РД 52.24.505-98. Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтяных компонентов в донных отложениях с идентификацией их состава и происхождения
(утв. и введен в действие Росгидрометом 08.06.1998)
Внимание
Документ утратил силу с 1 сентября 2010 года в связи с введением в действие РД 52.24.505-2010, утв. Росгидрометом 09.08.2010. Документ введен в действие с 1 января 1999 года. Взамен РД 52.24.426-89.
ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ
flowchart LR n0["РД 52.24.505-98"]:::rst click n0 "https://bukva.ai/docs/metodika-rd-52-24-505-98" "РД 52.24.505-98. Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтяных компонентов в донных отложениях с идентификацией их соста" n1["РД 52.24.505-2010"]:::doc click n1 "https://bukva.ai/docs/metodika-rd-52-24-505-2010" "РД 52.24.505-2010. Руководящий документ. Массовая доля нефтяных компонентов в донных отложениях. Методика выполнения измерений с идентификацией их состава и происхождения ИК-фотоме" n0 --> n1 classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000; classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000; classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;
8 июня 1998 года
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕФТЯНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ С ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ ИХ СОСТАВА И ПРОИСХОЖДЕНИЯ
1 января 1999 года
Настоящий руководящий документ устанавливает методику определения массовой концентрации основных нефтяных компонентов — углеводородов, смол и асфальтенов (смолистых компонентов) в донных отложениях с идентификацией их состава и происхождения.
Предисловие
1. Разработан Гидрохимическим институтом.
2. Разработчики А.Г. Страдомская, доктор хим. наук (руководитель разработки), Н.С. Ляпкина, С.В. Анохин, Г.Е. Ажогина, Л.Н. Каримова.
3. Утвержден и введен в действие Начальником УЭМЗ Росгидромета Цатуровым Ю.С. 08.06.98.
4. Одобрен Секцией по методам химического и радиологического мониторинга природной среды ЦКПМ Росгидромета 21.10.97, протокол № 2 (22).
5. Аттестат выдан Гидрохимическим институтом в 1997 г. № 505.
6. Зарегистрирован ЦКБ ГМП в 1998 г. № 505.
Введение
Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных веществ, загрязнение объектов природной среды которыми приобрело в настоящее время глобальные масштабы. Высокая сорбционная способность основных компонентов нефти, особенности их фракционирования при попадании в водный объект, биохимическая устойчивость, аккумуляция донными отложениями и гидробионтами обусловливают накопление их, в первую очередь, полициклических углеводородов и высокомолекулярных гетероциклических соединений — смол и асфальтенов — в донных отложениях. Доля сорбированных нефтепродуктов при наличии хронических источников загрязнения может достигать 50 и более процентов от их общей суммы. Последнее свидетельствует о необходимости организации и проведения систематического контроля содержания нефтепродуктов в донных отложениях.
При этом необходимо учитывать биогенные углеводороды, содержание которых в отдельных случаях, особенно в водных объектах с высокой трофностью, может быть достаточно высоким. Поэтому методика количественного определения нефтепродуктов в донных отложениях должна предусматривать идентификацию нефтяных и биогенных углеводородов с помощью критериев различия в их составе и свойствах.
1. Назначение и область применения методики
Настоящий руководящий документ устанавливает методику определения массовой концентрации основных нефтяных компонентов — углеводородов, смол и асфальтенов (смолистых компонентов) — в донных отложениях с идентификацией их состава и происхождения. Диапазон определяемых концентраций углеводородов составляет 0,09 — 0,22 мг/г сухого остатка (с.о.), смолистых компонентов — 0,020 — 0,070 мг/г с.о. При анализе проб донных отложений с массовой концентрацией углеводородов и смолистых компонентов, превышающей 0,22 и 0,070 мг/г с.о. соответственно, необходимо использование пробы донных отложений уменьшенной навески или разбавление элюата, подлежащего фотометрированию.
2. Нормы погрешности и значения характеристик погрешности измерения
Погрешность определения нефтепродуктов в донных отложениях не нормируется.
Установленные для настоящей методики значения характеристик погрешности и ее составляющих приведены в таблице.
(P = 0,95)
| Компоненты | Диапазон измеряемых концентраций, C, мг/г с.о. | Характеристики составляющих погрешности, мг/г с.о. | Характеристика погрешности, ДЕЛЬТА, мг/г с.о. | |
| случайной, о сигма (ДЕЛЬТА) | систематической, ДЕЛЬТА с | |||
| Углеводороды | 0,09 — 0,22 | 0,02 | 0,01 + 0,05 C | 0,04 + 0,02 C |
| Смолы и асфальтены | 0,020 — 0,070 | 0,007 | 0,006 | 0,014 |
При концентрациях углеводородов свыше 0,22 мг/г с.о., смолистых компонентов свыше 0,070 мг/г со. погрешность определений не превышает 20%.
