НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОНИТОРИНГА НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

2

МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА
НЕФТЕПРОДУКТОВ
НЕФТЕПРОДУКТЫ -
алифатические, ароматические, алициклические углеводороды,
составляющие главную часть нефти и продуктов ее переработки (ГОСТ 17.1.4.01-80)
ИК-СПЕКТРОМЕТРИЯ
вода, почва,
донные отложения
∙ РД 52.24.454-95
∙ РД 52.24.476-95
∙ РД 52.24.505-98
∙ РД 52.18.575-96
∙ ПНД Ф 14.1:2.4.168-00
∙ ПНД Ф 16.1:2.2.22-98
∙ ПНД Ф 14.1:2.5-95
∙ ASTM D 3414-85
∙ ИСО 9377-2

основан на измерении оптической плотности
полосы поглощения
ν ≈ 2930 см-1
ГАЗОВАЯ,
ГАЗОЖИДКОСТНАЯ
ХРОМАТОГРАФИЯ
вода, почва
∙ ГОСТ 52406-2005
∙ ПНД Ф 16.1.38-02
∙ ASTM D 3338-82
∙ ИСО 6468
∙ Унифицированные методы исследования качества вод

основан на расчете площадей методом внутренней нормализации
ФЛУОРИМЕТРИЯ
вода, почва
∙ ПНД Ф 14.1:2:4.128-98
∙ ПНД Ф 16.1.21-98
∙ ASTM D 3650-82

основан на измерении интенсивности флуоресценции
ГРАВИМЕТРИЯ
вода, почва
∙ ПНД Ф 14.1:2.116-97
∙ ПНД Ф 16.1.41-04
∙ ИСО 9377-1

основан на измерении массы выделенных нефтепродуктов
СПЕКТРОМЕТРИЯ
КОМБИНИРОВАННАЯ
донные отложения
∙ РД 52.24.80-89

основан на измерении светопоглощения в ИК-
и УФ-областях
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ
вода
∙ ПНД Ф 14.1:2.62-96

основан на измерении интенсивности светопоглощения на длине волны λ = 270 нм
3

ГРАФИКИ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
4
r = 0,330
r = 0,122
r = 0,239
СОСТАВ НЕФТЕПРОДУКТОВ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА
нефть
5%
5%
90%
торф
7%
81%
12%
вода
63%
21%
16%
углеводороды
О-содержащие
S,N,Hal-содержащие соединения

5
ОБРАЗЕЦ ИНФРАКРАСНОГО СПЕКТРА ГРАДУИРОВОЧНОГО РАСТВОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ
ОБРАЗЕЦ ХРОМАТОГРАММЫ ГРАДУИРОВОЧНОГО РАСТВОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ

0%
50%
100%
структурно-групповой состав нефти
СОСТАВ ПЛАСТОВЫХ И ДЕГРАДИРУЮЩИХ НЕФТЕЙ
пластовые нефти
деградирующие
нефти
метано-
нафтеновая фракция
нафтено-
ароматическая фракция
смолисто-
асфальтеновая фракция
91,97%
8,03%
47,40%
52,60%
-углеводороды (алифатические, нафтеновые, ароматические)
-полярные соединения (содержащие атомы кислорода, серы, азота, галогенов)
пластовая нефть
деградирующая
состав
метано-
нафтеновой
фракции
6

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ТИМОН И СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЙ ХЛОРОФОРМЕННЫХ БИТУМОИДОВ
8
Индивидуальные
органические соединения
Алканы и изопреноиды
Хромато
-
масс
-
спектрометрия
Газожидкостная
хроматография
Идентификация
источников
загрязнения на
основе БД
«Экологическая
геохимия»
Экспериментально
е
м
оде
лирование
Исследуемый
объект
Ароматические УВ,
фенолы, амины
3,4
-
Б
ензпирен
Гексановый экстракт
Нефтепродукты
Хлороформенный
экстракт
(битумоид ХБА)
Тонкослойная
хроматография
Инфракрасная
спектроскопия
(6
00
-
1900 см
-
1
)
Смолисто
-
асфальтеновая
фракция
Нафтено
-
ароматическая
фракция
Метано
-
нафтеновая
фракция

