8.2. Контроль содержания нефтепродуктов в воде

Ежегодно в воды мирового океана из различных источников попа­дает свыше 6 миллионов тонн нефти и нефтепродуктов. Эти загрязни­тели являются особенно опасными, так как они приводят к нарушению многих процессов фотосинтеза и жизнедеятельности в водных источни­ках, теплового и радиационного обмена. Поэтому решение проблемы обнаружения и идентификации нефти и нефтепродуктов является одной из важнейших задач охраны окружающей среды и рационального исполь­зования водных ресурсов.

Все существующие методы контроля нефтепродуктов можно разде­лить на химические, оптические и радиометрические.

Химические методы в большинстве случаев применяют в условиях лабораторий. Для определения общего содержания нефтепродуктов используют экстракцию и хроматографическое выделение АI₂ O₃ [26].

При­меняются также газохроматографические методы, позволяющие наряду с установлением состава и типа нефтепродуктов оценить их суммарное содержание и содержание отдельных нефтяных фракций [27].

В послед­нее время начали применять ускоренные химические методы, позволяю­щие на простейшем лабораторном оборудовании с необходимой точ­ностью определять количественное содержание нефтепродуктов в раз­личных водах [28].

Оптические методы в большинстве случаев используются для дис­танционного анализа нефтепродуктов на поверхности вод. Они основа­ны на использовании современных средств лазерного зондирования. Такое зондирование позволяет обнаружить разлив нефтепродуктов, произвести их идентификацию, измерить толщину нефтяной пленки с борта судна или вертолета без забора проб [29].

Дистанционным ме­тодам уделяется в настоящее время особое внимание. В частности, для этих целей применяется фотография, аэрофотосъемка, регистра­ция спектров флуоресценции при облучении лазерами в ультрафиолето­вой и инфракрасной областях спектра. К дистанционным методам можно отнести опробованный в районах добычи нефти на Каспийском море ра­диометрический способ, заключающийся в применении радиометров миллиметрового диапазона для обнаружения нефтяного загрязнения вод. Принцип обнаружения основан на том, что коэффициент радиационного излучения нефтяной пленки и чистой воды значительно отличаются друг от друга [30].

Развитие методов и конструирование новых приборов для опреде­ления наличия нефтепродуктов в поверхностных водах в настоящее время нап­равлено на решение трех основных задач:

а) повышение чувствительности методов;

б) идентификация групповых и индивидуальных компонентов неф­тепродуктов для выяснения их происхождения и изучения механизма трансформации;

в) определение суммарного содержания нефтепродуктов для оцен­ки общего уровня загрязненности водных объектов.

В отношении питьевой воды анализ содержания нефтепродуктов необходимо выполнять в соответствии с требованиями, изложенными в стандарте [31].

8.3. Применение спектральных приборов

Спектральными называются приборы, которые различают световой поток по длинам волн или по частотам колебаний. С помощью этих приборов производят спектральный анализ, заключающийся в определе­нии химического состава вещества, исследовании строения его ато­мов и молекул. В проблеме контроля состава воды определяющее место занимает решение задач элементарного анализа примесей, особенно тяжелых металлов. Спектральный анализ производят с помощью спект­ральных приборов. Каждый спектральный прибор состоит из освети­тельной системы, коллиматора, диспергирующего узла и приемной час­ти. Схема спектрального прибора представлена на рис. 21.

Рис. 21. Общая схема спектрального прибора

В осветительную систему входят источник света и конденсоры. Источником света обычно служит электрическая дуга. Коллиматор сос­тоит из входной цепи и объектива. Он превращает расходящийся пучек лучей, проходящий через входную щель прибора, в параллельный, нап­равляя его на диспергирующий узел.

Приемная часть прибора определяется методом регистрации спектра. При визуальной регистрации она представляет собой зри­тельную трубу, при фотографической - фотокамеру, Применяется также фотоэлектрический метод регистрации.

Спектральные приборы бывают различных конструкций. По своему назначению они делятся на следующие типы:

1. Спектрографы - фотографируют спектр;

2. Монохроматоры - служат для выделения одной какой-либо спектральной линии или узкого участка спектра излучения;

3. Стилоскопы - служат для визуального (приближенного) опре­деления содержания различных элементов в металлах;

4. Стилометры - для определения процентного содержания раз­ личных элементов в металлах;

5. Квантометры - для количественного анализа одновременно нескольких элементов в металлах;

6. Спектрометры - для измерения интенсивностей линий излуче­ния или поглощения, регистрируемых самописцем;

7. Спектрофотометры - служат для абсорбционного количествен­ного анализа путем сравнения двух прошедших через монохроматор (прибор, регистрирующий только одну спектральную линию) пучков. Один из этих пучков проходит через исследуемое вещество, а второй - через эталон.

8. Спектральные интерферометры - служат для анализа веществ с очень узкими и близко расположенными спектральными линиями.

Для исследования водных сред наилучшим образом подходят спектрофотометры. Наиболее удобным является оптико-спектральный анализатор "КВАНТ-АФА", который предназначается для элементарного экспресс-анализа до 60-ти элементов. Анализатор имеет широкую сфе­ру рационального применения, начиная от анализа питьевой, природ­ной и сточной воды, биологических объектов и заканчивая технологи­ческими продуктами большинства отраслей промышленности [32].