Определение содержания нефтепродуктов

Массовая концентрация нефтепродуктов (НП) определена флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». Диапазон измерений массовой концентрации нефтепродуктов составляет от 0,005 до 50 мг/дм³ [37].

Флуориметрический метод измерений массовой концентрации нефтепродуктов основан на их экстракции гексаном из пробы воды, при необходимости очистке экстракта, измерении массовой концентрации НП с использованием градуировочной характеристики, заложенной в память анализатора и вычислении массовой концентрации НП в пробе [37].

Перед выполнением измерений должны быть проведены следующие операции: отбор проб, приготовление растворов, контроль чистоты посуды, проверка чистоты гексана, градуировка анализатора жидкости «Флюорат-02».

Градуировку анализатора осуществляют путем измерений сигналов флуоресценции раствора нефтепродуктов и чистого растворителя – гексана. При градуировке анализатора и всех измерениях в канале возбуждения используют светофильтр № 1, а в канале регистрации – светофильтр № 3.

Анализ проб с низким содержанием мешающих веществ

При анализе проб с низким содержанием мешающих веществ НП экстрагируют гексаном и измеряют интенсивность флуоресценции полученного экстракта.

Пробу воды переносят в делительную воронку вместимостью 250 см³. При помощи пипетки отбирают 10 см³ гексана, ополаскивают им сосуд, в котором находится проба, и помещают в ту же делительную воронку. Смесь экстрагируют, интенсивно встряхивая 1 – 3 мин, в случае опасности образования при экстракции устойчивой эмульсии аккуратно перемешивают не менее 3 мин. Отстаивают до появления прозрачного верхнего слоя. Водную фазу собирают в мерный цилиндр вместимостью 100 или 250 см³ и точно фиксируют ее объем. Гексановый экстракт переносят в кювету через верхнюю часть делительной воронки и измеряют массовую концентрацию НП в экстракте на анализаторе жидкости «Флюорат-02» в режиме «Измерение».

Если массовая концентрация НП в экстракте больше 10 мг/дм³, то экстракт разбавляют. Для этого в сухую мерную колбу вместимостью 25 см³ отбирают 0,5 – 5 см³ экстракта и доводят до метки гексаном. Измеряют массовую концентрацию НП в полученном растворе в режиме «Измерение».

Рисунок 4 – Содержание нефтепродуктов в снежном покрове

Как видно из графика (рис. 4), наиболее высокие концентрации нефтепродуктов отмечены в точках 1 и 4, вблизи которых находятся крупные транспортные магистрали города, а также в точке 5, расположенной рядом с частным сектором с печным отоплением. Содержание нефтепродуктов в точках городского снежного покрова в 5 – 24 раз превышает фоновые значения. Это свидетельствует о значительном загрязнении атмосферы города. Однако в талой воде городского снега превышение предельно допустимой концентрации нефтепродуктов для водных объектов рыбохозяйственного назначения (ПДК _р.х.), какими является р. Обь и ее притоки в черте г. Барнаула, либо отсутствует (точки 2, 3, 6) либо оно не значительное (точки 1, 4, в пределах погрешности флуориметрического метода).

Рисунок 5 – Зависимость содержания нефтепродуктов в талой воде снежного покрова от удаления от автомобильной трассы

Из многочисленных литературных [38, 39, 40, 41, 42] источников известно, что наиболее загрязнен снег вдоль городских дорог, поэтому утилизация такого снега требует конструктивных и экологически безопасных решений. Однако в большинстве городов, в том числе г. Барнауле, грязный снег свозится на определенные городской администрацией места складирования, зачастую расположенные в водоохранной зоне.

Для определения вклада автотранспортного потока в поступление углеводородов в атмосферу города нами были проведены натурные наблюдения по изучению движения транспортных средств на участке дороги с наиболее интенсивной загрузкой (точка 1, пл. Октября). Наблюдения проводились в течение 20 мин в час пик 8.30-8.50 и 17.30-17.50 за транспортом двух категорий: легковые машины и автобусы (маршрутные такси). Расчет выбросов углеводородов в атмосферный воздух от автотранспортных средств был проведен по методике [43] с учетом того, что все категории движущих средств соблюдают экологические нормы Евро-4. Результаты натурных наблюдений и расчеты представлены в (табл. 7) [44].

Таблица 7 – Интенсивность движения транспортного потока на пл. Октября и расчетные скорость и количество углеводородов (УВ), поступившее в атмосферу

Тип автотранспортных средств	Кол-во авто. за 20 мин.	Скорость выброса УВ, г/с	Выброс УВ в течение зимнего периода, кг
легковые машины автобусы, (маршрутные такси)		0,011 0,005
общее количество		0,016

Снег на автомагистралях особенно загрязнен [45]. Вывоз и утилизация снежной массы является основной проблемой содержания города в зимний период. В большинстве городов РФ загрязненный снег свозится на места временного складирования снега, располагаемые зачастую в водоохранных зонах рек и влияющие на загрязнение малых городских водотоков и прилегающих территорий [46].

