Контроль предельно допустимой концентрации нефтепродуктов в воде

Источники нефтепродуктов в воде

Иногда нефть попадает в воду в результате природных процессов — например, когда нефтеносные породы выходят на поверхность. Но чаще нефтепродукты (НП) попадают в водные объекты по вине человека: сброс неочищенных стоков, разлив топлива в процессе заправки водного транспорта, утечка нефти во время её добычи, транспортировки, хранения. 

Предприятия отводят в водный объект промстоки, превышающие предельно допустимую концентрацию (ПДК) нефтепродуктов по причине халатности, износа очистных сооружений, неправильно подобранных методов очистки сточных вод. Аварийные разливы НП тоже могут происходить из-за халатности — например, ошибки персонала, несоблюдения требований безопасности — или износа трубопроводов, резервуаров и прочего оборудования.

85% аварийных разливов нефтепродуктов при транспортировке приходится на танкерные перевозки 

Методы определения содержания нефтепродуктов в воде

Присутствие нефти в воде может иметь серьёзные экологические последствия, поэтому N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» предусматривает штрафы за сброс стоков, превышающих нормы ПДК нефтепродуктов. Чтобы удостовериться в соответствии сточных вод нормам, предприятие проводит анализ. Метод анализа зависит от типа измеряемых НП, требуемой точности и имеющихся ресурсов.

Концентрацию нефтепродуктов в воде можно определить с помощью различных методов, включая ик-спектрофотометрию, гравиметрический анализ, флуоресцентную спектроскопию и газовую хроматографию. При применении любого из этих методов первым шагом является жидкостная экстракция. Это процесс отделения нефтепродуктов от воды с помощью растворителя (экстрагента), который помогает сконцентрировать нефтепродукты и удалить любые вещества, которые могут повлиять на точность анализа. Также для устранения мешающего влияния полярных соединений чаще всего экстракт пропускают через хроматографическую колонку, заполненную оксидом алюминия.

Флуориметрический метод

Этот метод измеряет флуоресцентное излучение, испускаемое НП при облучении ультрафиолетом. Чем интенсивнее излучение, тем выше их концентрация в воде. Преимущества этого метода заключаются в его чувствительности и способности обнаруживать широкий спектр НП даже при низкой концентрации. Однако из-за этого он может быть подвержен влиянию помех от других растворённых веществ в образце воды.

Гравиметрический метод

В рамках этого метода НП извлекают из пробы воды с помощью растворителя, полученный экстракт очищают на хроматографической колонке с сорбентом, удаляют экстрагент и взвешивают остаток. Чем выше масса остатка, тем выше концентрация НП. Преимущества этого метода — простота и низкая стоимость. Однако, по сравнению с остальными методами, он менее точный — может не обнаружить некоторые виды НП.

Метод инфракрасной спектрофотометрии

Измерение концентрации нефти с помощью ик-спектрофотометра — самый распространённый метод. Прибор измеряет поглощение света нефтью в образце воды, что позволяет точно определить концентрацию НП. Как и в гравиметрическом методе, чтобы очистить выделенные НП от полярных соединений, их пропускают через хроматографическую колонку, заполненную оксидом алюминия. Определение концентрации НП методом инфракрасной спектрофотометрии — это трудоёмкий процесс, требующий специализированного оборудования, но метод инфракрасной спектрофотометрии помогает обнаружить широкий спектр НП и точно определить их концентрацию. 

Одна из более узких разновидностей спектрофотометрии — это фотометрический метод. Спектрофотометром измеряется поглощение света образцом при определённых длинах волн и сравнивается с калибровочной кривой. Фотометрический метод относительно прост, быстр и недорог по сравнению с остальными, но не подходит для измерения низких концентраций нефти в воде.

Метод газовой хроматографии 

Этот метод предполагает анализ очищенного от полярных соединений экстракта с помощью хроматографической колонки и обнаружение НП с помощью детектора. Газовая хроматография является высокоточным методом, но требует тщательной подготовки пробы и дорогостоящего оборудования. Метод газовой хроматографии отличается от остальных тем, что позволяет определять не только общее содержание НП, но и их состав.

Метод бумажной хроматографии

В рамках этого метода небольшое пятно пробы воды помещают на лист фильтровальной бумаги и дают ему высохнуть. Затем бумага помещается в растворитель, который под действием капиллярного эффекта поднимается по бумаге, увлекая за собой различные компоненты. По мере продвижения растворителя по бумаге различные компоненты разделяются на основе их растворимости в растворителе и притяжения к бумаге. Затем бумагу извлекают из растворителя, дают ей высохнуть и визуализируют компоненты ультрафиолетовым излучением, окрашиванием и другими методами. Чтобы определить концентрацию НП, интенсивность пятен сравнивают со стандартами.

