zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-9-15-23zldm-2285Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISКомплексный подход к определению идентичности загрязнения нефтепродуктами сопряженных территорийIntegrated approach to determining the identity of the pollution of adjacent territories with oil productsМарютинаТ. А.MaryutinaT. A.

Татьяна Анатольевна Марютина

119334, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Tatiana A. Maryutina

19, Kosygina ul., 119334, Moscow

tatiana@maryutina.ruМусинаН. С.MusinaN. S.

Наталья Сергеевна Мусина

119334, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Natalya S. Musina

19, Kosygina ul., 119334, Moscow

РомановаЮ. Н.RomanovaY. N.

Юлия Николаевна Романова

119334, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Yuliya N. Romanova

19, Kosygina ul., 119334, Moscow

Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наукРоссияVernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of RASRussian Federation2024220920249091523Copyright © Марютина Т.А., Мусина Н.С., Романова Ю.Н., 20242024Марютина Т.А., Мусина Н.С., Романова Ю.Н.Maryutina T.A., Musina N.S., Romanova Y.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2285

Описана методология организации лабораторных исследований нефтезагрязненных почв, грунтов и донных отложений в целях определения источника и состава углеводородного загрязнения. Предложен комплексный подход к проведению лабораторного анализа проб, позволяющий с высокой достоверностью определять (идентифицировать) потенциальный источник загрязнения и/или делать выводы об идентичности загрязнения сопряженных территорий. Используемый комплекс аналитических методов включает ИК-спектрометрию, газовую хроматографию с масс-селективным детектированием, тонкослойную хроматографию с пламенно-ионизационным детектированием и элементный анализ (C, H, N, S, O). Применение предложенного комплексного подхода позволяет с высокой достоверностью установить характер нефтяного загрязнения почв, оценить общее валовое содержание нефтепродуктов и их углеводородный состав, а также сделать выводы о потенциальном источнике загрязнения. При анализе реальных образцов почв, отобранных с нефтезагрязненных объектов и сопряженных с ними территорий, показаны возможные ошибки в интерпретации результатов определения идентичности загрязнения территорий и важность применения комплексного подхода при формировании выводов об источнике (виновнике) загрязнения. Продемонстрирована необходимость учета потерь летучих нефтепродуктов на стадии пробоподготовки при загрязнении почв легкими нефтяными фракциями. Использование стандартных методов пробоподготовки (высушивание анализируемых проб) влечет за собой ошибки при оценке уровня загрязнения территорий летучими углеводородами и выборе способов восстановления загрязненных территорий. Для минимизации потерь легколетучих углеводородов (бензиновые и лигроиновые фракции) на стадии отбора и транспортировки образцов почв предложено использование сорбента. Добавление сорбента к загрязненной нефтепродуктами почве позволяет минимизировать потери легколетучих углеводородов в анализируемых пробах на 15 – 20 %. Применение разработанного комплексного подхода позволяет определить особенности индивидуального углеводородного состава, группового и элементного состава нефтепродукта и идентифицировать углеводородные индикаторы (маркеры), присущие только определенному виду нефтепродукта.

The methodology of arranging laboratory studies of oil-contaminated soils, soils and bottom sediments to determine the source and composition of hydrocarbon contamination is described. The complex approach to laboratory analysis of samples of oil-contaminated soils, soils and bottom sediments is proposed, which allows a highly reliable identification of the potential source of contamination and/or making conclusions about the identity of the contamination of adjacent territories. The proposed complex of analytical methods includes infrared spectrometry, gas chromatography with mass-selective detection, thin-layer chromatography with flame ionization detection and elemental analysis (C, H, N, S, O). Application of the proposed integrated approach allows highly reliable determination of the nature of oil contamination of soils, estimation of the total gross content of oil products and their hydrocarbon composition, and identification of the potential source of pollution. Possible errors in the interpretation of the results of determining the identity of contamination of territories and the importance of using an integrated approach in drawing conclusions about the source (culprit) of pollution are shown using real soil samples taken from oil-contaminated objects and adjacent territories. The importance of taking into account the losses of volatile oil products at the stage of sample preparation for soil contamination with light oil fractions is demonstrated. The use of standard methods of sample preparation (drying of the samples under study) leads to errors in assessing the level of contamination of territories with volatile hydrocarbons and in the choice of methods of remediation of contaminated territories. To minimize losses of volatile hydrocarbons (petrol and naphtha fractions) at the stage of soil sampling and transportation the use of sorbent is proposed. Addition of a sorbent to the soil contaminated with oil products can reduce losses of volatile hydrocarbons by 15 – 20% in the analyzed samples. Application of the developed complex approach makes it possible to determine the features of the individual hydrocarbon composition, group and elemental composition of petroleum products and identify hydrocarbon indicators (markers) inherent only to a certain type of petroleum product.

