eng
Выпуск #4/2025
Т. А. Марютина, Ю. Н. Романова, Н. С. Мусина
Особенности выбора метода определения нефтепродуктов в почвах в зависимости от экологических задач
Особенности выбора метода определения нефтепродуктов в почвах в зависимости от экологических задач
Просмотры: 1141
10.22184/2227-572X.2025.15.4.292.301
Результаты определения нефтепродуктов (общее содержание, групповой или индивидуальный состав углеводородов) в почвах и грунтах зависят от корректного выбора аналитического метода и во многом влияют на экономические затраты и эффективность принимаемых решений на восстановление загрязненных территорий. В статье описан общий принцип выбора методов определения нефтепродуктов в почвах/грунтах в соответствии со спецификой решаемой экологической задачи (мониторинг состояния почв, оценка поверхностного и глубинного загрязнения, контроль качества выполнения восстановительных работ, прогнозирование процессов самовосстановления, идентификация источника нефтяного загрязнения). Обоснована необходимость комплексного подхода к выбору методов определения нефтепродуктов для выявления специфики и источника загрязнения.
Результаты определения нефтепродуктов (общее содержание, групповой или индивидуальный состав углеводородов) в почвах и грунтах зависят от корректного выбора аналитического метода и во многом влияют на экономические затраты и эффективность принимаемых решений на восстановление загрязненных территорий. В статье описан общий принцип выбора методов определения нефтепродуктов в почвах/грунтах в соответствии со спецификой решаемой экологической задачи (мониторинг состояния почв, оценка поверхностного и глубинного загрязнения, контроль качества выполнения восстановительных работ, прогнозирование процессов самовосстановления, идентификация источника нефтяного загрязнения). Обоснована необходимость комплексного подхода к выбору методов определения нефтепродуктов для выявления специфики и источника загрязнения.
Теги: analysis methods environmental monitoring fluorimetry gas chromatography gravimetry ir spectrometry petroleum products pollution soil source identification газовая хроматография гравиметрия загрязнение идентификация источника ик-спектрометрия методы анализа нефтепродукты почва флуориметрия экологический мониторинг
Особенности выбора метода определения нефтепродуктов в почвах в зависимости от экологических задач
Т. А. Марютина , Ю. Н. Романова , Н. С. Мусина
Результаты определения нефтепродуктов (общее содержание, групповой или индивидуальный состав углеводородов) в почвах и грунтах зависят от корректного выбора аналитического метода и во многом влияют на экономические затраты и эффективность принимаемых решений на восстановление загрязненных территорий. В статье описан общий принцип выбора методов определения нефтепродуктов в почвах/грунтах в соответствии со спецификой решаемой экологической задачи (мониторинг состояния почв, оценка поверхностного и глубинного загрязнения, контроль качества выполнения восстановительных работ, прогнозирование процессов самовосстановления, идентификация источника нефтяного загрязнения). Обоснована необходимость комплексного подхода к выбору методов определения нефтепродуктов для выявления специфики и источника загрязнения.
Ключевые слова: нефтепродукты, почва, методы анализа, экологический мониторинг, загрязнение, идентификация источника, гравиметрия, ИК-спектрометрия, флуориметрия, газовая хроматография
Нефтепродукты (НП) относятся к наиболее опасным и распространенным загрязнителям почвенного покрова, особенно в районах нефтедобычи, транспортировки и промышленных производств [1,2]. Источники загрязнения значительных территорий: аварии на трубопроводах; утечки с нефтебаз и АЗС; деятельность нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий; транспорт. Последствия такого воздействия крайне негативны и многообразны. Во-первых, страдает плодородие почв, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и нарушению функционирования экосистем [3, 4]. Во-вторых, нефтепродукты токсичны и оказывают губительное воздействие на почвенную биоту – микроорганизмы, растения и животных, обитающих в почве. В-третьих, такие почвы становятся источником загрязнения грунтовых вод, что влияет на качество питьевой воды [5–7]. Кроме того, нефтепродукты легко воспламеняются, создавая высокую пожарную опасность. Наконец, загрязнение почв нефтепродуктами ухудшает экологическую обстановку и санитарно-гигиенические условия в окружающей среде, что может негативно сказаться на здоровье человека [1–3, 8]. Таким образом, очевидно, что масштабные и долгосрочные последствия загрязнения почв, грунтов и донных отложений нефтью и нефтепродуктами требуют серьезных мер по предотвращению и ликвидации таких загрязнений. В связи с этим к основным экологическим задачам относятся [9–17]:
Для эффективного решения этих вопросов необходима достоверная информация о содержании, составе и распределении нефтепродуктов в почвенных слоях. Однако разнообразие экологических задач, стоящих перед экологами, аналитиками и природопользователями, требует комплексного подхода к выбору метода качественного и / или количественного определения нефтепродуктов. Кроме того, неверный выбор метода анализа может привести к недооценке или переоценке рисков, неэффективным затратам на рекультивацию, ошибкам в прогнозах и нормировании и т. п.
Основные стадии анализа проб нефтезагрязненных почв, независимо от цели исследования, – пробоотбор и пробоподготовка образцов. Результаты анализа во многом зависят от представительности и устойчивости отобранной пробы к различным внешним факторам. Например, при транспортировке образцов загрязненных почв легкими нефтяными фракциями в теплое время года существует большая вероятность потери легколетучих углеводородов при нарушении герметичности упаковки проб.
Для общей оценки степени загрязнения устанавливают валовое содержание нефтепродуктов в почвах. Существующие стандартные методики определения массовой доли нефтепродуктов в почвах, использующие гравиметрический [18], флуориметрический [19], ИК-спектрометрический [20, 21] и БИК-спектроскопический [22] методы анализа, не позволяют оценить долю летучих (легких) углеводородов, теряющихся на стадии пробоподготовки при высушивании анализируемого образца. Для идентификации и количественного определения индивидуальных органических и неорганических соединений, в основном, применяют газовую и жидкостную хроматографию и спектральные методы анализа [23–28].
Далее более подробно рассмотрены способы пробоотбора и пробоподготовки нефтезагрязненных почв и грунтов, а также методы определения НП в них.
Пробоотбор и пробоподготовка
Отбор проб почв и грунтов осуществляют на пробных площадках, которые представляют собой участки исследуемой территории, характеризующиеся сходными с остальной территорией условиями. При этом должны учитываться такие факторы, как структура почвы, рельеф, разнообразие почвенного покрова, климатические особенности региона и специфические характеристики исследуемого вещества. Размер пробной площадки, количество и вид проб зависят от целей исследования и условий его проведения.
Основные нормативные документы, которыми необходимо руководствоваться при отборе проб почв: ГОСТ 17.4.3.01‑2017 «Охрана природы (ССОП). Почвы. Общие требования к отбору проб»; ГОСТ 17.4.4.02‑2017 «Охрана природы (ССОП). Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»; ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3:3.2-03 «Методические рекомендации. Отбор проб почв, грунтов, донных отложений, илов, осадков сточных вод, шламов промышленных сточных вод, отходов производства и потребления».
