Журнал аналитической химии, 2022, T. 77, № 5, стр. 433-437

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводили на территории аэродрома, загрязненной керосином ТС-1, где было отобрано более 200 проб почвогрунтов по 0.5 кг на глубине до 4.2 м. Содержание НП в пробах определяли ИК-спектрометрически по оптической плотности экстракта, полученного после экстракции нефтепродукта из почвы хладоном 113 [3, 4] при комнатной температуре. Пробу грунта (обычно массой 10 г) измельчали (не растирали) в ступке, а затем НП экстрагировали с использованием 30 мл хладона 113 путем встряхивания в течение15 мин в закрытой колбе. При очевидных признаках значительного содержания нефтепродуктов их экстрагировали из сырой пробы дважды с использованием 20 мл хладона. Оставшуюся после экстракции НП пробу грунта сушили в течение 10–12 ч при комнатной температуре (~23–25°С), растирали в ступке (не просеивали) и нефтепродукты снова экстрагировали хладоном. Экстракт НП из проб почво-растительного слоя очищали от естественных углеводородов на хроматографической колонке с использованием оксида алюминия и фильтровали через бумажный фильтр. Экстракты нефтепродуктов из остальных проб фильтровали только через бумажный фильтр. Таким образом, каждую пробу анализировали дважды – один раз во влажном состоянии, а второй раз после осушки. Полученные значения концентраций НП в пробах во влажном и сухом состоянии суммировали. В связи с исключительно высоким уровнем техногенного загрязнения возможное содержание в пробах природных углеводородов считали незначительным и в расчет не принимали.

Содержание НП в пробах определяли по градуировочным зависимостям оптической плотности экстракта при длине волны 3.42 мкм от концентрации в нем керосина (мг/кг образца). Использовали экспериментальный образец ИК-спектрометра ИКАН-1, разработанного в Институте проблем нефти и газа РАН. Основные технические характеристики прибора ИКАН-1 приведены в табл. 1.

Одновременно в таком же количестве пробы грунта (10 г) определяли содержание нефтепродуктов в соответствии с РД 52.18.575-96. Четыреххлористый углерод, рекомендуемый в стандартном методе РД 52.18.575-96, заменили на хладон 113, поскольку степень извлечения керосина из проб четыреххлористым углеродом существенно меньше, чем хладоном. Промышленный хладон очищали перегонкой. Для построения градуировочных зависимостей использовали растворы керосина ТС-1 в хладоне 113.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 2 приведены результаты определения содержания керосина в различных типах почв, которые были отобраны при обследовании территории аэродрома. В столбцах “Влажная проба” и “Сухой остаток” приведены результаты определения содержания керосина в пробах предлагаемым ИК-спектрометрическим способом, а в столбце “Стандартный метод” – рассчитанные по методике РД 52.18.575-9. В большинстве глинистых проб (глины и суглинки) количество керосина, экстрагированного из высушенной после экстракции сырой пробы, больше, чем количество керосина, экстрагированного из такой же пробы, высушенной в соответствии с РД 52.18.575-9 при любом содержании керосина в пробе. Но так как по предлагаемому способу часть керосина извлечена заранее из влажной пробы, общее количество керосина оказалось существенно больше, что особенно заметно при высоком загрязнении почвы. Анализ данных табл. 2 свидетельствует о том, что методики определения загрязнений почвы легкими НП в ГОСТ Р 54039-2010 или РД 52.18.575-96 не учитывают естественное испарение нефтепродуктов при сушке влажной пробы. Это существенно снижает достоверность результатов определения содержания нефтепродуктов, так как на практике необходимо знать их содержание в почвах с естественной влажностью, соответствующей условиям их залегания, а не в сухом образце почвы. Это может служить доказательством более высокой достоверности определения степени загрязнения почвы предлагаемым способом по сравнению с методикой РД 52.18.575-96, в соответствии с которой содержание НП определяют только для искусственно высушенных проб почвы.

Представленные в табл. 2 результаты показывают, что предлагаемый способ можно использовать для определения содержания легких фракций нефтепродуктов практически в любых почвах и при любой концентрации НП. Очевидно, что рекомендуемый в РД 52.18.575-96 в качестве растворителя четыреххлористый углерод не извлекает весь содержащийся в почве нефтепродукт и поэтому ограниченно пригоден для этой цели. Следует отметить также, что четыреххлористый углерод ядовит.

Настоящее исследование выполнено в 2000 г., а в 2001 г. опубликован патент [3] на экстракцию нефтепродуктов из воды хладоном 113. Преимущество использования хладона 113 для экстракции НП впервые доказано Петровым и сотр. [4]. Несмотря на то, что многие страны перешли на экстракцию нефтепродуктов хладоном 113, в России до сих пор для этой цели используют четыреххлористый углерод, который, в соответствии с полученными данными, извлекает из почвы не более половины НП.

* * *

Таким образом, показано, что используемые для определения нефтепродуктов в почвах методики ГОСТ Р 54039-2010 и РД 52.18.575-96 не позволяют оценить содержание легких нефтепродуктов, поскольку значительная их часть теряется при высушивании проб на стадии пробоподготовки. Использование хладона 113 вместо четыреххлористого углерода при экстракции НП из образцов почвы позволяет существенно повысить достоверность определения содержания в них нефтепродуктов. Полученные результаты могут быть положены в основу разработки и апробации методики определения содержания нефтепродуктов в почве ИК-спектрометрическим способом при создании новых нормативов.