Спосіб визначення рівня забруднення грунту нафтою і нафтопродуктами

Спосіб визначення рівня забруднення ґрунту нафтою і нафтопродуктами, який включає виго товлення контрольних зразків та виявлення забрудника за спектральними характеристиками і побудову градуювальних (каліброваних) графіків, який відрізняється тим, що виготовляють зразки різних генетичних типів, із вмістом гумусу від 1 до 5% та розподіляють їх на дві групи за періодами деградації вуглеводнів (до 1 та 1-12 МІСЯЦІВ), досліджують вміст забрудника у інфрачервоній частині спектра при довжині хвилі 2-50 мм 1 та будують калібровані графіки рівня забруднення ґрунту у визначені періоди, а одержані дані використовують для порівняння з ґрунтами, які обстежують Винахід відноситься до способів визначення ступеню забруднення ґрунту екзогенними речовинами, зокрема нафтою та нафтопродуктами (дизельне пальне, керосин, мазут та ІНШІ) та може знайти застосування у прикладній екології Відомий метод визначення вмісту нафти і нафтопродуктів (вуглеводнів) у ґрунті шляхом гарячої або холодної екстракції органічними розчинниками (п-гексан, тетрахлорметан) [1] Вихід вуглеводнів з ґрунту при цьому є складною функцією та залежить від цілого ряду параметрів, а саме вологості зразка, температурного режиму екстракції, природного вмісту гумусоподібних речовин, які розчиняються неполярними екстрагентами Як свідчать експериментальні дані, фоновий вміст таких речовин у незабруднених ґрунтах становить 70-200мг/кг [2] Сумарна помилка екстракційного методу становить близько 20% [3] Недоліками цього методу є довготривалість, дороговартісність і ШКІДЛИВІСТЬ ДЛЯ здоров'я аналітиків Все це обумовлює непридатність екстракційного визначення нафти у ґрунті для експресаналізу при обстеженні великих площ земель Найбільш близьким аналогом по технічній суті та досягаемому результату є спосіб визначення ступеню сумарного забруднення темнозабарвленими нафтопродуктами [4], згідно якого вміст забрудника визначають за величиною спектрального коефіцієнта відбиття на довжині хвилі 700нм на градуїровочному графіку Останній створюється за контрольними зразками, які одержують шляхом змішування ВІДПОВІДНОГО нафтопродукту із зразками чистого ґрунту, відібраними на тій місцевості, де відбулось забруднення Основним недоліком цього методу є низька характеристичність спектру у видимій області, що не дозволяє розрізняти темнозабарвлені вуглеводні нафти від органічних речовин ґрунту (гумус) Наслідком цього є небхідність створення такої ж КІЛЬКОСТІ градуїровочних графіків, скільки різних ґрунтів буде досліджуватись, що робить практично неможливою оцінку ступеню забруднення при відсутності незабрудненого аналогу (наприклад, обстеження по трасі нафтопроводу), або в умовах строкатості ґрунтового покриву В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу визначення рівня забруднення ґрунту нафтою та нафтопродуктами (темнозабарвленими вуглеводнями) та шляхом вибору для аналізу ґрунту оптимально інформативної частини спектру (або спектрального коефіцієнту відбиття) та довжини хвилі, забезпечити можливість підвищення селективності способу, тобто ідентифікації різних темнозабарвлених речовин, наприклад, вуглеводнів нафти, органічних речовин тощо Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі, який містить виготовлення контрольних зразків та виявлення забруд Ю 51113 нику за спектральними характеристиками і побупці й просівають крізь сито