Способ экспресс-определения загрязнения участков почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами


 


Владельцы патента RU 2519079:

Сафаров Айрат Муратович (RU)
Габдуллин Олег Алексеевич (RU)

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды, определению зон техногенного загрязнения почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами. Способ включает площадное бурение скважин малого диаметра на малую глубину, отбор проб подпочвенного газа, определение в пробах объемной концентрации метана и суммарных углеводородов, а также объемной активности радона Rn222 и Rn220. По снижению объемной активности радона и повышению концентрации метана и суммарных углеводородов относительно природного фона делают вывод о наличии участка загрязнения. Достигается повышение информативности и надежности определения. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды, определению зон техногенного загрязнения почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами.

Известны различные способы определения загрязнения почв и воды, включающие отбор и анализ проб воды или почвы, определение относительной концентрации компонентов и сравнение их содержания с санитарно-гигиеническими и экологическими нормативами, например способ опознания источника загрязнения окружающей среды (патент №2102743).

Известен способ определения загрязненности почвенного покрова техногенными компонентами (патент №2229738), при котором пробы анализируют при помощи бинокулярного стереоскопического микроскопа, устанавливают процентное соотношение техногенных компонентов, по которым проводят построение изолиний и выделяют загрязненные участки почвенного покрова.

Известен способ выявления зоны техногенного химического загрязнения (патент №2208781), в котором из проб атмосферного воздуха, воды поверхностного источника или почвы извлекают загрязнения различной токсичности, подвергают соответствующей пробоподготовке, переносят в хроматографическую колонку хроматографа, снабженного детектором неразрушающего контроля, вводят модельную смесь двух токсикантов, в частности гексана и бензола, один из которых является малотоксичным, а другой обладает высокой неспецифической токсичностью, измеряют время удерживания бензола относительно гексана при постоянной температуре термостата, определяют относительный объем удерживания бензола по отношению к гексану при заданной скорости газа-носителя и рассчитывают содержание загрязнений в конкретных зонах объектов окружающей среды.

Известен геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек (патент №2205401), включающий отбор проб, выделение из речной взвеси, определение ее химического состава с последующей оценкой уровня накопления химических элементов относительно их фоновых содержаний, установление участков рек с разным уровнем техногенного загрязнения, причем в качестве речной взвеси используют эпифитовзвесь, которую отделяют от растений - макрофитов после их извлечения из воды и высушивания, в пробах эпифитовзвеси стандартными методами химического анализа определяют содержания химических элементов, рассчитывают коэффициенты концентрации химических элементов в эпифитовзвеси в виде отношения их содержания в конкретной точке наблюдения к фоновому содержанию, группируют химические элементы по значениям коэффициентов концентрации в эпифитовзвеси и устанавливают геохимические ассоциации, которые характеризуют качественный состав техногенного загрязнения, рассчитывают суммарный показатель загрязнения

Известен способ поиска нефтепродуктов в земле (патент №2100829) с использованием газохимической съемки. По данному способу проводят газогеохимическую съемку, для чего в выбранных пунктах, не привязанных к источнику сейсмических волн, бурят шпуры или мелкие скважины до глубины 10 м для отбора подпочвенного воздуха. Глубина бурения определяется метологическими особенностями верхней части разреза и уровнем грунтовых вод. Скважины прокачивают для удаления атмосферного воздуха и герметизируют крышкой, в которую вставляют трубку с клапаном или зажимом для отбора воздуха из скважины. В течение 2 дней скважины отстаиваются до наступления температурного и компонентного равновесия воздуха в скважине и в прискважинной зоне грунта. После этого осуществляют отбор воздуха из скважины и определяют в нем зоны повышенной концентрации углеводородов известным способом, например газовой хроматографией, а по соотношению концентраций тяжелых и легких углеводородов судят о наличии нефтепродуктов в верхних слоях земли исследуемого района.