3. Метод измерения
Определение основано на выделении нефтяных компонентов из донных отложений последовательной экстракцией ацетоном и хлороформом, концентрировании и хроматографическом разделении экстракта в тонком слое оксида алюминия в системе подвижных растворителей гексан-четыреххлористый углерод - ледяная уксусная кислота. Компоненты нефтепродуктов элюируют из соответствующих зон сорбента на пластинке и в элюатах количественно определяют углеводороды по интенсивности поглощения C-H связей метиленовых (-CH -) и метильных (-CH ) групп в инфракрасной области спектра (лямбда = 2 3
-1
2926 см или 3,42 мкм), смолистых компонентов - по интенсивности
люминесценции (лямбда = 450 - 480 нм, лямбда = 520 - 540 нм).
возб. люм.
При повышенном содержании в донных отложениях тяжелых ароматических
соединений предусмотрено количественное определение углеводородов по
интенсивности люминесценции элюатов (лямбда = 390 нм, лямбда =
возб. люм.
480 нм).
Для идентификации происхождения нефтяных компонентов применяют газожидкостную хроматографию и спектрофлуориметрию, используя в качестве критериев различия в величинах соотношений между разными углеводородами и спектрами люминесценции, максимум которых для нефтяных компонентов находится при 520 — 540 нм, для биогенных — 600 — 680 нм.
4. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы
4.1. Средства измерений, вспомогательные устройства
4.1.1. ИК-фотометр, обеспечивающий измерения при длине волны 3,42 мкм с кюветами длиной не менее 40 мм (фотометр, входящий в комплект анализаторов АН-1, АН-2, КН-1 или аналогичный по характеристикам прибор).
4.1.2. Спектрофлуориметр любого типа, обеспечивающий измерения в области 400 — 700 нм.
4.1.3 Флуориметр лабораторный типа Квант-5 с кюветами длиной 1 см.
4.1.4. Газовый хроматограф с пламенно-ионизационным детектором типа Цвет-530 или аналогичный ему по характеристикам прибор.
4.1.5. Кварцевая капиллярная колонка с привитой фазой типа OV-1 длиной 50 м, внутренним диаметром 0,25 мм, толщиной фазы 0,3 мкм.
4.1.6. Весы аналитические 2 класса точности по ГОСТ 24104.
4.1.7. Весы технические лабораторные 4 класса точности по ГОСТ 24104 с пределом взвешивания 200 г.
4.1.8. Осветитель ртутно-кварцевый с лампой ПРК или СВД-120 и светофильтром УФС-6.
4.1.9. Генератор водорода типа СГС-2 или водород в баллоне по ГОСТ 3022.
4.1.10 Шкаф сушильный общелабораторный по ГОСТ 13474.
4.1.11 Печь муфельная ПМ-8 по ТУ 79-337.
4.1.12 Мешалка магнитная ММ-3М по ТУ 25-11-834.
4.1.13. Плитка электрическая с закрытой спиралью и регулируемой мощностью нагрева по ГОСТ 14919.
4.1.14 Роторный испаритель ИР-ШМ.
4.1.15 Встряхиватель лабораторный АВЧ-1 по ТУ 64-1-1081.
4.1.16. Установка для концентрирования проб, состоящая из микрокомпрессора и ловушки из активированного угля БАУ для очистки воздуха.
4.1.17 Колбы мерные не ниже 2-го класса точности по ГОСТ 1770 вместимостью:
4.1.18 Пипетки градуированные не ниже 2-го класса точности по ГОСТ 29227 вместимостью:
4.1.19 Пипетки с одной отметкой не ниже 2-го класса точности по ГОСТ 29169 вместимостью:
4.1.20. Микропипетки по ГОСТ 29227 или капилляры вместимостью 0,1 куб. см — 6.
4.1.21 Микрошприц МШ-10М по ТУ 2-833-106 вместимостью 10 куб. мм — 1.
4.1.22 Цилиндры мерные по ГОСТ 1770 вместимостью:
4.1.23. Цилиндр мерный с притертой пробкой по ГОСТ 1770 вместимостью 50 куб. см — 1.
4.1.24. Пробирки градуированные по ГОСТ 1770 вместимостью 10 куб. см — 12.
4.1.25 Колбы конические с притертыми пробками по ГОСТ 25336 вместимостью:
4.1.26. Стаканы химические по ГОСТ 25336 вместимостью 50 куб. см — 12.
4.1.27. Стаканчики для взвешивания (бюксы) по ГОСТ 25336 диаметром 25 мм — 7.
4.1.28. Воронка делительная по ГОСТ 25336 вместимостью 1 куб. дм — 1.
4.1.29. Воронки лабораторные по ГОСТ 25336 диаметром 4 см — 12.
4.1.30. Установка из стекла для перегонки растворителей, включающая перегонную колбу вместимостью 1 куб. дм, елочный дефлегматор длиной не менее 25 см и холодильник ХПТ длиной не менее 30 см по ГОСТ 25338.
4.1.31. Колонка стеклянная хроматографическая длиной 25 см, внутренним диаметром 1 см — 1.
4.1.32. Приспособление для нанесения незакрепленного тонкого слоя оксида алюминия — 2.
