Загрязнение почв Республики Беларусь нефтепродуктами
Химическая и токсикологическая характеристики нефтепродуктов. Методы контроля смеси углеводородов. Анализ определения нефтяных продуктов в почве методом инфракрасной спектрометрии. Особенности мониторинга земли населенных пунктов и промышленных зон.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.03.2016 |
Размер файла | 253,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Мониторинг и методы контроля окружающей среды»
Загрязнение почв Республики Беларусь нефтепродуктами и методы контроля их содержания
Исполнитель:
Волынец В.В.
Руководитель:
Цуприк Л.Н.
Минск 2015
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
2. ХИМИЧЕСКАЯ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВЕ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, среди загрязнителей окружающей среды, в том числе и почв, нефть и нефтепродукты относят к наиболее распространенным. Попадание нефти и нефтепродуктов в окружающую среду приводит к возникновению экологически опасных ситуаций, вызывающих разрушение почвенного покрова, загрязнение атмосферы, проникновение нефти в водоемы, и, в итоге, к обширному токсическому воздействию нефти и нефтепродуктов на живые организмы.
Загрязнение нефтью оказывает отрицательное воздействие на химические, физические и биологические свойства почв. Под влиянием нефти и ее компонентов изменяется численность микроорганизмов основных физиологических групп, ухудшаются агрофизические, агрохимические свойства почвы, снижаются активность окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов, обеспеченность почвы подвижными формами азота и фосфора.
В Республике Беларусь работают предприятия по добыче, переработке и транспортировке нефти и нефтепродуктов, активно развиваются предприятия нефтехимической, топливно-энергетической и других отраслей промышленности, широко используется личный и общественный автотранспорт, то проблемы загрязнения почв страны нефтепродуктами стоит очень остро.
В настоящее время уже существуют различные методы определения нефтепродуктов в почве, а так же разрабатываются новые и совершенствуются старые методы. [4, 6, 8, 13, 14].
Цель работы - охарактеризовать уровень загрязненности почв Республики Беларусь нефтепродуктами и методы контроля их содержания.
Задачи:
- изучить степень загрязненности нефтепродуктами почв республики,
- определить современные методы контроля за содержанием нефтепродуктов в почве;
- дать характеристику ИК-спектрометрического метода для определения содержания нефтепродуктов в почве.
1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ НЕФТЕПРОДУКТАМИ
Почва - поверхностный слой суши, измененный под воздействием внешних условий почвообразования (климат, растительность, живые организмы, рельеф) и обладающий плодородием. Состоит из твердой (минералы, органо-минеральные и органические соединения, образующие гумус), жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и живой (почвенная фауна и флора) частей [7].
Почвенный покров принимает на себя давление потока промышленных и коммунальных выбросов и отходов, выполняя важнейшую роль буфера и детоксиканта. Почва аккумулирует тяжелые металлы, пестициды, углеводороды, детергенты, другие химические загрязняющие вещества, предупреждая тем самым их поступление в природные воды и очищая от них атмосферный воздух. В почве многие химические загрязняющие вещества претерпевают глубокие изменения. Углеводороды, пестициды, детергенты и другие соединения, с одной стороны, могут быть минерализованы или трансформированы в вещества, не оказывающие токсичного воздействия на микроорганизмы, растения, животных и человека. С другой стороны, эти вещества или их производные, а также тяжелые металлы, фтор, оксиды азота и серы в первоначальном или преобразованном виде интенсивно связываются минеральными и органическими веществами почвы, что резко снижает их доступность растениям и соответственно общий уровень токсичности. Наибольшей буферной емкостью и способностью снижать негативное влияние загрязняющих веществ на растительные и животные организмы обладают почвы с высоким содержанием гумуса, с тяжелым гранулометрическим составом, высокой емкостью поглощения. Однако, природная сопротивляемость почв, их естественная буферность не беспредельны.
В ближайшей к источнику загрязнения зоне содержание загрязнителей часто значительно превышает предельно допустимые концентрации, вследствие их суммарного воздействия гибнет растительность, поверхность почвы обнажается и подвергается усиленной эрозии и дефляции. Почвенный покров разрушается практически необратимо, и его восстановление требует уже значительных материальных затрат.
Мониторинг земель (почв) представляет собой систему наблюдений за состоянием и изменением почвенного покрова под влиянием химических, механических, биологических и иных загрязнителей.
Целью мониторинга химического загрязнения земель является получение достоверных данных о содержании загрязняющих веществ в почвах для оценки уровней и динамики загрязнения. Этот вид мониторинга окружающей среды проводится в рамках Национальной системы мониторинга окружающей среды по следующим направлениям:
? мониторинг почв населенных пунктов и промышленных зон;
? мониторинг загрязнения почв придорожных полос автодорог республики;
? мониторинг фонового загрязнения почв;
? мониторинг загрязнения почв сельскохозяйственных угодий; остаточными количествами хлорорганических пестицидов.
Сеть мониторинга промышленного загрязнения городских почв включает около 1,5 тыс. пунктов наблюдения, являющихся паспортизированными участками земной поверхности приуроченными к объекту загрязнения и представляющих собой пробные площадки для отбора образцов почвы в пределах землеустроительных границ 44 городов республики. Наблюдения проводятся с 4-летней периодичностью.
Объектами в Республике Беларусь являются 1792 пункта наблюдений на землях сельскохозяйственного назначения, населенных пунктов, промышленности и транспорта (рис. 1.1).
Мониторинг земель на фоновых территориях осуществляется на сети пунктов наблюдений, включающих около 100 пунктов, которые расположены на удалении от источников воздействия и представлены пробными площадками с естественной растительностью и ненарушенным почвенным покровом. На пунктах наблюдений с периодичностью один раз в 3 года производится отбор и исследование почв на содержание приоритетных для территории Беларуси загрязняющих веществ [7].
Все работы по отбору проб почвы проводятся силами 41 подразделения Департамента по гидрометеорологии, а их химико-аналитические испытания
- Центром радиационного контроля и мониторинга окружающей среды, Могилевоблгидрометом и лабораторией физико-химических измерений и методических разработок ГУ РЦАК по аттестованным методикам, допущенным к применению в деятельности лабораторий экологического контроля.