Недостатком вышеуказанных методов является необходимость бурения глубоких скважин (до верхнего безнапорного горизонта подземных вод), отбора проб, затрата большого количества времени на их подготовку к пробоотбору и проведение анализа, необходимость привлечения техники, специалистов. Бурение скважин сопряжено с проблемами доступности и особенности рельефа местности, а также относительно высокой стоимостью работ.

Известно устройство для экспресс-анализа уровня нефтяных углеводородов в почве RemScan южно-австралийской фирмы Ziltek, которое использует инфракрасный сигнал для непосредственного измерения углеводородов в почве. Недостатком является возможность определения углеводородов только в приземном слое воздуха, т.е. фактическое определение газовой шапки. С учетом возможных биотических процессов, происходящих в гумусовом слое, могут быть получены данные по содержанию суммарных углеводородов биогенного происхождения, которые могут значительно исказить результат.

Других известных экспресс-методов определения загрязненных участков почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами при исследовании уровня техники не выявлено.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является способ атмогеохимической (газохимической) съемки территории с целью предварительного оконтуривания ореолов загрязнения нефтепродуктами геологической среды, выявления возможных источников загрязнения (http://www.hydrogeoecology.ru/index.php/iblioteka-gidek/zhumaly/razvedka-i-okhrana-nedr-10-2010-g/43-metodika-otsenki-nefteproduktovogo-zagryazneniya-geologicheskoj -sredy-na-otdelnykh-ob-ektakh-povolzhya). По результатам съемки выделяются зоны подпочвенного скопления летучих углеводородов. Для контроля используется переносной фотоионизационный газоанализатор «Колион-1A», предназначенный для количественного определения концентрации токсичных и особо вредных веществ (паров углеводородов нефти и нефтепродуктов и пр.) в воздухе. Газоанализатор «Колион-1A» определяет до 70 компонентов 2-4 класса опасности, в т.ч. углеводороды нефти. Диапазон измерения - 5-2000 мг/м3.

Для проведения исследований концентрации подпочвенного скопления газа проводится площадное бурение скважин малого диаметра на глубину до 0,5 м, в которых газоанализатором через 5 секунд фиксируется концентрация вещества. Значения сравниваются с фоновыми показателями, полученными в точках, расположенных выше по потоку грунтовых вод от места расположения источника загрязнения, с помощью навигатора проводится географическая привязка точек измерений.

Недостатком прототипа является возможность улавливать только суммарные углеводороды и низкая селективность самого прибора, кроме того, углеводороды, выделяемые в результате биотических процессов, не выделяются, что также может исказить результат. В способе отсутствуют косвенные подтверждающие загрязнение признаки. Это увеличивает неопределенность при предварительном оконтуривании ореолов загрязнения геологической среды.

Задача изобретения - создание способа экспресс-определения загрязнения участков почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами, который позволит в краткие сроки без существенных материальных затрат и технических ресурсов определить границы загрязнения.

Поставленная задача решается тем, что в способе экспресс-определения загрязнения участков почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами, включающем площадное бурение скважин малого диаметра на малую глубину, фиксацию концентрации подпочвенного газа, согласно изобретению выполняют отбор проб подпочвенного газа, в пробах определяют объемную концентрацию метана и суммарных углеводородов, объемную активность радона Rn222 и Кл 220, по полученным данным и их соотношению делают вывод о наличии участка загрязнения.

Способ реализуется следующей последовательностью операций: бурят вручную скважины малого диаметра (до 100 мм) на глубину до 0,5 м до 1 м. В скважину опускают цилиндрическое пробоотборное устройство, которое позволяет отобрать почвенные газы, и стабилизируют в течение 20 минут. Точки отбора проб выбирают исходя из конкретных условий местности, исключающих искажение результата.