На рисунке 6 представлены спутниковые снимки снегоотвалов, по которым можно наблюдать эрозию почвы на местах постоянного складирования загрязненного снега. На рисунках 6-8 показаны фотографии самих снегоотвалов.

Рисунок 6 – Схема расположения снегоотвалов

Рисунок 7 – Снегоотвал на ул.Силикатная 22 (фото ХАЦ ИВЭП СО РАН)

Рисунок 8 – Снегоотвал Правый берег пруда, 394 (фото ХАЦ ИВЭП СО РАН)

Рисунок 9 – Снегоотвал о. Помазкин (вертолетная площадка) (фото ХАЦ ИВЭП СО РАН)

В таблице 8 представлены результаты анализа загрязненного снега в снегоотвалах расположенных на берегах рек Пивоварка, Барнаулка и Обь.

Таблица 8 – Содержание нефтепродуктов в снегоотвалах г. Барнаула

Точки отбора проб	Содержание нефтепродуктов, мг/дм3	ПДКк.-б.	ПДКр.х.
Точка 1 (ул. Силикатная 22)	51,0	0,3	0,05
Точка 2 (ул. Правый берег пруда, 394)	7,52	0,3	0,05
Точка 3 (о. Помазкин (вертолетная площадка))	5,08	0,3	0,05

Точки 1 и 2 расположены на берегах рек Пивоварка и Барнаулка, нормирование вод которых проводится по гигиеническим нормативам химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования величина ПДК составляет 0,3 мг/л [47].

Рисунок 10 – Содержание нефтепродуктов в снегоотвалах г. Барнаула

Содержание нефтепродуктов в талой воде снега, собранного на городских снегоотвалах, превышает предельно допустимые концентрации для природных вод и средние значения в городском снежном покрове более чем в 100-1000 раз. Из графика (рис. 10) видно, что содержание нефтепродуктов имеет максимальные значения в точке 1 (берег р. Пивоварка), в которую свозится снег, собранный с железнодорожных путей и автодорог Железнодорожного района города.

Зная концентрацию НП, а также плотность, примерную площадь и высоту снегоотвалов, мы рассчитали содержание НП в объеме этих снегоотвалов в пересчете на водный эквивалент. Если оценить, что полное таяние снегоотвала в среднем происходит в течение двух недель и не принимать в расчет объем воды, испарившейся и впитавшийся в почвенный покров, то, используя данные о среднегодовом расходе воды в апреле, можно рассчитать какой максимальный объем нефтепродуктов поступит в реки Пивоварка, Барнаулка и Обь из снегоотвалов г. Барнаула и какую концентрацию НП могут достигать в воде этих рек за период снеготаяния. (Таблица 9) [48].

Таблица 9 – Оценка общего количества нефтепродуктов, поступивших в р. Пивоварка, р. Барнаулка, р. Обь из городских снегоотвалов, а также расчетная средняя концентрация нефтепродуктов в воде этих рек, поступивших из снегоотвалов за период снеготаяния.

	Общее количество НП, поступивших в реку из снегоотвалов, кг	Среднегодовой расход воды в апреле, м3/с	Расчетная концентрация н/п в реке, мг/л
р. Пивоварка		1,5	1,2
р. Барнаулка		18,6	0,11
р. Обь			0,0003

Результаты таблицы 9 показывают, что при таянии снегоотвалов, расположенных на берегах рек Пивоварка, Барнаулка и Обь, в эти реки попадут достаточно большие количества нефтепродуктов. Однако, на полноводные реки, характеризующиеся большим объемом водного стока, это загрязнение существенного вреда не окажет, но малые городские реки, например, такие как Барнаулка и Пивоварка, испытывают большое негативное техногенное воздействие в период снеготаяния. Содержание нефтепродуктов при таянии снегоотвалов в р. Пивоварка, по расчетным данным, может составить 24 ПДК_р.х., в р. Барнаулка 2 ПДК_р.х..

Библиографический список

1. Вишневецкий В.Ю., Вишневецкий Ю.М. Анализ воздействия загрязняющих веществ на поверхностные водные объекты // Известия ЮФУ. Технические науки. Раздел I. Окружающая среда и здоровье людей. 2009. Т. 96. № 7. С. 135-139.

2. Василенко Ю.Г., Кориков А.М., Орнацкая Г.Н. Экологический контроль органических загрязнителей (нефтепродуктов, жиров и НПАВ) в водных объектах // Экологические системы и приборы. 2010. № 9. С. 3-5.