По виду отбираемых проб различают точечную (материал, взятый из одного места горизонта или одного слоя почвенного профиля, типичный для данного горизонта или слоя) и объединенную (состоящую из не менее двух точечных проб). Помимо этого, проба почвы может отличаться по типу загрязнителя – легкие и тяжелые нефтепродукты. Следует отметить, что потери легколетучих углеводородов после отбора и доставки проб в лабораторию при загрязнении легкими углеводородами составляет 40–60%, при загрязнении тяжелыми – 20–40%.
Пробоподготовка нефтезагрязненных проб является необходимым этапом качественного и количественного определения нефтепродуктов в почвах, грунтах и донных отложениях. Основная стадия пробоподготовки при анализе образца почвы стандартным методом – высушивание до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре для последующего экстракционного выделения нефтепродуктов с использованием органических растворителей [29]. На этапе высушивания неизбежно происходит существенная потеря летучих углеводородов. Для минимизации потерь используют охлаждение пробы или добавление сорбента [30]. На стадии экстракционного выделения к недостаткам можно отнести большой расход экстрагента, длительность процесса экстрагирования, а также необходимость трудоемкой очистки экстракта с последующим хроматографическим отделением НП от сопутствующих органических соединений перед детектированием.
Методы определения нефтепродуктов
К основным методам определения НП в почве относят: для определения валового содержания / массовой доли НП (неполярные, малополярные, ароматические углеводороды) – ИК-спектрометрию, флуориметрию и гравиметрию; для определения индивидуальных соединений (полиароматические углеводороды (ПАУ), бензол, толуол, фенолы и др.) – газовую и жидкостную хроматографию [18–28]. При этом независимо от методики определения нефтепродуктов, необходим обязательный учет содержания органических соединений самой почвы [31].
В табл. 1 и 2 приведена сравнительная оценка основных стандартных методик определения массовой доли нефтепродуктов и индивидуальных углеводородных соединений.
Каждый из приведенных методов обладает своими преимуществами и ограничениями [32–34]. В табл. 3 дана сравнительная оценка методов детектирования НП в почвах и грунтах.
Следует отметить, что анализ одного и того же образца на определение валового содержания НП различными методами анализа (гравиметрия, флуориметрия и ИК-спектрометрия) может давать различные результаты. В качестве примера в табл. 4 приведена сравнительная оценка результатов (мг / кг) определения нефтепродуктов в почвах разными методами анализа [35].
Как видно из табл. 4, результаты определения нефтепродуктов в почвах методом ИК-спектрометрии в 2–8 раз выше, чем флуориметрическим методом и в 1,1–4,3 раза – чем гравиметрическим. Гравиметрический метод определения нефтепродуктов показал результаты в 1,5–3,7 раза выше, чем флуориметрический. По мнению авторов, одна из главных причин – это различная природа применяемых экстрагентов (см. табл. 1). С другой стороны различия в определении валового количества нефтепродуктов связаны с составом нефтепродуктов в анализируемом образце – по сути каждый из методов детектирования определяет отдельные группы углеводородов (флуориметрия – циклические углеводороды, ИК-спектрометрия – предельные). Таким образом, результаты, полученные разными методами анализа, достаточно сильно отличаются, особенно для образцов почв 3 и 4, что может привести к ошибкам при интерпретации и неверному выбору технологических подходов при решении многочисленных экологических задач.
Рекомендации к определению нефтепродуктов
В табл. 5 приведены основные рекомендации по выбору метода определения нефтепродуктов в почвах и грунтах исходя из экологических задач.
Выбор оптимального метода анализа почв и грунтов на наличие загрязняющих веществ (нефтепродуктов) – проблема, для решения которой следует применять комплексный подход, учитывающий множество факторов. Нельзя однозначно сказать, какой метод лучше – поскольку ответ напрямую зависит от конкретных условий исследования.
Один из ключевых параметров – состав почвы. Глинистые почвы, с их высокой адсорбционной способностью, требуют специфической пробоподготовки и, возможно, использования более агрессивных экстрагентов для эффективного извлечения НП. Песчаные почвы, напротив, характеризуются меньшей адсорбцией, что упрощает процедуру экстракции. При анализе органогенных почв, богатых органическим веществом, следует уделять особое внимание выбору методики, так как органическая матрица может искажать результаты. Для каждого из этих типов почв потребуется выбор оптимальных способов и реагентов для пробоподготовки, что напрямую влияет на применяемый метод анализа.
Ожидаемый уровень загрязнения НП также играет ключевую роль. Если ожидается высокое содержание НП, то можно использовать менее чувствительные методы, например ИК-спектроскопию. Однако для обнаружения следовых количеств загрязняющих веществ необходима высокая чувствительность, которую обеспечивает ГХ–МС с ее низкими пределами обнаружения. Этот аспект критичен для оценки экологического риска и принятия решений по рекультивации загрязненных территорий.
Точность и воспроизводимость результатов – еще один важный критерий. Для нормирования и проведения судебных экспертиз предъявляются строгие требования к точности и воспроизводимости данных. В таких случаях предпочтительнее использовать более точные и валидированные методы, часто с более сложной и дорогостоящей аппаратурой, такие как ГХ–МС. Для рутинного мониторинга допустимы методы с меньшей точностью, но более высокой пропускной способностью.
Финансовые и технические ресурсы лаборатории также оказывают существенное влияние. ГХ–МС –дорогостоящий и сложный в обслуживании метод, требующий привлечения квалифицированного персонала. ИК-спектрометрия и флуориметрия являются более доступными и простыми в использовании методами, несмотря на необходимость калибровки и применения стандартных образцов. Выбор метода анализа неизбежно зависит от имеющегося в лаборатории оборудования и бюджета.
Значимый фактор – время, необходимое для проведения анализа. Быстрые экспресс-методы, например, некоторые варианты ИК-спектроскопии и флуориметрии, подходят для оперативного контроля и мониторинга. Более длительные, но информативные методы, такие как ГХ/ГХ–МС, применяют для детальных исследований и оценки широкого спектра загрязняющих веществ.
Наконец, нельзя забывать о нормативной базе. Многие страны имеют национальные стандарты (ГОСТ, РД, СанПиН), регламентирующие методы анализа почв для конкретных задач. Например, для определенных видов контроля ГОСТ предписывает обязательное использование ИК-спектроскопии, несмотря на преимущества ГХ–МС в других случаях. Игнорирование нормативной базы может привести к недостоверным результатам и юридическим проблемам. Таким образом, выбор метода анализа почвы – это многоэтапный процесс, требующий комплексной оценки всех перечисленных факторов.
Заключение
На основании проведенного анализа специфики выбора методов определения нефтепродуктов в почвах и грунтах для решения различных экологических задач можно сформулировать следующие ключевые выводы.
Важность выбора метода анализа
Корректный выбор аналитического метода анализа является фундаментальным условием для получения достоверных данных о загрязнении почв НП. Ошибки на этой стадии ведут к неправильной оценке рисков, неэффективным затратам на восстановление загрязненных территорий, неточности в нормировании, прогнозировании и идентификации источников загрязнения.