з діаметром отворів 1 дову градуїровочних (каліброваних) графіків, у мм У ВІДПОВІДНОСТІ з часом, що минув з моменту ВІДПОВІДНОСТІ до винаходу виготовляють зразки забруднення ґрунту, вимірювання вмісту нафти та різних генетичних типів, із вмістом гумусу від 1 до нафтопродуктів проводиться за першим або дру5% та розподіляють їх на дві групи за періодами гим з перелічених графіків деградації вуглеводнів (до 1 та 1-12 МІСЯЦІВ), до5 Запропонований спосіб дає можливість висліджують вміст забрудника у інфрачервоній часзначити забруднення нафтою в інтервалі 104тині спектру при довжині хвилі 2-50мм 1 та будують 2х105мг/кг ґрунту з точністю до 20% за умови прикалібровані графіки рівня забруднення ґрунту у родного вмісту гумусу в досліджуваному зразку до визначені періоди, а одержані дані використову2,5% У інших випадках або при відсутності відоють для порівняння з ґрунтами, які обстежують мостей про вміст гумусу в ґрунті, запропонований спосіб дозволяє визначити рівні забруднення ниЗапропонований спосіб здійснюється таким зький (до 2х104мг/кг), середній (2x10 -105мг/кг) або чином високий (понад 105мг/кг) Така напівкількісна оцінка 1 Калібровочнии графік будується на зразках є достатньою для визначення обсягів забруднення ґрунтів різних генетичних типів піщаного, суземель при аварійних розливах нафти, дозволяє піщаного, суглинкового і глинистого гранулометриприйняти рішення про застосування відповідної чного складу із вмістом гумусу від 1 до 5% технології детоксикації й створює передумови для 2 Зразки зазначених ґрунтів у повітрянобезконтактного дистанційного моніторингу ґрунтів сухому стані штучно забруднюються нафтою або на об'єктах нафтогазопромислового комплексу ВІДПОВІДНИМ нафтопродуктом у КІЛЬКОСТІ ВІД 0,2 до 20%, витримуються у закритих бюксах протягом 3Приклад 1 Визначення вмісту нафти у забру7 діб, розтираються у агатових ступках та просіваднених ґрунтах з різним вмістом гумусу ються крізь сито з діаметром отворів 1 мм На На відміну від прототипу, запропонований споодержаних таким чином стандартних зразках бусіб дає можливість діагностувати нафтове забруддується калібровочнии графік на інфрачервоному нення ґрунту незалежно від вмісту в останньому аналізаторі (інфралайзері) для визначення ступеорганічної речовини Експериментальна перевірка ня забруднення протягом першого періоду деграцього була проведена на зразках ґрунтів, одібрадації вуглеводнів (до 1 місяця з моменту надхоних вздовж траси нафтопроводу Одеса-Броди у дження на поверхню ґрунту) ЛЬВІВСЬКІЙ області, природний вміст гумусу в яких становив від 1,4 до 4,9% Ґрунти були штучно за3 Після ЦЬОГО одержані зразки витримують у бруднені нафтою у КІЛЬКОСТІ 1, 5 і 10% за масою відкритому стані протягом 2-3 МІСЯЦІВ І використоЗа два тижня після цього у забруднених ґрунтових вують для побудови другого калібровочного графізразках був визначений вміст нафти за способомка для визначення ступеня забруднення протягом прототипом (калібровочнии графік побудований на другого періоду деградації вуглеводнів у ґрунті (1чорноземі опідзоленому) і запропонованим спосо12 МІСЯЦІВ) бом 4 Зразки забрудненого ґрунту висушують до повітряно-сухого стану, розтирають у агатовій стуТаблиця 1 Вміст нафти у ґрунті, % 0 1 5 10 Результати вимірювання при ВМІСТІ гумусу в ґрунті, % 1,8 1,9 2,7 3,8 1,7 1,4 1,6 4,4 4,9 4,8 3,5 4,2 5,2 4,7 6,0 7,0 7,0 4,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5,4 4,5 5,2 6,1 5,5 7,1 