Методы контроля нефтяных загрязнений
Лекция 3. Физико – химические методы контроля загрязнений окружающей среды нефтью и нефтепродуктами
Учебные вопросы:
1. Нормирование загрязнения почвы и воды нефтью и нефтепродуктами.
2. Методы контроля нефтяных загрязнений.
3. Дистанционный мониторинг нефтегазовых объектов.
Литература по учебной дисциплине:
1. Федеральный закон № 7 – ФЗ от 10.01.2002г. Об охране окружающей среды.
2. Саксонов М.Н., Абалаков А.Д. и др. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико – химические и биологические методы. Учебное пособие – Иркутск: Ирк. Университет, 2005 – 114с.
3. Рубанова Н.А. Охрана окружающей среды при бурении скважин. Учебное пособие. Ухта: Ухт.инд.инст-т, 1997 – 52с.
Нормирование загрязнения почвы и воды нефтью и нефтепродуктами
Попадание нефти и ее компонентов в окружающую среду, будь то воздух, вода или почва, вызывает изменение их физических, химических, биологических свойств и характеристик, нарушая протекание естественных биохимических процессов. В ходе трансформации углеводороды нефти способны образовывать токсические соединения, обладающие опасными для здоровья человека свойствами, в том числе и канцерогенными, которые характеризуются стойкостью к микробиологическому расщеплению.
Сложность проблемы заключается не только в ее масштабах, но и в разработке критериев и методов борьбы с этим сложным и непостоянным по своему составу загрязнением. Что же такое нефть и ее производные – нефтепродукты? Нефть, как известно, горючее ископаемое, сложная смесь углеводородов (парафиновых, нафтеновых и в меньшей степени ароматических) с другими органическими соединениями (кислородными, сернистыми и азотистыми). Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 82-87 %, водорода – 11-14 %, серы – 0,1-5 %, а содержание азота и кислорода не превышает десятых долей процента. К кислородным соединениям нефти относятся нафтеновые кислоты, фенолы, асфальто-смолистые вещества. Сернистые соединения содержатся в нефтях главным образом в виде сероводорода, меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов и тиофанов, азотистые соединения – в виде гомологов пиридина, пиперидина, гидрохинолина. Кроме того, в нефти после ее озоления обнаружено свыше 20 различных элементов (Ca, Fe, Si, Zn, Cu, Al, Mg, Ni, V, Na, Sn, Ti, Mn, Sr, Pb, Co, Ag, Ba, Be, Cr и др.), содержание которых (в перерасчете на нефть) находится в пределах 5х10-6 – 1х10-3 %.
|
|
Предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтяных загрязнений в различных объектах окружающей среды зависят от вида нефтепродуктов или назначения воды и составляет:
· для воды – от 0,001 (фенол) до 3 мг/л. Принятое суммарное содержание нефтепродуктов в соответствии с ОСТ 38.01378-85 – 0,05 мг/л;
|
|
· для почвы – 0,1 мг/кг. Однако ПДК суммарного содержания нефтепродуктов в почве не стандартизировано; установлены ПДК для некоторых видов нефтепродуктов: бензол – 0,3 мг/кг; толуол – 0,3 мг/кг; ксилол – 0,3 мг/кг;
· для воздуха – 0,05 – 5 мг/м 3.
Разлитые нефтепродукты обычно существуют в четко различимых формах:
· свободной – разлитые НП плавают на поверхности открытых водоемов либо, просачиваясь через грунт, образуют на поверхности подземных водоносных горизонтах так называемые линзы (погребенная форма или техногенные месторождения НП);
· растворенной – НП растворимы в поверхностных или подземных водах; адсорбированной – НП связаны с почвогрунами;
· испаренной – НП, испаряющиеся с поверхности воды или почвы, а также их пары, мигрирующие в атмосферу через почвогрунты либо защемленные в их поровом пространстве.
Многообразие нефтепродуктов заключает в себе сложность проблемы их мониторинга: каждый из продуктов, имея собственный обусловленный химический состав, обладает индивидуальной растворимостью и биодеградацией.
Выработка методологии борьбы с загрязнением окружающей среды нефтью и НП крайне сложное дело, поскольку реакция почвы, например, далеко не одинакова с реакцией воздуха или воды. Даже реакция почв на загрязнение нефтью и НП, их чувствительность к этим загрязнителям отличаются в разных почвенных зонах, а также в пределах сопряженных ландшафтов. В случае с водой проблема заключается в том, что нефтяные загрязнения в природных водах имеют тенденцию к рассеиванию и миграции.
|
|
Различие наблюдается и в поведении объектов водной среды:
· поверхностных;
· подземных водах;
· почвогрунтах.