Отсутствие универсального метода анализа
Не существует единого «идеального» метода, применимого ко всем экологическим задачам. Каждый метод (гравиметрия, ИК-спектрометрия, флуориметрия, ГХ, ГХ–МС) обладает рядом своих преимуществ и ограничений в отношении чувствительности, селективности, точности, воспроизводимости, стоимости, скорости анализа и способности характеризовать состав НП.
Приоритет целевой задачи
Выбор метода анализа должен быть жестко привязан к конкретной решаемой экологической задаче:
Проблема потери легких фракций
Существенное ограничение многих стандартных методик, особенно ИК-спектрометрии и гравиметрии, – неспособность адекватно учитывать легколетучие углеводороды, теряющиеся на стадиях пробоотбора, транспортировки, высушивания и пробоподготовки. Это приводит к недооценке реального уровня загрязнения и рисков, особенно при авариях с легкими нефтепродуктами (бензин и др.).
Ключевая роль пробоподготовки
Этап пробоподготовки (высушивание, экстракция, очистка экстракта) критически важен и является потенциальным источником значительных погрешностей анализа. Минимизация потерь легких фракций и учет матричных эффектов почвы (особенно высокое содержание гумуса) требуют особого внимания и, зачастую, нестандартных подходов. Разные научные группы ведут разработку способов пробоподготовки, учитывающих или исключающих потери летучих углеводородов.
Несопоставимость результатов анализа проб разными методами
Данные, полученные разными методами анализа (гравиметрия, флуориметрия, ИК-спектрометрия) для одних и тех же проб, могут существенно различаться. Это подчеркивает невозможность их прямой замены друг на друга и важность использования согласованных методик на всех этапах работ (от оценки уровня загрязнения до контроля качества выполнения рекультивационных работ).
Необходимость комплексного подхода
Эффективное решение экологических задач подразумевает применение комплексного, многоуровневого подхода к анализу отобранных проб. Часто необходимо сочетание методов: оперативные количественные (ИК-спектрометрия, флуориметрия) для скрининга и мониторинга; высокоселективные хроматографические (ГХ, ГХ–МС) для детальной характеристики состава, решения специфических задач (источник, нормирование, прогноз) и корректировки данных, полученных количественными методами (особенно при наличии легких фракций).
Таким образом, оптимальный выбор метода определения нефтепродуктов в почвах и грунтах – сложная, многофакторная задача, требующая четкого понимания цели исследования, знания возможностей и ограничений существующих методик, учета специфики загрязнения (тип НП) и свойств почвенной матрицы, а также осознания проблем, связанных с пробоподготовкой и потерей легких фракций. Понимание специфики каждой задачи и требований к данным позволяет разумно подходить к выбору методики анализа, комбинировать методы исследований и, в конечном итоге, получать достоверную информацию, необходимую для эффективного управления экологическими рисками, связанными с нефтяным загрязнением почв. Развитие аналитических методов и их адаптация под конкретные прикладные экологические задачи остается актуальным направлением исследований.
Работа выполнена в рамках государственного задания ГЕОХИ РАН.
Литература
Никонов А. Н., Потапова С. О. Нефтяная промышленность, как один из серьезных загрязнителей окружающей среды. Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2018; 9: 666–673.
Kuppusamy S., Maddela N. R., Megharaj M., Venkateswarlu K. Total petroleum hydrocarbons: environmental fate, toxicity, and remediation. Springer Nature, Switzerland AG. 2020. 264 p. DOI: 10.1007/978‑3‑030‑24035‑6.
Мужехоев А. А., Шадиева Я. М., Дзармотова З. И. Специфика загрязнения почвы нефтепродуктами. Достижения науки и образования. 2022; 5: 85.
Германова С. Е., Самброс Н. Б., Петровская П. А., Гурина Р. Р. Влияние промышленных объектов нефтяной отрасли на состояние земель в России. Международный сельскохозяйственный журнал. 2020; 3: 47–49.
Геоков Б., Магтымов Р., Чарыев Х., Овезова А., Ораздурдыев Д. Загрязнение подземных вод и разработка методов очистки. Символ науки: Международный научный журнал. 2024; 11–2–3: 53–54.
Рогозин, М. Ю., Бекетова Е. А. Проблема загрязнения грунтовых вод. Молодой ученый. 2018; 25 (211): 1–4.
Галиулин Р. В., Башкин В. Н., Галиулина Р. А., Арабский А. К. Способ защиты подземных вод от загрязнения нефтью. Журнал Нефтегаз.ру. 2020; 10 (106): 15–18.
Быкова М. В., Пашкевич М. А. Оценка нефтезагрязненности почв производственных объектов различных почвенно-климатических зон Российской Федерации. Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2020; 1: 46–59.
Васильев А. В., Быков Д. Е., Пименов А. А. Экологический мониторинг загрязнения почвы нефтесодержащими отходами. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015; 17(4): 269–272.
Челомбитко С. И., Пивень В. В. Методы оценки загрязнения территорий разливами нефти или нефтепродуктов. Известия вузов. Нефть и газ. 2020; 2: 140–146. DOI: 10.31660/0445‑0108‑2020‑2‑140‑146.
Косенкова С. В., Степанова Н. Е., Чурсина М. Е. Экологический контроль и определение размера убытков в виде затрат на восстановление качества почвы, загрязненной нефтепродуктами, до фоновых показателей. Мелиорация и гидротехника. 2019; 2 (34): 56–69.
Никифоров А. С., Сивков Ю. В. Исследование естественного самоочищения нефтезагрязненных почв юга тюменской области. Агрохимический вестник. 2020; 5: 75–79.
Баландина А. В., Кузнецов Д. Б., Бурдова Л. В. Самовосстановление нефтезагрязненных почв. Успехи современного естествознания. 2014; 4: 85–88.
Шагидуллин Р. Р., Латыпова В. З., Иванов Д. В., Шагидуллина Р. А., Тарасов О. Ю., Петров А. М. Нормирование допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах. Георесурсы. 2011; 5 (41): 2–5.
Дзюба Е. А. Разработка нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации (ДОСНП) в почве после проведения рекультивационных работ: обзор опыта субъектов РФ. АТПС. 2018; 4: 142–148.
Ивахнюк С. Г., Ловчиков В. А. Идентификация источников нефтяных загрязнений современными аналитическими методами. Вестник Санкт-Петербургского государственной противопожарной службы МЧС России. 2014; 3: 6–11.
Туров Ю. П., Гузняева М. Ю. Идентификация источников нефтяного загрязнения компонентов окружающей среды. В сборнике: Безопасный Север – чистая Арктика. Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. Издательство: Сургутский государственный университет, Сургут, 2020. С. 211–217.
ПНД Ф 16.1.41-04 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом. Москва, 2004. 11 с.
ПНД Ф 16.1:2.21-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «Флюорат‑02». Москва, 1998. (изд. 2007 г.) 22 с.
ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органо-минеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии. Москва, 1998. (изд. 2005 г.) 18 с.
РД 52.18.575-2023 Руководящий документ. Массовая доля нефтепродуктов в пробах почв и грунтов. Методика измерений методом инфракрасной спектрометрии. Обнинск, 2023. 26 с.
ГОСТ Р 54039-2010 Качество почв. Экспресс-метод ИК-спектроскопии для определения количества и идентификации загрязнения почв нефтепродуктами. М.: Стандартинформ, 2011. 5 с.