4.1.33. Камера для хроматографирования с притертой крышкой диаметром 25 — 30 см — 1.
4.1.34 Пластинки стеклянные размером 12 x 18 см — 2.
4.1.35 Сита с диаметром отверстий:
4.1.36 Стеклянные палочки длиной 12 — 15 см — 2.
4.1.37 Эксикатор по ГОСТ 25336 — 1.
4.1.38 Скальпель — 1.
4.1.39 Шпатель металлический — 1.
4.1.40. Фарфоровая ступка по ГОСТ 9147 диаметром 50 мм — 1.
Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в 4.1.
4.2. Реактивы и материалы
4.2.1. Стандартный образец нефтепродуктов для ИК-фотометрического определения или компоненты искусственного стандарта: цетан эталонный по ГОСТ 12525 или н-гексадекан по ТУ 6-09-3659, ч.; изооктан эталонный по ГОСТ 12433 или изооктан для хроматографии по ТУ 6-09-921, х.ч.; бензол по ГОСТ 5955, ч.д.а.
4.2.2 Набор н-алканов С 412 0-С 432 0 по ТУ 6-09-3731, ч.
4.2.3 Пристан по ТУ 6-09-3731, ч.
4.2.4 Фитан по ТУ 6-09-3731, ч.
4.2.5. Четыреххлористый углерод по ГОСТ 20288, х.ч., или ТУ 6-09-3219, ос.ч.
4.2.6 Хлороформ по ГОСТ 20015, очищенный.
4.2.7. н-Гексан по ТУ 6-09-3375, ч.
4.2.8 Сульфат натрия безводный по ГОСТ 4166, ч.
4.2.9 Ацетон по ГОСТ 2603, ч.д.а.
4.2.10. Оксид алюминия для хроматографии по ТУ 6-09-3916 или оксид алюминия по ГОСТ 8136, ч.д.а.
4.2.11 Уксусная кислота ледяная по ГОСТ 61, ч.д.а.
4.2.12 Оксид меди гранулированный по ГОСТ 16539, ч.д.а.
4.2.13 Фильтры бумажные обеззоленные «белая лента» по ТУ 6-09-1678.
4.2.14 Дистиллированная вода по ГОСТ 6709.
Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в 4.2.
5. Отбор и хранение проб
Отбор проб донных отложений производят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.01 дночерпателем, стратиметром или трубками различных конструкций. Пробы помещают в стеклянные сосуды с пришлифованными крышками.
Хранят пробы при температуре не выше +5 °C не более 7 суток. В замороженном состоянии (-15 — -20 °C) допускается хранение проб в течение 2 месяцев. Перед началом работы пробы следует разморозить и довести до комнатной температуры. Экстракты из донных отложений хранят только в стеклянной посуде с притертыми пробками в темноте при температуре +5 — 7 °C не более 3 месяцев.
6. Подготовка к выполнению измерений
6.1. Подготовка реактивов
6.1.1 Оксид алюминия
Сорбент просеивают через сито с диаметром отверстий 0,1 мм (4.1.35) и перед употреблением прокаливают при 600 °C в течение 4 ч.
При хранении в эксикаторе в колбе с притертой пробкой оксид алюминия пригоден к использованию в течение 1 мес.
6.1.2 Четыреххлористый углерод
Проверяют чистоту каждой партии растворителя, выполняя измерение содержания соединений, поглощающих в ИК-области или люминесцирующих в
УФ-свете, в соответствии с 7.6.1 и 7.6.2 и используя для сравнения очищенный CCl . Если содержание этих соединений превышает 0,004 мг/куб. см, 4 выполняют очистку CCl следующим образом. 4
В делительную воронку вместимостью 1 куб. дм помещают 0,4 куб. дм в CCl , добавляют 0,5 куб. дм дистиллированной воды и встряхивают в течение
4 1 мин. Слой CCl сливают в колбу. Процедуру повторяют с новой порцией 4 дистиллированной воды.
К промытому CCl добавляют около 10 г безводного сульфата натрия и, 4 периодически перемешивая, выдерживают 10 — 15 мин. Обезвоженный CCl 4
декантируют в перегонную колбу и перегоняют, собирая отдельно первые 50 - 60 куб. см, основную фракцию (t = 76,7 - 76,8 °C) и оставляя в
кип.
перегонной колбе около 50 куб. см CCl . 4
6.1.3 Хлороформ
Проверяют чистоту каждой партии, выполняя измерение содержания соединений, поглощающих в ИК-области или люминесцирующих в УФ-свете,
Для проверки наличия примесей, поглощающих в ИК-области, 30 куб. см хлороформа помещают в стаканчик и упаривают при комнатной температуре под током воздуха досуха (в вытяжном шкафу!). Остаток растворяют в очищенном CCl и измеряют интенсивность поглощения в ИК-области спектра.
4
Если содержание люминесцирующих или поглощающих в ИК-области соединений превышает 0,002 мг/куб. см, выполняют перегонку хлороформа, отбирая фракцию с t = 61,2 °C. Хранят в склянке из темного стекла не более 1 мес. кип.