анализ нефтезагрязненных почвидентификация индивидуальных углеводородных компонентовуглеводородный составэлементный составопределение источника загрязненияanalysis of oil-contaminated soilsidentification of individual hydrocarbon componentshydrocarbon compositionelemental compositiondetermination of the source of pollutionРабота выполнена в рамках государственного задания ГЕОХИ РАНReferencesГОСТ 17.4.3.01–2017. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. — М.: Стандартинформ, 2018. — 12 с.Zharikova E. A. Petroleum products content in natural and anthropogenic soils in the Primorsky krai / Vestn. Voronezh. gos. univ. Ser. Geogr. Geoékol. 2022. N 1. P. 83 – 92 [in Russian]. DOI: 10.17308/geo.2022.1/9089ПНД Ф 16.1.2.2.22-98. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органоминеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии, 1998 (издание 2005 г.). — 18 с.Verkhovets I. A., Tuchkova L. E., Dedkova A. I., et al. Soil pollution with petroleum products and benzopyrene in unauthorized landfills / Vestn. Agrar. Nauki. 2023. Vol. 2. N 101. P. 12 – 17 [in Russian]. DOI: 10.17238/issn2587-666X.2023.2.12IP 469/01–2006. Determination of saturated, aromatic and polar compounds in petroleum products by thin layer chromatography and flame ionization detection. — Energy Institute (formerly — Institute of Petroleum — IP), 2006. — 7 p.Opekunova M. G., Opekunov A. Yu., Kukushkin S. Yu., et al. Soil pollution with polycyclic aromatic hydrocarbons and petroleum hydrocarbons in the North of Western Siberia: spatial pattern and ecological risk assessment / Eurasian Soil Sci. 2022. Vol. 55. N 11. P. 1647 – 1664. DOI: 10.1134/s1064229322110102Жарикова Е. А. Содержание нефтепродуктов в естественных и антропогенных почвах Приморского края / Вест. Воронежского гос. ун-та. Серия: География. Геоэкология. 2022. № 1. С. 83 – 92. DOI: 10.17308/geo.2022.1/9089Buluktaev A. A., Adyanova A. B., Jimbeev N. V., et al. Use of natural organic sorbents to increase the effectiveness of bioremediation of oil-pollutanted soils of the Republic of Kalmykia / Vopr. Stepeved. 2023. N 4. P. 146 – 161 [in Russian]. DOI: 10.24412/2712-8628-2023-4-146-161Верховец И. А., Тучкова Л. Е., Дедкова А. И. и др. Загрязнение нефтепродуктами и бензапиреном почв несанкционированных свалок / Вест. аграрной науки. 2023. Т. 2. № 101. С. 12 – 17. DOI: 10.17238/issn2587-666X.2023.2.12Vasilenko P. A., Kornienko S. G. Determination of the content of petroleum products in soil with natural moisture using the IR-spectrometric method / J. Anal. Chem. 2022. Vol. 77. N 5. P. 563 – 566. DOI: 10.1134/S106193482203011Опекунова М. Г., Опекунов А. Ю., Кукушкин С. Ю. и др. Загрязнение почв севера Западной Сибири нефтяными и полициклическими ароматическими углеводородами: распределение и оценка экологического риска / Почвоведение. 2022. № 11. С. 1442 – 1460. DOI: 10.31857/S0032180Х22110107Okolelova A. A. Principles of regulation of petroleum products in soil / Estestv.-Gum. Issl. 2017. N 17(3). P. 6 – 16 [in Russian].Булуктаев А. А., Адьянова А. Б., Джимбеев Н. В. и др. Использование натуральных органических сорбентов для повышения эффективности биоремедиации нефтезагрязненных почв Республики Калмыкия / Вопросы степеведения. 2023. № 4. С. 146 – 161. DOI: 10.24412/2712-8628-2023-4-146-161Drugov Yu. S., Rodin A. A. Environmental analyzes for oil and petroleum product spills: a practical guide. — Moscow: Laboratoriya znanii, 2020. — 273 p. [in Russian].