ПНД Ф 16.1:2:2.2:3.59-09 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовых долей бензола и толуола в почве, грунтах, донных отложениях, отходах производства и потребления газохроматографическим методом. Москва, 2009. 14 с.
МУК 4.1.1061-01 Методические указания. Хромато-масс-спектрометрическое определение летучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления. М.: Минздрав России, 2001.
МУК 4.1.1062-01 Методические указания. Хромато-масс-спектрометрическое определение труднолетучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления. М.: Минздрав России, 2001.
ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.62-09 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовых долей полициклических ароматических углеводородов в почвах, донных отложениях, осадках сточных вод и отходах производства и потребления методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Москва, 2009. 19 с.
Некрасова Л. П., Каменецкая Д. Б. Нефтепродукты в объектах окружающей среды и методы их определения. Научное обозрение. Медицинские науки. 2024; 4: 41–48. DOI: https://doi.org/10.17513/srms.1414.
Другов Ю. С., Родин А. А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов: практическое руководство. 3‑е изд., электрон. М.: Лаборатория знаний, 2020. 273 с.
Другов Ю. С., Родин А. А. Пробоподготовка в экологическом анализе: практическое руководство. 7‑е изд., электрон. М.: Лаборатория знаний, 2025. 858 с.
Марютина Т. А., Мусина Н. С., Романова Ю. Н. Комплексный подход к определению идентичности загрязнения нефтепродуктами сопряженных территорий. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024; 90(9): 15–23. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-9-15-23.
Околелова А. А., Желтобрюхов В. Ф., Тарасов А. П., Кастерина Н. Г. Особенности нормирования нефтепродуктов в почвенном покрове. Фундаментальные исследования. 2015; 12–2: 315–319.
Леоненко И. И., Антонович В. П., Андрианов А. М., Безлуцкая И. В., Цымбалюк К. К. Методы определения нефтепродуктов в водах и других объектах окружающей среды (обзор). Методы и объекты химического анализа. 2010; 5(2): 58–72.
Пиковский Ю. И., Коротков Л. А., Смирнова М. А., Ковач Р. Г. Лабораторно-аналитические методы при определении углеводородного состояния почв (обзор). Почвоведение. 2017; 10: 1165–1178. https://doi.org/10.7868/S0032180X17100070.
Бродский Е. С., Савчук С. А. Определение нефтепродуктов в объектах окружающей среды. Журн. аналит. химии. 1998; 53(12): 1238–1251.
Околелова А. А., Рахимова Н. А., Мерзлякова А. С., Авилова В. С., Нгуен Тьен Чунг. Определение содержания нефтепродуктов в почвах инструментальными и ИК-спектральными методами. Фундаментальные исследования. 2014; 5–1: 89–92.
References
Nikonov А. N., Potapova S. O. The Oil Industry is One of the Major Environmental Pollutants. Pozharnaja bezopasnost’: problemy i perspektivy = Fire safety: problems and prospects. 2018; 9: 666–673. (In Russ.)
Kuppusamy S., Maddela N. R., Megharaj M., Venkateswarlu K. Total Petroleum Hydrocarbons: Environmental Fate, Toxicity, and Remediation. Springer Nature, Switzerland AG. 2020. 264 p. DOI: 10.1007/978‑3‑030‑24035‑6.
Muzhehoev A. A., Shadieva Ja.M., Dzarmotova Z. I. Specifics of Soil Pollution with Oil Products. Dostizhenija nauki i obrazovanija = Achievements of Science and Education. 2022; 5: 85. (In Russ.)
Germanova S. E., Sambros N. B., Petrovskaja P. A., Gurina R. R. Influence of Industrial Facilities of the Oil Industry on the State of Land in Russia. International Agricultural Journal. 2020; 3: 47–49. (In Russ.)
Geokov B., Magtymov R., Charyev H., Ovezova A., Orazdurdyev D. Groundwater Pollution and Development of Treatment Methods. Simvol nauki: Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal = Symbol of Science: International Scientific Journal. 2024; 11–2–3: 53–54. (In Russ.)
Rogozin, M. Ju., Beketova E. A. The Problem of Groundwater Pollution. Molodoj uchenyj = Young Scientist. 2018; 25 (211): 1–4. (In Russ.)
Galiulin R. V., Bashkin V. N., Galiulina R. A., Arabskij A. K. Method of Protecting Groundwater from Oil Pollution. Zhurnal Neftegaz.ru = Neftegaz.ru. Journal. 2020; 10 (106): 15–18. (In Russ.)
Bykova M. V., Pashkevich M. A. Assessment of Oil Pollution of Soils of Production Facilities of Different Soil and Climatic Zones of the Russian Federation. Izvestiya Tula State University. 2020; 1: 46–59. (In Russ.)
Vasil’ev A.V., Bykov D. E., Pimenov A. A. Ecological Monitoring of Pollution of the Soils by Oily Waste. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2015; 17(4): 269–272. (In Russ.)
Chelombitko S. I., Piven V. V. Methods for Assessing Territory Pollution by Oil or Petroleum Product Spills. Oil and Gas Studies. 2020; 2: 140–146. DOI: 10.31660/0445‑0108‑2020‑2‑140‑146. (In Russ.)
Kosenkova S. V., Stepanova N. E., Chursina M. E. Environmental Monitoring and Determination of the Amount of Losses in the Form of Costs for Restoring the Quality of Soil Contaminated with Oil Products to Background Levels. Melioracija i gidrotehnika = Land Reclamation and Hydraulic Engineering. 2019; 2 (34): 56–69. (In Russ.)
Nikiforov A. S., Sivkov Yu. V. Research of Oil Transformation in Soils of the South of the Tyumen Region. Agrohimicheskij vestnik = Agrochemical Bulletin. 2020; 5: 75–79. (In Russ.)
Balandina A. V., Kuznecov D. B., Burdova L. V. Self-Healing of Oil-Contaminated Soils. Uspehi sovremennogo estestvoznanija = Achievements of modern natural science. 2014; 4: 85–88. (In Russ.)
Shagidullin R. R., Latypova V. Z., Ivanov D. V., Shagidullina R. A., Tarasov O.Ju., Petrov A. M. The Rationing of Allowable Residue of Petroleum and Its Transformation Products in Soils. Georesources. 2011; 5 (41): 2–5. (In Russ.)
Dziuba E. A. Development of Standards of Allowable Residual Content of Oil and Products of Its Transformation in Soil after Recommendatoin Works: Survey of Experience of RF Subjects. ATPS. 2018; 4: 142–148. (In Russ.)
Ivakhniuk S. G., Lovchikov V. A. Identification Sources of Oil Pollution Application of Modern Analytical Method. Vestnik Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennoj protivopozharnoj sluzhby MChS Rossii = Bulletin of the St. Petersburg State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia. 2014; 3: 6–11. (In Russ.)
Turov Yu.P., Guznyaeva M. Yu. Identification of Oil Pollution Sources in the Environment. In the collection: Safe North – Clean Arctic. Proceedings of the III All-Russian Scientific and Practical Conference. Surgut: Surgutskij gosudarstvennyj universitet Publ., 2020. P. 211–217. (In Russ.)
