EA011842B1

EA011842B1 - Способ определения содержания нефти и нефтепродуктов в почве

Info

Publication number: EA011842B1
Application number: EA200700239A
Authority: EA
Inventors: Фуад Зейналович Абдуллаев; Кахраман Союн Оглы Гасанов
Original assignee: Фуад Зейналович Абдуллаев; Кахраман Союн Оглы Гасанов
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2009-06-30
Also published as: EA200700239A1

Abstract

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в качестве средства контроля за состоянием объектов окружающей среды в условиях возможного их нефтезагрязнения. Задачей предполагаемого изобретения является упрощение способа определения степени загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами с максимально возможным извлечением из почвы всех компонентов нефтезагрязнителя для достоверности расчетов, суждений о содержании нефтезагрязнителя в почве и нанесенном вреде почвенной экологии с сокращением времени экстракции. Способ основан на эффективной подготовке нефтезагрязненной почвы к экстракции с отбором представительной пробы для анализа, разбавлением её чистым песком последующим перетиром в ступке, причем экстракцию ведут в одну стадию в непрерывном и автоматическом режиме при многократном экстрагировании нефтезагрязненной почвы при температуре кипения растворителя-хлороформа до полного извлечения всех компонентов нефтезагрязнителя как полярных, так и неполярных, входящих в состав почвы.

Description

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в качестве средства контроля за состоянием объектов окружающей среды в условиях возможного их нефтезагрязнения.

Известен способ определения степени загрязнения твердых и жидких сред, включающий взятие пробы, экстракцию из пробы нефтепродуктов органическим растворителем, очистку полученного экстракта от полярных углеводородов на сорбенте, помещенном в стеклянный цилиндр, вторичную обработку его чистым органическим растворителем и анализ элюата на дополнительном слое адсорбента (1).

Недостатком известного способа является ограниченность его применения, так как он не учитывает полярные соединения (органические кислоты, фенолы, эфиры, смолы и асфальтены) в составе нефти и нефтепродуктов (например, мазута) и тем самым искажает действительную степень загрязнения почвы при попадании в нее последних и нанесенный при этом вред почвенной экологии.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому способу является методика определения нефтепродуктов в почве экстракцией хлороформом с последующим методом колонковой хроматографии на окиси алюминия, при этом определяют неполярные и малополярные соединения, относящиеся к разряду нефтепродуктов.

Для определения содержания нефтепродуктов в почве берут навеску высушенной почвы массой 100-150 г при концентрации нефтепродуктов в почве до 1 г/кг и массой 30-100 г при концентрации нефтепродуктов в почве свыше 1 г/кг. Навеску помещают в колбу на 250 мл и экстрагируют её несколько раз по 15-25 мл хлороформом до получения последней порции бесцветного экстракта. Затем полученный экстракт выпаривают в вытяжном шкафу или отгоняют. Оставшийся после отгонки хлороформа осадок обрабатывают гексаном, гексановые экстракты очищают от полярных соединений на колонке с окисью алюминия, из очищенных таким образом гексановых экстрактов испаряют гексан, а содержание нефтепродуктов в почве определяют весовым методом (2).

Недостатком данного метода является большая длительность и множество операций, сопровождающих процесс получения элюата.

Кроме того, он ограничен в определении содержания нефтепродуктов - по определению неполярных или малополярных соединений, что не отражает в полной мере существо вопроса при рассмотрении степени нефтезагрязнения почвы, так как именно полярные соединения, такие как органические кислоты, фенолы, эфиры, смолистые и асфальтеновые соединения, приносят наибольший вред экосистеме, остаются вне поля зрения и неучет полярных соединений нефтезагрязнителя при оценке степени загрязнения почвы искажает истинную картину загрязнения и нанесенный вред почвенной экологии и в целом экосистеме.

Для определения содержания нефти и нефтепродуктов существует достаточно много приборов, описанных в литературе, однако это или очень громоздкие, дорогостоящие аппараты, или аппараты, требующие большого количества операций для полноты извлечения исследуемого объекта. Одним из таких приборов является прибор по принципу аппарата Сокслета, который состоит из холодильника, экстрактора-сборника и плоскодонной колбы, соединенных между собой с помощью шлифов конических. Принцип работы на данном аппарате основан на циркуляции экстрагента (3). Однако экстракцию исследуемой почвы в этом аппарате проводят при низкой температуре, соответствующей температуре экстрагента, возвращаемого холодильником-конденсатором, что приводит к увеличению времени экстрагирования для полноты извлечения всех компонентов нефтезагрязнителя. С другой стороны, охлажденный, сифонируемый экстракт, поступая в куб, снижает температуру кубовой жидкости, что ведет к дополнительной потере времени для дополнительного нагрева кубовой жидкости.

Задачей предполагаемого изобретения является упрощение способа определения степени загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами с максимально возможным извлечением из почвы всех компонентов нефтезагрязнителя для достоверности расчетов, суждений о содержании нефтезагрязнителя в почве и нанесенном вреде почвенной экологии.

Поставленная задача решается тем, что для определения степени загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами последние извлекают путем экстрагирования почвы хлороформом при нагреве, где экстрагирование ведут до полного извлечения всех компонентов нефтезагрязнителя, входящих в состав почвы, как полярных, так и неполярных, при температуре кипения растворителя, омывающего экстракторсборник с навеской нефтезагрязненной почвы, причем берут смесь загрязненной почвы с чистым песком в соотношении 1:2-3.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что навеска пробы для анализа, смешанная с песком, омывается хлороформом при температуре его кипения до полного извлечения всех компонентов нефтезагрязнителя как полярных, так и неполярных, входящих в состав почвы-пробы.