3. Бродский Е.С. Идентификация нефтепродуктов в объектах окружающей среды с помощью газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии // Журнал аналитической химии. 2002. Т. 57. № 6. С.592-596.

4. Noyo Edema. Effects of Crude Oil Contaminated Water on the Environment // Crude Oil Emulsions - Composition Stability and Characterization. 2012. Р. 169-180.

5. Кузнецов А.Н. Закономерности трансформации нефтяного загрязнения в водных экосистемах. дисс. канд. геогр. наук. Кузнецов Андрей Николаевич. Ростов-на-Дону. 2005. 174 с.

6. Кирий О.А., Колесников С.И., Зинчик А.Н. Применение бактериального препарата «дестройл» для ликвидации загрязнений нефтепродуктами пресных водоемов // Научный журнал КубГАУ. 2012. №83(09). С. 1-11.

7. Мухматдинова А.Р. Оценка экологического состояния и совершенствование системы мониторинга водных объектов в зоне влияния нефтехимических предприятий. дисс. канд. тех. наук. Мухматдинова Алифья Раисовна. Уфа. 2015. 170 с.

8. Вишневецкий В.Ю. К вопросу возможности анализа поллютантов на наноуровне для водной среды // Известия ЮФУ. Технические науки. Раздел III. Нанотехнологии в медицине. 2009. Т. 99. № 10. С. 199-202.

9. Долматова Л.А., Базарнова Н.Г., Куряшкина О.Н. Нефтепродукты в различных объектах экосистемы р.Барнаулки // Известия Алтайского государственного университета. 2002. № 3. С. 9-13.

10. Zhibing Jiang. Advance in the toxic effects of petroleum water accommodated fraction on marine plankton / Zhibing Jiang, Yijun Huang, Xiaoqun Xu, Yibo Liao, Lu Shou, Jingjing Liu, Quanzhen Chen, Jiangning Zeng // Acta Ecologica Sinica. № 30. 2010. Р. 8-15.

11. Бокарев Д.В. Экологические проблемы загрязнения урбаэкосистем нефтепродуктами (на примере г. Воронежа) // Вестн. Воронеж. ун-та. Геология. 2000. Вып. 5(10). С. 232-234.

12. Бойко Е.В. Химия нефти и топлив: учебное пособие // Ульяновск: УлГТУ. 2007. 60 с.

13. Neff J.M. Composition and fate of petroleum and spill-treating agents in the marine environment // Synthesis of Effects of Oil on Marine Mammals. 1988. Р. 5.

14. Рудин М.Г, Сомов В.Е., Фомин А.С. Карманный справочник нефтепереработчика. М.: ЦНИИТЭ нефтехимия, 2004. 336 с.

15. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: учеб. пособие. М.: Изд-во РУДН, 2004. 163 с.

16. Магеррамов А.М., Ахмедова Р.А., Ахмедова Н.Ф. Нефтехимия и нефтепереработка: учебник для высших учебных заведений. Баку: Изд-тво Бакы Университети, 2009. 660 с.

17. An introduction to petroleum refining and the production of ultra low sulfur gasoline and diesel fuel [Электронный ресурс]. URL: http://www.theicct.org/sites/default/files/publications/ICCT05_Refining_Tutorial_FINAL_R1.pdf (дата обращения 6.12.2015).

18. Шамраев А.В., Шорин Т.С. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 6 (100). С. 642-645.

19. Давыдова О.А., Лукьянов А.А., Ваганова Е.С., Шушкова И.В., Кочеткова К.В., Фаизов Р.Р., Гусева И.Т. Физико-химические аспекты загрязнения и очистки поверхностных вод от тяжелых металлов и нефтепродуктов природными сорбентами // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 4 (3). С. 523-525.

20. The effects of oil pollution on the marine environment [Электронный ресурс]. URL: http://www.itopf.com/fileadmin/data/Documents/TIPS%20TAPS/ TIP13EffectsofOilPollutionontheMarineEnvironment.pdf

21. Шпербер Д.Р. Разработка ресурсосберегающих технологий переработки нефтешлама. дисс. канд. тех. наук. Шпербер Давид Рубинович. Краснодар. 2014. 154 с.

22. Смольникова В.В., Емельянов С.А., Дементьев М.С. Воздействие углеводород нефти на окружающую среду и способы очистки нефтезагрязненных субстратов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 1 (6). С. 1378-1380.

23. Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно- бытового водопользования. Издание официальное, М.: Минздрав РФ, 2007. 223 с.

24. Лозовой Д.В., Дагуров А.В., Потапов Д.С., Стом Д.И. Оценка токсичности смесей неионогенных поверхностноактивных веществ и нефтепродуктов для дафний // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН, 2005. № 6(44). С. 146-149.

25. Гладилович Д.Б. Флуориметрический метод контроля содержания нефтепродуктов в водах // Партнеры и конкуренты. 2001. № 12. С. 11-15.