Рисунок 1.1 - Схема размещения пунктов мониторинга почв. Условные обозначения:
- пункты мониторинга загрязнения почв городов и промышленных зон, - глобального фонового загрязнения почв, - загрязнения почв сельхозугодий пестицидами, - загрязнения придорожных полос
Источники загрязнения нефтепродуктами.
Источник, вносящий в окружающую среду различные вредные вещества, микроорганизмы или тепло, называется источником загрязнения, вещество, нарушающее нормы качества воды, - загрязняющим [12]. К основным источникам загрязнения почв нефтепродуктами относятся промышленные предприятия, автотранспорт, а также аварийные утечки при нефтедобыче и транспортировке.
В Беларуси промысловая добыча нефти производится с 1965 г. на 45 месторождениях, расположенных в Речицком, Светлогорском, Калинковичском, Хойникском, Лоевском, Жлобинском, Гомельском районах Гомельской области и в Глуском районе Могилевской области из 508 скважин.
По территории Беларуси проложены нефтепроводы, общая протяженность магистральных нефтепроводов разного диаметра составляет 2,9 тыс. км. За последние 15 лет на магистральных нефте- и продуктопроводах было зарегистрировано более 10 аварий с разливом нефтепродуктов [12].
Кроме того, в республике активно работают предприятия топливно-энергетического комплекса, нефтехимической промышленности и др., которые также активно загрязняют окружающую среду нефтепродуктами.
Результаты мониторинговых исследований, выполненных на территории Беларуси позволили выявить широкое распространение и высокие уровни загрязнения почв и почвогрунтов нефтепродуктами. Содержания нефтепродуктов при этом отличаются значительной вариабельностью: от фоновых (менее 5 мг/кг) до ураганных (более 100 000 мг/кг) значений. Последние характерны для мест утечек (разливов) нефтепродуктов.
Высокие содержания нефтепродуктов (более 5000 мг/кг) зафиксированы в зонах воздействия нефтедобычи, автозаправочных станций, нефтебаз и складов горюче-смазочных материалов, хранилищ твердых бытовых и промышленных отходов, бывших военных баз, автомобильных дорог, машинно-тракторных станций и др.
В городах небольшие содержания нефтепродуктов характерны для коммунально-складских и транспортных зон. Роль ландшафтных условий выражается главным образом в преимущественном накоплении нефтепродуктов в днищах ложбин стока и оврагов, замкнутых понижениях и поймах рек [12].
На основании обобщения результатов выполненных исследований и литературных данных В. С. Хомич предлагает использовать следующую градацию степени загрязнения почв нефтепродуктами:
1. менее 5 мг/кг - естественный фон;
2. 5...50 мг/кг - региональный фон;
3. 50...250 мг/кг - слабозагрязненные;
4. 250...1 000 мг/кг - среднезагрязненные;
5. 1 000...5 000 мг/кг - сильнозагрязненные;
6. более 5 000 мг/кг - очень сильнозагрязненные.
Первый уровень соответствует естественному фону, встречается лишь на значительном удалении от городов и автодорог. Второй уровень формируется под влиянием регионального загрязнения. Характерен для почв на большей части территории Беларуси, приурочен преимущественно к зонам влияния городов, а также старопахотным землям. Третий уровень наиболее часто встречается в городах, четвертый - на придорожных полосах, на периферии почвенно-геохимических аномалий, приуроченных к локальным источникам загрязнения среды нефтепродуктами. С последними связаны пятый и шестой уровни загрязнения почв.
В 2013 г. в рамках наблюдений за химическим загрязнением земель проводимых на территории населенных пунктов на территории населенных пунктов РЦРКМ обследовано 6 городов: Барановичи, Белоозерск, Березовка, Минск, Мозырь, Солигорск, показало высокое содержание в почвах нефтепродуктов (табл. 1.1). Значения, превышающие ПДК нефтепродуктов в почвах, отмечены для всех обследованных городов, за исключением Бело-озерска и Березовки. Максимальное значение зарегистрировано в Минске на уровне 5,4 ПДК. Наибольшее количество загрязненных проб характерно для Минска и Солигорска- 65 и 35% соответственно [9].
Таблица 1.1 Содержание нефтепродуктов в почвах городов Беларуси в 2013г., мг/кг
Город |
Минимальное и максимальное значения |
Среднее значение |
Доля почвенных образцов с концентрацией выше ПДК/ОДК, % |
Максимальное значение в долях ПДК/ОДК |
|
Барановичи |
8,3 ?162,5 |
40,2 |
10,0 |
1,6 |
|
Белоозерск |
17,2?77,6 |
40,7 |
0,0 |
0,8 |
|
Березовка |
13,1? 83,5 |
40,0 |
0,0 |
0,8 |
|
Минск |
31,4? 535,5 |
150,6 |
64,9 |
5,4 |
|
Мозырь |
15,3? 110,3 |
54,0 |
5,7 |
1,1 |
|
Солигорск |
33,8 ?180,0 |
85,7 |
35,0 |
1,8 |
Загрязнение почв на территории промплощадок. Промышленные предприятия относятся к наиболее существенным источникам загрязнения почв. Именно в зонах их воздействия сформировались интенсивные аномалии загрязняющих веществ. Во многих странах мира территории промышленных предприятий отнесены к числу загрязненных или потенциально загрязненных мест, подлежащих особому контролю, мониторингу и при необходимости очистке.
Согласно полученным результатам, уровни загрязнения почв промплощадок и перечень загрязняющих веществ существенно различаются, что связано со специализацией предприятий, историей их развития и другими факторами. Свинец и цинк являются приоритетными загрязнителями для почв промплощадок большинства предприятий.
Содержание нефтепродуктов в почвах нефтеперерабатывающих белорусских промышленных предприятий превышает установленный норматив в 34-76% проб почв, при этом на отдельных участках вблизи сливно-наливных эстакад эти превышения составляют сотни раз.
При аварийном загрязнении почв нефтепродуктами в число первоочередных мероприятий входят работы по сбору нефтепродуктов и водно-нефтяной эмульсии с почвы и поверхности воды, в том числе с использованием сорбентов, определению площади загрязнения и глубины проникновения загрязняющих веществ, рекультивации и обезвреживанию почвы посредством ее дискования, боронования, внесения минеральных удобрений, очистке прибрежных участков от загрязненного нефтепродуктами мусора.
