Новый подход пробоотбора пленок нефтепродуктов с водной поверхности

В лаборатории химических сенсоров и определения газообразующих примесей Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН, в соавторстве с сотрудниками Государственного университета «Дубна», предложен инновационный подход к пробоотбору пленок бензина с поверхности природных вод. Для пробоотбора пленок использовали оригинальный зонд собственной разработки. Результаты анализа проб нефтепродуктов методом газовой хроматографии показали, что предлагаемый подход позволяет контролировать толщину пленок бензина размером 0.4 ‒ 0.02 мм. На конструкцию зонда и методику его применения авторами получены патенты РФ. Результаты опубликованы в "Журнале аналитической химии".

На поверхности раздела между средами вода - воздух протекает большинство важнейших биологических и химических процессов, при этом образующийся микрослой аккумулирует в себе вещества антропогенной природы, в том числе, тяжелые металлы, углеводороды нефти и нефтепродуктов, пластиковые частицы, пестициды, полихлорированные органические соединения. Ежегодно в водную экосистему по тем или иным обстоятельствам попадают от 2 до 10 млн. т. нефти, поэтому разработка новых методов анализа их пленок, безусловно, является актуальным направлением в аналитической химии. Методы контроля должны позволять оценивать толщину пленки, выявлять и идентифицировать источники поступления нефтепродуктов; исследовать процессы трансформации органических веществ в поверхностном микрослое воды.

Для апробации нового метода пробоотбора пленки органического вещества с поверхности воды ученые использовали бензин, самый массовый нефтехимический продукт на сегодняшний день.

Рис. 1. Принцип работы и устройство для пробоотбора пленки органического вещества с поверхности воды.

Для отбора пленки применяли оригинальный зонд – пробоотборник (Рис.1), позволяющий точно определять площадь поверхности воды, с которой отбирается пленка органического вещества. На конструкцию зонда и методику его применения авторами получены патенты РФ.

Последующий анализ нефтепродуктов осуществляли путем их десорбции с внутренней поверхности пробоотборника в органический растворитель и определения их с помощью газовой хроматографии. Этот метод позволяет определять не только общее содержание нефтепродуктов, но и идентифицировать их состав, в сочетании с масс-спектрометрическим детектором этот метод имеет ряд неоспоримых преимуществ как в части надежности идентификации аналитов, так и повышения чувствительности и селективности их определения. В качестве маркера выбрали углеводород с низкой летучестью, по содержанию которого в экстрагенте можно судить о толщине пленки, в настоящей работе использовали 1,2,4-триметилбензол.

Для изучения ограничений и проверки правильности предлагаемого подхода были приготовлены пленки бензина на водной поверхности различной толщины от 1.0 мм до 0.02 мм. Объем бензина, попадающего в пробоотборник, рассчитывали из площади внутреннего сечения пробоотборника и высоты (толщины) пленки.
Результаты эксперимента указывают на то, что предлагаемый метод пробоотбора и последующего анализа позволяет контролировать пленки нефтепродуктов на водной поверхности толщиной 0.4 мм и менее, и может быть успешно применен для изучения процессов деградации пленок нефтепродуктов со временем или под действием внешних факторов, таких как температура, свет.

Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Публикация: Грибова Е.Д., Зуев Б.К. Полотнянко Н.А. (2022) Новый подход к пробоотбору пленок нефтепродуктов с водной поверхности и их последующий анализ методом хромато-масс-спектрометрии. Журнал аналитической химии, 77 (7), 653-657. Ссылка на статью.

Источник: пресс-служба ГЕОХИ РАН.