26. Орлова Д.С. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв. М.: МГУ, 1994. 272 с.

27. Другов Ю.С., Родин А.А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. Практическое руководство: 2-е изд., перераб. И доп. / Ю.С.Другов, А.А.Родин. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 270 с.

28. ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природной, питьевой и сточной воды флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». М.: 1998.

29. Лозова Д.В., Балаян А.Э., Саксонов М.Н., Стом Д.И. Экспресс-метод обнаружения нефтепродуктов в водной среде // Аналитика и контроль. 2006. Т. 10. № 2. С. 137-143.

30. Poerschmann J., Zhang Z., Kopinke F., Pawliszyn J., Solid phase microextractoin for determine the distribution of chemicals in aqueous matrices // Analytical Chemistry. 1997. Vol. 69. P. 597-600.

31. Шумилова М.А., Садиуллина О.В., Петров В.Г. Исследование процесса накопления загрязняющих веществ городской атмосферы в снежном покрове на примере г.Ижевска // Вестник удмуртского университета. 2012. № 4-2. С. 87-93.

32. Андрианов В.А., Булаткина Е.Г., Сокиро Г.И. Снежный покров как индикатор загрязнения ландшафтов северного прикаспия // Геология, география и глобальная энергия. 2012. № 1(44). С. 114-123.

33. Негробов О.П., Астанин И.К., Стародубцев В.С., Астанина Н.Н. Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе социально-гигиенического мониторинга // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2005. № 2. С. 149-153.

34. Katarzyna Cichala-Kamrowska, Marek Blaś,Mieczyslaw Sobik, Żaneta Polkowska, Jacek Namieśnik Snow Cover Studies: a Review on the Intensity of Human Pressure // Polish J. of Environ. Stud. 2011. Vol. 20. № 4. Р. 815-833.

35. Носкова Т.В., Эйрих А.Н., Дрюпина Е.Ю., Серых Т.Г., Овчаренко Е.А., Папина Т.С. Исследование качества снежного покрова г.Барнаула // Ползуновский вестник. 2014. № 3. С. 208-212.

36. Темерев С.В., Индюшкин И.В. Химический мониторинг снежного покрова в области влияния Барнаула // Известия Алтайского государственного университета. 2010. № 3-1. С. 196-203.

37. Методика измерений ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 «Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» 21.08.2007.

38. Чооду О.А. Взаимодействие автотранспортного комплекса с окружающей средой // Вестник Тувинского государственного университета. 2011. № 3. С. 72-82.

39. Попова, Л.Ф. Химическое загрязнение урбоэкосистемы Архангельска [Электронный ресурс]: URL: http://narfu.ru/university/library/books/1084.pdf

40. Шумилова А.М., Садиуллина О.В. Снежный покров как универсальный показатель загрязнения городской среды на примере города Ижевска // Вестник Удмуртского университета: Физика. Химия. 2011. № 2. С. 91-96.

41. Юрченко В.А, Мельникова О.Г. Эмиссия нефтепродуктов, создаваемая дорожными инфраструктурными комплексами // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2014. № 64. С. 134-139.

42. Маврин В.Г., Падемирова Р.М., Мансурова А.И. Влияние интенсивности автотранспорта на загрязненность снежного покрова // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 11-2 (30). С. 51-54.

43. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. СПб. 2010. 15 с.

44. Лабузова О.М., Носкова Т.В., Лысенко М.С., Папина Т.С. Оценка уровня загрязнения нефтепродуктами атмосферы города Барнаула по результатам исследования снежного покрова // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. Барнаул. 2016. № 1 (40). С. 53-56.

45. Kirsi Kuoppamaki, Heikki Setala, Anna-Lea Rantalainen, D. Johan Kotze. Urban snow indicates pollution originating from road traffic // Environmental Pollution. 2014. V. 195. P. 56-63.

46. Носкова Т.В., Эйрих С.С., Овчаренко Е.А., Усков Т.Н., Папина Т.С. Оценка влияния городских снегоотвалов на загрязнение малых рек и прилегающих территорий // Известия АО РГО. 2015. № 2. С. 10-15.

47. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: Гигиенические нормативы. ГН 2.1.5.1315-03. М.: Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Министерства здравоохранения Российской Федерации. 2003. 154 с.

48. Лабузова О.М., Лысенко М.С., Носкова Т.В., Папина Т.С. Оценка поступления нефтяных углеводородов с территории города Барнаула в реки Пивоварка, Барнаулка, Обь в период снеготаяния / Шаг в науку: Материалы XVI-й конференции молодых ученых ИВЭП СО РАН. Барнаул, 10 февраля 2016 г. Барнаул: Изд-во ООО "Пять плюс". С. 38-45.

[ВН1]Меня смутила ссылка на водный норматив