нарушается экологическое равновесие, исчезают виды альгофло-ры, мезофауны;

—изменяются водно-физические свойства и структура почв;

—заметно возрастает доля углерода нефтепродуктов в некарбонат­ном (органическом) углероде почв;

—падает продуктивность сельскохозяйственных земель;

—происходит вымывание нефтепродуктов из почв в подземные и поверхностные воды.

Безопасным уровнем загрязнения почвогрунтов нефтепродукта­ми рекомендуют считать уровень, при котором ни одно из негативных последствий, перечисленных выше, не наступает вследствие загряз­нения почвы нефтепродуктами. Для каждого района существует свой региональный геохимический фон содержания углеводородов в почвах, попавших в нее из атмосферы или с дождевыми и талыми стока­ми. Этот фон изменяется довольно в широких пределах и составляет от 10 до 500 мг на 1 кг сухого веса почвы или грунта.

“Нормальными” уровнями показателей состояния почвы при­нимают такие уровни, которые обеспечивают выполнение почвой своих основных функций и не приводят к негативному воздей­ствию на сопредельные среды (воздух, воду), растения и чело­века.

Для определения интенсивности загрязненности почвы исполь­зуют различные методы градации и количественные уровни загряз­нения. До настоящего времени действуют уровни загрязненности зе­мель нефтью и нефтепродуктами, определенные постановлением Со­вета Министров еще в 1993 году [235], которые приняты за основу в подавляющем большинстве разрабатываемых более поздних мате­риалах и РД, например [242], таблице.

Показатели уровня загрязнения земель нефтью и нефтепродук­тами

 

Уровень загрязнения Содержание нефтепродуктов
мг/кг %
Фоновый до 100...500 до 0,01...0,05
Низкий 500... 1000 0,05... 0,1
Умеренный 1000... 5 000 0,1... 0,5
Средний 5 000... 10 000 0,5... 1,0
Высокий 10 000... 50 000 1,0... 5,0
Очень высокий больше 50 000 больше 5,00

 

Для условий современной России для характеристики раз­ной степени техногенной загрязненности почвогрунтов рекомендуют уже следующие пороговые уровни концентрации нефтепродуктов.

 

Уровень загрязнения Содержание нефтепродуктов
мг/кг %
Допустимый <ПДК < 0,1
Низкий 1000...2000 0,1... 0,2
Средний 2001...3000 0,2... 0,3
Высокий 3001...5000 0,3... 0,5
Очень высокий > 5000 > 0,5
 
 
Классификация уровней загрязнения почвогрунтов

Нижний, безопасный уровень содержания нефтепродуктов в поч-вогрунтах для территории России и Украины отвечает низкому уров­ню загрязнения и составляет 1000 мг/кг. Ниже этого уровня в поч­венных экосистемах разных природных зон происходят относительно быстрые процессы самоочищения и негативное влияние на окружа­ющую среду незначительно.

Минимальный уровень содержания нефтепродуктов в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение природной среды, соответствует верхнему безопасному пределу концентраций или пре­делу допустимой концентрации (ПДК). Предельно допустимая кон­центрация нефтепродуктов в почвах в большинстве стран не уста­новлена, поскольку она зависит от сочетания многих факторов: типа, состава и свойств почв и грунтов, климатических условий, состава нефтепродуктов, типа растительности, типа землепользования. Эти нормы вырабатываются для каждого конкретного района и опреде­ленного типа почв.

Целесообразно за допустимую величину содержания нефтепро­дуктов в почвогрунтах считать все же концентрацию 10000 мг/кг и относить ее к среднему уровню загрязнения, поскольку многими ав­торами экспериментально доказано, что при дозе загрязнения грунта порядка 1 % нефть стимулирует рост и развитие растений вследствие улучшения структуры почвы, ее водного и пищевого режимов.

Единственным отечественным нормативом содержания нефте­продуктов в почвах является ПДК бензина, равная 0,1 мг/кг, установ­ленная по лимитирующему показателю — воздушно-миграционному. В нормативном документе “Порядок определения размеров ущерба от химического загрязнения земель” (1993 г.) приведено значение ПДК нефти и нефтепродуктов в почвах — 1000 мг/кг.

Степень загрязнения почвогрунтов зависит от объема изливше­гося нефтепродукта, глубины его проникновения в глубь почвы и пло­щади загрязнения. По площади распространения нефтепродукта различают следу­ющие типы загрязненных почв.

 
 
Для удобства и простоты восприятия, на наш взгляд, достаточно выделить два уровня загрязнения:

—умеренное — характеризующееся возможностью его ликвидации в течение 5 лет за счет процессов самоочищения. В этом слу­чае интенсивность агротехнического воздействия на землю не требуется и достаточно ограничиться санитарно-гигиенически­ми мерами;

—сильное — загрязнение может быть ликвидировано в тече­ние более длительного времени и для ускорения процессов восстановления требуется проведение специальных мероприя­тий.

 
 
По глубине проникновения нефтепродукта различают следую­щие типы загрязненных почв
Уровень загрязнения Глубина проникновения нефти, м Классификация загрязненности
Менее 0,15 Поверхностное замазучивание
0,15... 0,30 Мелкопрофильное замазучивание
0,30... 0,60 Среднепрофильное замазучивание
Более 0,60 Глубокопрофильное замазучивание

 

Классификация загрязненности почвы по глубине проникно­вения нефтепродукта

 

 

megapredmet.ru

Чигринева Н.А., Сальникова В.И., Сагдеев М.А. Экологическая оценка содержания нефтепродуктов в почве

Чигринева Наталья Алексеевна1, Сальникова Валерия Игоревна2, Сагдеев Максим Артурович31Оренбургский государственный университет, студентка группы 14ФПХ(с)АХ химико-биологического факультета2Оренбургский государственный университет, студентка группы 16ЭкоП(ба)Эк геолого-географического факультета3Оренбургский государственный университет, студент группы 14ФПХ(с)АХ химико-биологического факультета

Chigrineva Natalia Alekseevna1, Salnikovа Valeriya Igorevna2, Sagdeev Maxim Arturovich41Orenburg State University, student group 14FPH(s) AX chemical and biological faculty2Orenburg State University, student group 16EkoP (ba) Ek geological and geographical faculty3Orenburg State University, student group 14FPH(s) AX chemical and biological faculty

Библиографическая ссылка на статью:Чигринева Н.А., Сальникова В.И., Сагдеев М.А. Экологическая оценка содержания нефтепродуктов в почве // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/03/79213 (дата обращения: 25.09.2018).