Проверяют чистоту каждой партии, выполняя измерение содержания соединений, поглощающих в ИК-области или люминесцирующих в УФ-свете,
аналогично, как для хлороформа в соответствии с 6.1.3. При недостаточной чистоте н-гексан перегоняют, отбирая фракцию с t = 68,8 — 68,9 °C. кип.
6.1.5 Ацетон
Проверяют чистоту каждой партии, выполняя измерение содержания соединений, поглощающих в ИК-области или люминесцирующих в УФ-свете,
аналогично, как для хлороформа в соответствии с 6.1.3. При недостаточной чистоте ацетон перегоняют, отбирая фракцию с t = 56,2 °C. кип.
Хранят в сосуде из темного стекла.
6.1.6 Сульфат натрия безводный
Перед употреблением прокаливают при 400 °C в течение 8 ч. Хранят в эксикаторе.
6.1.7 Дистиллированная вода, очищенная четыреххлористым углеродом
Экстрагируют в делительной воронке дистиллированную воду четыреххлористым углеродом из расчета 20 куб. см CCl на 1 куб. дм воды.
4
6.1.8 Активированная медь
50 г гранулированного оксида меди растирают в фарфоровой ступке и отбирают фракцию 0,10 — 0,25 мм.
Оксид меди восстанавливают в течение 4 ч водородом до металлической меди в стеклянной трубке, присоединенной к испарителю хроматографа при температуре хроматографа 250 °C и расходе водорода 100 куб. см /мин.
6.2. Приготовление градуировочных растворов углеводородов для ИК-фотометрического определения
Градуировочные растворы, аттестованные по процедуре приготовления, готовят из стандартного образца нефтепродуктов или из компонентов искусственного стандарта — н-гексадекана, изооктана и бензола.
В случае использования для градуировки стандартного образца нефтепродуктов производят разбавление исходного раствора в соответствии с инструкциями по применению стандартного образца и измерительного прибора.
Приготовление градуировочных растворов из исходных компонентов проводят в соответствии с 6.2.1 - 6.2.3. Перед выполнением этой процедуры компоненты искусственного стандарта и четыреххлористый углерод выдерживают в помещении с температурой 20 +/- 2 °C не менее 2 ч.
6.2.1 Основной раствор смеси углеводородов
Пипетками вместимостью 2 и 1 куб. см отбирают 1,36 куб. см изооктана, 1,20 куб. см н-гексадекана и 0,70 куб. см бензола в пробирку с притертой пробкой вместимостью 10 куб. см и тщательно перемешивают.
Отвешивают на аналитических весах в бюксе с крышкой 1,0000 г полученной смеси углеводородов и с помощью CCl (6.1.2) количественно переносят ее в 4
мерную колбу вместимостью 50 куб. см, доводят объем раствора до метки на колбе тем же CCl и перемешивают.
4
Суммарную массовую концентрацию углеводородов в полученном растворе принимают равной 20,0 мг/куб. см.
6.2.2 Промежуточный раствор смеси углеводородов с массовой концентрацией 1,00 мг/куб. см
Отбирают 2,5 куб. см основного раствора (6.2.1) в мерную колбу вместимостью 50 куб. см, объем раствора доводят до метки четыреххлористым углеродом и перемешивают.
Основной и промежуточный растворы хранят в колбах с хорошо притертыми пробками или во флаконах с завинчивающимся колпачком и герметизирующим фторопластовым вкладышем в холодильнике не более 6 и 4 мес. соответственно.
6.2.3 Рабочий градуировочный раствор смеси углеводородов с массовой концентрацией 0,100 мг/куб. см
Отбирают 5,0 куб. см промежуточного раствора смеси углеводородов (6.2.2) в мерную колбу вместимостью 50 куб. см. Доводят объем раствора до метки четыреххлористым углеродом и перемешивают.
Рабочий градуировочный раствор хранят в колбе с хорошо притертой пробкой или во флаконе с завинчивающимся колпачком и герметизирующим фторопластовым вкладышем в холодильнике не более 3 мес.
Рабочий градуировочный раствор с массовой концентрацией углеводородов 0,100 мг/куб. см используют для установления градуировочных зависимостей (градуировки) при измерении с помощью анализаторов АН-1, АН-2, КН-1.
Для всех градуировочных растворов погрешности, обусловленные процедурой приготовления, не превышают 3% относительно приписанного значения массовой концентрации углеводородов.
В случае использования ИК-фотометров других типов градуировочные растворы готовят в соответствии с инструкцией по градуировке данного прибора.
6.3. Приготовление градуировочных растворов углеводородов и смолистых компонентов для люминесцентного определения
Основные градуировочные растворы углеводородов и смолистых компонентов готовят после выделения их из льяльных, сточных вод или же из нефтепродуктов, в отношении которых известен источник поступления и которые превалируют в загрязнении данного водного объекта. Процедуру осуществляют следующим образом.