В Республике Беларусь регулярно проводится мониторинг загрязнения почв различными веществами, в том числе и нефтепродуктами. Основными источниками загрязнения выступает автотранспорт, промышленные предприятия, аварийные разливы на нефтепроводах.
2. ХИМИЧЕСКАЯ И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Нефть является одним из основных факторов мирового экономического развития в настоящее время и остается важнейшим энергоресурсом на обозримое будущее. Относительно невысокие цены на нефть и нефтепродукты при больших объемах их потребления, отсутствие адекватной создаваемой угрозе политики по охране окружающей среды приводили к весьма значительным потерям, последствиями которых явились загрязнения почв и грунтов [4].
Нефть и продукты ее переработки - типичные загрязнители окружающей среды. В системах контроля качества природных вод, почв, воздуха их относят к обязательно нормируемым компонентам [3, 4].
Нефть (тур. neft, от перс. нефт) - горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. Сложная смесь алканов, некоторых циклоалканов и аренов, а также кислородных, сернистых и азотистых соединений.
Химический состав нефти зависит от района добычи и в среднем определяется следующими данными: углерод (83-87%), водород (12-14%), азот, сера, кислород (1-2%, реже 3-6% за счет серы). Десятые и сотые доли процента составляют многочисленные микроэлементы, набор которых в любой нефти примерно одинаков.
Под нефтепродуктами понимаются неполярные и малополярные углеводороды (алифатические, ароматические, ациклические), составляющие главную и наиболее характерную часть нефти и продуктов её переработки. Нефтепродукты разделяются на следующие основные группы: топлива, нефтяные масла, нефтяные растворители и осветительные керосины, твердые углеводороды, битумы нефтяные, прочие [6].
К топливам относят углеводородные газы, бензины, топливо для воздушно-реактивных двигателей, дизельные топлива, котельные топлива и др. Нефтяные масла - тяжелые дистиллятные и остаточные фракции нефти, подвергнутые специальной очистке. В качестве растворителей используют узкие бензиновые и керосиновые фракции, полученные прямой перегонкой нефти. К твердым углеводородам относят парафин, церезин, озокерит и их смеси с маслами. Битумы представляют собой твердые или вязкие жидкие вещества, получаемые из остаточных продуктов нефтепереработки (из остатков после перегонки смолистых нефтей, из гудронов и др.). Прочие нефтепродукты включают: кокс нефтяной, пластичные смазки, углерод технический, асидол, различные фракции перегонки нефти и продукты их переработки и др.
Обычно различают светлые и темные нефтепродукты. К первым относят авиа- и автобензины, бензины-растворители, авиакеросин, осветительные керосины, дизельные топлива, к последним - мазут, а также получаемые в результате его перегонки дистиллятные масла и гудрон.
Сырая нефть, а также основные продукты ее переработки представляют собой маслянистые или вязкие жидкости от светло-желтого до темно-коричневого цвета плотностью 0,73--1,04 г/см3. Растворяются в органических растворителях, в воде практически не растворимы.
В качестве эколого-геохимических характеристик основного состава нефти приняты содержание легкой фракции (начало кипения 200°С), метановых углеводородов (включая твердые парафины), циклических углеводородов, смол и асфальтенов, сернистых соединений [3].
Легкая фракция нефти, куда входят наиболее простые по строению низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафины) и ароматические углеводороды - наиболее подвижная часть нефти. Метановые углеводороды легкой фракции, находясь в почвах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы. Легкая фракция, мигрируя по почвенному профилю и водоносным горизонтам, расширяет, иногда значительно, ореол первоначального загрязнения. На поверхности эта фракция в первую очередь подвергается физико-химическим процессам разложения, входящие в ее состав углеводороды наиболее быстро перерабатываются микроорганизмами. С уменьшением содержания легкой фракции ее токсичность снижается, но возрастает токсичность ароматических соединений, относительное содержание которых растет.
Содержание твердых метановых углеводородов (парафина) в нефти (от очень малых количеств до 15-20%) - важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах. Твердый парафин не токсичен для живых организмов, но вследствие высоких температур застывания (+18єС и выше) и растворимости нефти (+40єС) в условиях земной поверхности он переходит в твердое состояние, лишая нефть подвижности. Он надолго может «запечатать» все поры почвенного покрова, лишив почву свободного влагообмена и «дыхания». Это, в свою очередь, приводит к полной деградации биоценоза [3].
К циклическим углеводородам в составе нефти относятся нафтеновые (циклоалканы) и ароматические (арены). О токсичности нафтеновых углеводородов сведений почти не имеется. Циклические углеводороды с насыщенными связями окисляются очень трудно. Биодеградацию циклоалканов затрудняет их малая растворимость и отсутствие функциональных групп.
Ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти. С увеличением ароматичности нефти увеличивается ее гербицидная активность. Содержание ароматических углеводородов в нефти изменяется от 5 до 55%, чаще всего от 20 до 40%. Полициклические ароматические углеводороды, т. е. углеводороды, состоящие из двух и более ароматических колец, содержатся в нефти в количестве от 1 до 4%. Ароматические углеводороды трудно поддаются разрушению. Обычно они окисляются микроорганизмами.
Смолы и асфальтены относятся к высокомолекулярным неуглеводородным компонентам нефти. Смолистые вещества очень чувствительны к элементарному кислороду и активно присоединяют его. На воздухе смолистая нефть быстро густеет, теряет подвижность. Если нефть просачивается сверху, ее смолисто-асфальтеновые компоненты сорбируются в основном в верхнем, гумусовом горизонте, иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается поровое пространство почвы. Смолисто-асфальтеновые компоненты гидрофобны. Обволакивая корни растений, они резко ухудшают поступление к ним влаги, в результате чего растения засыхают. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их метаболизма идет медленно, иногда десятки лет. Токсическое же влияние оказывают некоторые тяжелые металлы в составе смол и асфальтенов [3].
При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов:
1) уникальная многокомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения;
2) гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития;
3) многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т. д. [3].
Процесс естественного фракционирования и разложения нефти начинается с момента ее поступления на поверхность почвы. Выделяют три наиболее общих этапа трансформации нефти в почвах:
1) физико-химическое и частично микробиологическое разложение алифатических углеводородов;
2) микробиологическое разрушение главным образом низкомолекулярных структур разных классов, новообразование смолистых веществ;
3) трансформация высокомолекулярных соединений; смол, асфальтенов, полициклических углеводородов.