Почва является одним из важнейших объектов окружающей среды, дающим более 90 % продуктов питания и сырья для производства самой разнообразной продукции.

В последние годы проблема нефтяных загрязнений становится все более актуальной. Потоки вещества, попадая в почву в результате антропогенной деятельности, включаются в естественные циклы, нарушая нормальное функционирование почвенной биоты, и как следствие, и всей почвенной системы. Углеводороды являются одним из опаснейших, быстро распространяющихся и медленно деградирующих в естественных условиях загрязнителей [1].

Загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами приводит к значительным физико-химическим изменениям, выражающимся в изменении микроэлементного состава почвы, ее водно-воздушного и окислительно-восстановительного режимов [2].

В связи с большим разнообразием типов почв, не может быть единого показателя загрязнения почв для всей территории России. В различных природных зонах и типах почв при одном и том же уровне загрязнения скорость самоочищения будет различной [3].

Проблема загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами затронула и Оренбургскую область, являющуюся нефтедобывающим регионом.

Это делает весьма актуальным в теоретическом и практическом отношениях изучение вопросов, затрагиваемых в данной работе.

Цель данной работы – оценка содержания нефтепродуктов в почве спектрофотометрическими методами.

Объект исследования: образцы почв, отобранные на участках, находящихся под различными видами антропогенного воздействия.

Методы исследования: флуориметрический метод, инфракрасная спектрофотометрия.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ литературы, научных и технических достижений в мировой практике по исследованию содержания нефтепродуктов в почве;

- изучить источники загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами;

-определить содержание нефтепродуктов в почве методами флуориметрии и инфракрасной спектрофотометрии;

- сравнить результаты по содержанию нефтепродуктов в почве, полученные с помощью различных методов.

В качестве пунктов пробоотбора было выбрано три участка. Первый участок находился в черте города Оренбурга – это автомобильно-заправочная станция (АЗС) «СВС» на улице Монтажников. АЗС находится на перекрестке двух дорог, где соответственно за день проходит большой поток машин, и на противоположной стороне дороги находится большое количество магазинов  автомобильных принадлежностей. Также с другой стороны улицы находятся жилые многоэтажные дома.

Второй пункт отбора проб – автомобильная стоянка, расположенная на улице Расковой 10. Данный участок представляет собой открытую территорию, которую с одной стороны окружает лес, а с другой стороны расположен частный сектор.

Третий пункт пробоотбора находился за пределами города Оренбурга –36 кмавтомобильной трассы Оренбург – Самара. Данная трасса расположена в1 кмот газоперерабатывающего завода и пересекает железнодорожный путь, по которому  проходят как грузовые поезда, так и поезда, доставляющие и отправляющие продукцию к заводу.

Все образцы отбирались в соответствии с ГОСТом Р 53123-2008 «Качество почвы. Отбор проб» [4]. Из почвенного образца отбирали корни, затем почву разминали  и  пропускали  через  сито  с  диаметром  отверстий 1мм. Все определения проводились в трех повторностях. Лабораторно – аналитические исследования проводились на свежих образцах почвы с использованием общепринятых в химии методов. Определение  массовой доли нефтепродуктов (НП) в пробах почв и грунтов проводили флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «Флюорат – 02». ПНД Ф 16.1:2.21-98 [5].

Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии проводили согласно методическим указаниям МУК 4.1.1956-05 [6].

Во всех отобранных образцах предварительно определялась рН водного раствора. В ходе литературного обзора установлено, что легкие нефтепродукты типа дизельного топлива при первоначальной концентрации в почве 0,5 % за 1,5 месяца деградируют практически на 80 % от исходного количества в зависимости от содержания летучих углеводородов. Более полная деградация происходит при рН 7,4    (от 64,3 % до 90 %), в кислой среде (рН 4,5) деградируют лишь до 18,8 % . Из таблицы 1 видно, что среда почвы  благоприятная для деградации легких нефтепродуктов.

Таблица 1 – Значения рН водного раствора почвенных образцов

Время

отбора

образцов

рН раствора

Автомобильная трасса

Автостоянка

АЗС «СВС»

0 м

20 м

40 м

60 м

80 м

0 м

20 м

40 м

60 м

80 м

0 м

20 м

40 м

60 м

80 м

Осень 2014 г

6,8 6,9 7,2 6,7 7,5 7,2 7,0 6,8 6,6 6,3 7,1 6,5 7,0 6,8 6,5

Весна 2015 г

6,9 7,0 7,3 6,8 7,3 7,3 7,1 6,9 6,6 6,5 7,2 6,8 7,2 6,9 6,4

Осень 2015 г

6,9 7,1 7,2 6,6 7,4 7,4 7,1 6,8 6,7 6,4 7,0 6,6 7,0 6,7 6,6

Весна 2016 г

7,0 6,9 7,4 6,9 7,2 7,4 7,2 6,7 6,9 6,5 7,1 6,7 7,1 7,0 6,8

Значения рН почвы колеблются в пределах от 6,4 до 7,5.

В результате проведенных исследований установлены изменения концентраций нефтепродуктов от местоположения отобранных образцов почв и временного промежутка проведения анализа.

В ходе исследования образцы отбирались четыре раза, с временным интервалом шесть месяцев. Через каждые шесть месяцев концентрация нефтепродуктов увеличивалась на некоторые числа. Например, в нулевой точке отсчета  через каждые шесть месяцев концентрация нефтепродуктов увеличивалась на: 20 мг/г, 10 мг/г, 5,2 мг/г (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость концентрации нефтепродуктов от временного промежутка проведения анализа на АЗС «СВС»

Уменьшение концентрации нефтепродуктов от нулевой точки отсчета до точки, удаленной от нулевой на 80 м, происходит не монотонно, а со скачком, на расстоянии 40 м с 20,5 мг/г до 122,5 мг/г.  АЗС находится на перекрестке, поэтому точка 40 м располагается на противоположной стороне дороги от автозаправочной станции. Скорее всего, в этой точке наблюдается скачок концентрации нефтепродуктов из-за действия АЗС и автомобильной дороги.

Результаты, полученные двумя методами, были обработаны статистически. Было установлено, что доверительные интервалы всех значений имеют общие области перекрывания, следовательно, являются достоверными. Величина стандартного отклонения каждого из методов не превышает 1,1.