Способ основан на эффективной подготовке нефтезагрязненной почвы к экстракции с отбором представительной пробы для анализа, разбавлением её чистым песком с последующим перетиром в ступке, причем экстракцию ведут в одну стадию в непрерывном и автоматическом режиме при многократном экстрагировании нефтезагрязненной почвы.

Представительная проба нефтезагрязненной почвы - это проба, которая по минеральному гранулометрическому составу и величине нефтесодержания соответствует среднему значению распределения минеральных частиц, составляющих почву, и искусственно введенного в ее состав нефтезагрязнителя.

- 1 011842

Для получения представительной пробы 30 г (предварительно высушенную при температуре 70°С до постоянного веса) нефтезагрязненного мелкозема нефтезагрязненной почвы распределяют по листу бумаги 10x10 см тонким слоем, образованную при этом поверхность мелкозема делят на 100 равных квадратов, из которых малыми порциями отбирают суммарную навеску для последующего анализа.

Для определения содержания нефтезагрязнителя в почве из суммарной навески представительной пробы берут навеску нефтезагрязненной почвы в количестве 0,5 г и смешивают с песком в соотношении 1-2-3, смесь перетирают в ступке до получения однородной массы.

При изменении соотношения нефтезагрязненной почвы-пробы и песка, ниже заявляемого, происходит неполное извлечение всех компонентов нефтезагрязнителя, а соотношение выше заявляемого использовать не целесообразно.

Для определения содержания нефтезагрязнителя подготовленную к экстракции навеску нефтезагрязненной почвы упаковывают в патрон из бумажного фильтра с белой лентой, выполненный в виде торбы с перетяжкой только с одной стороны, и размещают в экстракторе-сборнике в его емкости для патрона. Количество хлороформа, загружаемого в перегонный куб, равно 4-кратному объему экстрактора. Процесс ведут при температуре кипения хлороформа в течение 1-1,5 ч.

При экстрагировании почвы-пробы ниже температуры кипения растворителя будет увеличено время экстрагирования для полноты извлечения всех компонентов нефтезагрязнителя, а выше заявляемого ограничивается температурой кипения растворителя.

Предлагаемый способ экстрагирования иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1. В перегонный куб, содержащий рубашку с теплоносителем для нагрева, заливают хлороформ в количестве 100 мл; перегонный куб с одной стороны соединен с обратным холодильникомконденсатором, а с другой стороны - с нисходящим холодильником, соединенным с приемником. К холодильнику-конденсатору через ушко проволочной ниткой подвешивают экстрактор - сборник, в который помещают патрон с исследуемой навеской нефтезагрязненной почвы-пробы без песка в количестве 0,5 г. Патрон с навеской устанавливают в емкость так, чтобы нижний отвод был погружен в кипящий растворитель-хлороформ. Верхний отвод служит для слива экстракта в куб, создавая при этом постоянную циркуляцию хлороформа непрерывной экстракцией. Циркуляцию проводят многократно до полного истощения сырья и обесцвечивания хлороформа в емкости для патрона. Процесс проводят в течение 11,5 ч.

Сконцентрированный экстракт сливают из куба в предварительно взвешенный стаканчик, экстракт упаривают до постоянного веса стаканчика. По полученному количеству нефтезагрязнителя рассчитывают степень загрязнения почвы.

Примеры 2-6 проводят аналогично примеру 1, где навеску нефтезагрязненную почву-пробу смешивают песком в соотношении 1-2-3. Содержание нефтезагрязнителя в почве вычисляют по формуле

X =а/в-100, где X - содержание нефтезагрязнителя, %;

а - количество экстрактивных веществ, извлеченных из нефтезагрязненной почвы (количество искусственно введенного нефтезагрязнителя в состав почвы), г;

в - навеска нефтезагрязненной почвы, г.

В таблице приведены режимы и результаты предлагаемого способа. Таким образом, по предлагаемому способу достигается в оптимальных условиях проведения процесса 100%-ное извлечение нефтезагрязнителя из нефтезагрязненной почвы и тем самым выявляется истинная картина нарушения почвенной экологии.

До экстракции	После экстракции
Навеска нефтезагрязненной почвы, г	Содержание нефтезагрязнигеля в почве, г	Содержание нефтезагрязнителя в почве,%	Соотношение почва: песок	Кол-во извлечен ного нефтезагрязг ните ля, г	Степень извлечения нефтезагрязнителя, %
0,5	0,05	10,0	1:0	0,045	90
0,5	0,05	10,0	1:1,0	0,047	94
0,5	0,05	10,0	1:1,5	0,048	96
0,5	0,05	10,0	1:2,0	0,049	100
0,5	0,05	10,0	1:2,5	0,050	100
0,5	0,05	10,0	1:3,0	0,050	100

- 2 011842

Источники информации, принятые во внимание

1. Патент РФ № 2115922.

2. Журнал «Гигиена и санитария», 1976, № 9, с. 71-72.

3. ТУ 4321-002-07609129-94.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ определения степени загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами путем их экстрагирования из почвы хлороформом при нагреве, отличающийся тем, что экстрагирование ведут до полного извлечения полярных и неполярных компонентов нефтезагрязнителя, входящих в состав почвы, при температуре кипения растворителя, омывающего экстрактор-сборник с навеской загрязненной почвы, причем перед экстрагированием почву смешивают с чистым песком в соотношении 1:2-3.