В делительную воронку вместимостью 1 куб. дм помещают 700 — 800 куб. см льяльной или сточной воды, добавляют 25 куб. см CCl или хлороформа и 4
экстрагируют в течение 3 мин. Экстракцию повторяют, добавляя новую порцию растворителя. Экстракты объединяют, обезвоживают сульфатом натрия и
концентрируют (7.4).
Концентрат переносят на хроматографическую пластинку с нанесенным на нее сплошным слоем оксида алюминия в виде полосы шириной не более 2 мм и
хроматографируют в соответствии с 7.4.
Зону углеводородов элюируют 20 куб. см CCl , зоны смол и асфальтенов 4 объединяют и элюируют 20 куб. см хлороформа в соответствии с 7.5.
Элюаты концентрируют при комнатной температуре в стаканчиках вместимостью 50 куб. см до объема 1 — 2 куб. см и переносят в предварительно взвешенные на аналитических весах стаканчики вместимостью 5 — 10 куб. см.
Концентраты упаривают при комнатной температуре до постоянной массы (разница между последовательными взвешиваниями — не более 0,2 мг).
Величины полученных навесок должны быть не менее 5 мг.
Навеску углеводородов растворяют в CCl , смол и асфальтенов — в 4 хлороформе, растворы количественно переносят в градуированные пробирки с притертыми пробками вместимостью 10 куб. см и доводят объемы до 10 куб. см.
Рассчитывают полученные концентрации основных градуировочных растворов. Растворы меньших концентраций готовят в процессе установления
градуировочных зависимостей.
Аналогичным образом, минуя стадию экстракции, проводят выделение углеводородов, смол и асфальтенов из нефти или нефтепродуктов, являющихся основным источником загрязнения водного объекта. Для этого навеску нефти (не менее 10 мг) наносят сплошной полосой на оксид алюминия и хроматографируют (7.4).
6.4. Установление градуировочных зависимостей для люминесцентного определения углеводородов и смолистых компонентов
С помощью пипетки отбирают 5 куб. см раствора углеводородов (6.3) и переносят в градуированную пробирку вместимостью 10 куб. см. Объем раствора доводят четыреххлористым углеродом до метки и измеряют интенсивность люминесценции в соответствии с 7.6.2. Затем отбирают 5 куб. см этого раствора, помещают в градуированную пробирку вместимостью 10 куб. см, доводят раствор до метки четыреххлористым углеродом и измеряют интенсивность люминесценции. Если она увеличивается, концентрация углеводородов слишком велика (лежит в области концентрационного тушения). В этом случае проводят последовательно несколько разбавлений, измеряя интенсивность люминесценции каждого раствора. Верхней точкой градуировочной зависимости считают раствор углеводородов такой концентрации, последующие разбавления которого сопровождаются уменьшением интенсивности люминесценции.
Измерения интенсивности люминесценции для установления градуировочной зависимости проводят по 5 — 6 точкам (разбавлениям), начиная от верхней точки. За результат принимают среднее из 3-х параллельных измерений для раствора каждой концентрации. Строят градуировочную зависимость в координатах: концентрация углеводородов, мг/куб. см, — интенсивность люминесценции растворов, которую находят графически или рассчитывают методом наименьших квадратов. Диапазон концентраций углеводородов, охватываемый этой зависимостью, в большинстве случаев составляет 0,004 — 0,030 мг/куб. см.
Аналогичным образом готовят промежуточные растворы, измеряют интенсивность их люминесценции и устанавливают градуировочную зависимость для смолистых компонентов, используя в качестве растворителя хлороформ. Диапазон концентраций смолистых компонентов, охватываемый этой зависимостью, обычно составляет 0,002 — 0,010 мг/куб. см.
Градуировочные зависимости для углеводородов и смолистых компонентов устанавливают заново при замене измерительного прибора, используемых растворителей, но не реже 1 раза в 3 мес.
6.5. Приготовление стандартных растворов смеси н-алканов для газожидкостной хроматографии
Стандартные растворы н-алканов, аттестованные по процедуре приготовления, готовят в соответствии с 6.5.1 — 6.5.2. Перед выполнением этой процедуры растворы н-алканов и н-гексан выдерживают в помещении с температурой (20 +/- 2) °C не менее 2 ч.
6.5.1 Основной раствор смеси н-алканов концентрацией каждого 1,00 мг/куб. см
Отвешивают на аналитических весах в бюксе с крышкой по 100,0 мг н-алканов C — C и с помощью н-гексана (6.1.4) количественно переносят в 12 32 одну мерную колбу вместимостью 100 куб. см, доводят объем до метки на колбе н-гексаном и перемешивают.
6.5.2 Рабочий раствор н-алканов концентрацией каждого 0,040 мг/куб. см
Отбирают 2 куб. см основного раствора н-алканов (6.5.1) в мерную колбу вместимостью 50 куб. см. Доводят объем раствора до метки н-гексаном и перемешивают.