На автостоянке происходит уменьшение концентрации нефтепродуктов по мере удаления от центра автостоянки с 354,8 мг/г до 33,8 мг/г (рисунок 2). Такое монотонное уменьшение концентрации нефтепродуктов может быть из-за уменьшения времени нахождения автомобилей в данной точке. В нулевой точке отсчета наблюдается наибольшая плотность машин и время их нахождения здесь. Результаты, полученные двумя методами, были обработаны статистически. Было установлено, что доверительные интервалы всех значений имеют общие области перекрывания, следовательно, являются достоверными. Величина стандартного отклонения каждого из методов не превышает 0,4.

Рисунок 2 – Зависимость концентрации нефтепродуктов от временного промежутка проведения анализа на автостоянке

Вдоль автотрассы  Оренбург-Самара было выявлено следующее: в каждой выбранной точке происходило увеличение концентрации нефти через каждые полгода (рисунок 3). Наибольший скачок увеличения концентрации нефтепродуктов выявлен в точках, которые наиболее далеко удалены от нулевой точки отсчета, т.е. автомобильной трассы. В ряду  0 м–20 м–40 м–60 м–80 м наблюдалось сначала увеличение концентрации до отметки 40 м, после чего содержание нефтепродуктов уменьшалось.

Рисунок 3 – Зависимость концентрации нефтепродуктов от временного промежутка проведения анализа на автомобильной трассе

Скачок концентрации на отметке 40 м с 52 мг/г до 150,2 мг/г может быть вызван тем, что данная точка находится в 3 метрах от железнодорожных путей, по которым происходит  транспортировка различных грузов и пассажиров.

Результаты, полученные двумя методами, были обработаны статистически. Было установлено, что доверительные интервалы всех значений имеют общие области перекрывания, следовательно, являются достоверными. Величина стандартного отклонения каждого из методов не превышает 1,9.

     Выводы

  1. Для практических целей, часто вполне достаточно применение какого-либо одного интегрального метода, например: ИК-спектрофотометрического или флуориметрического.
  2. При проведении исследований было установлено, что среда почвы является благоприятной для деградации легких нефтепродуктов.
  3. На автозаправочной станции и автомобильной трассе наблюдается резкий скачок концентрации нефтепродуктов на отметке 40 м (с 20,5 мг/г до 122,5 мг/г; с 52 мг/г до 150,2мг/г соответственно). На автостоянке происходит уменьшение концентрации нефтепродуктов по мере удаления от центра автостоянки с 354,8 мг/г до 33,8 мг/г.
  4. Статистическая обработка результатов эксперимента показывает, что данные полученные двумя разными методами имеют области перекрывания доверительных интервалов.
Библиографический список
  1. Шорина, Т. С. Динамика биохимических процессов в почвах при нефтяном загрязнении / А. М. Русанов, Т. С. Шорина // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2009. № 10. – С. 600 – 603.
  2. Шорина, Т.С. Влияние нефти на физические свойства чернозема обыкновенного степной зоны Урала / Т.С. Шорина, А.М. Русанов, А.М.  Сулейманова // Вестник Оренбургского государственного университета. –  2010. – № 6 (112) – С. 137 – 140.
  3. Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И. Карты устойчивости почв к загрязнению нефтепродуктами и полициклическими ароматическими углеводородами: метод и опыт составления / А.Н. Геннадиев, Ю.И. Пиковский // Почвоведение. – 2007.  – №4. – С. 80 – 92.
  4. ГОСТ Р 53123- 2008 «Качество почвы. Отбор проб» Часть 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения почвы. Дата введения 2010-01-01.
  5. ПНД Ф 16.1:2.21-98 (издание 2012 года) Количественный химический анализ почв. Методика измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (М 03-03-2012) (Внесена взамен ФР.1.31.2007.03935 согласно письму исх. № 12/84 от 12.09.12г.)
  6. Методические указания МУК 4.1.1956-05/ 4.1.  Методы контроля.  Химические факторы. Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии. Дата введения: 1 июля 2005 г.

 

Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Чигринева Наталья Алексеевна»

web.snauka.ru

ОБ УТВЕРЖДЕНИИ РЕГИОНАЛЬНОГО НОРМАТИВА "ДОПУСТИМОЕ ОСТАТОЧНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВАХ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ И ИНЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НА ТЕРРИТОРИИ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ" (с изменениями на: 22.07.2016), Постановление Правительства Ханты-Мансийского автономного округа

ОБ УТВЕРЖДЕНИИ РЕГИОНАЛЬНОГО НОРМАТИВА "ДОПУСТИМОЕ ОСТАТОЧНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВАХ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ И ИНЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НА ТЕРРИТОРИИ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ" (с изменениями на: ...

(в редакции постановлений Правительства ХМАО - Югры от 28.11.2013 N 507-п, от 22.07.2016 N 271-п)

На основании Федерального закона от 10.01.2002 N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", учитывая заключения государственной экологической экспертизы от 17.09.2004 N N 2391, 2392, Правительство автономного округа постановляет:

1. Утвердить региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" (прилагается).

2. Настоящее постановление опубликовать в газете "Новости Югры".

3. Утратил силу. - Постановление Правительства ХМАО - Югры от 28.11.2013 N 507-п.

Председатель Правительстваавтономного округаА.В.ФИЛИПЕНКО

Приложение. РЕГИОНАЛЬНЫЙ НОРМАТИВ "ДОПУСТИМОЕ ОСТАТОЧНОЕ СОДЕРЖАНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВАХ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ И ИНЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НА ТЕРРИТОРИИ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ"

Приложениек постановлениюПравительстваХанты-Мансийскогоавтономного округа - Югрыот 10 декабря 2004 года N 466-п

(в редакции постановления Правительства ХМАО - Югры от 22.07.2016 N 271-п)

1. Общие положения и область применения

1.1. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" разработан в соответствии с Временными рекомендациями по разработке и введению в действие нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ (утверждены Приказом МПР РФ от 12.09.2002 N 574) с учетом эколого-генетической классификации почв Тюменской области (Хренов В.Я. Почвы Тюменской области: Словарь-справочник. Екатеринбург: УрО РАН, 2002) и ландшафтного районирования автономного округа (Москвина Н.Н., Козин В.В. Ландшафтное районирование Ханты-Мансийского автономного округа. Ханты-Мансийск, 2001) и устанавливает допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры.

1.2. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" устанавливается в целях сохранения биологического разнообразия и предотвращения негативного воздействия на почвенные экосистемы, ограничения и регламентации уровня загрязнения почв и земель нефтяными углеводородами.

1.3. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" предназначается для применения контролирующими органами и хозяйствующими субъектами при оценке состояния почв и земель после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ.

