RU2711119C1 - Method for determining weight of oil contaminants per unit area of bottom sediments of water bodies - Google Patents
Method for determining weight of oil contaminants per unit area of bottom sediments of water bodies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711119C1 RU2711119C1 RU2019113925A RU2019113925A RU2711119C1 RU 2711119 C1 RU2711119 C1 RU 2711119C1 RU 2019113925 A RU2019113925 A RU 2019113925A RU 2019113925 A RU2019113925 A RU 2019113925A RU 2711119 C1 RU2711119 C1 RU 2711119C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bottom sediments
- oil
- sampling
- mass
- oil products
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к области охраны окружающей среды, в частности к аналитическому контролю содержания нефтезагрязнений в минеральных, органогенных и смешанных донных отложениях. Способ может использоваться при экологическом мониторинге загрязненных водных объектов, для оценки ущерба, нанесенного водному объекту и для планирования очистных работ.The method relates to the field of environmental protection, in particular to analytical control of oil pollution in mineral, organogenic and mixed bottom sediments. The method can be used in environmental monitoring of contaminated water bodies, to assess the damage caused to the water body and for the planning of treatment works.
Загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами является одной из самых больших экологических проблем современности. Нефть и нефтепродукты представляют собой смесь углеводородов с различной растворимостью в воде. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - «нефть в воде» и обратную - «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0.5 мкм, менее устойчивы, характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности в виде тонкой нефтяной пленки. При соприкосновении с берегом и прибрежной растительностью нефтяная пленка оседает на них. В процессе распространения по поверхности воды легкие фракции нефти частично испаряются, растворяются, а тяжелые опускаются в толщу воды, оседают на дно и продолжают выделять токсичные компоненты, загрязняя донные отложения.Oil and oil pollution of water bodies is one of the biggest environmental problems of our time. Oil and petroleum products are a mixture of hydrocarbons with different solubilities in water. Mixing with water, oil forms an emulsion of two types: direct - "oil in water" and the opposite - "water in oil". Direct emulsions composed of droplets of oil with a diameter of up to 0.5 μm are less stable and are characteristic of oils containing surfactants. When volatile fractions are removed, the oil forms viscous inverse emulsions, which can remain on the surface in the form of a thin oil film. In contact with the coast and coastal vegetation, the oil film settles on them. In the process of spreading along the surface of the water, light oil fractions partially evaporate, dissolve, and heavy oil sinks into the water column, settles to the bottom and continues to emit toxic components, polluting bottom sediments.
Известна «Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах» [1], по которой масса нефти, загрязняющей водные объекты, определяется суммированием массы растворенной и эмульгированной в воде нефти и массы пленочной нефти на поверхности водного объекта, рассчитанной на площадь водной поверхности.The well-known "Methodology for determining the damage to the environment during accidents at oil pipelines" [1], according to which the mass of oil polluting water bodies is determined by summing the mass of dissolved and emulsified oil in water and the mass of film oil on the surface of the water body, calculated on the surface of the water surface .
Существенным недостатком данной методики является невозможность применения ее к донным отложениям, многоэтапность и сложность измерений, а также субъективная оценка характера поверхности воды и внешних признаков нефтяной пленки, по которой определяется масса нефти на площади метре водной поверхности, что приводит к неточностям измерений.A significant drawback of this technique is the impossibility of applying it to bottom sediments, the multi-stage and complexity of measurements, as well as the subjective assessment of the nature of the surface of the water and the external signs of the oil film, which determines the mass of oil per square meter of the water surface, which leads to measurement inaccuracies.
Выбор методики определения степени загрязнения водоема должен зависеть от цели исследования и конкретной ситуации на водном объекте. Важным аспектом суммарной оценки нефтяного загрязнения при проведении экологического мониторинга водных объектов является учет деградации нефтепродуктов во времени.The choice of methodology for determining the degree of pollution of a reservoir should depend on the purpose of the study and the specific situation on the water body. An important aspect of the overall assessment of oil pollution during environmental monitoring of water bodies is to take into account the degradation of oil products over time.
