"МУК 4.1.1956-05. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Определение концентрации нефти в почве методом инфракрасной спектрофотометрии. Методические указания"
(утв. Роспотребнадзором 21.04.2005)

1. Разработаны ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина: д.б.н. А.Г. Малышева, к.х.н. Н.Ю. Козлова, к.х.н. А.А. Беззубов, Н.Ю. Карцева.

2. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 21 апреля 2005 г.

3. Введены в действие с 1 июля 2005 г.

4. Введены впервые.

Нефть - горючее ископаемое, являющееся одним из важнейших источников жидкого топлива, смазочных масел, а также сырья для химической промышленности. Она представляет собой жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета. Плотность нефти колеблется от 0,65 до 1,05 г/куб. см. Нефти с плотностью ниже 0,83 г/куб. см называются легкими, с плотностью 0,83 - 0,86 г/куб. см - средними, а с более высокой плотностью - тяжелыми. Начало кипения нефти начинается обычно около 20 °С. Встречаются и более тяжелые нефти с началом кипения около 100 °С и выше. Средняя молекулярная масса нефти колеблется от 220 до 300 (редко 450 - 470). При перегонке нефти, включая вакуумную, при температурах до 450 - 500 °С выкипает до 80% объема пробы, при температурах до 560 - 580 °С - до 90 - 95%. Нефть застывает от 0 до 30 °С в зависимости от содержания углеводородов. Она является легковоспламеняющейся жидкостью с температурой вспышки от -35 до +120 °С. Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

Загрязнение почвы нефтью и продуктами ее переработки становится в настоящее время актуальной гигиенической проблемой для Российской Федерации. Особенно это относится к Западно-Сибирскому и Северо-Кавказскому регионам, Республикам Коми, Башкортостану, Татарстану, а также к районам Среднего и Нижнего Поволжья. Сложность химического состава нефти требует для организации мониторинга загрязнения почвы разработки, наряду с многокомпонентными методами, ориентированными на идентификацию с количественным определением компонентов нефти, также разработки аналитических методов контроля суммарного содержания нефти.

Методические указания по ИК-спектрофотометрическому определению нефти в почве предназначены для использования лабораториями центров гигиены и эпидемиологии, санитарных лабораторий промышленных предприятий, лабораторий научно-исследовательских институтов, работающих в области гигиены окружающей среды. Методические указания разработаны с целью обеспечения аналитического контроля загрязнения почвы в районах расположения предприятий по добыче и переработке нефти, магистральных нефтепроводов и районов после ликвидации загрязнения в результате разлива нефти.

Настоящие Методические указания устанавливают количественный химический анализ почвы с помощью ИК-спектрофотометрии для определения в ней нефти в диапазоне концентраций 20 - 7000 мг/кг.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 "Методики выполнения измерений", ГОСТ 17.4.4.02-84 "Охрана природы. Почва. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического, гельминтологического анализа".

Методические указания одобрены и приняты на бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии "Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды" и бюро Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Нефть является природным жидким токсичным продуктом. Контакт с нефтью вызывает сухость кожи, пигментацию или стойкую эритему, приводит к образованию угрей, бородавок на открытых частях тела. Острые отравления парами нефти вызывают повышение возбудимости центральной нервной системы, снижение кровяного давления и обоняния. Нефть содержит легколетучие вещества, вызывающие повышенную заболеваемость органов дыхания, функциональные изменения со стороны центральной нервной системы.

Аварийные разливы нефти вызывают сильные и частично необратимые повреждения природных комплексов. При дозах нефти 250 мг/кг почвы снижалась всхожесть контрольных семян примерно на 50%, а при дозах 400 мг/кг - полностью подавлялась. Легкие фракции нефти (бензиновая и дизельная) еще более фитотоксичны: снижение всхожести контрольных семян на 50% происходило при дозах нефти 150 и 90 мг/кг. Тяжелые фракции нефти (моторное масло и гудрон) не оказывали фитотоксичного действия на тест-растения даже при очень высоких дозах.