1.4. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" действует до установления уполномоченными федеральными органами государственной власти соответствующих нормативов для оценки качества окружающей среды.

2. Основные положения

2.1. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" принимается равным содержанию нефтепродуктов в почве из расчета массовой доли нефтяных углеводородов в пробах почв, отобранных в соответствии с ГОСТом Р 8.589-2001 "Контроль загрязнения окружающей природной среды. Метрологическое обеспечение. Основные положения", ГОСТом 17.4.3.01-83 "Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб", ГОСТом 17.4.4.02-84 "Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа", с глубины разных почвенных горизонтов.

(п. 2.1 в ред. постановления Правительства ХМАО - Югры от 22.07.2016 N 271-п)

2.2. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" принимается равным абсолютным значениям массовой доли загрязняющего вещества (нефти и нефтепродуктов) в пробах почв для различных почвенных горизонтов типичных почв Ханты-Мансийского автономного округа - Югры с учетом различного целевого использования земель (таблицы 1 - 4).

2.3. Региональный норматив "Допустимое остаточное содержание нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры" применяется на основе общепринятой в почвоведении индексации почвенных горизонтов (таблица 5).

Таблица 1. Нормативы допустимого остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ

Таблица 1

1. Подзона среднетаежных и северотаежных почв.

2. Лесохозяйственное использование.

Почвы

Почвенные горизонты

Нормативное значение, г/кг

Требования для оценки рекультивационных работ

Дополнительные требования для оценки рекультивированных почв и земель

Надтиповая группа

Гранулометрический состав

Код

Типы

Допустимая площадь с превышением нормативного значения (% от площади рекультивированного участка) <4>

Не допускается наличие визуальных признаков нефтяного загрязнения в профиле почвы. На участках с сохранившимся древостоем отпад не более 60% деревьев.Для сеяных травостоев определяется процент растений, сформировавших генеративные органы.Густота произрастания сосудистых растений не ниже 50 экземпляров на квадратный метр.Не допускается наличие лишенных растительности пятен диаметром более 50 см

Органоминеральные <1>

Песок, супесь

21

Дерново- подзолистые, подзолы

А0, Al

15

20

Ае, Вf, Bh, В, С

3

Легкие суглинки

22

Аллювиальные болотные иловато- торфяные

Ad, T

10

A, G

2

Суглинки, глины

23

Дерново- подзолистые, подзолистые, болотно- подзолистые, глееземы, таежные слабодифференцированные

А0, Т, ТА

30

А, А2g, Ае, В, С

5

Органогенные <2>

11

Торфяные болотные верховые

ТА, Т1(Оч)

60(100 <3>)

Т

30

12

Торфяные болотные переходные, торфяные болотные низинные

Т

20

________________

<1> Содержание углеводородов нефти и нефтепродуктов определяется по профилю почвы до глубины горизонта С (в среднем 100 - 150 см) на землях и минеральных грунтах до глубины 200 см, для органогенных горизонтов с шагом по профилю почвы не более 10 см, для минеральных - не более 20 см.

<2> Содержание углеводородов нефти и нефтепродуктов определяется до глубины 200 см, отдельно в слое 0 - 10 см, далее с шагом не более 20 см.

<3> Остаточное содержание углеводородов нефти и нефтепродуктов в количестве 100 г/кг допускается для участков болот с частично сохранившимся живым напочвенным покровом, плотностью торфа не выше 0,07 г/см3 (сфагновый очес, неразложившийся торф, на участках, не подвергавшихся механическому воздействию) и проективным покрытием травяно-кустарничкового яруса не менее 30% от естественного.

<4> Допустимое превышение нормативного значения - в пределах межлабораторной ошибки используемой методики измерения показателя загрязненности, соответствующей требованиям ГОСТа 8.010-2013 "Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Основные положения".

(в ред. постановления Правительства ХМАО - Югры от 22.07.2016 N 271-п)

Таблица 2. Нормативы допустимого остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ

Таблица 2

1. Подзона среднетаежных и северотаежных почв.

2. Водохозяйственное использование (включая водоохранные зоны источников питьевого водоснабжения, рыбохозяйственных водных объектов).

Почвы

Почвенные горизонты

Нормативное значение, г/кг

Требования для оценки рекультивационных работ

Дополнительные требования для оценки рекультивированных почв и земель

Надтиповая группа

Гранулометрический состав

Код

Типы

Допустимая площадь с превышением нормативного значения (% от площади рекультивированного участка) <2>

Не допускается наличие визуальных признаков нефтяного загрязнения в профиле почвы.

Органоминеральные, органогенные, минеральные грунты

Любой

11,12,21,22,23,41

Все типы почв

А0, Т, ТА

1 (или до уровня регионально- фонового содержания <1>)

10

Определение уровня грунтовых вод (закладка не менее 5 смотровых ям колодцев)

А, Ае, В,С

0,1 (или до уровня регионально- фонового содержания <1>)

________________

<1> Под регионально-фоновым содержанием нефти и нефтепродуктов в почве понимается их содержание в почвах территорий, не испытывающих техногенной нагрузки.

<2> См. примечание 4 (<4>) к таблице 1.

Таблица 3. Нормативы допустимого остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ

Таблица 3

1. Подзона среднетаежных и северотаежных почв.

2. Сельскохозяйственное использование (пашни, поля, луга, пастбища и подобное).

Почвы

Почвенные горизонты

Нормативное значение, г/кг

Требования для оценки рекультивационных работ

Дополнительные требования для оценки рекультивированных почв и земель

Надтиповая группа

Гранулометрический состав

Код

Типы

Допустимая площадь с превышением нормативного значения (% от площади рекультивированного участка) <1>

Не допускается наличие визуальных признаков нефтяного загрязнения в профиле почвы.Закладка почвенных профилей для анализа агрофизических и агрохимических свойств почв

Органоминеральные

Легкие суглинки, супеси

21

Дерново- подзолистые, подзолы, дерново- луговые

Аd, Аl, T, ТА

5

10

A,B,G

1

22

аллювиальные болотные иловато- торфяные

________________

<1> См. примечание 4 (<4>) к таблице 1.

Таблица 4. Нормативы допустимого остаточного содержания нефти и нефтепродуктов в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ

Таблица 4

1. Подзона среднетаежных и северотаежных почв.

2. Строительное использование.