При хроническом загрязнении водных объектов, когда летучие компоненты уже испарились, более адекватную оценку нефтяного загрязнения можно получить, используя тонкослойную хроматографию. Для анализа донных отложений широко используются инфракрасный и люминесцентный методы в сочетании с тонкослойной или колоночной хроматографией по Методике федерального реестра ФР.1.31.2005.01512 [2].In chronic pollution of water bodies, when the volatile components have already evaporated, a more adequate assessment of oil pollution can be obtained using thin-layer chromatography. To analyze bottom sediments, infrared and luminescent methods are widely used in combination with thin-layer or column chromatography according to the Federal Register Methodology FR.1.31.2005.01512 [2].
При определении суммарной концентрации нефтепродуктов в донных отложениях предпочтение отдается универсальному методу, малочувствительному к составу нефти. Этому требованию в наибольшей степени удовлетворяет спектрофотометрический метод в ИК-области. Метод инфракрасной спектрометрии обладает слабой зависимостью аналитического сигнала от типа нефтепродукта, составляющего основу загрязнения пробы, характеризуется достаточно высокой чувствительностью, а также позволяет определять широкий спектр углеводородов, что делает его наиболее пригодным для целей экологического мониторинга водоемов.When determining the total concentration of oil products in bottom sediments, preference is given to the universal method, which is insensitive to the composition of oil. This requirement is most met by the spectrophotometric method in the infrared region. The method of infrared spectrometry has a weak dependence of the analytical signal on the type of oil that forms the basis of sample contamination, is characterized by a fairly high sensitivity, and also allows you to determine a wide range of hydrocarbons, which makes it most suitable for environmental monitoring of water bodies.
Известна методика «Суммарное определение углеводородов нефти инфракрасной спектрофотомерией» [3], заключающаяся в определении суммарного содержания нефтяных углеводородов методом ИК-спектрометрии, в качестве растворителя применяется тетрахлорэтилен. Результаты измерений концентрации нефти С (мг/кг) рассчитывают по формуле:The known method “The total determination of petroleum hydrocarbons by infrared spectrophotometry" [3], which consists in determining the total content of petroleum hydrocarbons by IR spectrometry, tetrachlorethylene is used as a solvent. The results of measuring the concentration of oil C (mg / kg) are calculated by the formula:
C = (P × D × V) / W,C = (P × D × V) / W,
где P - показания прибора мг/мл; D - коэффициент разбавления экстракта; V - объем экстракта, мл; W - вес образца, кг.where P is the reading of the device mg / ml; D is the dilution factor of the extract; V is the volume of extract, ml; W is the weight of the sample, kg
Недостатком данной методики является отсутствие определенных указаний по отбору проб, недостаточно описаны этапы пробоподготовки, что является очень важным аспектом для получения валидных характеристик при работе с донными отложениями.The disadvantage of this technique is the lack of specific guidelines for sampling, the stages of sample preparation are not adequately described, which is a very important aspect for obtaining valid characteristics when working with bottom sediments.
В качестве прототипа выбрана «Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органо-минеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии» [4]. Известный метод заключается в отборе проб, высушивании пробы до воздушно-сухого состояния, экстракции нефтепродуктов из донных отложений четыреххлористым углеродом, хроматографическом отделении нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов, количественном определении нефтепродуктов по интенсивности поглощения в ИК-области спектра.As a prototype, “Methodology for measuring the mass fraction of petroleum products in mineral, organogenic, organo-mineral soils and bottom sediments by IR spectrometry” was chosen [4]. The known method consists in sampling, drying the sample to an air-dry state, extraction of oil products from bottom sediments with carbon tetrachloride, chromatographic separation of oil products from related organic compounds of other classes, quantitative determination of oil products by absorption intensity in the infrared region of the spectrum.