PND F 16.1.41-04 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the mass concentration of petroleum products in soil samples using the gravimetric method. Moscow, 2004. 11 p. (In Russ.)
PND F 16.1:2.21-98 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the mass fraction of petroleum products in soil and ground samples by the fluorimetric method using the Fluorat‑02 liquid analyzer. Moscow, 1998. (2007 edition) 22 p. (In Russ.)
PND F 16.1:2.2.22-98 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the mass fraction of petroleum products in mineral, organogenic, organo-mineral soils and bottom sediments using IR spectrometry. Moscow, 1998. (2005 edition) 18 p. (In Russ.)
RD 52.18.575-2023 Guidance document. Mass fraction of petroleum products in soil and ground samples. Measurement technique using infrared spectrometry. Obninsk, 2023. 26 p. (In Russ.)
GOST R 54039-2010 Soil quality. Quick method for the determination of oil products by NIR spectroscopy. Moscow: Standartinform Publ., 2011. 5 p. (In Russ.)
PND F 16.1:2:2.2:3.59-09 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring mass fractions of benzene and toluene in soil, grounds, bottom sediments, production and consumption waste using gas chromatography. Moscow, 2009. 14 p. (In Russ.)
MUK 4.1.1061-01 Guidelines. Chromatographic mass spectrometric determination of volatile organic compounds in soil and industrial and consumer waste. Moscow: Minzdrav Rossii Publ., 2001. (In Russ.)
MUK 4.1.1062-01 Guidelines. Chromatographic mass spectrometric determination of low-volatile organic substances in soil and industrial and consumer waste. Moscow: Minzdrav Rossii Publ., 2001. (In Russ.)
PND F 16.1:2.2:2.3:3.62-09 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring mass fractions of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils, bottom sediments, sewage sludge and industrial and consumer waste using high-performance liquid chromatography. Moscow, 2009. 19 p. (In Russ.)
Nekrasova L. P., Kamenetskaya D. B. Oil Products in Environmental Objects and Methods for Their Determination. Nauchnoe obozrenie. Medicinskie nauki. = Scientific review. Medical sciences. 2024; 4: 41–48. (In Russ.)
Drugov Yu.S., Rodin A. A. Ecological analysis of oil and oil product spills: a practical guide. 3rd ed., electronic. Moscow: Laboratorija znanij Publ., 2020. 273 p. (In Russ.)
Drugov Yu.S., Rodin A. A. Sample Preparation in Environmental Analysis: A Practical Guide. 7th ed., electronic. Moscow: Laboratorija znanij Publ., 2025. 858 p. (In Russ.)
Maryutina T. A., Musina N. S., Romanova Y. N. Integrated Approach to Determining the Identity of the Pollution of Adjacent Territories with Oil Products. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2024; 90(9):15–23. DOI: https://doi.org/10.26896/1028‑6861‑2024‑90‑9‑15‑23. (In Russ.)
Okolelova A. A., Zheltobrjuhov V. F., Tarasov A. P., Kasterina N. G. Features Rationing of Petroleum Products in Soil Cover. Fundamental’nye issledovanija = Fundamental research. 2015; 12–2: 315–319. (In Russ.)
Leonenko I. I., Antonovich V. P., Andrianov A. M., Bezluckaja I. V., Cymbaljuk K. K. Determination of Petroleum Products in Water and Other Environmental Objects. (The Review). Metody i ob’ekty himicheskogo analiza = Methods and objects of chemical analysis. 2010; 5(2): 58–72. (In Russ.)
Pikovskij Ju.I., Korotkov L. A., Smirnova M. A., Kovach R. G. Laboratory Analytical Methods for the Determination of the Hydrocarbon Status of Soils (Review). Eurasian Soil Science. 2017; 10: 1165–1178. https://doi.org/10.7868/S0032180X17100070. (In Russ.)
Brodskii E. S., Savchuk S. A. Determination of Petroleum Products in the Environment. Journal of Analytical Chemistry. 1998; 53(12): 1238–1251. (In Russ.)
Okolelova A. A., Rakhimova N. A., Merzlyakova A. S., Avilova V. S., Nguen T. Determination of Oil Content in Soil Instrumental and IR Spectroscopic Techniques. Fundamental’nye issledovanija = Fundamental research. 2014; 5–1: 89–92. (In Russ.)
Автор / Author
Марютина Татьяна Анатольевна, д. х. н., главный научный сотрудник, заведующая лабораторией концентрирования, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, РФ. Область научных интересов: аналитическая химия, методы разделения и концентрирования веществ, ликвидация разливов нефти.
Maryutina Tatyana Anatolyevna, D.Sc. (Chemistry), Chief Researcher, Head of the Concentration Laboratory, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 19 Kosygina St., Moscow, 119991, Russian Federation. Research interests: analytical chemistry, methods of separation and concentration of substances, oil spill response.
tatiana@maryutina.ru
ORCID 0000-0002-5591-2133
Романова Юлия Николаевна, к. х. н., научный сотрудник лаборатории концентрирования, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, РФ. Область научных интересов: методы разделения и концентрирования веществ, пробоподготовка.
Romanova Yulia Nikolaevna, PhD, research associate, concentration laboratory, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 19 Kosygina St., Moscow, 119991, Russian Federation. Research interests: methods of separation and concentration of substances, sample preparation.
ORCID 0000-0003-4456-6586
Мусина Наталья Сергеевна, к. х. н., научный сотрудник лаборатории концентрирования, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, РФ. Область научных интересов: методы разделения и концентрирования, пробоподготовка, анализ объектов окружающей среды.
Musina Natalia Sergeevna, PhD, research associate, concentration laboratory, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 19 Kosygina St., Moscow, 119991, Russian Federation. Research interests: separation and concentration methods, sample preparation, analysis of environmental objects
ORCID 0000-0002-1233-4521
Конфликт интересов /
Conflict of Interest
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 29.07.2025
Принята к публикации 12.08.2025
Т. А. Марютина , Ю. Н. Романова , Н. С. Мусина
Результаты определения нефтепродуктов (общее содержание, групповой или индивидуальный состав углеводородов) в почвах и грунтах зависят от корректного выбора аналитического метода и во многом влияют на экономические затраты и эффективность принимаемых решений на восстановление загрязненных территорий. В статье описан общий принцип выбора методов определения нефтепродуктов в почвах/грунтах в соответствии со спецификой решаемой экологической задачи (мониторинг состояния почв, оценка поверхностного и глубинного загрязнения, контроль качества выполнения восстановительных работ, прогнозирование процессов самовосстановления, идентификация источника нефтяного загрязнения). Обоснована необходимость комплексного подхода к выбору методов определения нефтепродуктов для выявления специфики и источника загрязнения.
