Методы контроля - Способы рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с упором на подходы биоремедиации
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 решетки.
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 четыреххлористом 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 "тяжелых" НП (мазут и прочие) прибор может дать погрешность до 40-50%, а при определении "легких" 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 распространен 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 ее 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% внесенного 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 учетом непостоянства и разнообразия состава нефтей и нефтепродуктов. Необходим мониторинг нефтепродуктов с одновременной идентификацией и расшифровкой его химического состава.
Похожие статьи
-
Нефть (тур. neft, от перс. нефт), горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. Сложная смесь...
-
Для оценки воздействия любого объекта на окружающую среду большое значение имеет сбор первичной информации. Только опираясь на эту информацию, можно...
-
Введение, Оптические методы анализа. Выбор метода - Прибор контроля мутности сточных вод. Нефелометр
Цель работы: Ознакомление с нефелометрическим методом определения мутности воды в сточных водах производства бытовой химии. Основные задачи для...
-
Попадая в окружающую среду, ископаемые углеводороды, в частности нефть и продукты ее переработки, не только губят флору и фауну, но и наносят прямой вред...
-
Выявление загрязнения почв тяжелыми металлами производят прямыми методами отбора почвенных проб на изучаемых территориях и их химического анализа на...
-
Сравнивая величины рассеянного и падающего света Ir и Io можно определять концентрацию веществ в растворе. Такой метод исследования называется...
-
Введение, Методы очистки активизацией микрофлоры - Биологические методы очистки грунтов
Методы биодеградации загрязнителей основаны на деструкции токсичных загрязняющих веществ различными видами микроорганизмов. Эффект достигается либо за...
-
Масс-спектрометрия (масс-спектроскопия, масс-спектрография, масс-спектральный анализ, масс-спектрометрический анализ) -- метод, исследования вещества...
-
Методы очистки воды - Способы очистки питьевой воды
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были...
-
Методы биопоглощения загрязнителей - Биологические методы очистки грунтов
Эти методы основаны на способности различных организмов, прежде всего растений, поглощать всевозможные токсичные компоненты из почв и грунтов,...
-
Электрохимические методы анализа - это совокупность методов качественного и количественного анализа, основанных на электрохимических явлениях,...
-
Загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами - Загрязнение почвы и акваторий
При ежегодной мировой добыче нефти 2 млрд. 500 млн. т. в год теряется около 50 млн. т., или примерно 2%. Земли и воды загрязняются при добыче нефти,...
-
Материалы и методы - Фитопланктон специального промышленного водоема В-17 ПО "Маяк"
Водоем В-17 представляет собой искусственный водоем, расположенный в естественной впадине рельефа. Начало сбросов радиоактивных отходов в Старое болото...
-
Хромато-масс-спектрометрия - Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг
Масс-спектрометры используются для анализа органических и неорганических соединений. Органические вещества в большинстве случаев представляют собой...
-
Методы очистки внесением культур - Биологические методы очистки грунтов
Методы внесения культур микроорганизмов применяются в тех случаях, когда необходимая аборигенная микрофлора отсутствует. Они могут применяться при...
-
Охрана и очистка морей и океанов, Методы устранения последствий загрязнения - Охрана водных ресурсов
Охрана морей и океанов должна проводиться не только физически, проводя различные исследования по очищению воды и внедрения новых методов и способов...
-
Последовательность операций при измерении концентрации пыли. Методы измерения концентрации пыли данной группы включают следующие основные операции: 1)...
-
Микробиологическое состояние и ферментативная активность нефтезагрязненных почв
Основное содержание исследования Казахстан на длительную перспективу предусматривает увеличение добычи "черного золота", а это, в свою очередь, ведет к...
-
ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ - Основы экологии
Поверхностные слои почвы легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений - токсикантов пагубно влияют на...
-
Главные загрязнители воды - Способы очистки питьевой воды
Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение воды. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей...
-
В зоне производственной деятельности нефтегазодобывающих управлений, использующих при разработке месторождений химические реагенты, достаточно широко...
-
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Перечислите основные меры по защите почв - Загрязнение биосферы и методы ее защиты
К основным направлениям по защите почв от деградации относятся следующие мероприятия: защита почв от заболачивания и засоления, водной и ветровой эрозии,...
-
Оптический метод Системы автоматического управления газоочистных установок могут быть высокоэффективными лишь при условии применения универсальных...
-
Область применения Настоящий нормативный документ устанавливает методику определения содержания взвешенных и прокаленных взвешенных веществ...
-
Незамкнутость техногенного круговорота приводит к загрязнению природной среды, в том числе почвы, различными химическими веществами: тяжелыми металлами,...
-
Рассеяние света. Определение светорассеивания Если пoмeстить мутный раствор в кювету фотометрического прибора, то световой поток, прoхoдя через кювету,...
-
Существует несколько подходов к классификации спектроскопических методов анализа. Классификационным критерием может быть вид электромагнитного излучения,...
-
Кадмий (Cd), Кадмий и почвы - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Кадмий и почвы В почвы кадмий поступает в составе отходов, образующихся при добыче и переработке цинковых, свинцово-цинковых, медно-цинковых руд; в виде...
-
В воздухе -- колориметрический метод, экстракционно-фотометрический метод, спектрографический метод; в биологическом материале -- колориметрический...
-
Основные методы очистки сточных вод - Проблемы загрязнения водоснабжения
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Материалы исследования Данными для дипломной работы послужили лабораторные исследования за химическим составом реки Тошня за 2011 - 2014 года,...
-
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек....
-
Обезвреживание и очистка сточных вод. Рациональное использование водных ресурсов - Основы экологии
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,...
-
Применяемые методики., Отбор и подготовка проб почвы к анализу - Мониторинг окружающей среды
Отбор и подготовка проб почвы к анализу Ход определения. Точечные пробы отбирают на пробной площадке из одного или нескольких слоев или горизонтов...
-
В настоящее время применяют следующие методы ликвидации нефтяных загрязнений водных объектов: -механические, -физико-химические, -химические,...
-
Биологические методы оценки. Биотестирование - Понятие и сущность биоиндикации
Оценка степени загрязнения может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это...
-
Методы экологических исследований - Методы экологических исследований
Методологической основой экологии является системный подход в исследованиях. На основе системного подхода изучают свойства высокоорганизованных объектов,...
-
Способы защиты почв от загрязнения - Экология человека
К основным направлениям по защите почв от деградации относятся следующие мероприятия: защита почв от заболачивания и засоления, водной и ветровой эрозии,...
-
Вермикуляция как способ утилизации органических отходов
В начале третьего тысячелетия как никогда ранее проявилось главное противоречие нашей эпохи: противоречие между потребностямиобщества в жизнеобеспечении...
Методы контроля - Способы рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с упором на подходы биоремедиации