Экологическая оценка загрязнения полициклическими ароматическими углеводородами нефти почвенного покрова поселка Балаханы Апшеронского полуострова

Гаджиева Севиндж Рафик кызы,

доктор химических наук, профессор,

Велиева Зарифа Талыб кызы,

кандидат химических наук, преподаватель,

Мамедов Раджаб Яшар оглу,

Магистрант.

Бакинский государственный университет, Азербайджан.

Нефтедобывающая промышленность по уровню отрицательного воздействия на природную среду занимает одно из первых мест среди других отраслей хозяйственной деятельности человека. Цель исследований - определение концентраций и закономерностей распределения ПАУ в почвенных образцах. В состав изучаемых полиаренов вошли нафталин, аценафтилен, аценафтен, флуорен, антрацен, фенантрен, флуорантен, пирен, хризен, бензо/а/антрацен, бензо/b/флуорантен, 3,4-бенз/а/пирен, индено/1,2,3-c,d/пирен, дибензо/a,h/антрацен, бензо/g,h,i/перилен. Для количественного анализа использовался метод газовой хроматографии - масс-спектрометрией. Среднее содержание суммы 16 незамещенных полиаренов в почвенных образцах меняется в пределах от 814.1 до 62928.3 мкг/кг.

Ключевые слова: поселок Балаханы, полиароматические углеводороды, нефтяное загрязнение почв, хроматография.

1.                  Введение

Разливы нефти приводят к сильным загрязнениям сырой нефтью, в которой содержится множество химических соединений, к которым относятся и полициклические ароматические углеводороды. Полиароматические ароматические углеводороды (ПАУ) является вездесущими загрязнителями окружающей среды. С увеличением содержания ПАУ происходит загрязнение окружающей среды и нарушение равновесия в экосистемах. В настоящее время токсические свойства ПАУ изучены мало. ПАУ состоять из 2 и более ароматических колец и это делают молекулы весьма стойким к воздействию фактором окружающей среды. ПАУ в окружающей среде являются побочными продуктами нефтяной промышленности [1] .

Имеется 2 вида антропогенных источников ПАУ: петрогенные и пирогенные. Петрогенные источники включают сырую нефть и нефтепродукты такие как; керосин бензин, дизельное топлива, смазочное масла и асфальт. Пирогенные источники образуется при неполном сгорании органического топлива (например: нефть) в промышленности и на электростанциях, а также при лесных пожарах [2].

ПАУ петрогенного происхождения может быть более легко доступным живым организмам для биологического поглощения, чем пирогенные ПАУ. Это объясняется тем, что петрогенные ПАУ имеет тенденцию связаться более сильно с частицами почвы. Следовательно, для оценки риска ПАУ для почвенной флоры и фауны источник поступления имеет важная значения [3].

2. Материалы и методы

2.1. Территория исследования

Объектом исследования послужили почвы загрязненные нефтью отобранные с поселка Балаханы как вблизи нефтяных скважин, а также населенных пунктов. Для анализа было отобрано 5 проб. Точки отбора проб были выбраны с учетом экологических параметров в этом районе.

Рис. 1. Карта расположения мест отобранных проб.

2.2. Экстракция и очистка образцов

Нами была проведена количественная оценка содержания ПАУ. До начала экстракции в образцы почв была добавлена смесь внутреннего стандарта. Образцы подверглись трижды экстракции метилен хлористым на ультразвуковой бане в течение 30 минут каждый раз. Далее, экстракты были с концентрированы с помощью роторного испарителя при температуре 30 °С. Концентрированные экстракты подверглись очистке колоночной хроматографией с использованием предварительно активированного силикагеля. После перенесения экстракта, в колонку было залито 35 мл элюента. В качестве элюента использовалась смесь пентан: дихлорметан (2:1). Очищенные экстракты были сконцентрированы в начале с помощью ротарного испарителя, далее под тонкой струей азота и перенесены в пробоотборники (1мл). Для десульфуризации использовано активированная медь. Во время анализа образцов использовались растворители дихлорметан с хроматографической степенью чистоты [4].