Ключевые слова: нефтепродукты, почва, методы анализа, экологический мониторинг, загрязнение, идентификация источника, гравиметрия, ИК-спектрометрия, флуориметрия, газовая хроматография
Нефтепродукты (НП) относятся к наиболее опасным и распространенным загрязнителям почвенного покрова, особенно в районах нефтедобычи, транспортировки и промышленных производств [1,2]. Источники загрязнения значительных территорий: аварии на трубопроводах; утечки с нефтебаз и АЗС; деятельность нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий; транспорт. Последствия такого воздействия крайне негативны и многообразны. Во-первых, страдает плодородие почв, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и нарушению функционирования экосистем [3, 4]. Во-вторых, нефтепродукты токсичны и оказывают губительное воздействие на почвенную биоту – микроорганизмы, растения и животных, обитающих в почве. В-третьих, такие почвы становятся источником загрязнения грунтовых вод, что влияет на качество питьевой воды [5–7]. Кроме того, нефтепродукты легко воспламеняются, создавая высокую пожарную опасность. Наконец, загрязнение почв нефтепродуктами ухудшает экологическую обстановку и санитарно-гигиенические условия в окружающей среде, что может негативно сказаться на здоровье человека [1–3, 8]. Таким образом, очевидно, что масштабные и долгосрочные последствия загрязнения почв, грунтов и донных отложений нефтью и нефтепродуктами требуют серьезных мер по предотвращению и ликвидации таких загрязнений. В связи с этим к основным экологическим задачам относятся [9–17]:
- мониторинг состояния почв и грунтов в районах промышленных производств, нефтедобычи и нефтепереработки;
- оценка поверхностных и глубинных нефтяных загрязнений территорий при разработке проектов рекультивации;
- контроль полноты выполнения рекультивационных работ по восстановлению нефтезагрязненных участков;
- прогнозирование процессов самовосстановления нефтезагрязненных участков;
- разработка нормативов ПДК нефтепродуктов с учетом содержания легких фракций в почвах, грунтах и донных отложениях;
- идентификация источника нефтяного загрязнения.
Для эффективного решения этих вопросов необходима достоверная информация о содержании, составе и распределении нефтепродуктов в почвенных слоях. Однако разнообразие экологических задач, стоящих перед экологами, аналитиками и природопользователями, требует комплексного подхода к выбору метода качественного и / или количественного определения нефтепродуктов. Кроме того, неверный выбор метода анализа может привести к недооценке или переоценке рисков, неэффективным затратам на рекультивацию, ошибкам в прогнозах и нормировании и т. п.
Основные стадии анализа проб нефтезагрязненных почв, независимо от цели исследования, – пробоотбор и пробоподготовка образцов. Результаты анализа во многом зависят от представительности и устойчивости отобранной пробы к различным внешним факторам. Например, при транспортировке образцов загрязненных почв легкими нефтяными фракциями в теплое время года существует большая вероятность потери легколетучих углеводородов при нарушении герметичности упаковки проб.
Для общей оценки степени загрязнения устанавливают валовое содержание нефтепродуктов в почвах. Существующие стандартные методики определения массовой доли нефтепродуктов в почвах, использующие гравиметрический [18], флуориметрический [19], ИК-спектрометрический [20, 21] и БИК-спектроскопический [22] методы анализа, не позволяют оценить долю летучих (легких) углеводородов, теряющихся на стадии пробоподготовки при высушивании анализируемого образца. Для идентификации и количественного определения индивидуальных органических и неорганических соединений, в основном, применяют газовую и жидкостную хроматографию и спектральные методы анализа [23–28].
Далее более подробно рассмотрены способы пробоотбора и пробоподготовки нефтезагрязненных почв и грунтов, а также методы определения НП в них.
Пробоотбор и пробоподготовка
Отбор проб почв и грунтов осуществляют на пробных площадках, которые представляют собой участки исследуемой территории, характеризующиеся сходными с остальной территорией условиями. При этом должны учитываться такие факторы, как структура почвы, рельеф, разнообразие почвенного покрова, климатические особенности региона и специфические характеристики исследуемого вещества. Размер пробной площадки, количество и вид проб зависят от целей исследования и условий его проведения.
Основные нормативные документы, которыми необходимо руководствоваться при отборе проб почв: ГОСТ 17.4.3.01‑2017 «Охрана природы (ССОП). Почвы. Общие требования к отбору проб»; ГОСТ 17.4.4.02‑2017 «Охрана природы (ССОП). Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»; ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3:3.2-03 «Методические рекомендации. Отбор проб почв, грунтов, донных отложений, илов, осадков сточных вод, шламов промышленных сточных вод, отходов производства и потребления».
По виду отбираемых проб различают точечную (материал, взятый из одного места горизонта или одного слоя почвенного профиля, типичный для данного горизонта или слоя) и объединенную (состоящую из не менее двух точечных проб). Помимо этого, проба почвы может отличаться по типу загрязнителя – легкие и тяжелые нефтепродукты. Следует отметить, что потери легколетучих углеводородов после отбора и доставки проб в лабораторию при загрязнении легкими углеводородами составляет 40–60%, при загрязнении тяжелыми – 20–40%.
Пробоподготовка нефтезагрязненных проб является необходимым этапом качественного и количественного определения нефтепродуктов в почвах, грунтах и донных отложениях. Основная стадия пробоподготовки при анализе образца почвы стандартным методом – высушивание до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре для последующего экстракционного выделения нефтепродуктов с использованием органических растворителей [29]. На этапе высушивания неизбежно происходит существенная потеря летучих углеводородов. Для минимизации потерь используют охлаждение пробы или добавление сорбента [30]. На стадии экстракционного выделения к недостаткам можно отнести большой расход экстрагента, длительность процесса экстрагирования, а также необходимость трудоемкой очистки экстракта с последующим хроматографическим отделением НП от сопутствующих органических соединений перед детектированием.
Методы определения нефтепродуктов
К основным методам определения НП в почве относят: для определения валового содержания / массовой доли НП (неполярные, малополярные, ароматические углеводороды) – ИК-спектрометрию, флуориметрию и гравиметрию; для определения индивидуальных соединений (полиароматические углеводороды (ПАУ), бензол, толуол, фенолы и др.) – газовую и жидкостную хроматографию [18–28]. При этом независимо от методики определения нефтепродуктов, необходим обязательный учет содержания органических соединений самой почвы [31].
В табл. 1 и 2 приведена сравнительная оценка основных стандартных методик определения массовой доли нефтепродуктов и индивидуальных углеводородных соединений.
Каждый из приведенных методов обладает своими преимуществами и ограничениями [32–34]. В табл. 3 дана сравнительная оценка методов детектирования НП в почвах и грунтах.
Следует отметить, что анализ одного и того же образца на определение валового содержания НП различными методами анализа (гравиметрия, флуориметрия и ИК-спектрометрия) может давать различные результаты. В качестве примера в табл. 4 приведена сравнительная оценка результатов (мг / кг) определения нефтепродуктов в почвах разными методами анализа [35].
Как видно из табл. 4, результаты определения нефтепродуктов в почвах методом ИК-спектрометрии в 2–8 раз выше, чем флуориметрическим методом и в 1,1–4,3 раза – чем гравиметрическим. Гравиметрический метод определения нефтепродуктов показал результаты в 1,5–3,7 раза выше, чем флуориметрический. По мнению авторов, одна из главных причин – это различная природа применяемых экстрагентов (см. табл. 1). С другой стороны различия в определении валового количества нефтепродуктов связаны с составом нефтепродуктов в анализируемом образце – по сути каждый из методов детектирования определяет отдельные группы углеводородов (флуориметрия – циклические углеводороды, ИК-спектрометрия – предельные). Таким образом, результаты, полученные разными методами анализа, достаточно сильно отличаются, особенно для образцов почв 3 и 4, что может привести к ошибкам при интерпретации и неверному выбору технологических подходов при решении многочисленных экологических задач.