Василенко П. А., Корниенко С. Г. Определение содержания нефтепродуктов в почве с естественной влажностью ИК-спектрометрическим методом / Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. № 5. С. 433 – 437. DOI: 10.31857/S0044450222030124Gubin A. S., Kushnir A. A., Sukhanov P. T. Application of the GC-MS method in combination with preliminary solid phase extraction on a magnetic molecular imprinted polymer for the determination of bisphenol A in soils of various types / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. N 6. P. 13 – 22 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-6-13-22Околелова А. А. Принципы нормирования нефтепродуктов в почве / Естественно-гуманитарные исследования. 2017. № 17(3). С. 6 – 16.Pirmanova Zh. M., Omarov E. A., Narmanova R. A., et al. Study of the oil composition in contaminated soil samples of Southern Turgai bending / Sovr. Probl. Nauki Obraz. 2015. N 1-1 [in Russian]. https://science-education.ru/ru/article/ view?id=19500 (accessed May 7, 2024).Другов Ю. С., Родин А. А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов: практическое руководство. — М.: Лаборатория знаний, 2020. — 273 с.Zhukov N. S. Analysis of the use of sorbents in emergency spills of oil (on the example of the deposit X o. Sakhalin / Vestn. nauki i obrazovaniya. 2020. N 13(91). Part 1. P. 69 – 72 [in Russian].Губин А. С., Кушнир А. А., Суханов П. Т. Применение метода ГХ-МС в сочетании с предварительным концентрированием на магнитном молекулярно-импринтированном полимере для определения бисфенола А в почвах различных типов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 6. С. 13 – 22. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-6-13-22Lysak I. A., Lysak G. V. Hydrophobic sorbents based on ultrathin polymer fibers for trapping oil products / Vestn. Tomsk. Politekh. Univ. Inzh. Georesursov. 2023. Vol. 334. N 12. P. 143 – 151 [in Russian]. DOI: 10.18799/24131830/2023/12/4311Пирманова Ж. М., Омаров Е. А., Нарманова Р. А. и др. Изучение состава нефти в загрязненных образцах почвы Южно-Тургайского прогиба / Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. https://science-education.ru/ru/article/view?id=19500 (дата обращения 7 мая 2024 г.).Borisova E. A., Krasnoperova S. A. Selection of sorbent in case emergency spills of oilfield liquids on the territory of the Kambarsky oil field / RUDN J. Ecol. Life Safety 2022. Vol. 30. N 4. P. 561 – 573 [in Russian]. DOI: 10.22363/2313-2310-2022-30-4-561-573Жуков Н. С. Анализ применения сорбентов при аварийных разливах нефти (на примере месторождения Х о. Сахалин) / Вест. науки и образования. 2020. № 13(91)/ Ч. 1. С. 69 – 72.Larichkin V. V., Narushev A. O., Larichkina N. I. The concept of a reusable sorbent for eliminating oil and petroleum product spills on soil / Proc. of the XV All-Russian Scientific Conference of Young Scientists «Science. Technologies. Innovations». Part 10. — Novosibirsk, 2021. P. 241 – 245 [in Russian].Лысак И. А., Лысак Г. В. Гидрофобные сорбенты на основе ультратонких полимерных волокон для улавливания нефтепродуктов / Изв. Томского политехнич. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 12. С. 143 – 151. DOI: 10.18799/24131830/2023/12/4311Starostina I. V., Porozhnyuk L. A., Makridina Yu. L., et al. New magnetically controlled carbon-containing sorption material for eliminating oil and oil product spills from the surface of water bodies / Zasch. Okr. Sredy Neftegaz. Kompl. 