авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ

Пешков, Игорь Александрович

Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных

ситуаций в системе: атмосферный воздух ­

почвенный слой на объектах нефтегазового

комплекса

Москва

Российская государственная библиотека

diss.rsl.ru

2007

Пешков, Игорь Александрович.

   Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций в системе: атмосферный воздух ­ почвенный слой на объектах нефтегазового комплекса  [Электронный ресурс] : дис. ... канд. техн. наук

 : 05.26.02. ­ СПб.: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской Государственной Библиотеки).

Безопасность в чрезвычайных ситуациях (по отраслям) Полный текст:

http://diss.rsl.ru/diss/07/0015/070015033.pdf Текст воспроизводится по экземпляру, находящемуся в фонде РГБ:

Пешков, Игорь Александрович Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций в системе: атмосферный воздух ­ почвенный слой на объектах нефтегазового комплекса СПб.  Российская государственная библиотека, 2007 (электронный текст) 61:06-5/ МЧС РОССИИ САНКТ-ИЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

На правах рукописи

Пешков Игорь Александрович МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ В СИСТЕМЕ: АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ ПОЧВЕННЫЙ СЛОЙ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА 05.26.02 - безопасность в чрезвычайных ситуациях (нефтегазовая отрасль) диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА L ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ОНАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА 1.1. ЛЕТУЧИЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ, КАК ВЕЩЕСТВА ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ АТМОСФЕРУ И СОЗДАЮЩИЕ УГРОЗУ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ /././. Оценка экологической опасности 1.1.2. Оценка пожарной опасности. 1.1.3. Кчассификацш экологической обстановки 1.2. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ 1.2. L Общие требования к методикам экоаналитического контроля окруэ1сающей среды 1.2.2. Контроль натчия летучих компонентов нефтепродуктов, содержащихся в атмосфере прямыми методами 1.2 3. Газовая термическая десорбция паров нефтепродуктов с объектов материальной обстановки и анализ равновесной паровой фазы ГЛАВА и. МОНИТОРИНГ НАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ: АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ - ПОЧВЕННЫЙ СЛОЙ В ОПАСНЫХ ЗОНАХ ПЕФТЕГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ II.

1. ОБЩАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНАЯ СРЕДА - ПОЧВЕННЫЙ СЛОЙ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПРИРОДНЫЕ И ПРИВНЕСЕННЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ НЕФТЯНОГО РЯДА И НОДОБНЫЕ ИМ ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ 11.2. ПРЯМОЙ АНАЛИЗ ВОЗДУХА И ОТБОР ПРОБ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОТОИОНИЗАЦИОННОГО ГАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА П.З. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ОРГАНИЧЕСКОЙ НРИРОДЫ МЕТОДОМ АНАЛИЗА РАВНОВЕСНОГО ПАРА в УСТАНОВКЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА ГЛАВА III. УСТАНОВЛЕПИЕ УСТОЙЧИВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДОЛГОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ МЕТОДОМ АНАЛИЗА РАВНОВЕСНОГО НАРА ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ПОЧВЕПНЫХ ОТЛОЖЕПИЯХ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМНЛЕКСА III.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛЕТУЧИХ К0МП0НЕН1ОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ СОВМЕСТНОГО ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО И И К СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА РАВНОВЕСНОГО ПАРА В УСТАНОВКЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА III.2 АНАЛИЗ СТЕНЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ОБЪЕКТАХ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ О А О «ВОРОНЕЖСИНТЕЗКАУЧУК» И ОЦЕНКА ЕГО ВЛИЯНИЯ НА ВОЗМОЖНОСТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ВВЕДЕНИЕ Система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций включает в себя в качестве основных элементов комплекс технических средств и систему методов наблюдений, обработки данных и анализа ситуа ций. Опережающее отражение вероятности возникновения и развития чрез вычайной ситуации строится на основе анализа возможных причин ее воз никновения, ее источника в прошлом и настоящем.

Человечество вступило в новую эру своего существования, когда по тенциальная мощь создаваемых им химических, биологических и физиче ских средств воздействия на среду обитания становится соизмеримой с си лами природы.

Обретает черты реальности предсказание великого естествоиспытате ля В.И. Вернадского о том, что хозяйственная деятельность человека стано вится силой, способной изменить мир, поставив его на грань экологической катастрофы [1].

Несмотря на большие усилия, предпринимаемые по защите окру жающей среды, как в международном, так и в национальных масштабах, ее качество продолжает ухудшаться. По данным Европейского парламента, только Западная Европа ежегодно зафязняется более чем двумя миллиар дами тонн отходов, в том числе токсичными веществами. Особенно боль шой вклад в загрязнение окружающей среды вносят энергетический ком плекс, транспорт переработкой угля, нефти и газа [2].

За XX век масштабы экономики выросли в 20 раз, использование при родного топлива увеличилось в 30 раз, произошло расширение промыш ленности ~ в 50 раз. В процессе производства образуется большое количе ство веществ, которые невозможно разложить биологическим путем, и они накапливаются в атмосфере, гидросфере и почве, нарушая деятельность большинства экосистем.

Как известно, на различные элементы биосферы оказываются естест венные и антропогенные воздействия. Что касается постоянных естествен ных воздействий, то они, как правило, компенсируются саморегулирующей способностью экосистем. Антропогенное воздействие может привести к сдвигу экологического равновесия и, если оно превышает определенный уровень, к возникновению чрезвычайной ситуации, В связи с этим для ре шения задач, связанных с обеспечением экологической безопасности, весь ма важным является знание приемлемых уровней антропогенного воздейст вия, в частности уровней загрязнения окружающей среды и нагрузок, па дающих на человека, популяции животных и растений, биогеоценозы.

На территории России выделяются следующие районы наибольшего экологического неблагополучия: зона аварии Чернобыльской АЭС, Коль ский полуостров. Новая Земля, нефтегазопромысловые районы Западной Сибири, Норильский район, промышленная зона Урала, Среднее Поволжье, Кузбасс, Приангарье, Московский регион, береговая зона Черного и Азов ского морей, Калмыкия, низовье Волги, В этих зонах, в первую очередь, не обходимо проведение срочных и кардинальных мер по контролю, оценке и прогнозу экологической ситуации и на этой основе оздоровлению окру жающей среды [3], Использование ископаемого топлива как источника энергии, бесспор но, является основной причиной загрязнения воздуха. Наибольшее загряз нение атмосферы приходится на долю оксидов углерода, соединений серы и азота, углеводородов и промышленной пыли. За год в атмосферу Земли вы брасывается - 200 млн, т оксида углерода, - 20 млрд, т диоксида углерода, ~ 150 млн, т диоксида серы, - 50 млн, т оксидов азота, ~ 250 млн, т пыли, ~ млн, т различных углеводородов [3], С другой стороны, в ряде случаев могут создаваться ситуации, когда концентрации примесей в атмосфере помимо вредного токсикологического воздействия могут создавать угрожающие пожаровзрывоопасные ситуации.

поскольку многие из загрязнителей атмосферы являются горючими вещест вами.

До настоящего времени не разработанной остается проблема изучения инородных техногенных нефтепродуктов, рассеянных в различных природ ных средах и находящихся в состоянии динамического равновесия между ат мосферой, гидросферой и литосферой. С трудом поддаются качественной и количественной оценке процессы взаимного перехода опасных и вредных веществ между этими средами, способные создавать чрезвычайные ситуации в какой-либо из них.

Одной из причин возникновения проблем при прогнозировании и мо ниторинге чрезвычайных ситуаций является слабое оснащение аналитиче ским оборудованием и адаптированными к нему современными методиками контроля химических, биологических и физических факторов воздействия на природные и антропогенные экосистемы.

Эффективное противодействие возникновению чрезвычайных ситуа ций становится невозможным без дальнейшего совершенствования системы наблюдения, оценки и прогноза химических загрязнений техногенного про исхождения (системы химического мониторинга), с учетом современных требований по составу индуцируемых веществ, диапазонам измерения их концентраций и другим признакам.

Согласно ГОСТ Р 22.1.01-95 [4] система мониторинга и прогнозиро вания чрезвычайных ситуаций должна состоять из следующих основных элементов:

- организационной структуры;

- общей модели системы, включая объекты мониторинга;

- комплекса технических средств;

- моделей ситуации (моделей развития ситуаций);

- методов наблюдений, обработки данных, анализа ситуаций и про гнозирования;

- информационной системы.

Целью настоящей работы является совершенствование отделъных элементов системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуа ций на объектах нефтегазового комплекса, включая объекты мониторинга, комплекс технических средств, систему методов наблюдений.

Задачи исследования.

1. Провести сравнительную оценку регламентируемых параметров со стояния воздушной среды на объектах нефтегазового комплекса, контроли руемых прямыми методами анализа. Предложить косвенные устойчивые характеристики состояния системы: атмосферный воздух - почвенный слой, приемлемые для оценки вероятности возникновения чрезвычайных ситуа ций.