Длительность всего процесса трансформации нефти в разных почвенно-климатических зонах различна: от нескольких месяцев до нескольких десятков лет [2].
Токсическое действие на человека. Пары нефтепродуктов высокотоксичные, они оказывают отравляющее действие как на организм человека , так и на окружающую среду в целом. Особенно токсичны пары сернистых, а также этилированных бензинов. Легкая фракция нефти, куда входят наиболее простые по строению низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафины) и ароматические углеводороды, является наиболее подвижной и наименее токсичной ее частью. Токсичность бензина значительно возрастает в результате его этилирования.
Пары нефтепродуктов часто попадают в организм человека через органы дыхания, через кожу, иногда с водой, пищей и всасываются в кровь. Нефтепродукты оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки и глаза. Их токсичность зависит от фракционного и химического состава.
Высокие концентрации нефтепродуктов могут оказывать наркотическое действие и вызывать острые отравления. Нефтепродукты с низкими содержаниями ароматических углеводородов вызывают судороги. Высокое содержание ароматики может приводить к хроническим отравлениям. Отравления нефтью и нефтепродуктами вызывают функциональные изменения со стороны центральной нервной системы, снижение кровяного давления, сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы, поражения печени, нарушение желудочной секреции.
Нормирование загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами. 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.
Минимальный уровень содержания нефтепродуктов в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение качества природной среды, рассматривается как верхний безопасный уровень концентрации (ВБУК). 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) [13].
В обзоре МакДжила [14] приводятся данные исследователей из разных стран по установлению безопасных пределов содержания нефти и нефтепродуктов в почвах. Эти оценки существенно расходятся по причине резко различных климатических и почвенных условий тех районов, где проводились эксперименты (табл. 2.2).
ПДК - это количество вредного вещества в окружающей среде, отнесенное к массе или объему ее конкретного компонента, которое при постоянном контакте или при воздействии в отдельный промежуток времени практически не оказывает влияния на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.
Таблица 2.2 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 потребует в 2-3 раза больше времени |
20000-50000 |
|
От высокой до очень высокой: нефть фронтально пропитывает почву на глубину 10 см; лишь немногие растения выживают; при рациональной рекультивации восстановление почвы займет 20 и более лет |
Свыше 50000 |
Гигиенические ПДК являются основным критерием качества окружающей среды и используются для оценки опасности экологической обстановки, установления связи загрязнения окружающей среды с риском развития нарушения здоровья населения.
Согласно Постановлению Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 29.04.2009 г. № 44 «Об утверждении предельно допустимых концентраций нефтепродуктов в почвах для различных категорий земель» установлены нормативы содержания нефтепродуктов в почвах (табл. 2.3).
Таблица 2.3 Предельно допустимые концентрации нефтепродуктов в почвах для различных категорий земель
Категории земель |
Нормативы ПДК нефтепродуктов в почвах (мг/кг) |
|
Земли населенных пунктов, садоводческих товариществ, дачных кооперативов; земли запаса; земли лесного фонда; земли водного фонда; земли сельскохозяйственного назначения; земли природоохранного, оздоровительного, рекреационного, историко-культурного назначения |
50 |
|
Земли промышленности, транспорта, связи, энергетики, обороны и иного назначения |
100 |
3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
При количественных оценках уровня нефтяных загрязнений наибольшее распространение получили методы инфракрасной спектрофотометрии, ультрафиолетовой люминесценции, газовой и газожидкостной хроматографии [11].
Метод ИК спектрометрии - это метод анализа веществ, в основу которого положена регистрация и обработка спектров поглощения веществом электромагнитного излучения инфракрасной области спектра. Органические молекулы поглощают ИК-излучение, частота которого совпадает с собственной частотой колебаний атомов молекулы.
Все органические вещества имеют в инфракрасном диапазоне свои индивидуальные спектры поглощения. 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 [11].
Дальняя ИК-область используется в основном для идентификации источника загрязнения, а также для определения типов нефтей по показателю ароматизированности и для структурно-группового анализа.
Качественный анализ:
1) В основу идентификации веществ методом ИК-спектрометрии положена специфичность ИК спектров поглощения веществ.
2) Каждому веществу присущ свойственный только ему набор полос и не существует двух веществ, которые имели бы одинаковые колебательные спектры. ИК-спектры различных классов органических и неорганических веществ сведены в атласы, в которых указаны условия подготовки образцов, условия регистрации спектров, тип спектрометра.
3) Идентификация неизвестного вещества по его ИК-спектру заключается в сопоставлении его спектра, зарегистрированного в условиях указанных в атласе с эталонным.
Количественный анализ базируется на основном законе светопоглащения и законе аддитивности оптических плотностей. Обычно применяют метод градуировочного графика. Для этого готовят серию проб с известным содержанием определяемого компонента, регистрируют спектры поглощения, измеряют поглощение Т в максимумам поглощения и строят градуировочный график в координатах Т?с. При получении значения Т, особенно для смеси веществ, пользуются методом базовой линии, поскольку фон в ИК области может быть достаточно высоким.
Значение ИК-спектрометрии в количественном анализе ограниченно, поскольку пределы обнаружения веществ достаточно высоки ? 10-% масс., ?5-20%, т.е. точность результатов невысока.
Пробоподготовка для ИК-детектирования не вызывает сложностей. Анализ требует малого количества вещества любой молекулярной массы в любом агрегатном состоянии. После анализа вещество остается неизменным [13]. Принципиально новым шагом явилось создание лабораторных Ик-спектрометров на основе Фурье-преобразования.
Флуориметрия (ее называют также люминесцентным анализом) - это определение концентраций вещества в соответствии с интенсивностью флуоресценции, которая возникает в процессе облучения изучаемого вещества с помощью ультрафиолетовых лучей. При наличии соответствующих условий таким методом можно детектировать присутствие даже ничтожных количеств.
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.
Несмотря на высокую чувствительность люминесцентного метода, 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, что приводит к значительным ошибкам [1].
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, а именно: ИК-спетрометрии, ультрафиолетовой люминесценции, газовой и газожидкостной хромотографии 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 [8].
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. 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.