Рис. 2 . Схема подготовки и анализа почвенных образцов на ГХ-МС.

2.3. Аналитические методы

Для данной серии экспериментов использовался газовый хроматограф Agilent 7890 и система ГХ-МС Agilent 5975B, оборудованная многорежимным испарителем (MMI) и автоматической системой ввода пробы Agilent 7693. Для анализа ПАУ в качестве внутреннего стандарта использовалось нафталин-d8, фенантрен-d10, пирен-d10, хризен-d12 и перилен-d12. Схема подготовки и анализа образцов на газовом хроматографе с масс-спектрометрией представлена на рисунке 2.

3.                  Результаты и обсуждение

Особенностью ПАУ является сочетание токсичности и канцерогенности с их природным происхождением и широким распространением. Считается, что полиароматические углеводороды петрогенного происхождения в максимальной степени представлена 3-4-циклическими веществами и их гомологами. В то же время в в почвенных образцах в большом количестве содержатся легкие полиарены, происхождение которых связано с гумусовой составляющей органического вещества (перилен) и с наземной высшей растительностью (хризен и фенантрен) [5]. Хроматограмма полученное при анализе почвенного образца представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Хроматограмма образца A₂.

Суммарное содержание 16 ПАУ в почвенных образцах приведено в таблице 1. Значения существенно изменяются в пределах от сотен микрограмм до десятков миллиграмм в килограмме. Полученные данные свидетельствуют о том, что в исследуемом участке существует группа почв с относительно низким суммарным содержанием ПАУ (максимум – 814 нг/г) и почвы с высоким содержанием ПАУ (десятки тысяч нг/г). Эти концентрации в 1000 раз превышают ПДК 3,4-бенз/а/пирена в почве (20 мкг/кг) [6].

Таблица 1.

Концентрация полициклических ароматических углеводородов в исследуемых образцах (в нг/г).

Анализ средних концентраций полиаренов в почве свидетельствует, что во всех пробах в составе ПАУ доминируют низкомолекулярные соединения (3–4-циклические). Следует ожидать высокие содержания не только голоядерных, но и замещенных структур. Такое соотношение полиаренов показывает ведущую роль петрогенных источников поступления ПАУ в анализируемые объекты. При этом высокие концентрации соединений с молекулярной массой менее 228 указывают на определяющее значение процессов разлива нефти. Общий ряд снижения концентраций полиаренов в составе ПАУ можно представить следующей последовательностью: фенантрен > флуорен > хризен > аценафтен > пирен > бензо(а)антрацен > флуорантен > антрацен > бензо/b/флуорантен > аценафтилен > нафталин > бензо/g,h,i/перилен > 3,4-бенз/а/пирен > бензо/b/флуорантен > дибензо/a,h/антрацен > индено/1,2,3-c,d/пирен.

Литература

1.                  Wang, W., 2002. Alteration of vascular response to norepinephrine, calcitonin generelated peptide, and acetylcholine in orchidectomized rats. Peking University pp: 985-990.

2.                  Blummer, M., 1976. Polycyclic aromatic compounds in nature, Scientific American Journal, 234: 34–45.

3.                  Gustafson,O., F. Haghseta, C. Chan, J. Macfarlane and P.M. Gschwend, 1977. Quantification of the dilute sedimentary soot phase: implications for PAH speciation and bioavailability, Environmental Science and Technology 31: 203– 209.

4.                  Гаджиева С. Р., Велиева З. Т., Алиева Т. И., Мамедов Р. Я. Изучение нефтяных углеводородов в почвенном покрове Балаханинского участка Апшеронского полуострова // Молодой ученый. - 2016. - №23. -С. 173-177.

5.                  Петрова В. И. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в донных осадках Мирового океана: автореф. дис. д-ра геол.-мин. наук. СПб.: ВНИИ Океангеологии, 1999. 30 с.

6.                  Опекунов А. Ю., Холмянский М. А., Куриленко В. В. Введение в экогеологию шельфа: учебн. пособ. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000. 176 с.

Поступила в редакцию 13.03.2017 г.