2. Обосновать методическую схему прогнозирования чрезвычайных ситуаций, на основе мониторинга содержания вредных компонентов нефте продуктов, находящихся в динамическом равновесии в системе: атмосфер ный воздух - почвенный слой, сочетающую прямые измерения концентра ций на местах контроля с исследованием их состава и количеств лаборатор ными методами.

3. Разработать методику исследования газообразных углеводородов в пробах почвенных отложений методом анализа равновесной паровой фазы (АРП) с ее последующим газохроматографическим анализом без предвари тельного концентрирования.

4. Разработать методику анализа равновесного пара летучих компо нентов нефтепродуктов, позволяющую по составу и количеству легких уг леводородов в почвенных отложениях на объектах нефтегазового комплекса определять устойчивые характеристики долговременного состояния атмо сферного воздуха и прогнозировать чрезвычайные ситуации.

Предмет исследования

Работа направлена на совершенствование систем и средств прогнози рования и мониторинга чрезвычайных ситуаций.

Объекты исследоваиия Система: приземный слой атмосферы - почвенный слой, содержащая газообразные и легкокипящие жидкие компоненты нефтепродуктов, фор мирующие вредные и опасные факторы на объектах нефтегазового ком плекса. Пробы атмосферного воздуха в рабочих зонах и в населенных мес тах. Почвенные отложения, отобранные на территориях размещения объек тов нефтегазового комплекса.

Методы исследоваиия.

Поставленные в работе задачи решались экспериментально и анали тически с использованием лабораторного моделирования, инфракрасной спектроскопии (ИКС), газожидкостной хроматографии (ГЖХ). Обработка результатов анализов осуществлялась на ПЭВМ.

Научиая иовизиа.

Па основании проведенной сравнительной оценки прямых методов измерения параметров состояния воздушной среды на объектах нефтегазо вого комплекса, не всегда объективно отражающих обстановку в местах контроля, предложено в качестве устойчивой характеристики, косвенно от ражающей состояние системы атмосферный воздух - почвенный слой, ис пользовать данные по содержанию легких углеводородов в почвенных от ложениях.

Предложена общая модель системы: атмосферный воздух - почвен ный слой, содержащей находящиеся в динамически равновесном состоянии легкокипящие нефтепродукты и подобные им горючие жидкости.

Разработан комплекс технических средств и система методов наблю дений, для обработки данных, анализа ситуаций и прогнозирования чрезвы чайных ситуаций при функционировании предложенной модели в условиях предприятий нефтегазового комплекса.

Комплекс технических средств включает фотоионизационный газо анализатор и созданный на его базе пробоотборник для улавливания из воз духа вредных органических компонентов с концентрированием на пористых сорбентах, а также лабораторную установку анализа равновесного пара циркуляционного типа с одновременным газохроматографическим и ИК спектрометрическим детектированием.

Система методов наблюдений за содержанием и составом вредных компонентов нефтепродуктов в воздушной среде состоит из прямых изме рений концентраций на местах контроля, отбора проб газовой фазы, отбора проб почвенных отложений, газовой термической экстракции, анализа рав новесного пара методами газожидкостной хроматографии и ИК спектроскопии.

Практическая значимость работы.

Разработанный комплекс позволяет по составу и количеству легких углеводородов в почвенных отложениях вблизи объектов нефтегазового комплекса определять устойчивые характеристики долговременного со стояния системы атмосферный воздух - почвенный слой, химически иден тифицировать и количественно определять компоненты, содержащиеся в анализируемых пробах.

Внедрение предлагаемых методов мониторинга устойчивого состоя ния воздушной среды в приземном слое на основании косвенных данных по содержанию легколетучих компонентов нефтепродуктов в почвах повышает достоверность оценки потенциального состояния воздушного бассейна на объектах нефтегазового комплекса, позволяет выделять наиболее опасное зоны и прогнозировать чрезвычайные ситуации.

Комплексная система мониторинга опасных и вредных факторов про изводственной среды опробована при исследовании образцов, изъятых с объ ектов нефтегазового и нефтехимического комплексов.

Результаты работы использованы в практической деятельности ОАО «Воронежсинтезкаучук» и станции сжиженных газов ФГУП «СГ - Транс», и способствовали повышению эффективности и достоверности определения состояния производственной среды.

Основные положения работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России при проведении за нятий по курсу «Расследование пожаров».

Фактический материал.

Достоверность выводов, сформулированных в диссертации, определя ется значительным объемом экспериментального материала по изучению углеводородных газов и легкокипящих жидкостей;

проб воздушного бас сейна и почвенных отложений на объектах нефтегазового и нефтехимиче ского комплексов.

Апробация работы.

Основные результаты исследования докладывались на конференции «Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых»

(СПб, 2006 г.), научно-практической конференции «Предупреждение, спа сение, помошь» (Химки, 2006), международной научно-практической кон ференции «Проблемы взаимодействия МВД и МЧС России в сфере обеспе чения безопасности дорожного движения» (СПб, 2006), международной на учно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты населения и территорий от пожаров и катастроф» (СПб, 2006), конференции «Техни ческие и социально-гуманитарные аспекты профессиональной деятельности ГПС МЧС России: проблемы и перспективы» (Воронеж, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Основные ноложення, выносимые на защнту.

Элементы системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазового комплекса, базирующиеся на эмпири ческой модели системы: атмосфера - почвенный слой, содержащей в каче стве объектов мониторинга легколетучие компоненты нефтепродуктов.

Комплекс технических средств и система методов наблюдений за со держанием и составом вредных компонентов нефтепродуктов в воздушной среде, состоящие из прямых измерений концентраций на местах контроля переносными газоанализаторами;

газовой термической экстракции и анали зе равновесного пара.

Способ обнаружения и диагностики малых и следовых количеств опас ных и вредных веществ в почвенных отложениях, основанный на анализе равновесного пара легколетучих компонентов горючих жидкостей в установ ке циркуляционного типа с совместным газохроматографическим и ИК спектрометрическим детектированием.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, трех глав и заключения общим объемом 131 стр,, включая список литературы из 118 на именований, 33 рисунка, 19 таблиц.

Глава I. ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ОПАС НЫХ Н ВРЕДНЫХ ПРОНЗВОДСТВЕНПЫХ ФАКТОРОВ НА ОБЪЕК ТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА 1.1. Летучие компоненты горючих жидкостей, как вещества загрязняю щие атмосферу и создающие угрозу возникновения чрезвычайных си туаций 1.1.1. Оценка экологической опаепости.

Важнейшей задачей современной науки является создание систем эко логического мониторинга на местном, региональном, национальном и гло бальном уровнях. Основная задача экологического мониторинга, если гово рить кратко - это измерения, оценка и прогноз интенсивностей экологиче ских факторов воздействия и реакции биоты, определяющих взаимодейст вие энергии и материи в системе. При этом экологический фактор - это лю бой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвен ное воздействие на живой организм, или любой параметр среды, на который организм отвечает приспособительными реакциями [2, 5].

Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окру жающей природной среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений и животных. Содержание большинства летучих нефтепродуктов и компонентов органических растворителей в воздухе строго регламентируется санитарно-гигиеническими требованиями, а методы их определепия входят в систему стандартов безопасности труда [3, 6, 7, 8, 9]. В современной практи ке народного потребления и в промышленной технологии используется око ло 60 тыс. различных химических продуктов из более 5 млн. известных науке химических соединений. Прирост числа веществ, ежегодно находящих прак тическое применение, достигает 1000. Однако, лишь небольшая часть из них, после соответствующих токсикологических исследований, включается в спи ски гигиенического нормирования в промышленно развитых странах [2].

В России (ранее в СССР) разработана система санитарно гигиенических норм в природных средах, которые устанавливаются с ис пользованием данных о фоновых концентрациях исследуемых веществ, их физико-химических свойствах, параметрах токсичности.

В нашей стране гигиеническое нормирование вредных веществ в воз духе определяется величиной предельно допустимой концентрации приме сей в атмосфере (ПДК). Примесями в атмосфере называют рассеянные в ат мосфере вещества, не содержащиеся в ее постоянном составе. ПДК -это максимальная концентрация примесей в атмосфере, отнесенная к опреде ленному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом вредных воздействий, включая отдаленные последствия [2, 3].

ПДК выражают в мг/м'' и различают для воздуха рабочей зоны (ПДКрз) и атмосферы населенных пунктов, где должны контролироваться ее максимально разовые (ПДКмр) и среднесуточные (ПДКсс) значения. Разовая концентрация - концентрация примесей в атмосфере, определяемая по про бе, отобранной в 20-30-минутном интервале времени. Среднесуточная кон центрация примесей в атмосфере - концентрация примесей в атмосфере, определяемая по среднесуточной пробе. Среднесуточная проба воздуха проба, отобранная в течение 24 часов непрерывно или с равными интерва лами между отборами, не менее 4 раз в сутки.