Рекомендации к определению нефтепродуктов
В табл. 5 приведены основные рекомендации по выбору метода определения нефтепродуктов в почвах и грунтах исходя из экологических задач.
Выбор оптимального метода анализа почв и грунтов на наличие загрязняющих веществ (нефтепродуктов) – проблема, для решения которой следует применять комплексный подход, учитывающий множество факторов. Нельзя однозначно сказать, какой метод лучше – поскольку ответ напрямую зависит от конкретных условий исследования.
Один из ключевых параметров – состав почвы. Глинистые почвы, с их высокой адсорбционной способностью, требуют специфической пробоподготовки и, возможно, использования более агрессивных экстрагентов для эффективного извлечения НП. Песчаные почвы, напротив, характеризуются меньшей адсорбцией, что упрощает процедуру экстракции. При анализе органогенных почв, богатых органическим веществом, следует уделять особое внимание выбору методики, так как органическая матрица может искажать результаты. Для каждого из этих типов почв потребуется выбор оптимальных способов и реагентов для пробоподготовки, что напрямую влияет на применяемый метод анализа.
Ожидаемый уровень загрязнения НП также играет ключевую роль. Если ожидается высокое содержание НП, то можно использовать менее чувствительные методы, например ИК-спектроскопию. Однако для обнаружения следовых количеств загрязняющих веществ необходима высокая чувствительность, которую обеспечивает ГХ–МС с ее низкими пределами обнаружения. Этот аспект критичен для оценки экологического риска и принятия решений по рекультивации загрязненных территорий.
Точность и воспроизводимость результатов – еще один важный критерий. Для нормирования и проведения судебных экспертиз предъявляются строгие требования к точности и воспроизводимости данных. В таких случаях предпочтительнее использовать более точные и валидированные методы, часто с более сложной и дорогостоящей аппаратурой, такие как ГХ–МС. Для рутинного мониторинга допустимы методы с меньшей точностью, но более высокой пропускной способностью.
Финансовые и технические ресурсы лаборатории также оказывают существенное влияние. ГХ–МС –дорогостоящий и сложный в обслуживании метод, требующий привлечения квалифицированного персонала. ИК-спектрометрия и флуориметрия являются более доступными и простыми в использовании методами, несмотря на необходимость калибровки и применения стандартных образцов. Выбор метода анализа неизбежно зависит от имеющегося в лаборатории оборудования и бюджета.
Значимый фактор – время, необходимое для проведения анализа. Быстрые экспресс-методы, например, некоторые варианты ИК-спектроскопии и флуориметрии, подходят для оперативного контроля и мониторинга. Более длительные, но информативные методы, такие как ГХ/ГХ–МС, применяют для детальных исследований и оценки широкого спектра загрязняющих веществ.
Наконец, нельзя забывать о нормативной базе. Многие страны имеют национальные стандарты (ГОСТ, РД, СанПиН), регламентирующие методы анализа почв для конкретных задач. Например, для определенных видов контроля ГОСТ предписывает обязательное использование ИК-спектроскопии, несмотря на преимущества ГХ–МС в других случаях. Игнорирование нормативной базы может привести к недостоверным результатам и юридическим проблемам. Таким образом, выбор метода анализа почвы – это многоэтапный процесс, требующий комплексной оценки всех перечисленных факторов.
Заключение
На основании проведенного анализа специфики выбора методов определения нефтепродуктов в почвах и грунтах для решения различных экологических задач можно сформулировать следующие ключевые выводы.
Важность выбора метода анализа
Корректный выбор аналитического метода анализа является фундаментальным условием для получения достоверных данных о загрязнении почв НП. Ошибки на этой стадии ведут к неправильной оценке рисков, неэффективным затратам на восстановление загрязненных территорий, неточности в нормировании, прогнозировании и идентификации источников загрязнения.
Отсутствие универсального метода анализа
Не существует единого «идеального» метода, применимого ко всем экологическим задачам. Каждый метод (гравиметрия, ИК-спектрометрия, флуориметрия, ГХ, ГХ–МС) обладает рядом своих преимуществ и ограничений в отношении чувствительности, селективности, точности, воспроизводимости, стоимости, скорости анализа и способности характеризовать состав НП.
Приоритет целевой задачи
Выбор метода анализа должен быть жестко привязан к конкретной решаемой экологической задаче:
- мониторинг и оперативный контроль изменения общего содержания НП – требуют скорости, стандартизации и рентабельности (ИК-спектрометрия, флуориметрия, гравиметрия). Важно использовать один и тот же метод анализа на всем протяжении работы с конкретным объектом исследования;
- оценка загрязнения для выбора технологии восстановления территории (рекультивации) / Контроль качества рекультивации – необходимо получение информации о валовом содержании, фракционном составе и реже подвижности НП, обеспечение точности и соответствия нормативам (ИК-спектрометрия, ГХ, флуориметрия, гравиметрия). На стадии оценки загрязнения должна быть установлена специфика загрязнения НП, чтобы правильно выбрать биопрепараты и моющие вещества для восстановления территории;
- прогнозирование самовосстановления – обеспечение возможности отслеживать изменения в составе НП, особенно биоразлагаемых фракций (ГХ, ГХ–МС). При этом как дополнительный метод фиксирования изменений содержания НП может использоваться любой стандартный метод определения НП (ИК-спектрометрия, флуориметрия, гравиметрия);
- разработка нормативов ПДК – используемые методы анализа должны обеспечивать высокую селективность и точность определения индивидуальных токсичных соединений (БТЭК, ПАУ) и групп (ГХ–МС, ГХ). На финальной стадии разработки норматива должен быть рекомендован метод контроля значения ПДК (ИК-спектрометрия, флуориметрия, гравиметрия, ГХ);
- идентификация источника загрязнения – требует максимальной идентификационной способности для обнаружения специфических маркеров (ГХ–МС в сочетании с другими методами). На этой стадии необходимо избегать однобокости исследований и применять комплекс имеющихся в арсенале аналитиков методов анализа.
Проблема потери легких фракций
Существенное ограничение многих стандартных методик, особенно ИК-спектрометрии и гравиметрии, – неспособность адекватно учитывать легколетучие углеводороды, теряющиеся на стадиях пробоотбора, транспортировки, высушивания и пробоподготовки. Это приводит к недооценке реального уровня загрязнения и рисков, особенно при авариях с легкими нефтепродуктами (бензин и др.).
Ключевая роль пробоподготовки
Этап пробоподготовки (высушивание, экстракция, очистка экстракта) критически важен и является потенциальным источником значительных погрешностей анализа. Минимизация потерь легких фракций и учет матричных эффектов почвы (особенно высокое содержание гумуса) требуют особого внимания и, зачастую, нестандартных подходов. Разные научные группы ведут разработку способов пробоподготовки, учитывающих или исключающих потери летучих углеводородов.