Для определения в отобранных пробах объемной концентрации метана и суммарных углеводородов, объемной активности радона Rn222 и Rn220 используют квазиинтегральный радометр-спектрометр с погрешностью измерения не ниже 10%, совмещенный с газоанализаторами на метан и суммарные углеводороды с чувствительностью от 0 до 30000 ppm. По совокупности показателей определяют ореол и характер загрязнения.

Данные натурных наблюдений представлены в таблице и на чертеже.

Показатели объемной активности радона Rn222 и Rn220 и объемной концентрации суммарных углеводородов в пробах
Точка по замеру Rn222, Бк/м3 Rn220, Бк/м3 CH4+CxHx, ppm
1 560,2676 400,4682 349,8243
2 160,0335 440,2676 2685,468
3 150,0669 360,2007 4006,804
4 106,6667 346,6667 5404,248
5 660,5686 780,6689 201,5422

Согласно данным таблицы нефтяное загрязнение расположено под точками 2, 3, 4. Точки 1 и 5 являются точками естественного фона, которые характеризуют нормальное соотношение естественного природного фона определяемых параметров. Точки 2, 3, 4 являются аномальными для естественного природного фона, что непосредственно указывает на наличие загрязнения.

В случае наличия слоя грунтовых вод картина загрязнения не изменится, но в таком случае углеводороводное загрязнение будет располагаться в виде линзы на поверхности грунтовых вод. Это может подтверждать наличие углеводородной линзы в антисинклиналях или нефтяных ловушках водоносного пласта.

Сущность способа объясняется разностью растворимости Rn222 в углеводородах и воде. Rn222 выделяется на всей поверхности Земли приблизительно равномерно (за исключением геофизических аномалий), а в местах загрязнения углеводородами он растворяется в углеводородах и его концентрация снижается (растворимость в воде в 40 раз меньше, чем в углеводородах). А поскольку период полураспада составляет 3,8 суток, растворившись в углеводородах, радон остается и распадается на дочерние продукты. Rn220 является дочерним продуктом распада Rn222, что также косвенно подтверждает наличие углеводородного загрязнения. Следовательно, снижение концентрации радона ниже природного фона и повышение концентрации метана и суммарных углеводородов указывает на наличие углеводородного загрязнения.

Способ экспресс-определения загрязнения участков почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами, включающий площадное бурение скважин малого диаметра на малую глубину, отбор проб подпочвенного газа, определение в пробах объемной концентрации метана и суммарных углеводородов, а также объемной активности радона Rn222 и Rn220, по снижению объемной активности радона и повышению концентрации метана и суммарных углеводородов относительно природного фона делают вывод о наличии участка загрязнения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения динамического действия дождя на почву. Устройство включает корпус, пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, электрически связанными с прибором индикации.

Изобретение относится к области экологии, в частности к способам выявления признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий.
Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и предназначено для определения коэффициента фильтрации плывунного грунта в зоне распространения подзолистых почв.
(57) Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и предназначено для определения величины изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для контроля дыхания почвы в посеве. Для этого выполняют выбор в посеве контролируемого участка и его подготовку, процедуру контроля дыхания почвы на выбранном в посеве контролируемом участке путем измерения величины накопления (убыли) газообразного дыхательного субстрата CO2 (O2) в герметичной камере, которой накрывают контролируемый участок.

Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки экологического состояния почв. Отбирают пробы незагрязненной фоновой почвы и загрязненной тяжелыми металлами или нефтью и нефтепродуктами и для каждой пары образцов почв определяют численность аммонифицирующих бактерий, численность микроскопических грибов, обилие бактерий рода Azotobacter, активность каталазы, активность инвертазы, всхожесть редиса.

Изобретение относится к строительному производству и предназначено для определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя. Способ определения морозного пучения грунта при промерзании сезоннопротаивающего слоя включает бурение скважины перед началом его промерзания, отбор образцов грунта, измерение глубины сезонного протаивания ξ, определение на образцах плотности сухого грунта ρd,th.