Согласно ГОСТ [6] ПДКрз представляет собой концентрацию, которая при ежедневной работе (кроме выходных дней) в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в про цессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. В последних изданиях [9] для примерно 40 веществ приводятся двойные значения ПДКрз - максимально разовые и среднесменные. Из них 20 относятся к соединениям фтора и нормируются по последнему. Соотно шение между максимально разовыми и среднесменными значениями не нормируется, однако теоретические расчеты свидетельствуют, что средне сменная концентрация должна составлять около 75% от величины макси мально разовой ПДКрз • Поскольку возможны широкие вариации в индивидуальной чувстви тельности, небольшой процент работающих может испытывать диском форт, или быть подвержен более серьезному воздействию, или профессио нальному заболеванию. Для таких случаев имеется доступная система тес тирования, которая должна обязательно использоваться при определении такой индивидуальной сверхчувствительности [2].

Существенные трудности при определении достоверных значений ПДКрз возникают из-за межвидовых различий токсикологического воздей ствия химических веществ, отмечаемых и разработчиками методик гигие нического нормирования воздействия вредных веществ на человека на базе экспериментов на животных [10]. Видовые различия зависят от продолжи тельности жизни, массы тела, энергозатрат на единицу массы в день, массы мозга и многих других, иногда неопределенных факторов, а также особен ностей методики эксперимента.

При обосновании величины ПДКрз, вредных веществ в нашей стране используются так называемые "коэффициенты запаса" [10]. Под последни ми понимают кратность уменьшения величины порога хронического дейст вия в опытах с животными до уровня ПДКрз, рекомендуемого для человека.

Значение ПДКрз во всех случаях принимается на порядок меньше величины порога острого действия. Кроме того, учитывают величину коэффициента кумуляции, который определяется из значения ЛД50 умножением на отно шение порогов хронического и острого действия. В зависимости от величи ны коэффициента кумуляции выбирают значение коэффициента запаса, ко торый приводит к уменьшению ПДКрз на 2 - 3 порядка от расчетной вели чины.

В то же время в нашем неречне [11] лишь 18 веществ считаются кан церогенами и, тем не менее, регламентированы ПДКрз для включенных в него хлористого винила, бензола и силикатных пылей, при содержании ас беста в последних до 10% и более, равные, соответственно, 5/1, 15/5 и 2- мг/м^ (отношение отражает максимально разовые и среднесменные значе ния).

Необходимо отметить еще одно важное обстоятельство, касающееся ПДК. ПДК принято устанавливать для вполне определенной среды: атмо сферного воздуха, воды открытых водоемов и т. п. При обоснованиях вели чин ПДК не учитываются совсем или учитываются лишь частично эффекты химического и биологического накопления вредных веществ в высоких концентрациях в результате их перехода из одной среды в другую, напри мер, из воздуха в воду, из воды в биоту и т. д.

Помимо ПДК устанавливается также ориентировочный безопасный уровень воздействия загрязняющих атмосферу веществ (ОБУВ) - временный гигиенический норматив для загрязняющего атмосферу вещества, установ ленный расчетным методом для проектируемых промышленных объектов.

Вредные вещества, подразделяют на 4 класса опасности [2]:

1- вещества чрезвычайно опасные, 2- вещества высоко опасные, 3- вещества умеренно опасные, 4- вещества мало опасные.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в таблице 1.

Таблица Показатели и нормы для отнесения вредных веществ к классу опасности Порма для класса опасности Наименование показателя 1-го 4-го 2-го 3-го Предельно допустимая кон центрация (ПДК) вредных Менее 0,1 0,1-1,0 1,1-10,0 Более веществ в воздухе рабочей зо- 10, ны, мг/м^ Средняя смертельная доза при Менее 15 15-150 Более 151 введении в желудок, мг/кг 5000 Средняя смертельная доза при 100-500 Более Менее 501 нанесении на кожу, мг/кг 100 2500 Более Средняя смертельная концен- Менее 500- 5001 трация в воздухе, мг/м^ 500 5000 50000 Более 300 300-30 29-3 Менее Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) Менее 6,0 6,0-18, Зона острого действия 18,1- Более 54,0 54, 10,0-5,0 4,9-2,5 Менее 2, Зона хронического действия Более 10, Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по пока зателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасно сти [9, 11].

По особенностям действия на организм выделяют вещества с острона правленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе;

канцерогены, аллергены и аэрозоли, преимущест венно фиброгенного действия.

Показатели загрязнения компонентов среды обитания человека опреде ляются с учетом вредных компонентов и традиционных методов оценки их загрязненности. Так, оценка загрязнения атмосферного воздуха производится по максимальным разовым, среднесуточным и среднегодовым концентраци ям (таблица 2).

Таблица Показатели степени загрязнения атмосфериого воздуха, оиределяемые ио средиесуточным коицеитрациям вредных химических веществ Показатели стеиени загрязиеиия воздуха Класс опасно чрезвычайная экологическая сти вещества, экологическое бедствие ситуация загрязняющего воздух % проб выше «К» «К» %проб выше «К»

«К»

I класс 3 20 или 7 дней 20 или 7 дней под 2— подряд ряд Тоже 5 3— II класс Тоже 30 или 7 дней Ш класс 7,5 30 или 7 дней под 3-7, подряд ряд Тоже 8— VI класс 12 Тоже В этой таблице величина "К" представляет собой кратность превыше ния среднесуточной концентрации предельно допустимой концентрации (ПДК) для рассматриваемого вещества.

1.1.2. Оценка пожарной опасности.

Вещества и материалы, свойства которых благоприятствуют возник новению и развитию пожаров, называют пожароопасными. К таким вещест вам относятся, прежде всего, легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ), основную массу которых составляют нефтепродукты (НП).

Нефтепродукты широко применяются во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Неосторожное или неправильное обращение с ними является часто причиной возникновения пожаров.

Нефтепродукты в зависимости от состава и назначения подразделя ются на моторные топлива (бензины, лигроины, керосины, реактивные, ди зельные топлива и др.);

смазочные материалы (моторные, трансмиссион ные, изоляционные и другие масла, технические смазки);

растворители (бензин «калоша», уайт-спирит и др.) и другие органические вещества и ма териалы различного назначения, изготовленные на основе продуктов пере работки нефти [12,13,14,15].

Товарные нефтепродукты содержат главным образом алифатические, нафтеновые и ароматические углеводороды. В состав растворителей могут входить, кроме того, некоторые спирты, кетоны, сложные эфиры. Основные химические, физические и механические характеристики НП, а также их пожароопасные характеристики стандартизированы и приведены в соответ ствующих ГОСТах и специальной литературе [16, 18, 19].

Оценку пожарной опасности смесей паров горючих веществ с возду хом проводят по ряду показателей, из которых наибольшее значение имеют нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (ИКПР, ВКПР), а также нижний и верхний температурные пределы распро странения пламени (НТПР, ВТПР). Для пылей устанавливают только ниж ний концентрационный предел распространения пламени [16].

Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пла мени - это минимальные и максимальные содержание горючего в смеси го рючее вещество - окислительная среда, при котором возможно распростра нение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. В литературе эти показатели называют также пределами воспламенения, пре делами взрываемости, пределами зажигания.

Температурные пределы распространения пламени - это температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окис лительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (НТПР) и верхнему (ВТПР) концентрационным пределам распространения пламени.

На основании перечисленных признаков можно давать понятие эко логической обстановки в целом.

1.1.3. Классификация экологической обстаиовки Под экологической обстановкой следует понимать совокупность ус ловий и факторов абиотической и биотической природы, определяющих ес тественные процессы в экосистемах и окружающей среде, а также воздейст вий человека на окружающую среду, характеризующихся количественными значениями определенных параметров, с помощью которых возможно оце нить влияние обстановки на здоровье и жизнедеятельность людей, состоя ние экосистем и других объектов биосферы [17], К числу указанных параметров можно отнести уровни геофизиче ских полей, в том числе полей концентраций ингредиентов, загрязняющих окружающую среду, интенсивность (дозировку) температурного, влажност ного факторов, коэффициенты рождаемости, прироста и смертности той или иной популяции, скорость естественного увеличения популяции (мальтузи анский параметр) и т. п.

Исходя из определения экологической обстановки, нетрудно дать формулировку такого понятия, как «химическая обстановка». Указанный вид обстановки обычно рассматриваются как частный случай экологиче ской обстановки, когда роль экологических факторов играют поля концен траций химических веществ антропогенного происхождения.

Химическая обстановка формируется, главным образом, как резуль тат антропогенного воздействия на окружающую среду.

Итак, химическая обстановка - это совокупность условий и факторов химической природы, характеризующихся пространственно-временными параметрами химического загрязнения окружающей среды, уровнями кон центраций вредных веществ в различных средах и дозовыми нагрузками на людей и другие объекты живой природы, с помощью которых можно оце нить влияние этой обстановки на здоровье и жизнедеятельность людей, со стояние;

экосистем, объекты окружающей среды.

Экологическую обстановку, характеризующуюся определенной де гармонизацией природных процессов, по возрастанию степени неблагопо лучия принято [2] подразделять на 5 видов (табл. 3).

Существует достаточно большое количество критериев степени не благополучия экологической обстановки. Однако до сих пор не выработан интегральный критерий, который бы в полной мере удовлетворял требова ния. Все же считается, что в качестве такого критерия можно пользоваться величиной индекса концентрации. Под индексом концентрации понимается осредненная концентрация вредных веществ с учетом весовых коэффициен тов, отражающих степень их токсичности.

