Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И РАСЧЕТА ОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛЛЮТАНТОВ В НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ

Околелова А.А. 1 Карасева А.С. 1 Куницына И.А. 1
1 ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», Волгоград
Содержание нефтепродуктов в почвах нефтеперерабатывающих предприятий – явление практически повсеместное. Существует несколько, утвержденных ГОСТАми методов их определения в почве. В настоящей работе проведена оценка полноты определения нефтепродуктов различными методами, предложен новый способ их расчета. Дана оценка состояния почвенного покрова промышленного предприятия, выявлены источники поступления поллютантов в почвы.
нефтепродукты
почвенный покров
методы определения
распределение по профилю
источники поступления
поллютанты
1. Околелова А.А. Рекультивация нефтезагрязненных земель Волгоградской области /. – Земледелие. – 2004. – № 3. – С. 25-26.
2. Околелова А.А. Фонд почвенно-генетического разнообразия и Красная книга почв Волгоградской области / Почвоведение. – 2006. – №8. – С. 1012–1018.
3. Околелова А.А. Расчет доли гумуса по результатам определения углерода органических соединений в почве / А.А. Околелова, Н.Г. Кокорина // Земледелие. – 2010. – № 1. – С. 73–74.
4. Околелова А.А. Состояние почвенного покрова нефтеперерабатывающих заводов // А.А. Околелова, И.А. Куницына // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. – 2010. – № 3. – С. 30–32.
5. Справочник химика. – М-Л., 1965. – Т. 2. – 1168 с.

Нефтепродукты в почвах промышленных объектов обнаруживают на поверхности, в почвенной толще и в грунте. Источниками загрязнения нефтепродуктами являются всевозможные разрывы, утечки, проливы нефтепродуктов, а также выбросы в атмосферу легких фракций углеводородов из-за разгерметизации, через дыхательные клапаны.

Объектом исследования послужили территория и окрестности нефтеперерабатывающего завода (НПЗ), расположенного в Волгоградской области. Инженерно-экологические изыскания проводили в месте расположения комбинированной установки электрообессоливания и атмосферно-вакуумной перегонки нефти ЭЛОУ-АВТ-1 тит. 715 на топливном производстве. Было отобрано 16 почвенных образцов с поверхности и заложено 6 почвенных разрезов. Мониторинговые площадки были заложены в 2010 году в окрестностях НПЗ, где было сделано два разреза - около западных проходных, на расстоянии 400 м от коксобитумной установки мощностью 250 тыс. т/год (разрез № 7 и с северной стороны на расстоянии 30 м за оградой, на равном удалении между бензиновой установкой мощностью 385 тыс. т/год и дизельной - мощностью 1,4 млн т сырья в год (разрез № 8).

Отбор проб проводили по ГОСТ 17.4.3.04-85, подготовку почв к анализу - по ГОСТ 17.4.4.02-84. Содержание нефтепродуктов (НП) в почве определяли по ГОСТ Р 51797-2001 двумя способами: путем экстракции н-гексаном на приборе «Флюорат 02-3М ЛЮМЭКС», в соответствии с ПНД Ф 14.1: 2.5-95, РД 52.2 4.476-95 и методом определения ИК-спектрометрии на приборе АН-2 с использованием четыреххлористого углерода (РД 52.24.476-95). Впервые метод измерения массовой доли нефтепродуктов на приборе АН-2 применен для изучения их содержания в почвах. В связи с этим нами была отработана технология его использования. Содержание органического углерода - по методу И.В. Тюрина (ГОСТ 23740-79).

В методике анализа почв на содержание НП на приборе «Флюорат» с помощью н-гексана оговаривают, что определению мешают «активные вещества, углеводы, аминокислоты, различные пигменты», за которыми в настоящее время закрепился термин «липиды» (с. 547, СанПиН 42-0128-4433-87).

Наиболее быстрым методом определения НП является ИК-фотометрия на приборе АН-2. Определение основано на выделении нефтяных компонентов из почвы их экстракцией четыреххлористым углеводородом (ССl4). Особенности метода заключаются в следующем: определение ведут после отделения других органических компонентов на колонке с оксидом алюминия. После выделения НП из почвы экстрактом ССl4, проводят их хромотографическим отделением от соединений других классов на колонке с оксидом алюминия и количественном их определении по интенсивности поглощения С-Н связей метиленовых (-СН2-) и метильных (-СН3) групп в инфракрасной области спектра (λ 2926 см-1 или 3,42 мкм). Учет входящих в состав НП ароматических углеводородов, не поглощающих в этой области, осуществляется с помощью специального искусственного стандарта, содержащего 25 % бензола. Химические характеристики экстрагентов приведены в табл. 1 (Справочник химика). Результаты определения концентрации НП двумя способами приведены в табл. 2.