Так, например, в поверхностных водах состав НП под влиянием испарения и интенсивного протекания химического и биологического разложения претерпевает за короткий срок быстрые изменения, а в подземных водах, наоборот, процессы разрушения заторможены.
Минимальный уровень содержания НП в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение качества природной среды, рассматривается как верхний безопасный уровень концентрации (ВБУК). ВБУК НП 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 принят 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, гумусово-аккумулятивного горизонта почв (примерно до глубины 20 – 30 см).
ОДК нефти и НП в почве не может быть единым для всех типов почв и природных зон. Он зависит от факторов:
· влияние вещества на свойства почв и растений;
· потенциал самоочищения почв;
· данный вид загрязнения.
Главные из таких факторов – химический состав загрязняющего вещества, свойства и состав почв, физико- географические (главным образом, климатические) условия данной территории.
Для установления ОДК по общесанитарному показателю рекомендуется различать:
· НП легкого состава (бензин, керосин, дизельное топливо, конденсат)
· тяжелые нефтепродукты (нефть с плотностью выше 0,8, мазут, смазочные масла, битумы).
Эти две группы НП по-разному влияют на самоочищение почв и требуют разного методического подхода к их определению в почвах.
ОДК для тяжелых НП должны быть ниже, чем для легких. Как показывают экспериментальные данные, большая часть легких фракций НП (40 – 70 %) разлагается, испаряется и рассеивается уже в первые недели и месяцы пребывания в почве.
На основе обобщения мирового опыта и данных экспериментов МакДжиллом составлена таблица ориентировочных нормативов содержания НП в почвах, подлежащих рекультивации (таблица 1).
Таблица 1 – Относительная степень нарушенности почв,содержащих различные количества нефти
Степень нарушенности | Содержание нефти в почве, г/кг сухой почвы |
От легкой до умеренной: в отсутствие каких-либо специальных мер отмечается некоторое временное ослабление роста растительности | 5 – 20 |
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 | 20 – 50 |
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 50 |
Методы контроля нефтяных загрязнений
Мониторинг нефтяных загрязнений в окружающей среде является одной из наиболее сложных задач. Обеспечение надежного экономического контроля невозможно без разработки и применения современных измерений (ГОСТ 8 010-90; ГОСТ 08 563-96). В таблице 2 приведены методики контроля нефтяных загрязнений в различных объектах окружающей среды.
Таблица 2 – Методы контроля нефтяных загрязнений в различных объектах окружающей среды
Объекты анализа | Метод измерения | Определяемый компонент | Диапазон измерения, мг/дм | Граница погрешности (р= 0,95) | Наимено- вание метода |
Питьевые, поверхно- стные, подземные | ФЛ | НП (массовая концентрация) | 0,005 – 0,1 0,1 – 0,5 0,5 – 50 | ± 65 % ± 50 % ± 25 % | МУК 4.1.068-96 |
Питьевые | Спектрофо- тометрический метод с применением КХ | Нелетучий НП | 0,05 – 0,1 0,1 – 0,5 | ± 50% ± 40% | ЦВ 1.02.1В-94“А” МВИ |
Природные, сточные | ИКС | НП (массовая концентрация) | 0,05 – 0,10 0,10 – 1,0 1,0 – 25 25 – 50 | ± 0,68% ± 0,24% ± 0,10% | ПНД 14.1:2.5-95 |
Природные, питьевые, сточные | ФЛ | То же | 0,005 – 0,10 0,10 – 0,50 0,50 – 50 | ± 65% ± 50% ± 25% | ПНД Ф 14.1:2:4.35 -95 |
Природные, очищенные, сточные | КХ КХ с гравитометриче- ским окончанием ИК | То же | 0,02 – 2 0,3 – 0,9 0,9 0,3 – 0,5 0,5 – 30 0,04 – 2,0 | ± (0009+0,2 0)% ± 50% ± 25% ± 50% ± 25% ± 10% ± (0,01+0,1 9)% | ПНД Ф 14.1:2.62- 96 ПНД Ф 14.1:2.116- 97 РД 52.24.4769 55 МУ |
Сточные | Гравитомет- рический | НП | 1 – 50 50 – 100 0,25 – 12,5 12,5 – 10 | - | ЦВ 2.02.12-91 “А” МВИ |
Примечание: ФЛ – флуориметрия; КХ – колоночная хромотография; ГХ – газовая хромотография; ИКС – инфракрасная спектрометрия; ИК-инфракрасная фотометрия
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1172; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!