Определение содержания нефтепродуктов в пробах питьевых, природных и сточных вод методом ИК-спектрометрии
Т.Я.Селиванова, инженер
ЗАО «Центр исследования и контроля воды», Санкт-Петербург
Тел.: (812) 703-00-68
Нефть и нефтепродукты относятся к числу наиболее распространённых токсичных веществ, вызывающих техногенное загрязнение водных объектов, донных отложений и почв, что влечет за собой тяжелые экологические последствия. В соответствии с ГОСТ 17.1.4.01-80 (Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах) под нефтепродуктами понимаются неполярные и малополярные углеводороды (алифатические, ароматические, ациклические), составляющие главную и наиболее характерную часть нефти и продуктов её переработки. В соответствии с ГОСТ 17.4.1.02-83 нефть и нефтепродукты относятся к первому классу опасности – вещества высокоопасные. Основными источниками загрязнения поверхностных вод нефтепродуктами являются сточные воды предприятий нефтеперерабатывающей, химической, металлургической промышленности, хозяйственно-бытовые сточные воды, а также транспорт. Нефтепродукты находятся в различных миграционных формах: растворенной, эмульгированной, сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений, в виде пленки на поверхности. Нефтепродукты оказывают неблагоприятное воздействие, как на организм человека, так и на окружающую среду в целом: в присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН среды, ухудшается газообмен с атмосферой. Наибольшую опасность представляют полициклические углеводороды, например, 3,4-бензпирен, обладающий канцерогенными свойствами, присутствие которых в воде недопустимо.
Для нефти и нефтепродуктов целым рядом нормативных документов установлены предельно-допустимые концентрации для разных типов вод:
Таблица №1
-
Тип воды
|
ПДК, мг/дм3
|
Нормативный документ
|
Питьевая вода
|
0,1
|
СанПин 2.1.4.1074-01
|
Водные объекты, имеющие рыбохозяйственное значение
|
0,05
|
Приказ № 96 от 28.04.99
|
Вода водных объектов жилищного фонда
|
0,3
|
Приказ № 201 от 25.11.96 Комитета по управлению городским хозяйством и администрацией СПб. Жилищный фонд.
|
Прочие абоненты
|
0,7
|
ГОСТ 27384-2002 устанавливает нормы погрешности для методов измерения массовой концентрации нефти и нефтепродуктов для различных типов вод:
-
Тип воды
|
Диапазон измеряемых значений массовой концентрации нефти и НП, мг/дм3
|
Нормы погрешности,
±δн, %
|
Воды природные, питьевые
|
От 0,01 до 0,9 включительно
|
50
|
Свыше 0,9
|
25
|
Воды сточные
|
До 0,1включительно
|
60
|
|
Свыше 0,1 до 0,5
|
42
|
|
Свыше 0,5 до 50
|
25
|
|
Свыше 50
|
17,5
|
Существуют различные методы определения содержания нефтепродуктов в водах. Среди них следует выделить ИК-спектрометрические методы анализа, которые являются наиболее доступными для выполнения рутинных анализов и позволяют получать достоверные результаты. На сегодняшний день существует большой выбор приборов от простейших и недорогих, таких как концентратомер КН-2, ИКФ-2А и др. для использования в рутинных анализах. И дорогих современных ИК-спектрометров с большими техническими возможностями, которые используются в исследовательских и научных целях, например, ИК-спектрометр Scimitar FTS-2000 с Фурье-преобразованием.
Концентратомер КН-2, выпускаемый ООО «Производственно-экологическим предприятием СИБЭКОПРИБОР», предназначен для измерения массовой концентрации нефти и НП в четыреххлористом углероде. Погрешность измерения прибора ± 2%. Принцип действия прибора – измерение поглощения ИК-излучения на длине волны 3,42 мкм, которая характеризует содержание нефтепродуктов в элюате. В качестве опорной длины волны, на которой не происходит поглощение ИК-излучения нефтепродуктами, используется длина волны 3,0 мкм.
ИК-спектрометр Scimitar FTS-2000 с Фурье преобразованием фирмы Digilab LLC, который предназначен для регистрации спектров пропускания жидких, твердых и газообразных веществ. Он оснащен персональным управляющим компьютером и укомплектован специальным программным обеспечением «Merlin» для регистрации и обработки спектров. ИК-Фурье спектрометр обладает следующими техническими характеристиками:
-
диапазон измерений 375-7800 см-1 (средний диапазон ИК);
спектральное разрешение 1 см-1;
-
детектор типа DTGS (из дейтерированного триглицинсульфата), охлаждаемый элементами Пельтье, обеспечивающий высокую воспроизводимость результатов;
-
высокая оптическая энергия, подводимая к образцу для повышения чувствительности исследований;
-
соотношение сигнал/шум 20000:1 (при разрешении 4 см-1).
Фурье - спектрометры имеют ряд преимуществ:
-
можно регистрировать одновременно весь спектр во всем диапазоне длин волн;
-
имеют выигрыш в светосиле, т.к. в интерферометре входное отверстие больших размеров, чем щель спектральных приборов с диспергирующим элементом такого же разрешения. Это позволяет в свою очередь:
-
уменьшить время регистрации спектров (время на одно сканирование составляет не более 4 с при разрешении 1 см-1 и не более 0,7 с при разрешении 4 см-1);
-
уменьшить соотношение сигнал-шум;
-
повысить разрешение;
-
уменьшить габариты прибора.
Программное обеспечение «Merlin» позволяет собирать и хранить полученные спектральные данные, что дает возможность создания своей спектральной библиотеки, использовать сторонние ИК – библиотеки для идентификации и анализа полученных спектров с указанием показателя качества совпадения Hit Quality Index (HQI), что дополнительно подтверждает достоверность полученных данных.
ИК-спектрометрический метод основан на выделении эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды экстракцией их четыреххлористым углеродом, хроматографическом отделении нефтепродуктов от полярных соединений на колонке, заполненной оксидом алюминия (Al2O3) II степени активности, и измерении интенсивности поглощения СН-связей метильных (-Н3) и метиленовых (-СН2-) групп в ближней инфракрасной области спектра.
В докладе подробно рассматривается МВИ ЦВ 3.22.61-2005 ФР.1.29.2006.02147 содержания нефтепродуктов в пробах питьевых, природных и сточных вод ИК-спектрометрическим методом.
Достарыңызбен бөлісу: |