Различная литература по методам определения нефтепродуктов в почве, представляет нам информацию о том, что наиболее перспективным является газохроматографический метод, особенно в сочетании с ИК-спектрометрией. Основное преимущество у этого метода это то, что он позволяет определять индивидуальные компоненты в смеси нефтепродуктов. Однако при выполнении массовых анализов его использование ограничено низкой производительностью и высокой стоимостью аналитических работ [13]. токсикологический нефтепродукт инфракрасный спектрометрия
Методы биоиндикации и биотестирования почв.
Биодиагностика антропогенных изменений относится к экспрессным методам анализа и, кроме того, дает комплексную оценку экологического состояния почвы. Существует множество биологических показателей, с помощью которых оценивается состояние почв. Наиболее важными являются интегральные показатели биологической активности: токсичность, «дыхание», количество свободных аминокислот и белков. Интенсивность дыхания почвы является исключительно вариабельной величиной и зависит от большого количества факторов (температурного режима, влажности, состояния фитоценоза и др.). Для оценки экологического влияния загрязнений необходимо проводить сравнение данных, полученных на разных участках в максимально близких условиях.
Применение микроорганизмов для оценки интегральной токсичности почвы и создание на их основе комплексной системы чувствительных, достоверных и экономичных биотестов является перспективной областью исследований. Набор тест-объектов из семян растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных и ферментов можно использовать как в полном объеме, так и частично, в зависимости от целевого назначения исследований и степени нефтяного загрязнения почвы. Если пробы с почвенными ногохвостками и активность ферментов дают хорошую количественную характеристику токсичности почвы при низкой и средней степени ее загрязнения, то микробиологические тесты удобны для описания состояния сильнозагрязненных высокотоксичных почв [5].
В таблицах 3.1 и 3.2 приведены различные приборы и методы, применяемые для определения нефтепродуктов [6].
Таблица 3.1 Некоторые приборы для определения нефтепродуктов в почвах
Марка прибора |
Принцип работы |
Диапазон измерения массовых концентраций нефтепродуктов, мг/кг |
|
ОСМА-350 |
ИК-спектрометрия |
0-1000 |
|
НЕВОД |
ИК-фотометрия |
20-10000 |
|
АН-2 |
ИК-фотометрия |
0,005-10%масс |
|
КН-2 |
ИК-спектрофотометрия |
50-100000 |
|
МИКРАН-1 |
ИК-спектрометрия |
0-1000 |
Таблица 3.2 Сопоставление различных методов определения содержания нефтепродуктов
Метод |
Измеряемый параметр |
Доля соответствующих структурных групп, % |
|
Гравиметрический |
Сумма нефтепродуктов |
100 |
|
ИК-фотометрический |
Суммарное поглощение СН2-, СН3-, СН- групп |
75-95 |
|
ИК-спектрометрический |
Раздельное поглощение СН2-, СН3-, СН- групп |
75-95 |
|
УФ-фотометрический |
Суммарное поглощение ароматическими кольцами |
5-25 |
|
Флуориметрический |
Суммарное флуоресцен-тное излучение ПАУ |
0-1 |
|
ГХ, ГХ-МС |
Компоненты нефтепродуктов |
Относительно летучие (хроматографиуемые соединен.) |
Для исчерпывающей оценки нефтяного загрязнения необходимо применять группу методов. Вместе с тем для практических целей часто бывает вполне достаточно применение какого-либо одного интегрального метода, например ИК-спектрофотометрического или гравиметрического.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВЕ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ
Контроль качества объектов окружающей среды производится по нормативно-технической документации с грифом «разрешено к применению в РБ». Существует «Перечень методик выполнения измерения, допущенных к применению в деятельности лабораторий экологического контроля предприятий и организаций», согласно которому нефтепродукты рекомендуется определять по следующим МВИ:
1) МВИ концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии (норматив ПДК ? 50 мг/кг; диапазон измерений: 50-20000 мг/кг; характеристика погрешности МВИ: 6,3-51%).
2) МВИ концентрации нефтепродуктов гравиметрическим методом.
Метод инфракрасной спектрометрии основан на идентификации состава органического вещества на основе его спектра поглощения в инфракрасной области. Органические молекулы поглощают ИК-излучение, частота которого совпадает с собственной частотой колебаний атомов молекулы. Каждый тип ковалентных связей в органической молекуле имеет собственную частоту колебаний и поглощает ИК-излучение определенной, характерной для данного типа связи частоты (длины волны). Зная положение полос поглощения различных связей и групп в ИК спектре, можно с помощью этого спектра установить, имеются ли в исследуемом веществе те или иные фрагментные структуры.
Регистрация ИК-спектров производится на инфракрасных сканирующих или фурье-спектрометрах.
Инфракрасные (ИК) фурье-спектрометры так же, как и традиционные дисперсионные ИК-спектрометры, предназначены для измерения спектров поглощения проб исследуемых веществ в ИК-области спектра, которая характеризуется значениями длины волны электромагнитного излучения в диапазоне л = (0,8…50) мкм, что соответствует волновым числам н = 1/л в диапазоне (200- 12500) см-1. В данной области спектра проявляется поглощение, связанное с характеристическими молекулярными колебаниями, которые определяют индивидуальный вид ИК-спектра каждого вещества. Наиболее информативной для идентификации веществ является область (400-1800) см-1, которую по этой причине обычно называют областью «отпечатков пальцев».
Основное отличие ИК-фурье-спектрометров от традиционных состоит в том, что для получения спектра здесь не используются какие-либо дисперсионные элементы, решетки или призмы, пространственно раскладывающие излучение с различными длинами волн. Основным элементом фурье-спектрометра является двухлучевой интерферометр Майкельсона, состоящий из полупрозрачного для ИК-излучения светоделителя и двух зеркал, одно из которых может перемещаться, изменяя длину пути, проходимого пучком излучения.
Основные преимущества Фурье-спектрометров:
? Скорость: поскольку все частоты измеряются одновременно, большинство измерений занимает пару секунд, а не несколько минут.
? Чувствительность: чувствительность приборов, используемых для ИК-Фурье спектроскопии, сильно возросла по многим причинам. Используются более чувствительные детекторы, более высокое оптическое пропускание, что позволяет снизить уровень шума. Также быстрое сканирование - можно объединять несколько сканов, чтобы уменьшить случайные шумы до желаемого уровня (усреднение шума и накопление сигнала).
