СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ УЧАСТКОВ ПОЧВ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ Российский патент 2014 года по МПК G01N33/24 

Описание патента на изобретение RU2519079C1

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.

Похожие патенты RU2519079C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОГО ГРУНТА 2013
  • Сафаров Айрат Муратович
  • Шайдулина Галина Фатыховна
  • Митусова Галина Геннадьевна
  • Мухаматдинова Альфия Раисовна
RU2574745C2
СПОСОБ ПРОГНОЗА ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ 2010
  • Чистяков Виктор Борисович
  • Хабаров Андрей Николаевич
  • Неручев Сергей Германович
  • Наумов Кир Кирович
RU2449324C1
СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ В ПОЙМЕННО-ПАВОДКОВЫХ КОМПЛЕКСАХ МАЛЫХ РЕК И ЗАЩИТНОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ 2012
  • Галинуров Ильдус Рафикович
  • Сафаров Айрат Муратович
RU2509187C1
СПОСОБ ПОИСКОВ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА 2012
  • Акимова Алина Андреевна
  • Соболев Валерий Генрихович
  • Первушов Евгений Михайлович
  • Киляков Алексей Владимирович
RU2512741C2
Способ газовой съемки для поисков месторождений полезных ископаемых 1983
  • Балакин Виктор Алексеевич
  • Воронин Евгений Павлович
  • Габриэлянц Григорий Аркадьевич
  • Зубайраев Сайды Личиевич
  • Лаверов Николай Павлович
  • Миронов Владимир Дмитриевич
  • Мудренко Владимир Мефодиевич
  • Перевозчиков Геральд Владимирович
  • Попов Александр Иванович
  • Шимелевич Юрий Семенович
SU1123005A1
Способ газометрической съемки 1983
  • Глотов Владимир Егорович
  • Иванов Валерий Владимирович
  • Шербань Олег Валентинович
SU1157508A2
Способ оконтуривания площадей распространения техногенных загрязнений 1980
  • Стадник Евгений Владимирович
  • Дикун Анатолий Васильевич
  • Могилевский Григорий Абрамович
  • Уланов Василий Иванович
  • Величко Алексей Викторович
SU935859A1
СПОСОБ РАДИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТРИТИЕМ НЕДР МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ 2011
  • Касаткин Владимир Викторович
  • Ильичев Вячеслав Алексеевич
  • Мамонов Борис Петрович
  • Латышев Валентин Егорович
  • Касаткин Андрей Владимирович
  • Седов Николай Сергеевич
RU2461023C1
СПОСОБ ГЕОХИМИЧЕСКОГО ТЕСТИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ ПРОГНОЗЕ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ 2014
  • Зотов Алексей Николаевич
  • Навроцкий Олег Константинович
  • Бондаренко Валентина Васильевна
RU2577801C2
СПОСОБ ПРОГНОЗА ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ 2007
  • Обжиров Анатолий Иванович
RU2359290C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 519 079 C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ УЧАСТКОВ ПОЧВ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ

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.

Формула изобретения RU 2 519 079 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2519079C1

DE 10058904 A1, 27.06.2002
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДАМИ, И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ШЛАМОВ ПОСРЕДСТВОМ АНАЛИЗА АКТИВНОСТИ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ 2008
  • Башкин Владимир Николаевич
  • Бухгалтер Эдуард Борисович
  • Галиулин Рауф Валиевич
  • Коняев Сергей Владимирович
  • Калинина Ирина Евгеньевна
  • Галиулина Роза Адхамовна
RU2387996C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДАМИ, И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ШЛАМОВ ПОСРЕДСТВОМ АНАЛИЗА АКТИВНОСТИ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ 2008
  • Башкин Владимир Николаевич
  • Бухгалтер Эдуард Борисович
  • Галиулин Рауф Валиевич
  • Коняев Сергей Владимирович
  • Калинина Ирина Евгеньевна
  • Галиулина Роза Адхамовна
RU2387996C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ФЛЮИДА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ И ДОБЫЧИ 2003
  • Цайлингер Сабине Клаудиа
  • Макнил Iii Роберт Ирвинг
  • Николсон Джеймс Уилльям
RU2315180C2
WO 2006070139 A1, 07.06.2006
Разведка и охрана недр, N 10, 2010, с
Способ получения на волокне оливково-зеленой окраски путем образования никелевого лака азокрасителя 1920
  • Ворожцов Н.Н.
SU57A1
загрязнения геологической среды на отдельных объектах Поволжья

RU 2 519 079 C1

Авторы

Сафаров Айрат Муратович

Габдуллин Олег Алексеевич

Галинуров Ильдус Рафикович

Штрейль Томас Герхард

Даты

2014-06-10Публикация

2013-01-09Подача