Загрязнение почвы нефтью приводило к необратимым изменениям микробиологических свойств почвы. При дозах до 300 мг/кг почва становилась основным трофическим субстратом для углеводородокисляющих микроорганизмов. Другие виды микроорганизмов, растения и животные находились в угнетенном состоянии. Превышение этой дозы практически полностью подавляло биологическую активность почвы.

Установлена ПДК нефтяных паров и опасных веществ в воздухе рабочей зоны, равная 10 мг/куб. м. ПДК в воде водных объектов не более 0,1 мг/куб. дм (для нефти 3, 4 классов), и не более 0,3 мг/куб. дм (для нефти 1, 2 классов). Гигиенический норматив нефти в почве не установлен.

Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью дельта, не превышающей +/- 24%, при доверительной вероятности 0,95.

Измерение концентраций нефти (Н) в почве основано на экстракции нефтяных углеводородов четыреххлористым углеродом, хроматографическом отделении от полярных соединений на оксиде алюминия и количественном определении на ИК-спектрофотометре.

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.

7.1. При работе с концентратомером КН-2 или другим аналогичным прибором следует соблюдать правила электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации прибора.

7.2. При работе с реактивами следует соблюдать необходимые меры безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТ 12.1.005-88.

7.3. Все работы с четыреххлористым углеродом проводить под тягой и в перчатках, избегая попадание его на кожу. Следует помнить, что он отнесен к группе веществ, для которых в экспериментах на животных доказано канцерогенное действие.

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица с квалификацией инженера-химика, знающие устройство и правила эксплуатации прибора.

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

9.1. Приготовление проб к анализу проводят в нормальных условиях при температуре воздуха (20 +/- 5) °С, атмосферном давлении 630 - 800 мм рт.ст. и влажности воздуха не более 80%.

9.2. Выполнение измерений на концентратомере проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору и настоящими Методическими указаниями.

Перед выполнением измерений проводят следующие работы:

- очистку четыреххлористого углерода;

- подготовку оксида алюминия;

- подготовку стекловаты;

- подготовку стеклянной посуды;

- приготовление образцов почвы;

- подготовку хроматографической колонки;

- установление нулевого значения шкалы концентратомера и установление градуировочной характеристики.

Проверяют чистоту каждой партии в соответствии с инструкцией к прибору. В случае непригодности четыреххлористого углерода к работе выполняют его очистку. С этой целью его перегоняют, собирая фракцию с температурой кипения 76 - 78 °С.

Оксид алюминия с размером зерен 0,10 - 0,25 мм (40 - 100 меш) промывают четыреххлористым углеродом высушивают на воздухе в вытяжном шкафу, прокаливают в фарфоровой чашке в муфельной печи при 500 - 600 °С в течение 3 - 4 ч. После чего добавляют 3% (по массе) дистиллированной воды и тщательно перемешивают, плотно закрывают и используют не ранее чем через 24 ч. Оксид алюминия хранят в эксикаторе. Срок хранения оксида алюминия 1 месяц. Использованный ранее для очистки оксид алюминия можно регенерировать промыванием его четыреххлористым углеродом, испарением растворителя и последующим прокаливанием при 300 - 400 °С в течение 3 - 4 ч.

Стекловату или стеклоткань промывают разбавленной (1:1) серной кислотой, дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при 105 °С.

Химическую посуду тщательно моют хромпиком, промывают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу.

Отбор проб почвы и их подготовка к анализу проводится в соответствии с ГОСТ 17.4.02-84 "Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа" для всех видов почв. Образцы дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, как самой распространенной на территории Российской Федерации (около 2/3 площади), высушивают до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 5180-84. Воздушно-сухие пробы хранят в матерчатых мешочках, в картонных коробках или в стеклянной таре в холодильнике при 4 - 5 °С не более 24 ч. Сухую пробу почвы рассыпают на бумаге или кальке и разминают пестиком крупные комки, затем выбирают включения - корни растений, насекомых, камни, стекло, уголь, кости животных, а также новообразования - друзы гипса, известковые журавчики. Почву растирают в ступке пестиком и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Берут нужную навеску почвы.