Почвы

Почвенные горизонты

Нормативное значение, г/кг

Требования для оценки рекультивационных работ

Дополнительные требования для оценки рекультивированных почв и земель

Надтиповая группа

Гранулометрический состав

Код

Типы

Допустимая площадь с превышением нормативного значения (% от площади рекультивированного участка) <1>

Не допускается наличие визуальных признаков нефтяного загрязнения в профиле почвы.Определение пожарной безопасности

Минеральные грунты и земли

Песок и супесь

41

-

-

5

10

________________<1> См. примечание 4 (<4>) к таблице 1.

Таблица 5. Индексация почвенных горизонтов

Таблица 5

Название почвенного горизонта

Индекс почвенного горизонта

Ао (О)

Верхний почвенный слой (лесная подстилка)

А2g

Второй верхний горизонт с признаками оглеения

Оч

Очес (слой живых мхов, мохового войлока, отмерших частей мхов и пр.)

Ат

Грубогумусовый (оторфованный) слой

Аd

Дернина

Al

Гумусовый, дерновый слой

Ае

Элювиальный горизонт (осветленный белесый слой) - горизонт вымывания

В

Иллювиальный горизонт - горизонт вмывания

Вg

Иллювиальный горизонт оглеенный

Bf

Иллювиально-железистый горизонт

Bh

Иллювиально-гумусовый горизонт

Т

Торфяный слой

Т1

Торфяный слаборазложившийся и неразложенный

ТА

Торфяный минерализованный (измененный обработкой)

G

Глеевый

C

Материнская почвообразующая порода

docs.cntd.ru

Методы оценки нефтяного загрязнения почв

Нормирование загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами

Выработка методологии борьбы с загрязнением окружающей среды нефтью и нефтепродуктами крайне сложное дело. Реакция почв на загрязнение нефтью, их чувствительность к этим загрязнителям отличаются в разных почвенных зонах, также в пределах сопряженных ландшафтов.

Предельно допустимые концентрации нефтяных загрязнений в почвах зависят от вида нефтепродуктов (НП) и составляет для почвы 0,1 мг/кг. Однако ПДК суммарного содержания нефтепродуктов в почве не стандартизовано; установлены ПДК для некоторых видов нефтепродуктов: бензол – 0,3 мг/кг, толуол – 0,3 мг/кг, ксилол – 0,3 мг/кг (Саксонов и др., 2005).

Минимальный уровень содержания нефтепродуктов в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение качества природной среды, рассматривается как верхний безопасный уровень концентрации (ВБУК) (Пиковский, 1993). ВБУК нефтепродуктов в почвах зависит от сочетания многих факторов, таких как тип, состав и свойства почв и грунтов, климатические условия, состав нефтепродуктов, тип растительности, тип землепользования и др. Эти нормы должны различаться в зависимости от климатических условий и типов почвообразования.

Верхний безопасный уровень концентрации НП в почвах можно принять за ориентировочный уровень допустимой концентрации (ОДК) в почвах. Ориентировочным допустимым уровнем загрязнения почвы НП предлагается считать нижний допустимый уровень загрязнения, при котором в данных природных условиях почва в течение одного года восстановит свою продуктивность, а негативные последствия для почвенного биоценоза могут быть самопроизвольно ликвидированы. Такая оценка ОДК как общесанитарного показателя может быть дана для верхнего гумусо-аккумулятивного горизонта почв (примерно до глубины 20-30 см) (Саксонов и др., 2005).

Вполне очевидно, что ОДК нефти и НП в почве не может быть единым для всех типов почв и природных зон. Он зависит от факторов, определяющих влияние вещества на свойства почв и растений, от потенциала самоочищения почв, от данного вида загрязнения. Главные из таких факторов – химический состав загрязняющего вещества, свойства и состав почв, физико-географические (главным образом, климатические) условия данной территории (Пиковский, 2003).

В обзоре МакДжила (McGill, 1977) приводятся данные исследователей из разных стран по установлению безопасных пределов содержания нефти и НП в почвах. Эти оценки существенно расходятся по причине резко различных климатических и почвенных условий тех районов, где проводились эксперименты.

На основе сообщения мирового опыта и данных экспериментов МакДжилом составлена таблица ориентировочных нормативов содержания НП в почвах, подлежащих рекультивации (таблица 1).

Таблица 1 - Относительная степень нарушенности почв, содержащих различные количества нефти

Степень нарушенности Содержание нефти в почве,

мг/кг сухой почвы

От легкой до умеренной: в отсутствие каких-либо специальных мер отмечается некоторое временное ослабление роста растительности 5000-20000
От умеренной до высокой: нормально развиваться способны лишь некоторые виды растений; восстановление почв возможно в течение трех лет; без рекультивации восстановление потре-бует в 2-3 раза больше времени 20000-50000
От высокой до очень высокой: нефть фронтально пропитывает почву на глу-бину 10 см; лишь немногие растения выживают; при рациональной рекульти-вации восстановление почвы займет 20 и более лет Свыше 50000

Методы контроля

При количественных оценках уровня нефтяных загрязнений наибольшее распространение получили методы инфракрасной спектрофотометрии, ультрафиолетовой люминесценции, газовой и газожидкостной хроматографии.

ИК-спектроскопия. Все органические вещества имеют в инфракрасном диапазоне свои индивидуальные спектры поглощения. Положение полос поглощения в ИК-спектрах веществ характеризуется длиной волны l, нм (мкм) (Митчелл и др., 1980). Для ИК-анализа углеводородов используют диапазон от 0,7 до 25 мкм, который обычно подразделяют на три области: ближнюю – 0,7-2,5 мкм, область основных частот – 2,6-6 мкм, дальнюю – 6-25 мкм.

Ближняя ИК-область для аналитических определений в технологических и экологических целях в нашей стране в отличие от многих развитых стран практически не осваивается.

Наиболее широко используется область основных частот. Нормативные документы по анализу суммарного загрязнения окружающей среды нефтепродуктами с ИК-спектроскопическим окончанием регламентируют проведение измерений в интервале длин волн 3,3-3,5 мкм. Стандартная смесь, содержащая 37,5% изооктана, 37,5% цетана, 25% бензола, предназначена для калибровки приборов в этой области (Проскуряков, 1995).

Дальняя ИК-область используется в основном для идентификации источника загрязнения, а также для определения типов нефтей по показателю ароматизированности и для структурно-группового анализа (Проскуряков, 1995).

Пробоподготовка для ИК-детектирования не вызывает сложностей. Анализ требует малого количества вещества любой молекулярной массы в любом агрегатном состоянии. После анализа вещество остается неизменным (Саксонов и др., 2005). Принципиально новым шагом явилось создание лабораторных Ик-спектрометров на основе Фурье-преобразования. Большинство отечественных нефтепродуктов проводят измерение концентраций нефтяных загрязнений на одной длине волны. Следует выделить прибор ИКАН-1, в котором предусмотрена возможность установки любой длины волны в диапазоне от 1,85 до 3,5 мкм с индикацией ее значения на цифровом табло. Это дает принципиально новую возможность проводить анализ многокомпонентных смесей на нескольких длинах волн.