2022. N 1(304). P. 22 – 28 [in Russian]. DOI: 10.33285/2411-7013-2022-1(304)-22-28Борисова Е. А., Красноперова С. А. Подбор сорбента при аварийных разливах нефтепромысловых жидкостей на территории Камбарского нефтяного месторождения / Вест. РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2022. Т. 30. № 4. С. 561 – 573. DOI: 10.22363/2313-2310-2022-30-4-561-573Turov Yu. P., Guznyaeva M. Y., Lazarev D. A., et al. Study of sorption and removal of oil hydrocarbons in soil samples / Euraian Soil Sci. 2022. N 6. P. 830 – 839. DOI: 10.1134/S1064229322060151Ларичкин В. В., Нарушев А. О., Ларичкина Н. И. Концепт многоразового сорбента для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на почву / Сб. научных трудов XV Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации». Т. 10. — Новосибирск, 2021. С. 241 – 245.Pashkevich M. A., Bykova M. V. Improvability of measurement accuracy in determining the level of soil contamination with petroleum products / MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022. N 4. P. 67 – 86 [in Russian]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_4$0_67Старостина И. В., Порожнюк Л. А., Макридина Ю. Л. и др. Новый магнитоуправляемый углеродсодержащий сорбционный материал для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности водных объектов / Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2022. № 1(304). С. 22 – 28. DOI: 10.33285/2411-7013-2022-1(304)-22-28Bykova M. V., Pashkevich M. A. Assessment of oil pollution of soils of production facilities of different soil and climatic zones of the Russian Federation / Izv. Tul. Gos. Univ. Nauki Zemle. 2020. N 1. P. 46 – 59 [in Russian].Туров Ю. П., Гузняева М. Ю., Лазарев Д. А. и др. Изучение процессов сорбции и удаления углеводородов нефти из образцов почвы / Почвоведение. 2022. № 6. С. 747 – 758. DOI: 10.31857/S0032180Х22060156Sun Y., Ma J., Yue G., et al. Comparisons of four methods for measuring total petroleum hydrocarbons and short-term weathering effect in soils contaminated by crude oil and fuel oils / Water, Air, Soil Pollut. 2021. Vol. 232. 381. DOI: 10.1007/s11270-021-05341-7Пашкевич М. А., Быкова М. В. Исследование возможности повышения точности измерений при установлении уровня загрязнения почв нефтепродуктами / Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 4. С. 67 – 86. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_4_0_67Kwon D., Ko M. S., Yang J. S., et al. Identification of refined petroleum products in contaminated soils using an identification index for GC chromatograms / Environ. Sci. Pollut. Res. 2015. Vol. 22. P. 12029 – 12034. DOI: 10.1007/s11356-015-4465-zБыкова М. В., Пашкевич М. А. Оценка нефтезагрязненности почв производственных объектов различных почвенно-климатических зон Российской Федерации / Изв. ТулГУ. Науки о Земле. 2020. № 1. С. 46 – 59.Быкова М. В., Пашкевич М. А. Оценка нефтезагрязненности почв производственных объектов различных почвенно-климатических зон Российской Федерации / Изв. ТулГУ. Науки о Земле. 2020. № 1. С. 46 – 59.Sun Y., Ma J., Yue G., et al. Comparisons of four methods for measuring total petroleum hydrocarbons and short-term weathering effect in soils contaminated by crude oil and fuel oils / Water, Air, Soil Pollut. 2021. Vol. 232. 381. DOI: 10.1007/s11270-021-05341-7Sun Y., Ma J., Yue G., et al. Comparisons of four methods for measuring total petroleum hydrocarbons and short-term weathering effect in soils contaminated by crude oil and fuel oils / Water, Air, Soil Pollut. 2021. Vol. 232. 381. DOI: 10.1007/s11270-021-05341-7Kwon D., Ko M. S., Yang J. S., et al. Identification of refined petroleum products in contaminated soils using an identification index for GC chromatograms / Environ. Sci. Pollut. Res. 2015. Vol. 22. P. 12029 – 12034. DOI: 10.1007/s11356-015-4465-zKwon D., Ko M. S., Yang J. S., et al. Identification of refined petroleum products in contaminated soils using an identification index for GC chromatograms / Environ. Sci. Pollut. Res. 2015. Vol. 22. P. 12029 – 12034. DOI: 10.1007/s11356-015-4465-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.