? Механическая простота: подвижное зеркало в интерферометре - это единственная часть прибора, которая постоянно движется. Поэтому вероятность нанесения механических повреждений очень мала.
? Внутренняя калибровка: в ИК-Фурье спектрометрах используются лазеры He-Ne для внутренней калибровки длины волны. Это самокалибрующиеся измерительные приборы, и пользователю не нужно калибровать их вручную.
Эти и другие достоинства делают измерения при помощи метода ИК-Фурье спектроскопии очень точными и воспроизводимыми. Это очень надежный метод для идентификации с положительным результатом практически любого образца. Высокая чувствительность позволяет определять даже небольшое содержание примесей. Это делает ИК-Фурье спектроскопию незаменимым инструментом для достоверного качественного анализа, будь то сравнительный анализ или анализ неизвестных примесей [16].
Порядок проведения исследования
Методика определения нефтепродуктов в почве основана на экстракции нефтепродуктов из почвы четыреххлористым углеродом с одновременной очисткой элюатов на окиси алюминия в колонке. Концентрации углеводородов в пробе определяются ИК спектрометрическим методом (ИКС).
ИКС метод основан на измерении интенсивности С-Н-связей: метиленовых - СН2 и метильных - CH 3 групп в области 2700-3100 см-1. Количественное определение нефтепродуктов проводят по калибровочным графикам, полученным на основании искусственной смеси углеводородов.
Чувствительность ИКС метода определения нефтепродуктов в почве составляет 0,02 г/кг воздушно-сухой навески [15].
Реактивы
Алюминий окись (А l 2 O 3 ) безводный ч., МРТУ 6-09-5296-68. Перед употреблением реактив активируют прокаливанием при t =600 ± 10 °С в течение 4 ч.
Углерод четыреххлористый осч., МРТУ 6-09-2666-65. Проверяют чистоту каждой партии на примеси органических соединений (наличие поглощения в области 2700-3100 см-1) относительно четыреххлористого углерода, перегнанного при 76,6 ± 0,2 °С и пропущенного через колонку с активированной окисью алюминия. При наличии примесей реактив перегоняют при 76,6 ± 0,2 °С.
?Изооктан (С8Н18) х.ч., ТУ 6П-8-68.
?Гексадекан (С16 H 34 ) х.ч., МРТУ 6-09-461467.
?Бензол (С6Н6) х.ч., ГОСТ 5955-68.
?Кальций хлористый ч., ГОСТ 4460-66.
?Вата, промытая четыреххлористым углеродом.
Приборы и посуда
Аналитические весы (ВЛР-200, АДВ-200 и т.д.).
Инфракрасный спектрометр типа ИКС-14, ИР-20, ИКС-2 и т.д.
Неразборные и разборные кюветы с окошками из кристаллов NaCl , стеклянные цилиндры (от спектрофотометра СФ-16 или СФ-4) и держатели для соответствующих кювет к ИК спектрометру.
Пробирки стеклянные, ГОСТ ПКСШ 14,5-20.
Хроматографическая колонка с внутренним диаметром 0,5-0,8 мм ( рис. 4.1).
Штатив для колонок ( рис. 4.2).
Цилиндры мерные объемом 50, 100 мл, ГОСТ 8682-70.
Стаканы мерные объемом 50, 100 мл, Н-50, Н-100 ТС, ГОСТ 10394-72.
Колбы мерные объемом 100 мл 4-100-2, ГОСТ 1770-74.
Пипетки па 1 мл 4-1-1, ГОСТ 20292-74.
Пипетки на 5 мл 7-1-5, ГОСТ 20292-74.
Сушильный шкаф Т-3.
Аппарат для перегонки растворителя.
Фарфоровая ступка с пестиком, ГОСТ 9147-73.
Мешки из плотной ткани для хранения проб.
Сито с диаметром отверстий 0,50 мм, ТУ 46-47 885-73.
Электрическая плитка ТУ 92-288-74.
Подготовка образцов к анализу
Из почвенных образцов в воздушно-сухом состоянии отбирают посторонние включения. Средние пробы образцов весом 30 г, подлежащие анализу, растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито 0,50 мм. Пробу квартуют и отбирают для анализа две параллельные пробы по 3-5 г. Если в пробе заведомо много нефтепродуктов, берут навеску 0,5-1,0 г (табл.4.1).
Проведение определения
На точность определения нефтепродуктов в большой степени влияет чистота посуды и применяемых реактивов. Вся используемая при анализе посуда (воронки, колонки, колбы, мерные стаканы, бюксы) должна быть тщательно вымыта и освобождена от следов жира путем встряхивания с небольшим количеством четыреххлористого углерода. Реактивы и растворитель должны быть очищены и перегнаны.
Мешающие влияния. На результаты определения могут оказывать влияние углеводороды неспецифических составляющих почвенного гумуса. К числу таких соединений относятся разнообразные физиологически активные вещества, углеводы, аминокислоты, различные пигменты, за которыми в настоящее время закрепился термин “липиды”. Критерием оценки их вклада является фоновый уровень содержания неполярных и малополярных соединений в пробе почвы, взятой в месте этого же региона, не подергавшемся загрязнению. Литературные данные свидетельствуют о том, что доля неполярных и малополярных углеводородов естественного происхождения в почвах разного типа колеблется от 0,04 до 1,0 г/кг, причем наиболее частыми значениями являются 0,20-0,05 г/кг.
Экстракция нефтепродуктов и очистка экстрактов.
Экстракцию нефтепродуктов из почвенного образца и очистку элюата от примесей полярных углеводородов осуществляют одновременно в хроматографической колонке. Для этого готовят стеклянную колонку (1) (см. рис.4.1), помещают в нее ватный тампон (2), насыпают навеску сорбента (А l 2 О3) (3), смачивают его растворителем СС l 4 , засыпают навеску пробы (4), сверху заливают тем же растворителем (5). Процесс извлечения осуществляют при комнатной температуре при истечении элюата в приемник (мерный цилиндр или стакан) со скоростью 0,1-0,2 мл/мин. По мере прокалывания растворителя его доливают в колонку. Объем элюата, достаточный для количественного извлечения нефтепродуктов из почв с различным уровнем концентрации, указан в табл.4.1, в которой приводятся оптимальные условия экстракции. Объем элюата при ИКС окончании тщательно замеряют.