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.

Приборы для люминесцентного анализа могут быть разделены на две группы: флуориметры и спектрофлуориметры. В флуориметрах используют светофильтры, а в спетрофлуориметрах – дифракционные решётки.

В нашей стране наибольшее распространение получил люминесцентно-фотометрический анализатор «Флюорат-0,2». В этом приборе источником возбуждения люминесценции служит газоразрядная лампа (для измерения нефтепродуктов - ксеноновая). 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. Однако, до настоящего времени такой стандартный раствор для люминесцентных методов отсутствует. Стандартный раствор изооктан – цетан - бензол, используемый для ИК-спектрометрии, изготавливается на четырёххлористом углероде, который поглощает в рабочей области флуориметра, поэтому калибровку проводят по какому-либо известному НП, например маслу Т-22 (Саксонов и др., 2005). В результате при измерениях «тяжёлых» НП (мазут и прочие) прибор может дать погрешность до 40-50%, а при определении «лёгких» НП (бензин и прочее) результаты измерений концентрации могут быть занижены в несколько раз. Следует отметить, что в европейских странах ультрафиолетовые методы анализа применяются мало (Берне и др., 1997).

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, позволяющий определять индивидуальные компоненты в смеси нефтепродуктов, что делает этот метод анализа незаменимым при установлении источника загрязнения почв, идентификации веществ нефтяного происхождения в процессе биодеградации, при исследовании процессов разрушения нефтепродуктов.

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

В основе всех предложенных методов лежит извлечение нефти и нефтепродуктов из проб органическими растворителями. Почва является очень трудным объектом анализа, поскольку её органическая часть довольно сложна и разнообразна по составу. В любой почве содержится от 1% до 15% органических веществ в зависимости от типа почвы. Гумус составляет 85-90% от общего количества органического вещества почвы. Кроме этого, в почве содержатся и неспецифические вещества: жиры, углеводы (целлюлоза, пектины, пентозаны, маннаны и т.д.), протеины, белки, аминокислоты, амиды, лигнины, дубильные вещества, терпены, смолы и т.п. Таким образом, при выборе растворителя необходимо учитывать сложный химический состав, как определяемого вещества – нефтепродукта, так и исследуемого объекта – почвы (Почвенно-экологический…, 1994).

Многие авторы отдают предпочтение гексану. Химические свойства гексана благоприятны для количественного извлечения нефтепродуктов из почвы. Этот растворитель используют для разработки ускоренных вариантов метода оценки степени загрязнения почв нефтью. Данная методика определения нефти и НП в почве основана на их экстракции из почвы при конденсации кипящего гексана в аппарате Сокстек.

Содержание нефтепродуктов в экстрактах определяют гравиметрическим методом после отгонки растворителя. В модельных опытах была изучена полнота экстракции нефти в зависимости от времени взаимодействия нефти и почвы. Установлено, что даже в первый день после добавления гексан извлекает всего 60-75% внесённого количества. Со временем степень извлечения имеет тенденцию к снижению (Почвенно-экологический…, 1994).

По результатам хроматографического исследования анализа гексанового экстракта было показано, что гексан не извлекает гуминовые кислоты и другие неспецифические вещества почв. В тоже время гексан растворяет все группы углеводородов, за исключением асфальтенов и высокомолекулярных смол, содержание которых в нефтепродуктах обычно не превышает 2% (Почвенно-экологический…, 1994).

К настоящему времени создано множество методик и приборов для экологического мониторинга нефтей и нефтепродуктов. Однако вопрос о разработке наиболее оптимальных методов их определения и идентификации нельзя считать закрытым, поскольку у каждого метода есть свои преимущества и недостатки. К тому же, само понятие «нефтепродукт» весьма расплывчато, особенно с учётом непостоянства и разнообразия состава нефтей и нефтепродуктов. Необходим мониторинг нефтепродуктов с одновременной идентификацией и расшифровкой его химического состава.



biofile.ru

СОРБЦИЯ — ДЕСОРБЦИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ НЕКОТОРЫМИ ПОЧВЕННЫМИ ГОРИЗОНТАМИ ПОЧВ ВОДООХРАННЫХ ЗОН СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ

Эркенова Малика Исмаиловна

студент 5 курса, факультет почвоведения, МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва

Е-mail: [email protected]

Трофимов Сергей Яковлевич

научный руководитель, доктор биологических наук, профессор, факультет почвоведения, МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва

 

 

Проблемы рекультивации нефтезагрязненных земель актуальны в нефтедобывающих регионах России, в том числе в Ханты-Мансийском автономном округе (ХМАО), где добывается 70 % российской нефти. Площадь нефтезагрязненных земель (НЗЗ) в ХМАО исчисляется десятками тысяч гектаров. Значительная часть НЗЗ приурочена к водоохранным зонам водных объектов — ручьев, речек, озер ввиду их очень большого количества на территории ХМАО. На территории ХМАО введены в действие нормативы допустимого остаточного содержания нефти в почвах после проведения рекультивационных и иных восстановительных работ, дифференцированные для различных типов почв и видов использования земель. Региональными документами установлены нормативные значения  содержание нефтепродуктов (НП) для почв водоохранных зон водных объектов равные 1 г\кг для органогенных почв и горизонтов и 0,1 г\кг для минеральных почв и горизонтов, что фактически соответствует их фоновому содержанию

Район исследований расположен в центральной части Западно-Сибирской равнины, в бассейнах рек Обь, Вах и Ватинский Ёган. В геоморфологическом отношении территория исследования относится к области позднечетвертичных аллювиальных и озерно-аллювиальных террасовых равнин, входящих в провинцию развития аккумулятивных верхнеплиоцен-четвертичных и четвертичных равнин, в разной степени расчлененных эрозионными процессами и представляет собой плоскую, пониженную, сильно заболоченную территорию, абсолютные отметки высот которой изменяются от 35 до 80 м [1].

Древние мезо- и микроформы рельефа на территории практически полностью размыты. Неровности рельефа сильно маскируются торфяными залежами и растительностью.