Способ дистанционного определения деградации почвенного покрова. Способ включает зондирование подстилающей поверхности, содержащей тестовые участки многоканальным спектрометром, установленнЫм на аэрокосмическом носителе с одновременным получением изображений на каждом канале; расчет методом зональных отношений амплитуд сигналов в каналах частных индексов деградации, а именно процентного содержания гумуса (Н), индекса засоленности (NSI) и индекса влагопотерь (W); определение интегрального показателя деградации D по многопараметрической регрессивной зависимости, вида: D = ( H 0 H ) 1,9 ⋅ ( N S I N S I 0 ) 0,5 ⋅ ( W 0 W ) 0,3 пересчет значениЙ пикселей яркости изображений в масштабе вычисленного показателя деградации каждого пикселя; выделение контуров их результирующих изображений с установленными градациями степени деградации.

Изобретение относится к исследованию прочностных характеристик грунтов, а именно к получению почвенных и грунтовых проб определенных размеров ненарушенной структуры.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для установления величины пирогенного изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях. .
Изобретение относится к области биологии почв и агроэкологии и может быть использовано в качестве критериев оценки плодородия почв и потенциальной эмиссии диоксида углерода почвами при изменении климата. Способ включает определение валового содержания органического углерода в почвенном образце (С вал), количества потенциально минерализуемого органического углерода (С пм) при инкубации этого же образца, в результате чего рассчитывается содержание трансформируемого органического углерода (С транс). Количество инертного органического углерода (С инерт) вычисляют по формуле С инерт = С вал - С транс. Достигается ускорение и упрощение определения. 1 пр.,2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к агропочвоведению, и может быть использовано для воспроизводства дождя в лабораторных и полевых условиях. Портативная лабораторно-полевая дождевальная установка включает горизонтальную раму с панелью, емкость для воды, фильтр, подающий и напорный водоводы с вентилем, дождеватель, состоящий из последовательно закрепленных ниппеля, толстой гибкой трубки с хомутами, втулки и закрепленного в ней пучка тонких гибких трубок. Емкость для воды закреплена выше рамы на вертикальных стойках с подвесной скобой. Между напорным водоводом и ниппелем установлен поплавковый механизм, состоящий из корпуса с закрепленной на нем сбоку на дренажной трубке резиновой грушей с дренажным отверстием и последовательно установленных в нем гнезда иглы, иглы и поплавка с направителем. Каплеобразующие концы тонких гибких трубок дождевателя закреплены на горизонтальной панели по спирали Архимеда с одинаковым шагом. Техническим результатом изобретения является повышение равномерности и стабильности распределения дождя по площади полива и упрощение конструкции установки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к промышленному или гражданскому строительству, в частности к определению устойчивости мерзлых грунтов, и может быть использовано при строительстве нефте- и газопроводов для установления степени устойчивости грунтов к термоэрозионному размыву. Способ моделирования горизонтального термоэрозионного размыва мерзлых грунтов включает предварительное размещение образца грунта в кювету, насыщение образца грунта водой до заданной влажности, нанесение на поверхность образца ложбины стока определенной ширины и промораживание образца грунта в кювете с закрытой крышкой в холодильной камере до заданной температуры не менее суток, установку кюветы с подготовленным образцом грунта открытым сектором под водоподающее устройство под углом, в зависимости от заданных параметров моделирования, и размыв образца грунта водотоком. Ширина ложбины стока, температура воды и расход водотока являются регулируемыми, при этом проводятся измерения прямых показателей - глубина протаивания и размыва грунта, температура воды, ширина и глубина потока воды за выбранный интервал времени, на основе которых определяются косвенные параметры термоэрозионного размыва: интенсивность размыва, противоэрозионная устойчивость грунта, механическая энергия потока воды, тепловая энергия потока воды, тепловой поток, расходуемый на плавление мерзлого грунта, тепловой поток за счет диссипации механической энергии, коэффициент теплообмена между потоком воды и мерзлым грунтом по приведенным зависимостям. Технический результат состоит в обеспечении определения совокупности параметров, характеризующих процесс термоэрозии грунтов под воздействием водного потока. 3 табл., 2 ил.
Изобретение относится к экологии и почвоведению. Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении предусматривает аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя, количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме в почве техноландшафта, и, отдельно, географически сопряженного незагрязненного ландшафта. Предложена процедура оценки загрязнения ландшафта, состоящая из трех стадий: нормирование загрязнения техноландшафта и географически сопряженного незагрязненного ландшафта; определение соотношения нормы загрязнения техноландшафта и нормы загрязнения географически сопряженного незагрязненного ландшафта; определение степени деградации техноландшафта по соотношению норм загрязнения согласно предложенной нелинейной шкале степени деградации техноландшафта. Предложенный способ при практическом применении позволяет повысить надежность выявления степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов. В качестве наполнителя содержат хромогенные ионообменные дисперсные кремнеземы с ковалентно привитыми гидразонами или формазанами. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности и избирательности определения металлов. 3 табл., 4 ил., 14 пр.