Основной и рабочий стандартные растворы хранят в колбах с хорошо притертыми пробками в холодильнике не более 3 и 1 мес. соответственно.
6.6. Подготовка хроматографической пластинки
На чисто вымытую стеклянную пластинку насыпают немного оксида алюминия и с помощью специального приспособления — валика, проводят 6 полос шириной 10 мм. Толщина слоя сорбента должна составлять 1 мм.
Избыток оксида алюминия между полосами и по краям пластинки счищают скальпелем.
При хроматографическом разделении пробы нефтепродуктов, используемой для приготовления основных градуировочных растворов углеводородов и смолистых компонентов для люминесцентного определения, на пластинку наносят сплошной слой оксида алюминия толщиной 1 мм.
6.7. Подготовка колонки для очистки экстракта от серы
Отвешивают на технических весах в стаканчике 10 г активированной меди (6.1.8) и переносят ее в хроматографическую колонку (4.1.31), предварительно промытую хлороформом.
6.8. Подготовка подвижной фазы
В мерный цилиндр с притертой пробкой вместимостью 50 куб. см добавляют 35 куб. см гексана, 15 куб. см четыреххлористого углерода, 1 куб. см ледяной уксусной кислоты и перемешивают. Смесь готовят в день анализа и выдерживают 10 мин. до использования.
6.9. Подготовка приборов
6.9.1. Включение, вывод на режим, настройку и градуировку ИК-фотометра и флуориметра осуществляют в соответствии с инструкциями по их эксплуатации.
6.9.2. Включение и вывод на режим хроматографа «Цвет-530» осуществляется в соответствии с инструкцией по эксплуатации, прилагаемой к прибору.
В качестве газа-носителя используют водород; на входе в газохроматографическую колонку устанавливают давление 1 атм.; деление потока газа-носителя 1:10, температура детектора — 320 °C.
Задают следующую температурную программу термостата колонок хроматографа:
- начальная температура — 50 °C;
- конечная температура — 300 °C;
- длительность начальной изотермы — 2 мин.;
- длительность конечной изотермы — 20 мин.;
- скорость программирования — 10 °C/мин.
6.9.3 Определение времен удерживания компонентов смеси н-алканов
С помощью микрошприца (4.1.21) вводят в испаритель газового хроматографа 2 куб. мм рабочего раствора смеси н-алканов и определяют времена удерживания компонентов, либо измеряя расстояние (см) между отметкой момента ввода пробы и пиками н-алканов на хроматографической ленте. Определение выполняют в пяти повторностях.
7. Выполнение измерений
7.1. Холостой опыт
Определение массовой концентрации углеводородов, смол и асфальтенов в холостом опыте выполняют одновременно с анализом серии рабочих проб. Для этого берут 20 куб. см хлороформа и 20 куб. см ацетона, упаривают в вытяжном шкафу и обрабатывают, как описано в 7.4 - 7.6. При содержании углеводородов более 0,004 мг/куб. см и смолистых компонентов более 0,002 мг/куб. см выполняют его повторно и, в случае необходимости, выявляют и устраняют причину загрязнения реактивов.
7.2. Экстракция
Отвешивают 1 — 5 г донных отложений (содержащих не менее 0,1 мг нефтепродуктов) на технических весах и помещают в коническую колбу с притертой пробкой вместимостью 25 куб. см. Приливают 10 куб. см ацетона и экстрагируют в течение 10 мин., используя магнитную мешалку (4.1.12). По окончании экстракции смесь оставляют на 10 — 15 мин. до полного оседания взвешенных частиц, после чего экстракт сливают в другую коническую колбу с притертой пробкой вместимостью 50 куб. см. Затем пробу донных отложений аналогичным образом последовательно экстрагируют еще 10 куб. см ацетона и дважды по 10 куб. см хлороформа. Экстракты объединяют, фильтруют через бумажный фильтр в стаканчик вместимостью 50 куб. см, ополаскивая стенки колбы хлороформом. При высоком загрязнении донных отложений экстракцию хлороформом проводят 4 — 5 раз до получения неокрашенного экстракта.
Параллельно определяют влажность донных отложений, высушивая навеску 1 — 2 г до постоянного веса в сушильном шкафу при температуре 105 — 110 °C.
7.3. Очистка экстракта от серы
Объединенный ацетоно-хлороформный экстракт очищают от серы, несколько раз пропуская его через колонку с активированной медью (6.7) со скоростью 0,3 куб. см /мин. Очистку экстракта считают законченной после прекращения почернения активированной меди в колонке. Очищенный от серы экстракт переносят в стаканчик вместимостью 50 куб. см.
7.4. Тонкослойная хроматография
Экстракт оставляют в вытяжном шкафу при комнатной температуре для упаривания до объема около 2 куб. см и количественно переносят в стаканчик вместимостью 5 — 10 куб. см, обмывая стенки хлороформом. Сконцентрированный экстракт оставляют в вытяжном шкафу до полного упаривания. Остаток растворяют в 0,2 куб. см хлороформа, ополаскивая им стенки стаканчика, и с помощью микропипетки вместимостью 0,1 куб. см или капилляра малыми порциями (0,01 — 0,02 куб. см) наносят на полоску с оксидом алюминия на расстоянии 6 — 7 мм от края хроматографической пластинки в виде пятна диаметром не более 2 мм.