Климат всей Западно-Сибирской равнины резкоконтинентальный. Район исследований расположен в подзоне средней тайги, со сравнительно холодным и влажным климатом. Характерными чертами климата являются суровая и продолжительная зима с сильными ветрами, метелями, устойчивым снежным покровом и непродолжительное жаркое лето. Многолетняя среднегодовая температура воздуха равна 3,0 0С. Самым холодным месяцем в году, является январь со среднемесячной температурой -22,2 0С. Самый теплый — июль, со средней температурой 17,4 0С. В течение всех зимних месяцев средняя суточная температура бывает ниже -20 0С. Длится зима 6—7 месяцев, с октября по март — апрель. Продолжительность безморозного периода в среднем 98 дней. Период с температурой выше + 15 0С длится всего 47 дней [3].

Основным источником поступления влаги являются атмосферные осадки. Среднегодовое количество атмосферных осадков составляет 500—550 мм.

Территория относится к району распространения подзолистых, подзолисто-глеевых и болотных почв подзоны средней тайги. Почвенный покров отличается значительным разнообразием и резко выраженной мозаичностью и представлен большей частью сочетаниями и комплексами почв, поэтому при отборе образцов на исследования мы пользовались группировкой почв, в основу которой положено разделение почв по их гранулометрическому составу, окислительно-восстановительным условиям и характеру органического вещества.

Цель работы — определить, при каких концентрациях нефти в почвах разных типов и разного гранулометрического состава, расположенных на нефтезагрязненных участках в пределах водоохранных зон, возможен переход нефтепродуктов в водную фазу в количествах, не превышающих ПДК.

Объектами исследования являются 56 образцов почв разной степени загрязнения (12 минеральных и 44 органических), которые были использованы в модельном эксперименте 1. И 4 незагрязненных почвы, отобранных в виде монолитов, характерных для водоохранных зон  источников питьевого водоснабжения и рыбохозяйственных водных объектов Нижневартовского района ХМАО (таблица 1). Эти монолиты были использованы в экспериментах 2 и 3.

Таблица 1

Объекты исследования для модельных экспериментов 2 и 3

Группа

№ образца

Почва

Гранулометрический состав

 
 

1

10 ст

Аллювиальная дерновая

Песок

 
 
 

2

5 ст

Аллювиальная луговая кислая

Тяжелый суглинок

 
 
 

3

55 ст

Болотная верховая торфяная

Торф верховой

 
 
 

4

70 ст

Болотная низинная торфяно-глеевая

Торф низинный

 

 

 

 

Методы исследования. Гигроскопическая влажность измерялась путем высушивания образцов в сушильном шкафу при 105 0С до постоянной массы. Содержание НП определялось методом ИК-спектрометрии, путем приведения образцов до воздушно-сухого состояния, выделение эмульгированных и растворенных нефтяных компонентов из воды экстракцией четыреххлористым углеродом, хроматографическом отделении НП от сопутствующих органических соединений других классов на колонке с оксидом алюминия и непосредственном измерении концентрации НП на приборе КН-3 [2]

Для достижения поставленной цели было поставлено 3 модельных эксперимента.

Модельный эксперимент 1. Оценка перехода нефтепродуктов в воду из нефтезагрязненных проб почв

Эксперимент моделирует ситуацию затопления  паводковыми водами. Концентрацию, при которой в воде, контактирующей с загрязненной почвой, отсутствуют НП, можно считать допустимой по водно-миграционному показателю вредности.

Навески из образцов загрязненных почв помещались в конические колбы и заливались водой. По окончании настаивания (сутки) надосадочная жидкость отфильтровывалась, и в ней определялось концентрация нефтепродуктов, перешедших в воду, методом ИК-спектрометрии. Схема эксперимента 1 показана на рис. 1

Рисунок 1. Схема эксперимента 1

 

Полученные в этом эксперименте данные объединили в две группы: для минеральных и органогенных горизонтов почв. Результаты эксперимента представлены на рис. 2 и 3.

Рисунок 2. Зависимость содержания НП в водной вытяжке от их содержания в образцах минеральных почв

Рисунок 3. Зависимость содержания НП в водной вытяжке от их содержания в образцах органогенных почв

 

Из полученных данных видно, что каких-либо четких зависимостей между содержанием НП в загрязненных пробах почв и концентрацией НП в воде не прослеживается. Это, по-видимому, обусловлено различным возрастом загрязнения участков, с которых отбирались пробы и, как следствие, различным фракционным составом нефти, в том числе различным содержанием углеводородов, способных переходить в водную фазу.

В минеральных почвах в том диапазоне концентраций, которые были определены в отобранных пробах, отмечается тенденция к уменьшению перехода углеводородов в водную фазу с увеличением их концентрации в почве. Такое явление может объясняться тем, что при небольшом увеличении концентрации НП в почве сорбционная способность минеральных почв по отношению к углеводородам, находящимся в водной фазе, может возрастать, т. к. поверхности минеральных частиц, исходно обладающие низким сродством к углеводородам, по мере роста их концентрации, покрываются пленками тяжелых углеводородов, в результате чего усиливается сорбция углеводородов из водной фазы. В торфяных почвах, напротив, заметна слабая тенденция увеличения перехода углеводородов в водную фазу при росте их концентрации в почве, однако это отмечается при очень высоких концентрациях нефтепродуктов в торфяных почвах, при которых процессы десорбции углеводородов преобладают над процессами сорбции.

Однако, для выявления более строгой зависимости между содержанием углеводородов в почвах и водной вытяжке из почв необходимо проведение модельных экспериментов с искусственно загрязненными пробами почв, чтобы исключить влияние различий возраста и состава загрязнения.

Модельный эксперимент 2. Изучение перехода нефтепродуктов в водную фазу

Для количественной оценки перехода НП в водную фазу  необходимо определить нефтеемкость почв, представленных монолитами. В таблице 2. представлены результаты определения нефтеемкости исследуемых почв.

Таблица 2.

Нефтеемкость исследованных почв

№образца

состав

влажность,%

Среднее, г /100г

10ст

песок

26,00

14,63

5ст

тяж.сугл

31,72

25,68

55ст

верх.торф

94,10

123,40

70ст

низ.торф

48,10

35,23

 

Как и ожидалось, органогенные горизонты при их естественной влажности обладают способностью удерживать нефть в гораздо большей степени, чем минеральные. Минимальная нефтеемкость характерна для песчаной почвы, у суглинистой почвы нефтеемкость почти в два раза выше, чем у песчаной. У торфяной низинной почвы нефтеемкость почти в два раза выше, чем у суглинистой, а у торфяной верховой — более чем на порядок выше по сравнению с торфяной низинной.