Таблица Классификация экологической обстаиовки по стеиеии ее иеблагополучия 1 Относительно удовле- Индекс концентрации вредных веществ не пре вышает индекса ПДК творительная 2 Напряснсенная Индекс концентрации вредных веществ в пре делах 10 индексов ПДК 3 Критическая Индекс концентрации вредных веществ состав ляет 20-30 индексов ПДК 4 Кризисная (чрезвычай- Индекс концентрации вредных веществ превы ная экологическая си- шает индекс ПДК в 50 раз и более. Устойчивые отрицательные изменения в окружающей при туация) родной среде. Исчезновение отдельных видов растений и животных, нарушение генофонда.

Угроза здоровью людей. Необходимо обяза тельное принятие экстренных мер для устране ния ЧС Глубокие необратимые изменения в окружаю щей природной среде. Нарушение природьюго Катастрофическая 5 (экологическое бедст- равновесия, деградация флоры и фауны, потеря генофонда. Существенное ухудшение здоровья вие) людей В таблице 3 приведены значения этих индексов, характерных для эко логической обстановки различной степени неблагополучия.

Наибольшую экологическую опасность представляет кризисная и ка тастрофическая экологическая обстановка.

При этом кризисная экологическая обстановка связывается с зонами чрезвычайной экологической ситуации, катастрофическая — с зонами эко логического бедствия.

В соответствии с законом Российской Федерации «Об охране окру жающей природной среды» к зонам чрезвычайной экологической ситуации следует относить участки территории, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в ок ружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и жи вотных.

В зонах чрезвычайной экологической ситуации может наблюдаться уменьшение видового разнообразия, исчезновение отдельных видов расте ний и животных. По этому же закону зонами экологического бедствия объ являются участки территории, где в результате хозяйственной и иной дея тельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей при родной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья насе ления, нарушение природного равновесия, разрушение естественных эколо гических систем, деградацию флоры и фауны, потерю генофонда.

Основными объектами этих изменений, по которым могут быть сде ланы предметные суждения об экологической обстановке в том или ином районе, являются человек и естественные экосистемы. Системное представ ление происходящих загрязнений компонентов окружающей среды, исто щений ресурсов, влекущих за собой изменение среды обитания, здоровья человека и деградацию экосистем, приведено на рис. 1,2 [2].

Химическое Ионизи Химическое Химиче и биологиче- рующие из и биологиче- ское, биоло ское загряз- лучения ское загряз- гическое и нение атмо- нение нитье- радиоак сферного вой воды, и тивное за воздуха источников грязнение питьевого и почв сели рекреацион- тебных тер ного назна- риторий чения Угроза и ухудшение состояния здоровья человека Рнс. 1. Изменение среды обнтания н состояння здоровья человека Геологическая Воздушная Вода среда среда Загрязнение и истощение ре сурсов вод, суши, моря, под Изменения Загрязнения земных вод, деградация вод ных экосистем Естественные экосистемы Деградация и разрушение Растительный и животный мир Почвы Истощение ресурсов расти Загрязнение и деграда тельного и животного мира;

де ция почв;

загрязнение градация флоры и фауны, поте основной сельскохозяй ря генофонда ственной продукции Рнс. 2 Деградация комнонентов окружающей среды С учетом факторов, определяющих изменения состояния здоровья че ловека и дегармонизацию процессов, которые протекают в естественных экосистемах, оценку территорий с неблагоприятной экологической обета новкой представляется целесообразным проводить по четырем группам по казателей: медико-демографической, экологической, социальной и эконо мической. При этом рекомендуется принимать во внимание показатели за грязнения компонентов окружающей среды, в частности, атмосферного воздуха, вод и почв.

Медико-демографические показатели составляют основу для оценки состояния здоровья людей.

Показатели загрязнения компонентов среды обитания человека оп ределяются с учетом особенностей этих компонентов и традиционных ме тодов оценки их зафязненности.

При оценке загрязнения питьевой воды и водоисточников питьевого и рекреационного назначения, наряду с показателями, характеризующими кратность превышения ПДК по вредным химическим веществам различного класса опасности, используются показатели, указывающие на количество содержащихся в воде патогенных микроорганизмов, наличие растворенного кислорода, запаха и привкуса и т. п.. Применение различных показателей оценки качества вод должно основываться на приоритете требований того водопользователя, чьи требования жестче.

Загрязненность почв селитебных территорий при оценке степени их экологического неблагополучия рассматривается с учетом того, что почвы в силу своих свойств способны накапливать значительное количество вред ных химических веществ. Поэтому принимается санитарно-гигиенический подход к выбору показателей экологической оценки почв населенных пунк тов, при котором исходят из возможности не только непосредственного влияния загрязненных почв на здоровье населения, но и переноса загряз няющих веществ из почвы в воды и воздушную среду рассматриваемых территорий [20].

Основными показателями экологического состояния почв селитеб ных территорий является суммарный показатель химического загрязнения.

определяемый как сумма отношений массовых долей вредных химических веществ в загрязненной и «фоновой» почвах [21].

Показатели загрязнения атмосферного воздуха характеризуют воз действие этого загрязнения на растительность, почвы, поверхностные и подземные воды. Критическими величинами показателей являются макси мальные значения выпадений и соответствующие им концентрации загряз няющих химических веществ в атмосферном воздухе, которые не приводят к вредным воздействиям на структуры и функции экосистем в долговре менном плане. С учетом опытных данных установлено, что основанием для выделения зон экологического бедствия по фактору загрязнения атмосферы может служить превышение в 10-15 раз критических уровней и нагрузок по различным ингредиентам, в зависимости от чувствительности экосистем [3].

В качестве показателей состояния поверхностных вод при оценке изменений природной среды служат количества в воде токсичных веществ, в том числе обладающих кумулятивными свойствами накапливаться в тка нях гидробионтов, а также биогенным действием (нитриты, нитраты, соли аммония, фосфаты). При этом предусматривается использование формали зованного суммарного показателя химического загрязнения вод (ПХЗ), рас считываемого для десяти загрязняющих веществ, по которым наблюдается максимальное превышение ПДК [22]. Расчет проводится по формуле ПХЗ = С,/ПДК1 + С2/ПДК2 + L + Сю/ПДКю + L где С1, С2,..., СЮ - концентрации вредных химических вешеств;

ПДК1, ПДК2,..., ПДК10 - предельно допустимые рыбохозяйственные кон центрации.

При оценке состояния пресноводных экосистем, в случае неблаго приятной экологической обстановки, в число основных показателей этой оценки включают: интегральный показатель качества вод, определяемый биотестированием на ракообразных (дафнии и цериодафнии), состояние фитопланктона, зоопланктона, зообентоса, концентрацию хлорофилла, среднюю биомассу фитопланктона, заболеваемость рыб и др.

Заметим, что для относительно удовлетворительной экологической ситуации "К" равно 1 для всех классов опасности загрязняющих веществ, ПХЗ составляет 10.

В заключение отметим, что экологически неблагополучные терри тории принято также рассматривать с биохимических позиций и давать со ответствующую оценку. При этом предусматривается использовать показа тели тех или иных элементов в почвах, поверхностных водах, в растениях и растительных кормах. К числу этих показателей относятся соотношения со держания: углерода и азота;

кальция и фосфора;

кальция и стронция.

Например, в зонах экологического бедствия отношение концентра ции углерода к концентрации азота в почвах составляет величину менее 4, в поверхностных водах - менее 4 или более 20. В то время как при относи тельно удовлетворительных экологических ситуациях эти показатели лежат в пределах 8-20 и 8-12 соответственно в почвах и поверхностных водах.

К числу основных источников техногенного загрязнения окружаю щей среды, которые необходимо учитывать при разработке системы хими ческого мониторинга, следует отнести, прежде всего, промышленные и дру гие предприятия, где применяются технологии, включающие химические процессы [23,24].

К такого рода объектам, прежде всего, относятся химические, неф техимические и подобные им заводы и предприятия, близкие к химическим производствам. Такие производства связаны с вредными химическими ве ществами и с химическими энергоносителями. Номенклатура продукции, выпускаемой химическим заводом с передовой технологией, обеспечиваю щей комплексную переработку сырья, включает тысячи различных мате риалов и веществ, многие из которых чрезвычайно токсичны или ядовиты.

Опасность химических заводов для человека и окружающей среды очевид на.

К объектам с химической технологией следует отнести и значитель ную часть объектов нехимических отраслей промышленности, где в техно логических процессах применяются опасные вещества и имеют место хи мические превращения. Необходимо отметить, что, по существу, большин ство промышленных объектов, в известном смысле, являются объектами химического риска [25].

В силу того, что объекты с химической технологией являются по тенциальными источниками опасных веществ и загрязнений окружающей среды, они могут быть названы объектами химического риска.

Заметим, что под опасными веществами обычно понимаются инди видуальные вещества (соединения) природного искусственного происхож дения, способные в условиях производства применения, транспортировки, переработки, а также в бытовых условиях оказывать неблагоприятное воз действие на здоровье человека и окружающую природную среду [26]. Эти вещества могу иметь не только химическую, но и биологическую природу.