В нижнюю часть вымытой и высушенной колонки помещают комочек стеклоткани или стекловаты. Затем в колонку засыпают 3 г оксида алюминия и вновь помещают слой стеклоткани или стекловаты (0,5 см).

Колбу закрепляют на стойке аппарата для встряхивания (вибратора). Включают вибратор и в течение 15 мин. интенсивно перемешивают почву с четыреххлористым углеродом. Затем в течение 10 мин. содержимое колбы отстаивают, жидкость через бумажный фильтр сливают в колбу с притертой пробкой (колба N 2). В колбу N 1 приливают оставшиеся 40% от требуемого объема четыреххлористого углерода. Затем полностью повторяют операции по экстракции нефти из почвы. После отстаивания экстракт сливают в ту же колбу N 2 через бумажный фильтр.

В подготовленную по п. 10.5 хроматографическую колонку наливают 3 куб. см четыреххлористого углерода для смачивания. Как только четыреххлористый углерод впитается в оксид алюминия, небольшими порциями вливают экстракт. При этом внимательно следят, чтобы уровень жидкости не опускался ниже слоя оксида алюминия. Полученный элюат собирают в мерный цилиндр. Первые 3 куб. см элюата отбрасывают.

Зависимость химического состава нефти от ее месторождения создает трудности при установлении градуировочной характеристики. Поэтому при определении загрязненности почвы нефтью неизвестного происхождения целесообразно пользоваться ГСО раствора нефти (углеводородов), в котором сбалансировано содержание основных классов углеводородов нефти: алканов, нафтенов и ароматических углеводородов.

Раствор А готовят из ГСО 7822-2000, представляющего собой раствор нефти (углеводородов - УВ) в четыреххлористом углероде, следующим образом. Ампулу вскрывают, раствор из ампулы аккуратно, без потерь переносят в мерную колбу вместимостью 50 куб. см через воронку. Затем ампулу пятикратно промывают четыреххлористым углеродом, сливая четыреххлористый углерод в мерную колбу, тщательно обмывая поверхность воронки, и доводят объем раствора до метки четыреххлористым углеродом. Массовая концентрация полученного раствора 1000 мг/куб. дм.

Градуировочные растворы N 1 - 8 готовят непосредственно перед использованием путем разбавления растворов А и Б (см. табл. 10.2).

Если нефть, являющаяся источником загрязнения почвы, известного происхождения и может быть доступна, то градуировочную характеристику строят по этой нефти.

Устанавливают градуировочную зависимость содержания нефти в почве для определенного вида почвы.

Анализируемый образец почвы готовят по п. 10.4. Отвешивают нужную навеску и экстрагируют по п. 10.6. Экстракт подвергают очистке по п. 10.7. Элюат собирают в колбу с притертой пробкой. Для предварительного анализа полученного элюата на содержание в нем нефти переносят 1 куб. см элюата в колбу емкостью 25 куб. см и приливают в эту же колбу 9 куб. см четыреххлористого углерода, тем самым уменьшая концентрацию нефти в 10 раз. Заливают разбавленный элюат в кювету и снимают показания концентратомера. В случае показаний прибора в интервале 0 - 400 мг/куб. дм разбавление полученного в результате очистки элюата достаточно. В случае показаний прибора более чем 400 мг/куб. дм элюат необходимо разбавлять более, чем в 10 раз. Если имело место загрязнение почвы нефтью известного состава, то концентрацию нефти в разбавленном элюате находят по градуировочной зависимости, полученной по п. 10.9. Если же нефть недоступна, то ее концентрацию в разбавленном элюате находят по градуировочной зависимости, полученной по п. 10.8.

Концентрацию нефти в пробе почвы рассчитывают по формуле:

Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

с указанием даты проведения анализа, места отбора пробы, названия лаборатории, юридического адреса организации, ответственного исполнителя и руководителя лаборатории.

Если дельта <= 24%, то погрешность измерений удовлетворительная. Если данное условие не выполняется, то выясняют причину и повторяют измерения.