Изобретение относится к области почвоведения и предназначено для отбора проб для анализа почвы луга. Способ включает определение места, частоты, длительности отбора проб почвы с поверхностного слоя 0-5 см на площадках по координатной сетке, указывая их номера и координаты. Места отбора проб почвы располагают по центрам ложбин и бугров с неравномерной координатной сеткой, в каждом узле неравномерной координатной сетки или ее части по центру ложбины или бугра закладывают площадку для отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы. Пробные площадки располагают в нижней части ложбины или в верхней части бугра по центрам с совмещением центра площадки с центром ложбины или бугра. Способ позволяет быстро и точно оценить качество поверхностного слоя почвенного покрова на прибрежных луговинах, в пределах водоохранной зоны малой реки, а также на неровной поверхности сенокосов и пастбищ с ложбинами и буграми на прирусловых, центральных и притеррасных речных поймах. 10 ил., 7 табл., 1 пр.

(57) Изобретение относится к области экологии и предназначено для проведения радиоэкологического мониторинга лесных территорий и радиационного контроля растительных ресурсов в условиях техногенного радиоактивного загрязнения. Способ включает закладку пробных площадей, отбор образцов почвы и лесной растительности, их пробоподготовку, измерение удельной активности в отобранных образцах, оценку плотности загрязнения почвы и коэффициентов перехода радионуклидов из почвы в растительность. На предварительном этапе создают региональную радиоэкологическую базу, состоящую из коэффициентов перехода (КП) радионуклидов цезия-137 из почвы в конкретные виды растительных ресурсов и поправочных коэффициентов (ПК) к результатам полевых измерений плотности загрязнения почвы портативным спектрометром, зависящим от характера распределения техногенного цезия в профиле почвы и ее свойств, путем закладки пробных площадей с учетом перечня хозяйственно ценных видов растительных ресурсов, типов лесорастительных условий и площади, занимаемой данными условиями на территории региона. Оценивают пространственной неоднородности загрязнения почвы цезием-137 на пробной площади портативным гамма-спектрометром методом маршрутной съемки с географической привязкой полученных результатов. Определяют ПК в пределах однородных по уровню загрязнения и лесорастительным условиям участков с помощью закладки точек съемки портативным спектрометром для оценки плотности загрязнения почвы цезием-137 в полевых условиях (Pскан) с дальнейшим отбором образцов почвы стандартным цилиндрическим пробоотборником на глубину 20 см с разделением почвенных кернов на пятисантиметровые слои для лабораторных гамма-спектрометрических измерений для оценки плотности загрязнения (Pлаб) и распределения цезия-137 по почвенному профилю в лабораторных условиях. ПК, равные отношению Pлаб/Pскан, определяются по следующему алгоритму. По всем точкам пробных площадей региона строят график зависимости значений Pлаб/Pскан от доли содержания цезия-137 в слое почвы 0-5 см от общего содержания в слое 0-20 см (x, %). Уравнение зависимости Pлаб/Pскан от x и значения коэффициентов уравнения определяются методом регрессионного анализа. Оценивают КП в пределах однородных участков в характерный период заготовки ресурса. На основном этапе оценка удельной активности цезия-137 в растительных ресурсах на конкретных участках лесопользования проводится по данным полевых измерений плотности загрязнения почвы цезием-137 портативным гамма-спектрометром методом маршрутной съемки и расчета удельной активности на основе совмещения базы полевых измерений с лесотаксационными данными с использованием коэффициентов радиоэкологической базы для конкретных лесорастительных условий и характерных для них видов растительных ресурсов. Использование заявленного изобретения повышает достоверность оценки удельной активности (качества по радиационному признаку) растительных ресурсов, возможность прогноза качества ресурсов по радиационному признаку и одновременной оценки всего спектра лесных ресурсов исследуемого участка, а также сокращение суммарного времени работы измерительной аппаратуры. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к геологии и может быть использовано для определения палеотемператур катагенеза, что характеризует степень катагенетической зрелости органического вещества (OВ) пород. Из исследуемых пород производят отбор образцов осадочных пород, выделяют из них нерастворимое органическое вещество микрофитофоссилий и исследуют его оптическим методом с установлением палеотемпературы. Исследование оптическим методом проводят в два этапа. На первом этапе в проходящем свете из морфологических групп микрофитофоссилий выделяют преобладающую группу микрофитофоссилий, в ней выделяют группы толстостенных и тонкостенных микрофитофоссилий. Для каждой выделенной группы определяют индекс окраски. На втором этапе исследования уточняют количественные характеристики на основе спектральных характеристик выделенных групп микрофитофоссилий в инфракрасном диапазоне света. Результирующие оценки палеотемпературы микрофитофоссилий определяют на основе сопоставления результатов исследований первого и второго этапов. Технический результат - повышение достоверности определения палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Предложенное изобретение относится к способу обнаружения минерала в целевом материале, способу сортировки сырьевого потока материла и устройству для определения присутствия целевого минерала в материале. Способ обнаружения минерала в сырьевом продукте предусматривает облучение фрагментов породы материала электромагнитным излучением, например, микроволновым излучением, и регистрацию тепловой реакции материала фрагментов породы в ходе или сразу после облучения для обнаружения минерала в материале по скорости его нагрева или его части на зарегистрированном излучении. Предложенный способ основан на том, что скорость изменения температуры при нагреве кристаллов излучением СВЧ в целевом материале различна, что позволяет повысить эффективность и точность сортировки фрагментов породы для определения присутствия или отсутствия минерала в материале при снижении энергозатрат. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к техническим средствам измерений физико-механических свойств почвы. Устройство содержит тензозвено, последовательно соединенные датчики давления и функциональные преобразователи наддува, на входе турбокомпрессора и разрежения турбокомпрессора, аналого-цифровой преобразователь, определитель твердости почвы, задатчик коэффициента связи, индикатор, датчик частоты вращения коленчатого вала и тахометр, формирователь угловых меток, функциональный преобразователь угловой скорости, дифференциатор, датчик верхней мертвой точки, формирователь импульсов ВМТ, счетчик угловых меток, аналоговый ключ ВМТ, задатчик угловых меток цикла, нуль-орган, функциональный преобразователь числа импульсов в напряжение, формирователь угловых меток цилиндра, перестраиваемый резонансный фильтр, формирователь строба, аналоговый ключ цилиндров, задатчик номеров угловых меток цилиндров, первые и вторые измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, с первого по третий переключатели, последовательно соединенные датчик угловой скорости ротора турбокомпрессора, функциональный преобразователь угловой скорости ротора и двойной дифференциатор, измеритель тока и напряжения генератора. Достигается упрощение, а также повышение точности и универсальности определения твердости любых неоднородных почв почвообрабатывающими агрегатами. 10 ил.
Наверх