Таблица 1

Характеристики органических растворителей

Соединение

Формула           

Растворимость, г в 100 мл

Вода

Этанол

Эфир

Гексан (диопропил)

Четыреххлористый углерод (тетрахлорметан)

СН3(СН2)4СН3

ССI4

0,01415

0,0825

5030

Бесконечно

Растворим бесконечно

Таблица 2

Содержание нефтепродуктов
в почвах, мг/кг

Разрез, №

Горизонт

Флюорат

АН-2

Δ

7

 

 

8

 

 

А

В1

В2

А (насыпной)

В1

В2

70

737

973

166

73

23

105

760

3462

310

170

50

35

23

2489

144

97

27

Таблица 3

Содержание нефтепродуктов в верхнем слое почвы, (0-5 см), мг/кг

№ п/п

НП

№ п/п

НП

№ п/п

НП

№ п/п

НП

1

213

5

144

9

28,1

13

255

2

99,6

6

61,5

10

62,2

14

20,7

3

147

7

19,1

11

398

15

180

4

415

8

71,7

12

277

16

53,3

Из анализа данных табл. 2 очевидно, что большие результаты получены при определении поллютантов с помощью СС14. Очевидно, что растворимость СС14 в воде 810 больше, чем диопропила, а значит, экстракция на приборе АН-2 более полная. В обоих случаях сохраняется зависимость - высокое содержание НП в почвах разреза № 7, особенно в иллювиальном горизонте. Можно предположить две причины полученных результатов:

1. Коксобитумная установка является источником выброса большого числа органического углерода, чем бензиновые и дизельные, тем более мощность первой втрое выше (она одна на все предприятие, а установок - несколько).

2. В почве восьмого разреза сверху - насыпной грунт, который периодически обновляют. Почвенный покров разреза № 7 представлен естественным сложением.

Обращает на себя внимание, что чем больше содержание НП в почве, тем выше расхождение в результатах анализа. Так как мониторинг, особенно импактный, ведут на территориях и объектах, наиболее подверженных риску загрязнения (1, 2), то более точным в данном случае будет метод определения на приборе АН-2.

Результаты анализов на содержание нефтепродуктов (Флюорат) в ходе почвенной съемки верхнего слоя на территории объекта приведены в табл. 3.

Загрязнение почвенного покрова нефтепродуктами на территории самого объекта выявило большее содержание в нем нефтепродуктов, чем почвенная съемка верхнего слоя. При почвенной съемке (16 точек отбора) среднее значение составило 152,83 мг/кг. В верхних горизонтах шести почвенных разрезов средняя концентрация НП равна 20060, при диапазоне их изменений от 7000 до 102 мг/кг.

Как правило, содержание нефтепродуктов и других поллютантов в почве дают в одной размерности - мг/кг. Но это не позволяет объективно оценить их содержание по нескольким причинам:

1. Количественные методы анализа определяют фактически не сами нефтепродукты, а содержание углерода.

2. Размерность мг/кг не соответствует международной системе СИ.

3. Невозможно сравнивать полученные результаты с содержанием углерода в незагрязненной почве, которое, как правило, определяют методом И.В. Тюрина, так как эти значения дают в процентах (3, 4).

Для перевода содержания НП, полученных в мг/кг в проценты, необходимо первую величину умножить на 10-4.

Результаты анализов и расчет содержания углерода по методу И.В. Тюрина и на приборе «Флюорат» в почвенном профиле шести разрезов приведены в табл. 4.

Почвы НПЗ подвергаются погребению и перемешиванию с инородными компонентами. Так как естественного почвенного покрова не сохранилось, то можно предположить, что в данном случае органический углерод представлен поллютантами. Особенно велико накопление органического углерода антропогенного происхождения в почвенном горизонте № 4, достигает значений 5,0 и 4,62 % на глубинах соответственно 20-50 и 50-100 см.

Таблица 4

Загрязнение почвенного покрова нефтепродуктами в почвенном профиле, %

Номер
разреза

Глубина, см

Сорг по Тюрину

НП

Номер
разреза

Сорг по Тюрину

НП

1

0-20

Не определен

Не определен

4

0,34

0,007

20-50

2,9

0,24

5,00

0,60

50-100

0,07

0,12

4,62

0,24

100-180

0,28

0,56

1,31

0,09

2

0-20

0,69

0,20

5

1,17

0,70

20-50

1,31

0,13

2,76

0,63

50-100

0,69

0,15

3,24

0,09

100-180

1,14

0,09

1,55

0,02

3

0-20

5,31

0,26

6

1,66

0,07

20-50

1,69

0,07

0,34

0,06

50-100

1,41

0,01

0,97

0,03

100-180

1,34

0,01

1,56

0,01

Нижележащие горизонты «повторяют» поверхностный рельеф, существовавший до планировки площадки строительства. В почвенном профиле существуют боковой сток, внутрипочвенная миграция элементов (2). Поэтому возможно внутрипочвенное распространение нефтепродуктов. Большее содержание НП в профиле почв можно объяснить практикой засыпки разливов почвенным слоем.

Выводы

1. При сравнении содержания НП в почвах большее их содержание выявлено при их экстракции четыреххлористым углеродом с определением на приборе АН-2.

2. Для объективного сравнения содержания в почве органического углерода естественного и антропогенного происхождения предлагаем перевод содержания нефтепродуктов из мг/кг в %. Для этого необходимо первую величину умножить на 10-4, что позволяет сравнивать их концентрацию с долей органического углерода незагрязненной почвы. В результате доля органического углерода почвы превышает содержание нефтепродуктов в 50,100, 1000 и более раз.

3. Периодическое обновление верхнего слоя в техногенных условиях снижает загрязнения поверхностного слоя почвенного покрова нефтепродуктами.


Рецензенты:

Рулев А.С., д.с.-х.н., зав. отделом ландшафтного планирования и аэрокосмических методов исследований, г. Волгоград;

Егорова Г.С., д.с.-х.н., зав. кафедрой почвоведения и общей биологии, декан агрономического факультета ГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия», г. Волгоград.

Работа поступила в редакцию 26.05.2011.


Библиографическая ссылка

Околелова А.А., Карасева А.С., Куницына И.А. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И РАСЧЕТА ОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛЛЮТАНТОВ В НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 8-3. – С. 687-689;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28608 (дата обращения: 09.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074