7,5 7,6 5,4 0 0 0 0 0,1 0 0 0 8,9 8,8 0 9,3 10,0 8,9 10,7 10,1 10,2 8,9 4,1 3,1 4,9 4,1 4,4 4,5 3,0 0,8 1,5 18,9 13,1 14,1 16,4 12,8 15,2 16,4 16,8 18,9 17,8 8,5 9,8 10,7 8,5 10,1 5,9 5,9 6,9 Результати експерименту зведені в таблицю 1, де вміст нафти в штучно забруднених ґрунтах, визначений за прототипом (чисельник) та запропонованим методом (знаменник), свідчать, що розроблений нами спосіб дозволяє чітко виявити забруднення ґрунту нафтою при масовій частці останньої більше за 1% Слід відзначити, що точність визначення запропонованим способом суттєво погіршувалась у ґрунтах з вмістом гумусу понад 4% Приклад 2 Необхідність часової диференціації калібровочних графіків Чорнозем опідзолений був забруднений нафтою у КІЛЬКОСТІ від 0,25 до 10% Визначення вмісту нафти у ґрунті запропонованим способом проводилось через 11 МІСЯЦІВ після цього за калібровкою, що відповідала першому і другому етапам бюдеградацм нафти Результати експерименту, наведені на Фіг 1, доводять необхідність витримування ВІДПОВІДНОГО терміну перебування нафти в 51113 ґрунтових зразках калібровочного графіку Калібровка інфрачервоного аналізатора на зразках із "свіжим" штучним забрудненням нафтою або нафтопродуктами може призвести до вибору в якості оціночного показника вмісту летучих легких вуглеводнів Внаслідок цього по мірі випаровування останніх буде погіршуватися і точність вимірювання Калібровка, проведена на зразках, що були витримані відкритими протягом 1,5 місяця після забруднення нафтою, дозволила одержати задовільні результати вимірювання через 3, 6, 9 і 12 МІСЯЦІВ, з варіабельністю ознаки в межах 20% (Фіг 2) Проведені дослідження підтверджують ДОЦІЛЬНІСТЬ і ефективність нових прийомів, які складають основу винаходу, а саме вимірювання в інфрачервоній частині спектру, застосування для цього інфрачервоних аналізаторів з автоматичним пошуком характеристичної гумусу і Пран складом, диференціація калібровочних графіків за часом Перевага запропонованого способу визначення рівня забруднення ґрунту над існуючим прототипом можливість відрізняти нафтові вуглеводні від гумусових речовин, зменшення витрат часу на аналіз, непотрібність у контрольних (незабрудне них) зразках ґрунту Як свідчать наведені результати, спосіб-прототип взагалі є непридатним для оцінки ступеню забруднення нафтою при відсутності окремої шкали для кожного ґрунту Джерела інформації 1 Ammosova Ya M , Orlov D S , Bocharmkova E A Extraction of oil hydrocarbons from polluted soils on monitoring purposes // Inter Org subst solv extr conf, Voronezh, Russia, Sept, 22-25, 1992 - Voronezh, 1992 - P 246-247 2 Эрнестова Л С , Возженникова В И , Тарасова Л А Влияние влажности образца и температуры экстракции на извлечение нефтепродуктов из почв // Загрязнение атмосферы и почвы Труды ИЭМ, вып 9(82) - М , 1978 -С 96-99 3 Груздкова Р А Спектрофотометрическое определение нефтепродуктов в пробах почвы // Гигиена и санитария -1993 №3 - С 73-74 4 Михайлова И А , Апполонова С А , Голодяев Г П Способ определения степени суммарного загрязнения темноокрашенными нефтепродуктами А с 1693480 СССР, МКИ5 G 01 №21/35 №4698684/25 Заявл 15 05 89 Опубл 23 1191 Бюл №43 10 і /£в. О -ггттт і 11 н і і і r r t T T f T T l i m n м и и і т т і ті 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 п 10 2 Початковий рівень забруднення, масові % 3 4 5 6 7 Початковий вміст нафти,% Фіг.2 ФІГ.1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 9 10