Недостатками методики являются отсутствие в указаниях обязательной фиксации площади отбора проб и общей массы донных отложений в каждой пробе, как следствие выполнение расчетов, не принимающих во внимание данные величины.The disadvantages of the method are the absence of mandatory fixation of the sampling area and the total mass of bottom sediments in each sample in the instructions, as a result, calculations that do not take these values into account.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение валидности определения нефтезагрязнений единичной площади донных отложений водных объектов, что достигается за счет точности измерений площади отбора проб и массы исследуемых донных отложений в водном объекте.The technical task of the proposed method is to increase the validity of determining oil pollution per unit area of bottom sediments of water bodies, which is achieved due to the accuracy of measurements of the sampling area and the mass of the studied bottom sediments in a water body.
Технический результат достигается за счет того, что в способе, включающем отбор проб, высушивание пробы до воздушно-сухого состояния, экстракцию нефтепродуктов из донных отложений, хроматографическое отделение нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов, количественное определение нефтепродуктов по интенсивности поглощения в ИК-области спектра, в отличие от прототипа, фиксируют площадь отбора пробы и общую массу донных отложений в каждой пробе, а содержание нефтезагрязнений на единицу площади донных отложений определяют по формулеThe technical result is achieved due to the fact that in the method including sampling, drying the sample to air-dry state, extraction of oil products from bottom sediments, chromatographic separation of oil products from related organic compounds of other classes, quantitative determination of oil products by absorption intensity in the infrared region of the spectrum , unlike the prototype, fix the sampling area and the total mass of bottom sediments in each sample, and the content of oil pollution per unit area of bottom sediments io is determined by the formula
Cs = С0/ Sn = (Mn × (Сх - Cf))/(1000 × Sn),Cs = C 0 / Sn = (Mn × (Cx - Cf)) / (1000 × Sn),
где Mn - масса всей пробы донных отложений в точке n, г;where Mn is the mass of the entire sample of bottom sediments at the point n, g;
С0 - масса нефтепродуктов во всей пробе донных отложений из точки n, г;С 0 - mass of oil products in the whole sample of bottom sediments from point n, g;
Sn - площадь захвата орудием донных отложений при взятии пробы, м2.Sn is the tool capture area of bottom sediments during sampling, m 2 .
Сх - массовая концентрация нефтепродуктов по результатам измерений прибором, г/кг;Cx - mass concentration of oil products according to the results of measurements by the device, g / kg;
Cf - нормативная массовая концентрация нефтезагрязнений по установленным региональным фоновым значениям для данного типа донных отложений, либо по нормативу допустимого остаточного содержания нефтезагрязнений в донных отложениях, г/кг.Cf is the normative mass concentration of oil pollution according to the established regional background values for this type of bottom sediment, or according to the norm of the permissible residual oil pollution in bottom sediments, g / kg.
Общими с прототипом признаками являются: отбор проб донных отложений, высушивание пробы до воздушно-сухого состояния, экстракция нефтепродуктов из донных отложений, хроматографическое отделение нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов, количественное определение нефтепродуктов по интенсивности поглощения в ИК-области спектра.Common features of the prototype are: sampling of bottom sediments, drying the sample to air-dry state, extraction of petroleum products from bottom sediments, chromatographic separation of petroleum products from related organic compounds of other classes, quantitative determination of petroleum products by absorption intensity in the infrared region of the spectrum.
Существенные отличительные признаки: при отборе проб донных отложений: производится обязательная фиксация площади отбора в точках.Salient features: when sampling bottom sediments: mandatory fixation of the sampling area at points.
В частном случае точная фиксация площади отбора может достигаться при использования орудий с известной площадью захвата. После стадии высушивания проб производят взвешивание всей пробы донных отложений Mn в каждой точке n отбора проб.In the particular case, the exact fixation of the sampling area can be achieved using tools with a known capture area. After the drying step, the entire Mn bottom sediment sample is weighed at each sampling point n.
