Разработка методов контроля комплексного нефтяного загрязнения почвы и методик анализа, учитывающих загрязняющие вещества, не регистрируемые аттестованными для природоохранного контроля методиками

Руководитель проекта

Туров Юрий Прокопьевич, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ

Грантодатель:
Российский научный фонд

Сроки реализации:
2025-2026 гг.

Аннотация проекта:
Актуальность научной проблемы определяется тем, что в настоящее время оценку уровней нефтяного почвенного загрязнения природоохранные органы ведут по методикам, в которых не определяются высокополярные фракции нефти – смолы и асфальтены, массовая доля которых в некоторых нефтях превышает 50%. При этом необходимо учитывать, смолы и асфальтены являются наиболее «долгоживущими» компонентами нефтяного загрязнения почвы, наиболее устойчивыми к воздействию природно-климатических факторов, лежащих в основе самореабилитационных механизмов восстановления нефтезагрязненной почвы. Это приводит к получению заниженных оценок содержания нефтяного загрязнения и неадекватных оценок экологического ущерба при разливах нефти. При контроле процессов реабилитации и рекультивации нефтезагрязненных почв использование таких методик приводит к излишне оптимистичным оценкам эффективности очистных технологий.

Научная новизна проекта заключается в разработке методов оценки комплексного нефтяного загрязнения почвы, учитывающих присутствие в ней не только свободных углеводородов, но и надмолекулярных (супрамолекулярных) компонентов и фракций нефтяной системы – смол и асфальтенов, и создании соответствующих аналитических методик.

Целью проекта является разработка подходов и методов контроля нефтяного загрязнения почвы, учитывающих широкую вариабельность химического состава и свойств веществ, которые в природоохранном контроле квалифицируются как «нефтепродукты». Фактически в настоящее время при оценках содержания «нефтепродуктов» или «суммарного содержания нефтяных углеводородов» аттестованными для природоохранного контроля методиками в загрязненной почве обнаруживают и определяют компоненты только наименее полярной части нефти – легкокипящие и средней летучести насыщенные и ароматические углеводороды. Полярные и высокомолекулярные фракции нефти – смолы и асфальтены – остаются не обнаруживаемыми и не участвуют в оценках нефтяного загрязнения. Однако массовое содержание этих фракций в нефтях может превышать 50%, что приводит к занижению оценок реального нефтяного загрязнения и снижает надежность результатов мониторинга.

Поставленной цели планируется достичь:

• изменением процедур пробоподготовки образцов загрязненной почвы (исключить процедуру высушивания почвы до «воздушно-сухого» состояния и заменить экстракцию загрязняющих веществ органическими растворителями при комнатной температуре на горячую в экстракторе Сокслета);

 

• заменой процедуры отделения только неполярной части органического экстракта методом колоночной жидкостно- адсорбционной хроматографии с использованием ее для оценки нефтяного загрязнения на процедуры SARA-анализа экстракта с получением фракций насыщенных (Saturated), ароматических (Aromatic) веществ, смол (Resin) и асфальтенов (Asphaltene) в препаративном варианте SARA-анализа методом колоночной адсорбционной хроматографии с оценкой содержания каждой из фракций методами гравиметрии или спектрометрии.

В результате в составе нефтяного загрязнения определяют остающиеся для экологического мониторинга сегодняшнего дня невидимые нефтяные смолы и асфальтены и получают реальную оценку нефтяного загрязнения почвы.

Погрешности вследствие потерь легколетучих компонентов будут снижены отменой высушивания образцов почвы перед экстракцией. Характеристики и состав каждой из полученных SARA-фракций может быть исследован детально с использованием физико-химических методов (хроматомасс-спектрометрия, спектрометрия оптического и радиочастотного диапазонов) для идентификации источника нефтяного загрязнения образца исследуемой почвы.

Следует также отметить, что суммарное содержание фракций насыщенных (S) и ароматических (A) соединений может рассматриваться как аналог результата анализа применяемых сегодня методик (где определяют суммарную неполярную фракцию «нефтепродуктов») и может быть использовано для сопоставления результатов существующих и предлагаемых в проекте методик.

Выполнение программы работ планируется выполнять с использованием как искусственного моделирования нефтяного загрязнения в лабораторных условиях с использованием образцов почв территории ХМАО-Югры и образцов нефти месторождений округа, так и натурных наблюдений на территории округа в местах нефтяных разливов.