Метод бумажной хроматографии применяется в тест-комплектах — наборах для экспресс-анализа воды. Такими наборами пользуются мобильные лаборатории для определения содержания масла и НП в природной и сточной воде.

Датчики для определения нефтепродуктов в сточных водах

В случае разливов нефти для обнаружения НП в воде используются датчики и детекторы. Существует несколько типов датчиков, анализаторов и детекторов, которые используются для этой цели.

Оптические датчики измеряют количество света, поглощённого или рассеянного НП в воде. Эти датчики используют источник света для освещения воды, а затем измеряют количество света, отражённого обратно. Если в воде есть НП, они поглощают или рассеивают часть света, и это обнаруживает датчик.

Флуоресцентные датчики измеряют флуоресценцию — когда НП подвергаются воздействию света определённой длины волны, они излучают сигнал флуоресценции, который обнаруживает датчик. 

Инфракрасные датчики измеряют поглощение инфракрасного излучения НП в воде. Эти датчики используют источник инфракрасного излучения для прохождения через воду, а затем измеряют количество излучения, поглощённого НП. 

Помимо этих датчиков, существуют также детекторы, которые используются для определения конкретных типов НП в воде. Например, газохроматографические детекторы могут использоваться для определения различных типов углеводородов в нефтяных разливах — они разделяют компоненты нефти с помощью хроматографической колонки, а затем обнаруживают их с помощью детектора.

Нормативно-правовая база

Нормы ПДК нефтепродуктов закреплены в Постановлении № 644 от 29.07.2013. В разных городах нормы могут различаться, поскольку администрация имеет право на своё усмотрение установить более строгие требования к качеству обработки сточных вод перед отводом в коммунальную канализацию. Если концентрация НП в промстоках выше ПДК, предприятие дополнительно платит за сброс загрязняющих веществ сверх нормы, согласно Постановлению № 728 от 22.05.2020. Размер оплаты определён в договоре предприятия с Водоканалом города.

Масштабные производства обычно находятся за городом, где нет возможности отводить стоки в центральную канализационную сеть (ЦКС). Поэтому они сбрасывают их в ближайший водный объект. Нормы ПДК НП для сброса в водоёмы строже, чем для сброса в ЦКС, особенно если это источник питьевой воды. Если сбрасываемый сток будет загрязнён настолько, что изменит состав воды в водоёме, предприятие даже не получит разрешение на его сброс.

N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 г. возлагает ответственность на предприятия, превысившие разрешённые нормы воздействия на окружающую среду. В зависимости от причинённого природе ущерба, им предстоит:

• плата за негативное воздействие на окружающую среду;

• штрафы на физических и юридических лиц;

• ограничение, приостановление или запрет деятельности.

Нормы ПДК нефтепродуктов в сточных водах 

Предельно допустимая концентрация нефтепродуктов в питьевой воде и рыбохозяйственного назначения

Концентрация НП в любой воде, кроме технической, не должна превышать 0,1 мг/дм³, согласно требованиям СанПиН 1.2.3685-21 (Таблица 3.3 «Обобщенные показатели качества различных видов вод, кроме технической воды»). Концентрация НП в водных объектах рыбохозяйственного назначения не должна превышать 0,05 мг/дм³ в соответствии с Приказом N 552 Минсельхоза России от 13.12.2016 г.

Приложение к приказу Минсельхоза России N 552 относит нефтепродукты к отходам 3 класса опасности и рекомендует определять их концентрацию с помощью ГХ — газовой хроматографии, ГХМС — газовой хромато-масс-спектрометрии, ИК — инфракрасной спектроскопии и гравиметрии.   

Штрафы за превышение ПДК нефтепродуктов в стоках

Законодательство в России в отношении сброса нефти в водные объекты является строгим, а наказания за его несоблюдение варьируются от штрафов до запрета деятельности. Поэтому для промышленных предприятий и компаний важно убедиться в том, что их процессы очищения сточных вод эффективно удаляют НП перед отводом в водоёмы или канализацию.

Если промстоки превышают норму ПДК, ст. 8.14 КоАП РФ предусматривает штраф 10 000–20 000 ₽ для должностных лиц, 80 000–100 000 ₽ для юридических либо приостановку деятельности предприятия на срок до 90 суток.

Заключение

Правильное измерение и мониторинг концентрации НП в сточных водах, соблюдение норм ПДК и следование законодательству — всё это необходимо предприятию не только чтобы защититься от административной ответственности, но и для защиты природы, обеспечения устойчивости водных ресурсов. Поэтому промышленные предприятия следят за составом сточных вод и массовой концентрацией вредных веществ в них. 

В зависимости типа измеряемых НП и требуемой точности измерений предприятие выбирает подходящую методику. Распространёнными методами определения содержания НП в воде является инфракрасная спектрофотометрия, газовая хроматография, флуориметрический и гравиметрический методы. В нефтяной промышленности для обнаружения НП в воде используют датчики, детекторы, анализаторы.