Физико-химические методы определения нефтепродуктов и других токсинов в окружающей среде

Загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами (НП) одни из основных и наиболее часто встречающихся. Их источниками могут быть разливы топлива при транспортировке, хранении и т.п., остатки несгоревшего топлива в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания (природные источники нефтяных загрязнений при выходе на поверхность нефтеносных пород играют минимальную роль в общем загрязнении окружающей среды нефтяными углеводородами). Нефтепродукты являются нормируемым видом загрязнений. В РФ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов в воде (0.1 мг/л для керосина, 0.1-0.3 мг/л для нефти), водоемов рыбохозяйственного назначения 0.05 мг/л . (Основные свойства…, 1985; Санитарные…).

Основные методы определения НП в объектах окружающей среды основаны на следующих принципах: 1) селективное выделение суммы НП (или веществ, принимаемых за НП) из воды, почвы или поглотительных растворов, фильтров, сорбентов и определение массы экстрагируемых продуктов (гравиметрический метод); 2) определение какой-либо характеристической группы компонентов или структурной характеристики молекул, входящих в состав нефти или нефтепродуктов, на основании чего судят об общей концентрации нефтепродуктов (ИК- или УФ- фотометрия, люминесцентная, содержание определенных металлов и др.); 3) по возможности полное определение всех возможных компонентов НП с помощью ЯМР или ИК-спектрометрии, газовой хроматографии (ГX), сочетания ГХ и масс-спектрометрии (ГX-МС). Для дистанционного детектирования нефтяных разливов используют ИК- спектры в нехарактеристической области в окнах прозрачности атмосферы (Бродский и др., 1998).

Для характеристики различных методов определения нефти и нефтепродуктов в воде, почве и других объектах необходимо, прежде всего, определить понятие «нефтепродукты». Нефть, нефтяные фракции и нефтепродукты состоят главным образам из углеводородов: н- и изоалканов, циклоалканов с 1-7 и более кольцами, среди которых можно выделить так называемые реликтовые углеводороды – изопренаны, стераны, тритерпаны; ароматических и гидроароматических углеводородов, а также гетероатомных соединений – алифатических, алициклических и ароматических. Экстракты наряду с собственно НП обязательно содержат сопутствующие углеводороды, кислоты и др. Согласно определению, принятому Комиссией по унификации методов анализа природных и сточных вод стран - членов СЭВ (1968 г.), а также Международным симпозиумом в Гааге (1968 г.) за «нефтепродукты» при анализе вод следует принимать сумму неполярных и малополярных соединений, растворимых в гексане (Лурье, 1985). Поэтому НП из проб воды рекомендуется экстрагировать неполярным растворителем, а экстрагируемые полярные примеси удалять хроматографией на силикагеле, флориселе или оксиде алюминия. Существующие нормы предельно допустимой концентрации НП в воде (0.3-0.05 мг/л) были введены в результате исследования растворов различных НП и сырой нефти в воде и по существу не могут применяться, скажем, к сумме углеводородов или других органических веществ (Бродский и др., 1998).

Методы, применяемые в массовом анализе. В практике экологического аналитического контроля для определения НП в воде наиболее широко применяются гравиметрический, ИК- спектрометрический и флуориметрический методы (Лурье, 1985; Руководство…,1977; Дмитриев и др., 1989). В гравиметрическом методе органические соединения экстрагируют из воды неполярным растворителем (четыреххлористый углерод, пентан, гексан, петролейный эфир, фреон-1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтан); экстракт пропускают через колонку с сорбентом (активный оксид алюминия или силикагель), который сорбирует полярные вещества. Затем после выпаривания растворителя остаток взвешивают для определения суммы «нефтепродуктов». Обычно для анализа берут 0.1-3 л воды, подкисляют НСl до рН < 5, экстрагируют двумя порциями по 20 мл растворителя и объединяют экстракты. При концентрации НП в воде <0.3 мг/л пробы 3 л недостаточно для надежного определения гравиметрическим методом. В этом случае рекомендуется извлекать сумму неполярных органических соединений из больших объемов воды (10-20 л) с помощью непрерывной жидкостно-жидкостной экстракции или сорбентов типа активного угля и др.), сорбированные вещества затем десорбируют четыреххлористым углеродом в аппарате Сокслета (Лурье, 1985).

Экологические заметки

Свет, температура и влажность, как экологические факторы
На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их «заселение». Однако, не смотря это разнообразие, различают четыр ...

Хроматографические методы анализа и их использование в анализе объектов окружающей природной среды
Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее ...

Состояние природной среды Смоленской области и ее охрана
Несмотря на спад производства и осуществление ряда мер как на федеральном, так и на региональном уровнях, экологическая обстановка в наиболее населенных и промышленно-развитых рай ...