Опасность объектов с химической технологией для человека и ок ружающей среды может проявляться при нормально регламентированном их функционировании. Это связано с технологическими выбросами, сбро сами, а также утечками опасных веществ.

Возможность и интенсивность протекания тех или иных процессов в конкретных условиях во многом зависят от физико-химических свойств веществ, происходящих изменений их химических форм и т. д. С учетом этих условий из рассмотрения исключаются те или иные процессы. В инте ресах получения исходных данных для разработки системы химического мониторинга основное внимание сосредоточивается на процессах поступ ления токсических веществ в атмосферу, поверхностные, грунтовые воды, а также в открытые водостоки и водоемы.

Химические вещества техногенного происхождения при нопадании в том или ином состоянии в окружающую среду могут распространяться на значительные расстояния, что обусловливает формирование определенных зон зафязнения.

Как известно, перечень химических веществ, выбрасываемых в ат мосферу промышленными и другими объектами, достаточно велик и со ставляет сотни наименований, В число наиболее распространенных поллю тантов входят: пыль, двуокись серы, двуокись азота, окись азота, окись уг лерода, аммиак, хлористый водород, цианистый водород, окись кадмия, свинец, сероуглерод, бенз(а)пирен, фенол, формальдегид, фтористый водо род, хлор, фтор и др. [10].

Основными поллютантами, содержащимися в выбросах большинст ва промышленных предприятий, являются: твердые мелкодисперсные ве щества (пыль, сажа, металлы) и газообразные продукты (в частности, окись углерода, двуокись серы, окись азота, углеводороды).

В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здраво охранения (ВОЗ), опытом Европейской экономической комиссии в области охраны атмосферы от загрязнений, к числу примесей, которые должны кон тролироваться в первую очередь, относятся следующие: двуокись серы, окислы азота, окись углерода, общее содержание озона, общее содержание пыли, углеводороды, в том числе бенз(а)пирен, кислотность атмосферных осадков, тяжелые металлы и некоторые другие [26].

Причинами выделения указанных примесей в группу основных яв ляются их высокая токсичность, широкое распространение в атмосфере, от носительно длительные сроки пребывания в ней, что обусловливает пере1юс этих примесей на большие расстояния от источников выбросов или накоп ление в объектах окружающей среды. Для оценки загрязненности атмосфе ры примесями антропогенного происхождения большое значение имеют объемы выбросов и концентрации поллютантов.

1.2. Методы контроля содержания хнмнческн онасных веществ в окру жающей среде L2.1. Общие требования к методикам экоаналитического контроля окруэюающей среды Под контролем за окружающей средой нонимают в общем смысле со поставление полученных данных о состоянии окружающей среды с уста новленными критериями и нормами техногенного воздействия или фоно выми параметрами с целью оценки их соответствия [27].

Современные методики выполнения измерений (МВИ) должны обес печивать надежный экоаналитический контроль атмосферы, гидросферы и почв [30]. Высокая эффективность МВИ может быть реализована только при условии соблюдения всех правил и процедур, обеспечивающих получе ние результатов измерений с погрешностью, которая не превышает допус тимую [3, 6]. Несмотря на сложность проблемы разработки и внедрения эффективных метрологически аттестованных методик контроля качества воздуха, воды и почвы, чрезвычайная актуальность этих задач требует ор ганизации и проведения аттестации МВИ согласно ГОСТ Р 8.563-96 в крат чайшие сроки.

Перечисленные требования к МВИ могут выполняться лишь при на личии современных средств измерений и вспомогательной аппаратуры для контроля собственно состояния окружающей среды и выбросов промыш ленных и транспортных источников. Особое внимание при этом уделяется аналитической аппаратуре универсального назначения, включающей ос новные группы спектральных приборов в широком диапазоне электромаг нитного спектра (от рентгеновских до инфракрасных лучей), хроматографы (газовые и жидкостные), ЯМР и масс-спектрометры, электрохимические анализаторы [28, 29,30, 31, 32].

При экспертных исследованиях с помощью инструментальных физи ко-химических методов анализа главным является установление химической природы исследуемой жидкости (качественный и количественный химиче ский состав, структурные особенности, содержание компонентов в смеси и т.д.). Пожароопасность жидкости определяют посредством проведения ее химической идентификации.

Методику исследования ЛВЖ и ГЖ выбирают в зависимости от коли чества вещества, представленного на исследование. Если вещества достаточ но (100 мл и более), можно определить практически весь ряд постоянных, приведенный для соответствующих товарных веществ и материалов в госу дарственных стандартах и специальной литературе [33, 34, 35]. Также при количестве вещества не менее 100 мл определяют наиболее важные характе ристики (параметры) с точки зрения их пожарной опасности: температуру вспышки, температурные пределы воспламенения и самовоспламенения, группу горючести и т.д. [16, 35, 36, 37]. При наличии ЛВЖ и ГЖ в виде пятен или нескольких капель их исследование представляет большие трудности [38,39,40,41].

Среди наиболее распространенных современных аналитических мето дов контроля содержания в окружающей среде малых и следовых количеств органических компонентов нефтяного ряда можно выделить следующие.

Молекулярная флуоресцентная спектроскопня Флуоресценция - это свечение, возбуждаемое в минералах и раство рах светом, рентгеновскими или катодными лучами и быстро затухающее после прекращения возбуждения, что отличает его от фосфоресценции и термолюминесценции [45].

Флуоресцентная спектроскопия является быстрым, простым и вместе с тем очень чувствительным методом тестирования образцов на наличие в них нефтепродуктов. Способность нефтяных фракций и нефтепродуктов люминисцировать известна давно. Этот эффект нашел применение в раз личных отраслях науки и техники [46]. В частности, в экологических и гео логических исследованиях.

В экологии данный метод применяется для контроля состава сточных вод на наличие в них нефтепродуктов, перед пуском их в водоемы или об ратно в производство. Анализ проб производится в диапазоне длин волн возбуждения 320-390нм, при длинах волн регистрации 400-580нм [47, 48].

Флуоресцентный метод измерения суммарного содержания полицик лических ароматических углеводородов применяется при экологическом мониторинге окружающей среды [49, 50, 51, 52]. В геологии флуоресцент ная спектроскопия применяется при поисках нефти, как способ первичного требования для получения сведений о характере органических компонентов горных пород.

В большинстве случаев снимаются спектры возбуждения флуорес ценции, формируемые при последовательной смене с помощью монохрома тора длины волны возбуждающего света и регистрации люминесценции при определенной длине волны, большей, чем диапазон длин волн возбуждения [45, 50].

Инфракрасная спектроскония.

Инфракрасные спектры возникают в результате переходов между ко лебательными уровнями основного электрического состояния изучаемой системы. Их измеряют с помощью спектрометров разных типов. Спек тральный диапазон ИК спектров составляет обычно 200-4000см'' разреше ние 0,5-0,1см''иногда 10"^ см"' [47].

ИКС используется для исследования строения молекул, особенностей внутри и межмолекулярного взаимодействия характера химических связей, влияния заместителей, параметров поверхностей потенциальной энергии и т. д. Метод широко применен для качественного и количественного анали за веществ во всех агрегатных состояниях. Качественных анализ возможен благодаря, высокой индивидуальности ИК спектров и существованию ха рактеристических групп, СНз С=Н [48] Расшифровку ИК- спектра исследуемого образца осуществляется по общему характеру спектра - положению и взаимной интенсивности полос поглощения во всем рабочем диапазоне частот - путем сравнения с атласом ИК- спектров известных веществ и материалов или с ИК - спектрами об разцов сравнения, а также по значению максимумов полос поглощения, ха рактерных для отдельных функциональных групп, входящих в состав моле кул (например С - Н, С - С, 0 - Н, C - N г р у п п ) [53, 54, 55, 56].

Каждый нефтепродукт представляет собой сложную многокомпо нентную смесь, так как состоит из большого числа индивидуальных соеди нений, многие из которых проявляют сходство химических и физических свойств. Хотя PIK- спектр каждого нефтепродукта представляет собой сум марный спектр смеси, существуют такие спектральные признаки, которые позволяют дифференцировать нефтепродукты. [57, 58, 59].


Газожидкостпая хроматография.

Газожидкостная хроматография является основным аналитическим ме тодом, применяющемся при анализе сложных смесей, в том числе бензинов и других светлых нефтепродуктов, а также различных составных раствори телей.

Разделение остатков ЛВЖ (ГЖ) осуществляется на хроматографиче ских колонках. Идентификация компонентов, позволяющая классифициро вать исследуемую жидкость, производится на основании специальных газо хроматографических параметров, так называемых параметров удерживания (индексов удерживания), которые устанавливаются путем анализа искусст венно составленных смесей известных веществ [60, 61].

Эффективность газохроматографического анализа определяется, в первую очередь, качеством хроматографической колонки, а также правиль но выбранными условиями разделения. Разделение производится на наса дочных или капиллярных колонках, при этом наилучшие результаты при анализе сложных смесей достигаются при использовании капиллярных ко лонок [62, 63,64].