0
2
4
6
8
10
12
14
ХБА, % на почву
0,1
1
4
16
24
36
39
49
52
76
фон
время инкубации, мес.
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЙ И СОСТАВ НЕФТИ В ПОЧВАХ
НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Геохимические показатели
нефти и продукты ее
трансформации
:
1 этап
(
«свежее» загрязнение
)
:
-
стабильность структурно
-
группо
вого состава;
-
К
ок.
<
<
0,5;
-
отсутствие С
12
-
С
15
;
-
ненасыщенные алканы, нафтены;
-
окиси, спирты, простые эфиры
;
2 этап (
«зрелое» загрязнение
)
:
-
снижение МНФ, стабильность
НАФ, осмоление;
-
снижение н
-
алканов на 53
-
74%;
-
К
ок.
<
0,5
-
гидрированные би
-
и триарены,
-
оксосоединения, кислоты,
сложные эфиры, тиолы
;
3 этап (
«старое» загрязнение
):
-
доминирование САФ,
незначительность МНФ и НАФ
(до полного исчезновения);
-
К
ок.
= 0,5
-
1,0
-
БП, производные ПАУ
(оксихиноны, фталаты);
-
галогенированные УВ
(х
лорпарафины, диоксаны)
метано-
нафтеновая фракция нефтяных битумоидов
нафтено-
ароматическая
смолисто-
асфальтеновая
3 дня после внесения нефти
3 этап
1 этап
2 этап
9

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЙ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЧВАХ
НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
10

ЭВОЛЮЦИЯ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГИПЕРГЕНЕЗА ПРИВОДИТ К ТРАНСФОРМАЦИИ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ В КОМПЛЕКС УСТОЙЧИВЫХ БИТУМИНОЗНЫХ ГЕТЕРОАТОМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ ВЫСОКОГО КЛАССА ОПАСНОСТИ (ОКСИХИНОНЫ ПОЛИАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, ГАЛОГЕНИРОВАННЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ И АЛИФАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ, ФТАЛАТЫ), ЧТО ТРЕБУЕТ ИХ УЧЕТА ПРИ КОНТРОЛЕ ОСТАТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ В ПОЧВАХ И ПОЧВЕННЫХ ВЫТЯЖКАХ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫХ РАБОТ
11

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ КОМПЛЕКСОВ НЕФТЕЙ
12
«Западно
-
Сибирская нефть
–
вода» «Чашкинская нефть
–
вода»
содержание
аквабитумоидов
и нефтеродуктов
(мг/дм
3
)
с
одержание
ароматических углеводородов
структурно
-
групповой состав нефтяны
х аквабитумоидов
0%
50%
100%
0,24
1
7
21
30
45
180
0%
50%
100%
1
3
7
30
60
120
-
аквабитумоиды
-
нефтепродукты
-
бенз(а)пирен
-
бензол и гомологи
-
метано
-
нафтеновая фракция
-
нафтено
-
ароматическая фракция
-
смолисто
-
асфальтеновая фракция

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА МЕТАНО-НАФТЕНОВОЙ ФРАКЦИИ БИТУМОИДОВ В СИСТЕМЕ «НЕФТЬ – ВОДА»
- алканы, изопреноиды;
- алкены, алкины, алкаполиены; нефтепродукты
нафтены, арены ;
кислородные соединения (спирты, оксосединения, кислоты, эфиры);
гетеросоединения (галоген-, серу-, азотсодержащие)
13
7
суток контакта
120
суток контакта
1
сутки контакта
30
суток контакта

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ СОЕДИНЕНИЯ НЕФТЕЙ
И НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ
(уровни содержаний и гигиенические нормативы)
14

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ
НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
15

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!

СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЙ АЛКАНОВ
(НА ПРИМЕРЕ ГЕКСАДЕКАНА)

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КИСЛОТ

ПОЛИНАФТЕНОВЫЕ СТРУКТУРЫ НЕФТЕЙ И ТОРФОВ

МОДУЛЬНАЯ СХЕМА ТИМОН

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОСТАТОЧНЫХ НЕФТЕЙ
В ПОЧВО-ГРУНТАХ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЭТАПА
РЕКУЛЬТИВАЦИИ
состав углеводородной фракции (НП) битумоидов почв
содержание и состав битумоидов почв и их водные вытяжки
ИК-спектры битумоидов почв
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
площадка №1, 0-10 см
площадка №2, пашня
площадка №2, 0-10 см
содержание компоненентов, % на фракцию
алканы
нафтены
арены
О-содержащие
прочие гетеросоединения