Рис.4.1 Хроматографическая колонка:
1 - колонка, 2 - ватный тампон, 3 - алюминий окись (А l 2 О3), 4 - почва, 5 - растворитель
Вклад в результаты анализа неконтролируемых факторов осуществляют с помощью постановки "пустого опыта". Для этого в каждой серии анализов ставят колонку, не содержащую пробу почвы, и пропускают 30 мл растворителя, как описано выше.
Таблица 4.1 Оптимальные условия экстракции нефтепродуктов из почв в колонке при комнатной температуре
Условия экстракции |
Уровень концентрации нефтепродуктов в почве, г/кг |
|||
1,0 |
1,0-20 |
>20 |
||
Навеска, г |
3-5 |
3-5 |
0,5-1,0 |
|
Объем элюата, мл |
20-30 |
40-60 |
60-70 |
|
Количество сорбента для хроматографической очистки, г |
1-3 |
1-3 |
3-5 |
С целью интенсификации процесса экстракции стеклянные колонки рекомендуется располагать на штативе ( рис.4.2).
Штатив для колонок состоит из двух кругов, жестко скрепленных шпильками. В верхнем вырезаются специальные гнезда для закрепления колонок или просверливаются отверстия, если используются колонки без кранов на конце. Нижний круг предназначен для расположения приемников (мерных цилиндров). Вся система насаживается на ось для свободного вращения. Такого типа штатив может быть рассчитан на 15-20 колонок, что позволяет одновременно анализировать такое же количество проб.
ИК спектрометрический анализ экстрактов
Приготовление стандартных растворов и построение калибровочных кривых. Для построения калибровочной кривой в качестве стандартного раствора используют смесь, состоящую из 2,5 мл изооктана, 5,0 мл н-гексадекана и 2,5 мл бензола; систематическая ошибка при этом не превышает 1,0 %. Полученную смесь растворяют в СС l 4 , в мерной колбе на
100 мл. Концентрация полученного раствора 77,8 ± 0,8 мг/мл (раствор А). Из раствора А готовят два рабочих раствора Б. По 1,0 мл раствора (А) разбавляют в мерных колбах на 25 мл (раствор Б1) и на 100 мл (раствор Б2). Растворы Б1 и Б2 содержат 3,10 ± 0,03 и 0,80 ± 0,01 мг/мл соответственно и служат основными стандартными растворами. Две серии стандартных растворов с концентрациями 3,10; 0,60; 0,40; 0,20 и 0,10 мг/мл готовят последовательным разбавлением соответствующих основных растворов Б1 и Б2четыреххлористым углеродом.
Одну кювету заполняют СС l 4 , предварительно пропущенным через колонку с окисью алюминия (кювета сравнения), другую - исследуемым раствором.
Рис.4.2 Штатив для колонок:
1, 2 - круги для размещения колонок и приемников для экстрактов соответственно; 3 - соединительные шпильки; 4 - крепежные болты; 5 - основание
Измеряют интенсивность поглощения каждого раствора на инфракрасном спектрометре в интервале длин волн 2700-3100 см-1.
Измерения проводят в неразборных или разборных кюветах (для концентрации нефтепродуктов ниже 1,0 г/кг). Разборные кюветы состоят из двух окошек из кристаллов NaCl (прилагаются к спектрометру) и стеклянного цилиндра длиной 10 мм (прилагается к спектрофотометру СФ-4А(СФ-16) или можно вырезать из тефлона).
Оптическую плотность рассчитывают методом базисной линии. Последнюю проводят как касательную к основанию двух пиков, соответствующих симметричным и асимметричным валентным колебаниям СН2 и СН3 групп, как показано на рис.4.3. Анализ ведут по полосе поглощения асимметричных валентных колебаний метиленовых групп (2926 см-1) либо по сумме оптических плотностей двух или трех длин волн.
Рис. 4.3 Измерение интенсивности поглощения раствора нефтепродуктов методом базовой линии:
АВ - базовая линия; I 0 , I - интенсивность падающего и прошедшего через раствор излучения
На регистрирующей ленте указывают дату анализа, маркировку пробы, толщину кюветы и объем элюата.
Оптическую плотность вычисляют по формуле
E=lg I0/I
Где: I 0 , I - интенсивность падающего и прошедшего через раствор излучения. При анализе нефтепродуктов по одной длине волны I измеряют в максимуме поглощения полосы aS - СН2 n =2926 см-1;
I 0 - интенсивность потока в отсутствие поглощения.
Далее строят калибровочные графики, откладывая по оси ординат оптическую плотность, по оси абсцисс - концентрацию нефтепродуктов (мг/мл) в пробе. Вид калибровочного графика изображен на рис.4.4.
Все стандартные растворы необходимо хранить только в стеклянной посуде с притертыми пробками при комнатной температуре в вытяжном шкафу.
Обработка результатов анализа.
Содержание (г/кг) нефтепродуктов в пробе (Х) при ИКС аналитическом окончании определяют по формуле:
Где: С - концентрация нефтепродуктов в пробе, найденная по калибровочному графику, мг/мл;
Рис.4.4 Калибровочный график для определения концентрации нефтепродуктов
V - объем исходного элюата, мл;
m - навеска пробы, г.
Метрологические характеристики
Вариационно-статистические характеристики ИК спектрометрического метода анализа почв на содержание в них нефтепродуктов представлены в табл.4.2
Таблица 4.2 Вариационно-статистические характеристики анализа нефтепродуктов в почве ИКС методом
Характеристика |
Интервал концентрации нефтепродуктов в почве, г/кг |
|||
0,05-1,00 |
1,00-20,0 |
>20,0 |
||
Среднее арифметическое |
0,09 |
2,77 |
69,5 |
|
Среднее квадратичное отклонение SХ |
4,60 Ч 10-2 |
0,28 |
4,4 |
|
Коэффициент вариации V% |
51,10 |
10,10 |
6,3 |
|
Стандартное среднее квадратичное отклонение D |
0,96 Ч 10-2 |
5,61 Ч 10-2 |
0,88 |
|
Относительная ошибка Q % при доверительной вероятности Р = 0,95 |
22,0 |
4,1 |
2,6 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами ? одна из сложных и многоплановых проблем экологии и охраны окружающей среды. Нефть и нефтепродукты являются распространенным загрязнителем почв на территории Республики Беларусь в силу развитости в стране различных отраслей промышленности, нефтедобычи и нефтетранспортировки, а также обширного парка автотранспорта. Мониторинг загрязнения почв осуществляется регулярно и фиксирует, что на протяжении последних лет ситуация остается стабильной без значительных улучшений. Для контроля загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами используются нормативы, утвержденные Министерством здравоохранения Республики Беларусь.
Экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами зависят от параметров загрязнения (химическая природа загрязняющих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения и др.), свойств почвы (структура почвы, гранулометрический состав, влажность почвы, активность микробиологических и биохимических процессов и др.) и характеристик внешней среды (температура воздуха, ветреность, уровень солнечной радиации и особенно доля ультрафиолетового излучения в свете, растительный покров и пр.).
...Подобные документы
Влияние нефти и нефтепродуктов на растения и на микробиологические процессы в почве. Микробная деградация углеводородов нефти. Отбор и характеристика штаммов антистрессовых симбиотических бактерий, осуществляющих деструкцию нефтяных загрязнений почвы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 19.05.2014Химическая характеристика почвы. Показатели для определения санитарного состояния почв. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве, степень их опасности. Методы отбора и подготовки проб, определения содержания микроэлементов в почве.
курсовая работа [53,9 K], добавлен 24.09.2012Сущность метода подземной закачки промышленных сточных вод. Объем и источники загрязнения подземных вод в США. Характеристика химического загрязнения почв Российской Федерации. Загрязнение почв отходами, нефтепродуктами, военно-промышленным комплексом.
реферат [2,5 M], добавлен 13.01.2012Основные компоненты нефти. Основные источники загрязнения водных объектов нефтепродуктами. Сущность механического, термического, физико-химического и биологического методов ликвидации аварийного разлива нефтяных продуктов. Назначение нефтесборных систем.
контрольная работа [13,4 K], добавлен 08.02.2015Значение нефти и газа в экономике России и мира. Последствия загрязнения атмосферы, гидросферы и почв нефтепродуктами. Пути решения экологических проблем при интенсивной добыче, транспортировке и переработке нефти. Задачи экологического мониторинга.
реферат [35,5 K], добавлен 21.02.2012Нефтепродукты как смесь углеводородов, различающихся размером молекул, их разновидности, физические и химические свойства. Принципы и технология получения низко- и высокомолекулярных парафиновых углеводородов, их негативное воздействие на экологию.
контрольная работа [19,6 K], добавлен 25.01.2011Проблема локальных загрязнений почвы, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов. Снижение количества микроорганизмов в почве как следствие загрязнения почвы нефтепродуктами. Пагубное влияние загрязнений на пищевые цепи. Способы рекультивации земель.
презентация [795,2 K], добавлен 16.05.2016Факторы, влияющие на экологическую обстановку Баренцева моря: воздействие мегаполисов и промышленных предприятий; загрязнение вод нефтепродуктами; радиационная опасность. Экологические аспекты изучения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа.
реферат [40,1 K], добавлен 15.11.2014Экологическая ситуация на территории Беларуси. Проблема радиоактивного загрязнения территории республики. Качество поверхностных вод. Деградация и загрязнение почв. Образование отходов производства, их накопление, переработка и вторичное использование.
реферат [362,6 K], добавлен 22.06.2009Организация мониторинга загрязнения атмосферного воздуха. Физические свойства диоксида серы, ее токсическое действие на организм человека. Анализ проб воздуха, отобранных на постах г. Екатеринбург на содержание диоксида серы, оценка ситуации в городе.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 19.11.2015Химические основы экологического мониторинга, экологическое нормирование, применение аналитической химии; пробоподготовка в анализе объектов окружающей среды. Методы определения загрязняющих веществ, технология многоуровневого экологического мониторинга.
курсовая работа [387,7 K], добавлен 09.02.2010Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду. Компоненты нефти и их действие. Нефтяное загрязнение почв. Способы рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с применением методов биоремедиации. Характеристика улучшенных методов.
курсовая работа [56,5 K], добавлен 21.05.2016Глобальные экологические проблемы: сокращение биоразнообразия Земли, деградация экосистем; потепление климата; разрушение озонового слоя; загрязнение атмосферы, воды, земель; увеличение населения Земли. Состояние окружающей среды в Республике Беларусь.
реферат [68,8 K], добавлен 24.10.2011Методы контроля полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в объектах окружающей среды. Выделение полиароматических углеводородов из образцов почв. Определение ПАУ в объектах окружающей среды методами жидкостной и тонкослойной хроматографии.
курсовая работа [309,0 K], добавлен 08.01.2010Изучение выбора места контроля загрязнения и поиска его источника с целью первичной оценки или отбора проб. Отбор проб объектов загрязненной среды (воды, воздуха, почвы, донных отложений, растительности, животного происхождения). Средства контроля почв.
курсовая работа [53,1 K], добавлен 19.06.2010Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.
реферат [54,0 K], добавлен 13.04.2008Агроэкологический мониторинг как общегосударственная система наблюдений и контроля за уровнем загрязнения агроэкосистем. Компоненты агроэкологического мониторинга и эколого-токсикологическая оценка. Агроэкологическая ситуация в области земледелия.
реферат [63,5 K], добавлен 13.12.2010Нитраты, нитриты и методы их определения в сельскохозяйственной продукции. Критерии оценки концентрации пестицидов и тяжелых металлов в почве и растениях. Белково-витаминные концентраты, определение ее предельных показателей для различных культур.
реферат [22,7 K], добавлен 28.11.2011Определение предельно допустимой концентрации вредных веществ. Основные методы мониторинга и очистки атмосферного воздуха, почв, гидросферы. Влияние экологических факторов на здоровье населения. Воздействие промышленного загрязнения на экологию города.
курсовая работа [955,7 K], добавлен 18.02.2012Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. Размещение и количество постов наблюдения. Характеристики загрязнения атмосферы. Мероприятия по очистке поверхностных вод от загрязнения: механическая и электрохимическая очистка, сорбция, дистилляция.
доклад [22,3 K], добавлен 06.02.2010