На хроматограммах нефтепродуктов всегда выявляется гомологиче ский ряд нормальных алканов в виде характерной "гребенки", поэтому для их расшифровки можно пользоваться данными, полученными при анализе эталонной смеси нормальных алканов.

Для них можно однозначно установить фракционный состав смеси по температурам кипения начального и конечного компонента в гомологиче ском ряду нормальных алканов. Практически, для этого следует рассматри вать компоненты, содержащиеся в количестве не менее 10% от количества максимального компонента.

1.2.2. Контроль наличия летучих комнонентов нефтепродуктов, содерлсащихся в атмосфере прямыми методами Особенности физических свойств и химического состава горючих жид костей, такие как подвижность, изменчивость и невосстанавливаемость де лают их одними из наиболее сложных объектов экспертных исследований.

При исследовании таких подвижных, легко изменяемых объектов, ка кими являются легкие углеводороды, рассеянные в окружающей среде неиз бежны артефакты, связанные с отбором, хранением, транспортировкой и подготовкой проб к анализу, которые должны устраняться обязательным оп ределением летучих компонентов [65, 66, 67].

Определение летучих компонентов предпочтительно проводить непо средственно на месте контроля. Однако прямой анализ газовой фазы дает приемлемые результаты только в замкнутых, плохо проветриваемых поме щениях. Более низка вероятность обнаружить легколетучие фракции нефте продуктов и органических растворителей в природных обстановках, по скольку в этих условиях практически не существует замкнутых объемов.

Существует несколько экспрессных химико-аналитических методов и приборов для обнаружения паров нефтепродуктов и иных ЛВЖ и ГЖ в воз духе. Во многих отраслях промышленности, где необходим контроль окру жающего воздуха, используются газоизмерительные системы с индикатор ными трубками, основанные на линейно-колориметрическом (химическом) методе определения паров ЛВЖ [68, 69]. В газоанализаторах этого типа фик сируемый объем воздуха прокачивается через стеклянную трубку, заполнен ную индикаторным порошком. Трубки рассчитаны на выявление индивиду альных веществ или их смесей, например, бензина, толуола, ацетона, спиртов и т.д. Характеристики индикаторных порошков приведены в таблице 4 [69].

При наличии паров определенной жидкости содержимое трубки (твердый носитель, пропитанный реактивом) окрашивается в соответствующий цвет.

При этом длина окрашенной зоны пропорциональна концентрации паров компонента в воздухе.

Таблица Характеристики выпускаемых индикаториых порошков для сиаряжеиия иидикаториых трубок Опреде- Проса- Диана- Общее Газ (пар), улавли- Газ (пар), ме ляемый сывае- зон время ваемый фильтрую- шающий оп газ (пар) мый изме- нроса- ределению щим патроном объем рения, сыва возду- мг/м^ ния ха, см^ возду ха, с 1 2 3 ^ 300 Ацетилен 50- Сероводород, фос 1400 фористый водород, 100 180 кремнистый водо 1000 род, аммиак, пары ацетона и воды 300 Ацетон Ангидрид серни 100- Пары кетонов 2000 стый, пары уксус- и сложных эфиров, пары ной кислоты, уксус уксусной ки ного ангидрида, со слоты, уксус ляной кислоты в ного ангидри концентрациях до да, соляной 10ПДК кислоты и ан гидрида сер нистого в концентраци ях выше пдк 300 Углеводороды аро 50 Бензин матические и не предельные, пары воды Пары углево Пары воды 360x Бензол 400x3 2- дородов жир ного и арома тического ря дов 1 2 3 4 300 Ксилол 25-500 Пары воды Пары углево дородов жир ного и арома тического ря дов 300 Серово- 5-30 Меркаптаны дород 300 Толуол 25-500 Пары воды Пары углево дородов жир ного и арома тического ря дов 300 Углево- 100- Углеводороды не дороды 1500 предельные и аро нефти матические, пары воды 200 420 Ацетилен, этилен, Пары карбо Углерода 5- метан, смесь бутана нилов метал оксид и пропана, азота ок- лов сиды, хлор, ангид рид сернистый, во дород, пары бензи на, бензола и его гомологов, воды, ацетона, кислоты муравьиной, фор мальдегида, спиртов этилового и метило вого, дихлорэтана, сероуглерода 400 Пары воды, этило 100 Этиловый вого спирта, орга эфир нических кислот, фенола К недостаткам метода можно отнести невысокую селективность инди каторных трубок. Не следует воспринимать маркировку индикаторной труб ки по конкретному веществу или смеси в качестве идентификационной спо собности. Это лишь означает, что данная трубка количественно отградуиро вана на пары определенного продукта. Она может в принципе давать цвет ную реакцию с парами родственного вещества, но в иных количественных соотношениях.

В ряде случаев этот недостаток можно преодолеть, используя фильт рующие трубки с поглотителями, пропускающими определяемое вещество и улавливающими сопутствующие вещества, мещающие анализу. Однако это не всегда оказывается возможным. Например, определению сероводорода мешают, содержащиеся в воздухе меркаптаны, селективная фильтрация ко торых невозможна. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе рабочей зоны установлена на уровне 10 мг/м^, а сероводорода в сме си с углеводородными газами CpCs - 3 мг/м^ (таблица 4). В последнем слу чае достоверность определения сероводорода становится сомнительной, по скольку меркаптаны искусственно добавляют в природный газ для придания ему характерного запаха. Другим примером может служить определение с помощью индикаторных трубок бензола, толуола, ксилолов, которому ме шают пары углеводородов жирного и ароматического рядов.

В настоящее время выпускаются более совершенные газоанализаторы, в которых вместо индикаторных трубок используются интеллектуальные сенсоры с цифровой индикацией. Наибольшим удобством и надежностью от личаются три типа сенсоров: электрохимические, термокаталитические, оп тические (инфракрасные) [70, 71].

Принцип действия оптического газоанализатора основан на способно сти молекул большинства газов, избирательно поглощать инфракрасное из лучение. При этом каждый газ имеет свои, характерные только для него по лосы поглощения. Поэтому по величине поглощения излучения, прошедше го сквозь газовую пробу, можно измерить концентрацию газа.

В оптических газоанализаторах для увеличения стабильности нуля, а также для компенсации возможного влияния влаги, пыли и других факторов, способных поглощать свет, используется автокомпенсационная двухлу чевая оптическая схема, в которой измеряется интенсивность двух лучей.

проходящих по одному и тому же оптическому пути, причем, длина волпы одного (измерительного) луча находится в области поглощения, а другого (опорного) - в области прозрачности определяемого газа. Применение в качестве чувствительных элементов полупроводниковых изделий мик роэлектроники, обеспечивает функционирование оптических газоанали заторов на протяжении более десяти лет. Преимущество оптических газо анализаторов по сравнению с электрохимическими, термокаталитиче скими, полупроводниковыми датчиками заключается в отсутствии контакта между загазованной атмосферой и чувствительными элемен тами: сквозь газовую пробу проходит лишь луч света, а излучатель и фо топриемник защищены прозрачными окнами из химически стойкого стек ла. Поэтому для оптических газоанализаторов безопасны химически агрес сивные вещества и соединения (хлор, сера, фосфор, фтор, аммиак, окислы азота, тетраэтилсвинец), выводящие из строя газоанализаторы, в основе действия которых лежат химические реакции. Уникальная особенность оптических газоанализаторов - избирательность. В них исключается реак ция на другие вещества, так как спектры поглощения различных газов не совпада ют.

Газоанализаторы обеспечивают световую и звуковую предупреди тельную и аварийную сигнализацию по двум фиксированным уровням в каж дом из каналов.

Они предназначены для одновременного непрерывного измерения концентраций двух газов в зависимости от комплектации датчиками: мета на, пропана, диоксида углерода, кислорода и широкого спектра токсичных газов из ряда NO2, SO2, СО, U2S в газовоздушной среде.

Широкое распространение получили также полевые газоанализаторы с фотоионизационными детекторами [71]. Фотоионизационные детекторы (ФИД) довольно просты и недороги. Они способны фиксировать любые ве щества с потенциалом ионизации менее 10,8 Эв, в число которых входят ор ганические вещества различных классов - предельные углеводороды (от бу тана и выше), алифатические альдегиды и кетоны, спирты, простые эфиры, сложные эфиры, кислоты;

олефины;

амины;

ароматические углеводороды и другие. Имеют потенциал ионизации более 10,8 Эв и не фиксируются датчи ком лишь самые легкие представители указанных классов соединений: метан, этан, пропан, формальдегид, метанол, муравьиная кислота. Не определяются данным детектором также оксид и диоксид углерода, кислород, водород, азот, фтор, хлор, фтористый, хлористый, бромистый водороды и некоторые другие газы. Из приведенного перечня следует, что ФИД не регистрирует утечки бытового магистрального газа, содержащего в основном метан, но способен фиксировать наличие баллонного газа, содержащего пропан бутановую смесь.