Заявленный способ может быть использован для обнаружения антропогенных загрязнителей. После проведения измерений содержания массовой концентрации нефтепродуктов в анализируемой пробе донных отложений Сх (г/кг) производят сравнение данного показателя с установленным региональным фоновым значением нефтезагрязнений для данного типа донных отложений, либо с нормативом допустимого остаточного содержания нефтезагрязнений Cf (г/кг). Если значение Сх превышает Cf, то в исследуемых донных отложениях с высокой вероятностью присутствуют антропогенные загрязнения.The claimed method can be used to detect anthropogenic pollutants. After measuring the content of the mass concentration of oil products in the analyzed sample of bottom sediments Cx (g / kg), this indicator is compared with the established regional background value of oil pollution for this type of bottom sediment, or with the norm of the permissible residual oil pollution Cf (g / kg). If the Cx value exceeds Cf, then anthropogenic pollution is highly likely to be present in the studied bottom sediments.
Цитируемые источникиQuoted sources
1. ФР.1.31.2005.01512 Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и донных отложений пресных и морских водных объектов. Ростов-на-Дону: ФГУП «АзНИИРХ», 2004. 13 с. ФР.1.29.2012.12493 Методика измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и донных отложений пресных и морских водных объектов люминесцентным методом. Ростов-на-Дону: ФГУП «АзНИИРХ», 2012. 18 с.1. FR.1.31.2005.01512 Methodology for measuring the mass fraction of oil products in soil and bottom sediments of fresh and marine water bodies. Rostov-on-Don: FSUE AzNIIRKh, 2004. 13 p. FR.1.29.2012.12493 Method for measuring the mass fraction of oil products in soil and bottom sediments of fresh and marine water bodies using the luminescent method. Rostov-on-Don: FSUE AzNIIRKh, 2012.18 p.
2. Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах. Утв. Минтопэнерго РФ от 01.11.95 http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_97008/2. Methodology for determining damage to the environment during accidents at oil pipelines. Approved Ministry of Fuel and Energy of the Russian Federation from 01.11.95 http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_97008/
3. Method 8440 (Total recoverable petroleum hydrocarbons by infrared spectrophotometr). 1996 https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-12/documents/8440.pdf)3. Method 8440 (Total recoverable petroleum hydrocarbons by infrared spectrophotometr). 1996 https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-12/documents/8440.pdf)
4. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 http://www.gostrf.com/normadata/1/4293831/4293831615.pdf.4. PND F 16.1: 2.2.22-98 http://www.gostrf.com/normadata/1/4293831/4293831615.pdf.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113925A RU2711119C1 (en) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | Method for determining weight of oil contaminants per unit area of bottom sediments of water bodies |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113925A RU2711119C1 (en) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | Method for determining weight of oil contaminants per unit area of bottom sediments of water bodies |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2711119C1 true RU2711119C1 (en) | 2020-01-15 |
Family
ID=69171553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019113925A RU2711119C1 (en) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | Method for determining weight of oil contaminants per unit area of bottom sediments of water bodies |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2711119C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU716015A1 (en) * | 1978-04-03 | 1980-02-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Chemical geosurvey method |
JPS6439551A (en) * | 1985-04-08 | 1989-02-09 | Exxon Chemical Patents Inc | Method of determining contamination of crude oil by high performance liquid chromatography |
RU2365900C1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-08-27 | Владимир Всеволодович Семенов | Identification method of sources of oil pollution |
-
2019
- 2019-05-08 RU RU2019113925A patent/RU2711119C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU716015A1 (en) * | 1978-04-03 | 1980-02-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии | Chemical geosurvey method |
JPS6439551A (en) * | 1985-04-08 | 1989-02-09 | Exxon Chemical Patents Inc | Method of determining contamination of crude oil by high performance liquid chromatography |
