НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОНИТОРИНГА НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Бачурин Б.А., Одинцова Т.А. Горный институт УрО РАН, г. Пермь. - презентация

1 НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОНИТОРИНГА НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Бачурин Б.А., Одинцова Т.А. Горный институт УрО РАН, г. Пермь

2 2

3 МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА НЕФТЕПРОДУКТОВ НЕФТЕПРОДУКТЫ - алифатические, ароматические, алициклические углеводороды, составляющие главную часть нефти и продуктов ее переработки (ГОСТ ) ИК-СПЕКТРОМЕТРИЯ вода, почва, донные отложения РД РД РД РД ПНД Ф 14.1: ПНД Ф 16.1: ПНД Ф 14.1: ASTM D ИСО основан на измерении оптической плотности полосы поглощения 2930 см -1 ГАЗОВАЯ, ГАЗОЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ вода, почва ГОСТ ПНД Ф ASTM D ИСО 6468 Унифицированные методы исследования качества вод основан на расчете площадей методом внутренней нормализации ФЛУОРИМЕТРИЯ вода, почва ПНД Ф 14.1:2: ПНД Ф ASTM D основан на измерении интенсивности флуоресценции ГРАВИМЕТРИЯ вода, почва ПНД Ф 14.1: ПНД Ф ИСО основан на измерении массы выделенных нефтепродуктов СПЕКТРОМЕТРИЯ КОМБИНИРОВАННАЯ донные отложения РД основан на измерении светопоглощения в ИК- и УФ-областях СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ вода ПНД Ф 14.1: основан на измерении интенсивности светопоглощения на длине волны = 270 нм 3

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

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

6 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 нефтьдеградирующая составметано-нафтеновойфракции 6

7

8 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» Экспериментальное моделирование Исследуемый объект Ароматические УВ, фенолы, амины 3,4-Бензпирен Гексановый экстракт Нефтепродукты Хлороформенный экстракт (битумоид ХБА) Тонкослойная хроматография Инфракрасная спектроскопия ( см -1 ) Смолисто- асфальтеновая фракция Нафтено- ароматическая фракция Метано- нафтеновая фракция

9 ХБА, % на почву 0, 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- группового 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 (хлорпарафины, диоксаны) метано-нафтеновая фракция нефтяных битумоидов нафтено-ароматическая смолисто-асфальтеновая 3 дня после внесения нефти 3 этап 1 этап 2 этап 9

10 ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЙ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОЧВАХ НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 10

11 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

12 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ КОМПЛЕКСОВ НЕФТЕЙ 12 «Западно-Сибирская нефть– вода» «Чашкинская нефть– вода» содержаниеаквабитумоидов и нефтеродуктов(мг/дм 3 ) мг/дм 3 0, мг/дм содержаниеароматических углеводородов нг/дм 3 0, мг/дм структурно-групповой состав нефтяных аквабитумоидов 0% 50% 100% 0, % 50% 100% аквабитумоиды - нефтепродукты - бенз(а)пирен - бензол и гомологи -метано-нафтеновая фракция - нафтено-ароматическая фракция - смолисто-асфальтеновая фракция

13 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 7суток контакта 120суток контакта 1сутки контакта 30суток контакта

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

15 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ 15

16 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!

17 СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

18 СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЙ АЛКАНОВ (НА ПРИМЕРЕ ГЕКСАДЕКАНА)

19 СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КИСЛОТ

20 ПОЛИНАФТЕНОВЫЕ СТРУКТУРЫ НЕФТЕЙ И ТОРФОВ

21 МОДУЛЬНАЯ СХЕМА ТИМОН

22

23 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 площадка 1, 0-10 см площадка 2, пашня площадка 2, 0-10 см содержание компоненентов, % на фракцию алканынафтеныареныО-содержащиепрочие гетеросоединения

24 ХРОМАТОГРАММЫ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФРАКЦИЙ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА битумоиды торфа битумоиды водной вытяжки торфа битумоиды болотной воды нефть водная вытяжка нефти