1.2 3. Газовая термическая десорбция паров нефтепродуктов с объ ектов материальной обстановки и анализ равновесной паровой фазы Основная проблема при определении легких компонентов, содержа щихся в воздухе в низких концентрациях, заключается не в самом анализе, а в их извлечении, связанном, как правило, с концентрированием. Последняя процедура часто просто необходима, так как при определении низких содер жаний легколетучих углеводородных компонентов может не хватить чувст вительности применяемого метода анализа [67, 68].

Методы отбора газовой фазы над объектом носителем различаются ап паратурным оформлением, режимом отбора (статическим или динамиче ским), использованием сорбентов и криогенных устройств для концентриро вания. Наиболее простой метод извлечения следовых количеств легкокипя щих УВ из воздуха является отбор проб в контейнеры (стальные и стеклян ные цилиндры, мешки из поливинилфторида или из тефлона и т.д.) емкостью от 50 мл до 1 л. Часто после доставки в лабораторию воздух из пробоотбор Н Й емкости прокачивают через пористый сорбент. Сорбцию примесей УВ из О воздуха можно осуществлять и на месте отбора [72, 73].

В качестве сорбентов для концентрирования следов ЛВЖ из воздуха могут быть использованы различные пористые вещества, имеющие высоко развитую поверхность. В зарубежных исследованиях чаще всего рекомен дуют использовать для этой цели полимерный сорбент «тенакс», другие по ристые полимерные сорбенты - порапаки N, R, S, Т, хромосорбы серии 100, полисорбы, динахром. Может быть применен активированный уголь, графи тированная сажа и др. [67, 68]. Чем лучше сорбционные свойства применяе мого сорбента, т.е. чем он эффективнее для сбора паров ЛВЖ, тем сложнее извлечь из него пробу для анализа, что заставляет использовать довольно высокие температуры десорбции, приводящие, порой, к разложению терми чески нестойких соединений. Кроме того, при использовании полимерных сорбентов возможно появление ложных результатов вследствие разложения полимеров, являющихся составными частями сорбента [62].

Анализ равновесной паровой фазы (АРП), или как его часто называют парофазный анализ (ПФА), представляет собой косвенный метод определе ния летучих компонентов жидких или твердых материалов, находящихся в термодинамическом равновесии с анализируемой пробой в замкнутой сис теме [75, 76, 77].

Методики определения соединений в паровой фазе с помощью таких методов, как масс-спектрометрия, ИК-спектроскопия, УФ-спектроскопия, га зожидкостная хроматография хорошо разработаны. При этом спектральные методы позволяют определять суммарные характеристики компонентов сме си. Газохроматографический анализ равновесной паровой фазы дает возмож ность определять состав сложных смесей и применяется почти исключитель но для анализа примесей [77, 78]. Метод особенно удобен для изучения лег кокипящих примесей, которые весьма сложно проанализировать путем жид костной экстракции, поскольку при концентрировании пробы неизбежна по теря легких фракций, отгоняемых вместе с растворителем. В связи с этим приходится применять методы газовой экстракции. Сам термин газовая экс тракция в научной литературе трактуют неоднозначно. Например, в химиче ском энциклопедическом словаре [79] в качестве экстрагентов при газовой экстракции подразумевают использование, в том числе и сжиженных газов.

Под газовой экстракцией следует все же понимать извлечение летучих ком понентов из жидких или твердых объектов только газообразными экстраген тами, находящимися при атмосферном или близким к нему давлении [80].

Газовая экстракция относится к самым популярным способам подго товки проб при определении легколетучих соединений в воде [81]. Этот ме тод применяют для извлечения малых количеств неполярных летучих орга нических загрязнителей (хлорбензолы, ароматические соединения, галогено углеводороды и др.) перед их газохроматографическим определением. Про дуваемый через пробу воды инертный газ захватывает летучие вещества, ко торые улавливают сорбентами (Тенакс ОС, активные угли и др.) или конден сируют в криогенной ловушке [80].

С помощью этого способа органические загрязнители могут быть опре делены в питьевой воде в очень низких концентрациях - на уровне нг/л и ни же. Сконцентрированные летучие вещества извлекают термодесорбцией или экстрагируют различными растворителями [82, 83]. Эту систему можно ис пользовать также для газовой экстракции летучих компонентов из пищевых продуктов, лекарственных препаратов и спиртных напитков.

Следует учесть, что в процессе пробоподготовки вместе с потоком вы дуваемого инертного газа в ловушке накапливается влага, которая может от рицательно сказаться на аналитическом сигнале при последующем определе нии. Поэтому ее удаляют из потока газа с помощью адсорбентов, эффективно поглощающих воду, например цеолитов. Однако при этом часть органиче ских загрязнителей может поглотиться в осушительном патроне. Поэтому осушитель выбирают с учетом состава анализируемой смеси. Чаще всего для Э О цели используют хлорид кальция и карбонат калия или цеолит ЗА, кото ТЙ рые практически не поглощают летучие органические соединения и хорошо задерживают воду [23].

Наряду с жидкостной экстракцией для извлечения СОЗ из сорбцион ных трубок применяют термодесорбцию. Она позволяет примерно в 200 раз снизить нижнюю границу определяемых концентраций. Однако при высоких температурах (200-250 °С) повышается вероятность протекания химических реакций, искажающих состав пробы [85]. Тем не менее, термодесорбция очень распространена, особенно в хроматографическом анализе. Сорбцион ные трубки обычно содержат несколько слоев сорбентов, улавливающих раз личные органические вещества. При этом низкомолекулярные соединения проходят через начальные слои, но улавливаются последующими. Каждый слой сорбента дополняет следующий, увеличивая эффективность извлечения.

Важно подобрать такие сорбенты, чтобы они не затрудняли последующую термодесорбцию загрязнителей.

Газовую экстракцию применяют также для извлечения загрязнителей из почвы [84]. Образец почвы помещают в стеклянный или стальной контей нер и нагревают до 150-300 °С с одновременным пропусканием через кон тейнер азота или гелия и улавливают примеси в сорбционной трубке с одним или несколькими сорбентами. Затем трубку помещают в термодесорбцион ное устройство газового хроматографа или хроматомассспектрометра и ана лизируют смесь загрязнителей. Разработаны специальные приборы для авто матического газохроматографического анализа загрязнителей почв, позво ляющие определять до 16 летучих органических соединений с концентрацией на уровне мкг/кг.

Существует два подхода к описанию процессов перераспределения компонентов между конденсированной и газовой фазой в парофазном анали зе [83]. Первый из них использует закономерности диффузионного массопе реноса и вызывает большие трудности, связанные с огромным разнообразием жидких и твердых объектов, диффузионные характеристики которых чаще всего неизвестны. Другой, более простой, использует допущение о равновес ном распределении летучих веществ в гетерогенной системе, характеризую щимся коэффициентом распределения К= CJCQ, где - концентрация ком CL понента в жидкой фазе. Со - концентрация компонента в газовой фазе. Бла годаря тому, что коэффициенты диффузии паров летучих веществ в газовых средах на несколько порядков превыщают таковые в жидкостях, равновесное распределение веществ между жидкой и газовой фазами быстро достигается не только в статических, но и в динамических условиях [83].

Существует несколько вариантов анализа равновесной паровой фазы.

Статический парофазный анализ подразумевает простое контактирование жидкой пробы с газом экстрагентом в замкнутом объеме и может проводить ся путем однократной или многократной экстракции [89, 90, 91]. В статиче ском парофазном анализе пробу воды (почвы) помещают в специальный со суд, плотно его закрывают и термостатируют для того, чтобы перевести ле тз^ие соединения в газовую фазу. После установления равновесия между жидкой (твердой) и газовой фазами отбирают определенный объем газовой фазы и вводят его с помощью шприца или через петлю газового крана в хро матограф.

Для увеличения чувствительности определений применяют динамиче ский парофазный анализ, в ходе которого равновесие между фазами смеща ется вследствие продувки через сосуд инертного газа. Динамический паро фазный анализ использует непрерывное продвижение газа экстрагента через емкость с жидкостью. Выдуваемые компоненты концентрируют в сорбцион ной трубке или улавливают в криогенной ловушке и после термодесорбции вводят в газовый хроматограф. Если статический парофазный анализ приме няют для анализа образцов, содержащих примеси на уровне мг/л (мг/кг), то динамический вариант позволяет проводить их определение на уровне мкг/л (мкг/кг).

Динамический парофазный анализ по своей сути близок к газовой экс тракции, однако в этом варианте поток газа, продуваемый через сосуд с об разцом, не циркулирует в замкнутом пространстве, и устройство имеет более простую конструкцию. Поэтому парофазный анализ относится к наиболее простым, удобным, быстрым и эффективным способам пробоподготовки при определении летучих примесей. На его основе разработаны стандартные ме тодики анализа вод в России [20,24, 89] и в других странах [88, 90].

Равновесная теория непрерывной газовой экстракции предполагает идеальность газовой фазы и линейность изотерм распределения, а также пре небрегает различием давления паров растворителя над чистой жидкостью и раствором, содержащим примеси летучих веществ [83]. Динамический паро фазный анализ обычно требует сложного аппаратурного оформления. Вари ант многоступенчатой газовой экстракции предусматривает извлечение лету чих веществ из нескольких порций исходной жидкой смеси [88,91].