Схема модельного эксперимента 2. В эксперименте использовались образцы почв, насыщенные нефтью до полной нефтеемкости (в таблице 3 значение «0» в графе «Разбавление…»), а также нефтезагрязненные пробы, смешанные с чистой почвой в разных пропорциях (1:5; 1:10; 1:20). Поставленный модельный эксперимент позволил оценить долю НП, переходящих в воду при исключении влияния фактора времени загрязнения и исходного состава нефти.

Рисунок 4. Схема модельного эксперимента 2

 

В таблице 3 показано изменение содержания НП в воде в зависимости от исходного содержания НП в почве. Полученные результаты (таблица 3) показывают, что выделенные группировки почв по сорбционным свойствам довольно наглядно отражают различия в их способности отдавать сорбированные НП в водную фазу. По сорбционным свойствам особенно выделяется торфяная верховая почва: разбавление полностью насыщенного нефтью торфа всего в десять раз практически полностью (в пределах чувствительности используемого метода) подавляет переход углеводородов в водную фазу (0,17 мг/л). Низинный торф отдает заметные количества углеводородов даже при разбавлении насыщенной нефтью пробы в 20 раз (0,69 мг/л).

Таблица 3.

Изменение содержания НП в водной фазе при различных исходных содержаниях НП в почвах

 

Столь существенные различия между сорбционными свойствами верхового и низинного торфов объясняются рядом причин: 1) Большие различия в плотности вследствие значительно большей зольности низинного торфа, в т. ч. из-за высокого содержания минеральных частиц; 2) Высокой степенью окисленности низинного торфа (т. е. высоким количеством кислородсодержащих полярных функциональных групп), вследствие чего его сродство к гидрофобным органическим соединениям (углеводородам) значительно меньше; 3) Верховой торф состоит преимущественно из слаборазложившихся тканей сфагновых мхов, которые имеют тонкокапиллярную структуру. За счет этого происходит впитывание и довольно прочное удерживание значительного (по отношению к собственной массе) количества нефти. 

В связи с тем, что в большинстве случаев даже при 20-кратном разбавлении нефтезагрязненных (до полной нефтеемкости) образцов чистой почвой, происходит переход в водную фазу в концентрациях, превышающих рыбохозяйственный ПДК, было решено поставить следующий модельный эксперимент, в котором были использованы значительно более низкие концентрации нефти в почвах (растворимая в воде часть нефти). 

Модельный эксперимент 3. Оценка сорбции водорастворимой фракции нефти почвами.

Для определения сорбционной способности незагрязненных горизонтов исследуемых почв в отношении индивидуальных водорастворимых УВ нефти была приготовлена нефтяная эмульсия. Ей дали отстояться 24 часа, после чего отделили воду от нефти в делительной воронке. В аликвоте полученной таким способом воды измерили общее содержание растворимых в воде НП (ПНД Ф 14.1:2:4.168—2000). Оставшуюся воду разлили по колбам, в каждую из них добавили разное количество (1 г,10 г,25 г ,100 г) исследуемых незагрязненных горизотов исследуемых почв и оставили на сутки для достижения равновесия, после чего отделили жидкую фазу и измерили в ней общее содержание НП. Схема эксперимента 3 представлена на рис. 3

Рисунок 5. Схема эксперимента 3

 

Результаты определения сорбционных свойств почв в отношении водорастворимой фракции нефти  представлены в табл. 4 и на рис. 6.

Таблица 4.

Определение сорбционных свойств почв в отношении водорастворимой фракции нефти

* остаточное содержание НП в воде после проведения эксперимента

 

Рисунок 6. Изменение количества сорбированных НП в зависимости от начального содержания НП в воде в пробах разного состава: песок, тяжелый суглинок, низинный торф, верховой торф

 

Полученные данные по сорбции водорастворимых углеводородов свидетельствуют о совершенно иных закономерностях поведения рассматриваемых почв: максимальной сорбционной способностью в отношении водорастворимых углеводородов характеризуется верховой торф и песок, минимальной — низинный торф и тяжелый суглинок.

Столь неодинаковое поведение исследуемых почв в отношении нефти в целом и ее водорастворимой фракции объясняется тем, что в последнем случае мы имеем дело с относительно гидрофильными компонентами нефти, поэтому в состоянии равновесия часть углеводородов находится в сорбированном состоянии, другая часть (по-видимому, наиболее гидрофильная) находится в растворе. В случае торфяных почв  (как верховых, так и низинных) при приливании раствора нефти начинается растворение гуминовых и фульвокислот, которые, обладая солюбилизирующим эффектом в отношении углеводородов, способствуют их нахождению в растворе. Полученные величины позволяют сделать балансовые расчеты.

Выводы

1.  Переход НП из нефтезагрязненных почв зависит от возраста загрязнения и состава нефти т. е. от содержания углеводородов, способных переходить в водную фазу.

2.   В большинстве случаев при одинаковом уровне загрязнения миграция НП из минеральных почв больше, чем из органических.

3.  Нефтеемкости исследованных монолитов выстраиваются в следующий ряд: песок (14,6 г/100 г) < тяжелый суглинок (25,7 г/100г ) < низинный торф (35,6 г/100 г) < верховой торф (123 г/100 г), что связанно с природой образцов, со строением и площадью поверхности.

4.  В большинстве случаев даже при 20-кратном разбавлении нефтезагрязненных проб чистыми аналогами, количество НП переходящих в водную фазу превышают рыбохозяйственный ПДК (0,05 мг/л) от 6 раз для торфяных проб до 14,5 для минеральных проб.

5.  Сорбционная способность верхового торфа по отношению к НП значительно выше, чем у низинного торфа.

6.  Максимальной сорбционной способностью в отношении водорастворимых углеводородов обладает верховой торф и песок, минимальной — низинный торф и тяжелый суглинок.

7.  С нашей точки зрения методика определения НП в воде нуждается в существенной доработки, поскольку многие операции, не описанные в этой методике, имеют решающее значение для полученных результатов.

 

Список литературы:

1.Макунина А.А., Селезнева Н.С. Дифференциация природно-территориальных комплексов (ландшафтная структура) // Региональный географический прогноз. М., 1980. Вып. 2, с. 59—80.

2.ПНД Ф 14.1:2:4. 168—2000, Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах питьевой, природной и сточных вод методом ИК-Спектрометрии. Новосибирск 1989.

3.Состояние окружающей среды и природных ресурсов в Нижневартовском районе (Аналитический обзор): Нижневартовск, Вып. 3., 1998. 99 с.

 

sibac.info