Пластинку помещают в хроматографическую камеру, заполненную подвижной фазой (6.8) под углом приблизительно 20°.
Через 3 - 5 мин., когда фронт подвижной фазы достигнет верхнего края сорбента, пластинку вынимают и после испарения растворителя через 5 - 10 мин. облучают ультрафиолетовым светом не более 10 с. Отмечают скальпелем хроматографические зоны углеводородов (R = 0,8 - 1,0), смол
f
(R = 0,4 - 0,5) и асфальтенов (R = 0), люминесцирующие соответственно f f
слабым фиолетово-голубым, желтым и коричневато-голубым цветами <*>. ----------------------------
<*> Часто наблюдается ярко-люминесцирующая зеленовато-голубым и голубым
цветами хроматографическая зона полициклических ароматических углеводородов, имеющая величину R , равную 0,55 - 0,75. При отсутствии
f
нефтяного загрязнения в зонах смол и асфальтенов обычно наблюдается красная и молочно-голубая люминесценция, присущая хлорофиллу и другим растительным пигментам, являющимся источником биогенных углеводородов.
7.5. Элюирование
Отмеченные участки сорбента с помощью скальпеля счищают в воронки с бумажными фильтрами. Смолы и асфальтены счищают в одну воронку. С помощью пипетки вместимостью 5 куб. см элюируют углеводороды небольшими (по 2 - 2,5 куб. см) порциями CCl в пробирки с притертыми пробками. Аналогичным
4
образом элюируют хлороформом смолы и асфальтены. Окончательные объемы элюатов углеводородов и смолистых компонентов доводят в пробирках
соответствующими растворителями до 10 куб. см.
7.6. Измерение
7.6.1 Измерение ИК-поглощения элюатов углеводородов
Помещают элюаты углеводородов в кювету ИК-фотометра и фотометрируют, применяя для сравнения очищенный CCl (6.1.2). 4
При использовании анализаторов АН-1, АН-2, КН-1 измеряют концентрацию углеводородов в элюате, считывая показания прибора. Если концентрация превышает величину 0,03 мг/куб. см (30 мг/куб. дм) четыреххлористого углерода, разбавляют элюат этим же растворителем и повторяют измерение.
В случае применения ИК-фотометров других типов выполняют измерение концентрации углеводородов в элюате в соответствии с инструкцией по эксплуатации данного прибора.
7.6.2 Измерение интенсивности люминесценции элюатов углеводородов и смолистых компонентов
Интенсивность люминесценции элюатов углеводородов в CCl измеряют на 4
флюориметре при лямбда = 300 - 400 нм и лямбда = 430 - 480 нм.
возб. люм.
Интенсивность люминесценции элюатов смолистых компонентов в хлороформе
измеряют при лямбда = 460 - 400 нм и лямбда = 520 - 540 нм. При
возб. люм.
высоком содержании смолистых компонентов (желтой или коричневой окраске
элюата) проводят измерение интенсивности люминесценции в разбавленном
экстракте. Разбавление проводят до тех пор, пока концентрация не достигнет
величин, в области которых сохраняется прямолинейная концентрационная
зависимость (то есть последующее разбавление раствора приводит к уменьшению интенсивности люминесценции).
Концентрации углеводородов и смолистых компонентов в элюатах находят по соответствующим градуировочным зависимостям (6.4).
8. Вычисление результатов измерений
Массовую концентрацию углеводородов или смолистых компонентов в анализируемой пробе донных отложений (C , мг/г с.о.) рассчитывают по
х
формуле:
C - C x V
э
C = ----------, (1) х m
где: C — концентрации углеводородов или смолистых компонентов в элюатах анализируемой пробы, найденные по градуировочным зависимостям, мг/куб. см; C — концентрации углеводородов или смолистых компонентов в элюатах э холостого опыта, найденные по градуировочным зависимостям, мг/куб. см; V — объем элюата, куб. см; m — навеска сухих донных отложений, взятая для анализа, г.
Если конструкцией используемого измерительного прибора предусмотрена компенсация показаний холостого опыта, допускается выполнение измерений относительно холостой пробы с соответствующей компенсацией.
Если проводилось разбавление элюата, результат измерения умножают на степень разбавления.
Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:
C +/- ДЕЛЬТА, мг/г с.о. (P = 0,95), (2) х
где ДЕЛЬТА — характеристика погрешности измерения для данной массовой концентрации определяемого компонента нефтепродуктов (таблица).
Численное значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение характеристики погрешности.
Общее содержание нефтяных компонентов находят как сумму углеводородов и смолистых компонентов.