При парофазном анализе проточных систем определение летучих ве ществ осуществляется непосредственно в потоке жидкости. Анализ равно весной паровой фазы проточных систем может проводиться либо путем пря мого контакта потоков жидкости и газа экстрагента, либо с использованием мембранных устройств.

При количественной интерпретации результатов парофазного анализа приходится учитывать несколько взаимосвязанных факторов: давления на сыщенных паров компонентов, парциальные давления, коэффициенты актив ности. Состав равновесной паровой фазы существенно отличается от состава собственно пробы. Чаще всего пробы представляют собой неидеальные сме си, давление паров компонентов которых отклоняется от закона Рауля в по ложительную или отрицательную сторону. Коэффициент активности каждо го компонента зависит не только от природы этого компонента и других компонентов смеси, но также и от мольной доли всех компонентов, от темпе ратуры и в небольшой мере от давления [77]. Поэтому на практике калибро вочный коэффициент, необходимый для количественных расчетов, почти всегда приходится определять путем прямых измерений. Такой эксперимен тальный путь получения информации выбран и в настоящем исследовании [92, 93].

Для выполнения газохроматографического анализа равновесной паро вой фазы необходим специальный прибор. Для этого можно использовать любой герметичный термостатируемый сосуд, закрытый непроницаемой для паров мембраной и приспособление, позволяющее отбирать из него паровую фазу (в основном используются медицинские шприцы).

Помимо указанной методики можно использовать метод парциальных давлений, в котором воспроизводимый отбор определенного количества па ровой фазы над пробой осуществляется посредством вакуумирования. Ото бранная проба вводится непосредственно в кран-дозатор газового хромато графа. При ИК-спектрометрическом анализе равновесной паровой фазы про ба в виде паров помещается в газовую кювету ИК-спектрометра.

Проведенная сравнительная оценка прямых методов измерения пара метров экологического и пожароопасного состояния окружающей среды на объектах нефтегазового комплекса показывает, что они не всегда объективно отражают обстановку в местах контроля.

Более устойчивой характеристикой, косвенно отражающей состояние систем, может служить содержание легких углеводородов в почвенных от ложениях. По составу и количественному содержанию этих, находящихся в динамическом равновесии с воздушной средой компонентов, можно делать долгосрочный прогноз экологической ситуации в той или иной зоне.

Наилучшим способом изучения легколетучих компонентов почв может быть признан метод анализа равновесного пара.

Глава II. МОНИТОРИНГ НАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ: АТМО СФЕРНЫЙ ВОЗДУХ - НОЧВЕННЫЙ СЛОЙ В ОНАСНЫХ ЗОНАХ НЕФТЕГАЗОНЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХНРЕДНРНЯТИЙ ИЛ. Общая модель системы воздушная среда - ночвенный слой, содер жащей природные и привнесенные органические комноненты нефтяно го ряда и нодобные им органические загрязннтелн Для правильной постановки и решения задач обнаружения и диаг ностики нефтепродуктов, содержащихся в природной среде, необходимо ясно представлять себе какие процессы могут происходить в природных системах после попадания в них нефтяного техногенного загрязнения.

После попадания в природные условия нефтепродукты или другие углеводородные флюиды, в первую очередь, образуют слой на поверхно сти водоема или почвы (рис, 3). Легкие компоненты начинают быстро ис паряться, часть из них просачивается в почвенный слой. Одновременно с этим начинается химическое или биохимическое разложение органиче ских компонентов. Окисленные продукты являются, как правило, более токсичными, чем исходные. Тяжелые компоненты сорбируются грунтом, частично при этом растворяясь в подземных водах.

Среди рассеянных органических веществ (РОВ) почв могут нахо диться органические соединения, характерные для живых организмов, белки, аминокислоты, углеводы, жиры, альдегиды, эфиры, а также не большое количество углеводородов [94, 95], Кроме них, в составе РОВ имеются и новообразованные органиче ские компоненты, В биосфере главный процесс образования РОВ - мик робиологическое разложение растительных или животных остатков [95], При этом может происходить и синтез новых специфических соединений, таких, например, как высокомолекулярные гумусовые соединения. Эти соединения но составу и свойствам существенно отличаются от органиче ских компонентов живых организмов.

Помимо гумусовых соединений, ночвы содержат новообразованные РОВ, так называемого, нефтяного ряда, подавляющее количество которых составляют различные группы углеводородов, а также, в небольшой кон центрации, смолистые и асфальтеновые компоненты [94]. Смолы и ас фальтены представляют собой высокомолекулярные вещества, содержа щие помимо углерода и водорода кислород, серу, азот.

В глубоких горячих горизонтах, где деятельность микроорганизмов невозможна, образование органических соединений связано с термиче ским разложением органического вещества горных пород, а также, воз можно, с другими абиогенными процессами [94].

Всего в природных водах, а также в составе почв и грунтов, зафикси ровано свыше 500 различных индивидуальных органических соединений.

Часто, даже при очень высоком уровне содержания органических веществ, они оказываются целиком обязанными своим происхождением биогенному (биотическому) фактору, т.е. различным проявлениям воз действия растительного и животного мира друг на друга и на данный уча сток суши и водоема.

Все же, основную долю загрязняющих почву органических веществ составляют привнесенные извне, так называемые, техногенные органиче ские соединения (ТОС), связанные с антроногенными факторами, т.е. всей суммой деятельности человека, приводящей к изменению природы. Это могут быть, например, сливы или аварийные разливы нефтепродуктов, отходы промышленных производств, отходы сельскохозяйственного про изводства. Состав этих компонентов зависит от источника загрязнения.

атмосфера О седиментация биологическое иакоп аварийный или накопительный ление оргаиических промышленный сброс веществ о \ техногенные «нефтепродукты»

сорбция окисление почва окислеиие УВ нефтяного ряда биодеградация продукты термического разложе \ ния и абиогенного синтеза \ глубинные горные нороды Рис. 3 Схема функционирования системы: атмосфериый воздух - почвенный слой, содержащей в качестве объектов мониторинга природные и привнесенные органические компоненты нефтяного ряда Серьезно осложняет процедуру анализа нефтепродуктов условность самого этого понятия. Под термином «нефтепродукты» принято понимать неполярные и малополярные органические соединения, экстрагируемые гек саном или петролейным эфиром [57, 66, 96]. Основной проблемой в оценке и сопоставлении методов определения нефтепродуктов является то, что, буду чи сложной смесью соединений, с различными химическими свойствами, они не имеют специфических общих характеристик. Выбор гексана и петролей ного эфира в качестве растворителей, указанных в определении ограничивает понятие «нефтепродукты», в основном, углеводородами (УВ), поскольку другие компоненты нефтей, в частности тяжелые асфальтово-смолистые компоненты этими растворителями не экстрагируются. С другой стороны, углеводороды являются доминирующими компонентами нефтей. Разумеется, при анализе нефтепродуктов неизбежно определяется суммарное содержание углеводородов в природных объектах, в том числе и УВ биогенного проис хождения.

Совокупность среды, в которой рассеяна горючая жидкость и самой го рючей жидкости представляет собой систему, то есть множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определен ную целостность. Рассматриваемые в настоящей работе природные и техно генные системы относятся к динамичным вероятностным (стохастическим).

Они изменяют свое состояние во времени так, что на основании установлен ных значений переменных системы могут быть спрогнозированы только ве роятности распределения значений этих переменных в прощлом и будущим.

Кроме того, данные системы являются открытыми, обменивающимися с внешней средой, как энергией, так и веществом [40].

Постоянный мониторинг состояния воздушного бассейна, осуществ ляемый на территориях нефтехимических и нефтеперерабатывающих пред приятий ориентирован, в основном, на контроль в воздухе вредных веществ, поступающих из резервуаров, технологического оборудования, магистраль ных и технологических трубопроводов, как в условиях стабильного произ водственного процесса, так и при возникновении аварийных ситуаций. В то же время, в зонах длительного негативного воздействия различных загрязни телей на территории объектов нефтехимии и нефтепереработки в почвах мо жет произойти накопление довольно больших количеств потенциально опас ных и вредных веществ, часть из которых в нестационарных условиях окру жающей среды, находясь в состоянии динамического равновесия с призем ным слоем атмосферы могут привести к созданию тяжелой экологической обстановки. В частности могут быть превыщены ПДК вредных веществ. Вы членить эту составляющую источников загрязнения атмосферы методом прямых измерений довольно затруднительно, поскольку замерам подлежит суммарный объем воздуха. К тому же датчики газоанализаторов размещают, как правило, вблизи конкретных объектов, а не покрывают ими всю террито рию предприятия.

Оценить состояние и уровень загрязнения почв, особенно на старых предприятиях с длительным сроком эксплуатации очень важно, поскольку они несут в себе потенциальную экологическую опасность, связанную с есте ственной дегазацией почвенного слоя. Процессы дегазации внешне «спокой ной», стабильной территории могут быть инициированы механическим по вреждением почвенного слоя или изменениями климатических условий.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.