RU2365900C1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-08-27 | Владимир Всеволодович Семенов | Identification method of sources of oil pollution |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ ДОЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В МИНЕРАЛЬНЫХ, ОРГАНОГЕННЫХ, ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ ПОЧВАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. Утв. Госкомэкологии РФ 10.11.1998, Москва, 1998 г. (издание 2005 г.). Найдено в Интернет http://www.gostrf.com/normadata/1/4293831/4293831615.pdf. METHOD 8440. TOTAL RECOVERABLE PETROLEUM HYDROCARBONS BY INFRARED SPECTROPHOTOMETRY. December, 1996. Найдено в Интернет https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-12/documents/8440.pdf). * |
Найдено в Интернет http://www.gostrf.com/normadata/1/4293831/4293831615.pdf. METHOD 8440. TOTAL RECOVERABLE PETROLEUM HYDROCARBONS BY INFRARED SPECTROPHOTOMETRY. December, 1996. * |
Найдено в Интернет https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-12/documents/8440.pdf). * |
ОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ ДОЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В МИНЕРАЛЬНЫХ, ОРГАНОГЕННЫХ, ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ ПОЧВАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОМЕТРИИ. ПНД Ф 16.1:2.2.22-98. Утв. Госкомэкологии РФ 10.11.1998, Москва, 1998 г * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nahorniak et al. | Excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy in conjunction with multiway analysis for PAH detection in complex matrices | |
White et al. | Long-term weathering and continued oxidation of oil residues from the Deepwater Horizon spill | |
Rauckyte et al. | Determination of oil and grease, total petroleum hydrocarbons and volatile aromatic compounds in soil and sediment samples | |
US20120153160A1 (en) | Method of detecting contaminants | |
Almutairi | Determination of total petroleum hydrocarbons (TPHs) in weathered oil contaminated soil | |
JP2005331409A (en) | Simplified soil elution test method for heavy metal or the like | |
Kuppusamy et al. | Methodologies for analysis and identification of total petroleum hydrocarbons | |
Ighariemu et al. | Level of petroleum hydrocarbons in water and sediments of ikoli creek Bayelsa state Nigeria | |
KR20170045951A (en) | Rapid analytical method for total petroleum hydrocarbon (TPH) in soil and groundwater | |
RU2711119C1 (en) | Method for determining weight of oil contaminants per unit area of bottom sediments of water bodies | |
Zhao et al. | Concentrations, sources and potential ecological risks of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils from Tajikistan | |
Grybova et al. | Determination of polycyclic carbohydrates in atmospheric water by the method of chromatography | |
Morrison et al. | Chemical characterization of natural and anthropogenic-derived oil residues on Gulf of Mexico beaches | |
JP2005164402A (en) | Multi-faceted analysis method for oil content in soil | |
US9488582B2 (en) | Methods for measuring concentrations of chlorinated solvents through raman spectroscopic observation of the vibrational modes of water | |
Tolmacheva et al. | Application of microemulsions to the recovery, preconcentration, and determination of ten surfactants from various soils | |
JP2010085239A (en) | Method of measuring amount of nonvolatile oil contained in oil polluted soil | |
RU2590554C1 (en) | Method of analysing characteristics of the behaviour of contaminants in soil | |
Nadim et al. | A comparison of spectrophotometric and gas chromatographic measurements of heavy petroleum products in soil samples | |
Amorello et al. | An analytical method for monitoring micro-traces of landfill leachate in groundwater using fluorescence excitation–emission matrix spectroscopy | |
Fan¹ et al. | A critical review of analytical approaches for petroleum contaminated soil | |
AT503665A4 (en) | Determination of the concentration of hydrocarbons in samples e.g. water, comprises extracting the hydrocarbons from the sample with a solvent, and quantitatively measuring the hydrocarbons by infrared or near-infrared absorption | |
Clark II | Field detector evaluation of organic clay soils contaminated with diesel fuel | |
RU2519079C1 (en) | Method of express-determining contamination of areas of soil and groundwater with crude oil and refined products | |
Russell et al. | A Rapid, Fluorescence-Based Field Screening Technique for Organic Species in Soil and Water Matrices |