9. Выполнение измерений по идентификации нефтяных и биогенных углеводородов
В случае необходимости после выполнения измерений концентраций углеводородов и смолистых компонентов в элюатах (7.1 - 7.6) и вычисления результатов (8), проводят идентификацию происхождения углеводородов и выделение их антропогенной составляющей с использованием газожидкостной хроматографии и спектрофлуориметрии.
9.1. Идентификация с помощью газожидкостной хроматографии
Элюаты углеводородов в четыреххлористом углероде упаривают в стаканчике вместимостью 10 куб. см. Остаток растворяют в 0,05 куб. см н-гексана. С помощью микрошприца вместимостью 10 куб. мм отбирают 2 куб. мм элюата, вводят его в испаритель хроматографа и проводят разделение н-алканов в соответствии с 6.9.
В аналогичных условиях проводят хроматографическое разделение стандартной смеси н-алканов (6.5.2) и расшифровку хроматограмм, используя величины времен удерживания (6.9.3).
Рассчитывают величины CP <*>, соотношения пристан/фитан, C /C . i 15 16
----------------------------
<*> CP — соотношение между суммами площадей н-алканов с нечетным i числом углеродных атомов к четным, рассчитанные по формуле:
C - C C - C
1 25 31 25 31
CP = - x (--------- + ---------). (3)
i 2 C - C C - C
26 32 24 36
В случае преобладания биогенных углеводородов величины этих отношений
превышают 1.
9.2. Идентификация с помощью спектров люминесценции
Элюаты смолистых компонентов в хлороформе помещают в кювету спектрофлюориметра и снимают спектры люминесценции в диапазоне длин волн 480 - 720 нм (лямбда = 450 - 480 нм).
возб.
По наличию пиков, максимумы которых находятся в области (лямбда = люм.
520 - 550 нм), судят о нефтяном загрязнении исследуемых донных отложений. Наличие интенсивного пика, максимум которого находится при лямбда =
люм.
680 нм, свидетельствует о присутствии хлорофилла и, следовательно, биогенной природе углеводородов, содержащихся в исследуемых донных отложениях. Наличие пиков, максимумы которых находятся при лямбда =
люм.
520 - 560 и 600 - 680 нм, свидетельствует о смешанном происхождении углеводородов в донных отложениях. По соотношению площадей (или высот) пиков при этих длинах волн можно судить о доле антропогенной и биогенной
составляющей углеводородов.
10. Контроль погрешности измерений
Оперативный контроль погрешности проводят по воспроизводимости результатов измерения содержания нефтяных компонентов в повторных рабочих пробах донных отложений. Периодичность контроля — не менее одной контрольной на 15 — 20 рабочих проб за период, в течение которого условия проведения анализа соответствуют условиям проведения контрольных определений.
Для проведения контроля выполняют определение углеводородов, смол и асфальтенов в основной и контрольной пробе с интервалом 1 — 3 сут.
Результат контроля признают удовлетворительным, если расхождение основного (C ) и контрольного (C ) определения не превышает норматива х1 х2
контроля (K ): в
|C - C | <= K . (4) х1 х2 в
Норматив контроля рассчитывают по формуле:
о
K = 2,77 сигма (ДЕЛЬТА) , (5) в (P = 0,95)
о
где сигма (ДЕЛЬТА) — характеристика случайной составляющей погрешности для концентрации углеводородов, смол и асфальтенов, рассчитанной по формуле (C + C ) / 2 (таблица). х1 х2
При превышении норматива повторяют определение с использованием второй контрольной пробы. При повторном превышении норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.
11. Требования безопасности
11.1. При выполнении измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах донных отложений соблюдают требования безопасности, установленные в «Правилах по технике безопасности при производстве наблюдений и работ на сети Госкомгидромета». — Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
11.2. По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении определений, относятся ко 2, 3, 4 классам опасности по ГОСТ 12.1.007.
11.3. Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005.
11.4. Определение следует проводить при наличии вытяжной вентиляции. Оператор, выполняющий определение, должен быть проинструктирован о специфических мерах предосторожности при работе с используемыми растворителями.
12. Требования к квалификации операторов
К выполнению определений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием и стажем работы в лаборатории не менее 3 лет, освоившие методику определения.
Интерпретацию результатов оценки природы углеводородов по газохроматографическим и люминесцентным критериям должен выполнять специалист высокой квалификации с высшим образованием.
13. Затраты времени на проведение анализа
13.1. ИК-фотометрическое определение
На приготовление растворов и реактивов в расчете на 100 определений требуется 3,0 чел.-ч.
На установление градуировочной зависимости — 0,5 чел.-ч.
На анализ серии из 6 проб — 6,0 чел.-ч.
13.2. Люминесцентное определение
На приготовление растворителей и реактивов в расчете на 100 определений требуется 4,0 чел.-ч.
На приготовление градуировочных растворов — 6 чел.-ч.
На установление градуировочных зависимостей — 1 чел.-ч.
На анализ серии из 6 проб — 10,0 чел.-ч.
13.3. Идентификация нефтяных и биогенных углеводородов
На приготовление градуировочных растворов — 5 чел.-ч.