Несопоставимость результатов анализа проб разными методами
Данные, полученные разными методами анализа (гравиметрия, флуориметрия, ИК-спектрометрия) для одних и тех же проб, могут существенно различаться. Это подчеркивает невозможность их прямой замены друг на друга и важность использования согласованных методик на всех этапах работ (от оценки уровня загрязнения до контроля качества выполнения рекультивационных работ).
Необходимость комплексного подхода
Эффективное решение экологических задач подразумевает применение комплексного, многоуровневого подхода к анализу отобранных проб. Часто необходимо сочетание методов: оперативные количественные (ИК-спектрометрия, флуориметрия) для скрининга и мониторинга; высокоселективные хроматографические (ГХ, ГХ–МС) для детальной характеристики состава, решения специфических задач (источник, нормирование, прогноз) и корректировки данных, полученных количественными методами (особенно при наличии легких фракций).
Таким образом, оптимальный выбор метода определения нефтепродуктов в почвах и грунтах – сложная, многофакторная задача, требующая четкого понимания цели исследования, знания возможностей и ограничений существующих методик, учета специфики загрязнения (тип НП) и свойств почвенной матрицы, а также осознания проблем, связанных с пробоподготовкой и потерей легких фракций. Понимание специфики каждой задачи и требований к данным позволяет разумно подходить к выбору методики анализа, комбинировать методы исследований и, в конечном итоге, получать достоверную информацию, необходимую для эффективного управления экологическими рисками, связанными с нефтяным загрязнением почв. Развитие аналитических методов и их адаптация под конкретные прикладные экологические задачи остается актуальным направлением исследований.
Работа выполнена в рамках государственного задания ГЕОХИ РАН.
Литература
Никонов А. Н., Потапова С. О. Нефтяная промышленность, как один из серьезных загрязнителей окружающей среды. Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2018; 9: 666–673.
Kuppusamy S., Maddela N. R., Megharaj M., Venkateswarlu K. Total petroleum hydrocarbons: environmental fate, toxicity, and remediation. Springer Nature, Switzerland AG. 2020. 264 p. DOI: 10.1007/978‑3‑030‑24035‑6.
Мужехоев А. А., Шадиева Я. М., Дзармотова З. И. Специфика загрязнения почвы нефтепродуктами. Достижения науки и образования. 2022; 5: 85.
Германова С. Е., Самброс Н. Б., Петровская П. А., Гурина Р. Р. Влияние промышленных объектов нефтяной отрасли на состояние земель в России. Международный сельскохозяйственный журнал. 2020; 3: 47–49.
Геоков Б., Магтымов Р., Чарыев Х., Овезова А., Ораздурдыев Д. Загрязнение подземных вод и разработка методов очистки. Символ науки: Международный научный журнал. 2024; 11–2–3: 53–54.
Рогозин, М. Ю., Бекетова Е. А. Проблема загрязнения грунтовых вод. Молодой ученый. 2018; 25 (211): 1–4.
Галиулин Р. В., Башкин В. Н., Галиулина Р. А., Арабский А. К. Способ защиты подземных вод от загрязнения нефтью. Журнал Нефтегаз.ру. 2020; 10 (106): 15–18.
Быкова М. В., Пашкевич М. А. Оценка нефтезагрязненности почв производственных объектов различных почвенно-климатических зон Российской Федерации. Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2020; 1: 46–59.
Васильев А. В., Быков Д. Е., Пименов А. А. Экологический мониторинг загрязнения почвы нефтесодержащими отходами. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015; 17(4): 269–272.
Челомбитко С. И., Пивень В. В. Методы оценки загрязнения территорий разливами нефти или нефтепродуктов. Известия вузов. Нефть и газ. 2020; 2: 140–146. DOI: 10.31660/0445‑0108‑2020‑2‑140‑146.
Косенкова С. В., Степанова Н. Е., Чурсина М. Е. Экологический контроль и определение размера убытков в виде затрат на восстановление качества почвы, загрязненной нефтепродуктами, до фоновых показателей. Мелиорация и гидротехника. 2019; 2 (34): 56–69.
Никифоров А. С., Сивков Ю. В. Исследование естественного самоочищения нефтезагрязненных почв юга тюменской области. Агрохимический вестник. 2020; 5: 75–79.
Баландина А. В., Кузнецов Д. Б., Бурдова Л. В. Самовосстановление нефтезагрязненных почв. Успехи современного естествознания. 2014; 4: 85–88.
Шагидуллин Р. Р., Латыпова В. З., Иванов Д. В., Шагидуллина Р. А., Тарасов О. Ю., Петров А. М. Нормирование допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации в почвах. Георесурсы. 2011; 5 (41): 2–5.
Дзюба Е. А. Разработка нормативов допустимого остаточного содержания нефти и продуктов ее трансформации (ДОСНП) в почве после проведения рекультивационных работ: обзор опыта субъектов РФ. АТПС. 2018; 4: 142–148.
Ивахнюк С. Г., Ловчиков В. А. Идентификация источников нефтяных загрязнений современными аналитическими методами. Вестник Санкт-Петербургского государственной противопожарной службы МЧС России. 2014; 3: 6–11.
Туров Ю. П., Гузняева М. Ю. Идентификация источников нефтяного загрязнения компонентов окружающей среды. В сборнике: Безопасный Север – чистая Арктика. Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. Издательство: Сургутский государственный университет, Сургут, 2020. С. 211–217.
ПНД Ф 16.1.41-04 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом. Москва, 2004. 11 с.
ПНД Ф 16.1:2.21-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «Флюорат‑02». Москва, 1998. (изд. 2007 г.) 22 с.
ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в минеральных, органогенных, органо-минеральных почвах и донных отложениях методом ИК-спектрометрии. Москва, 1998. (изд. 2005 г.) 18 с.
РД 52.18.575-2023 Руководящий документ. Массовая доля нефтепродуктов в пробах почв и грунтов. Методика измерений методом инфракрасной спектрометрии. Обнинск, 2023. 26 с.
ГОСТ Р 54039-2010 Качество почв. Экспресс-метод ИК-спектроскопии для определения количества и идентификации загрязнения почв нефтепродуктами. М.: Стандартинформ, 2011. 5 с.
ПНД Ф 16.1:2:2.2:3.59-09 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовых долей бензола и толуола в почве, грунтах, донных отложениях, отходах производства и потребления газохроматографическим методом. Москва, 2009. 14 с.
МУК 4.1.1061-01 Методические указания. Хромато-масс-спектрометрическое определение летучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления. М.: Минздрав России, 2001.
МУК 4.1.1062-01 Методические указания. Хромато-масс-спектрометрическое определение труднолетучих органических веществ в почве и отходах производства и потребления. М.: Минздрав России, 2001.
ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.62-09 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовых долей полициклических ароматических углеводородов в почвах, донных отложениях, осадках сточных вод и отходах производства и потребления методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Москва, 2009. 19 с.
Некрасова Л. П., Каменецкая Д. Б. Нефтепродукты в объектах окружающей среды и методы их определения. Научное обозрение. Медицинские науки. 2024; 4: 41–48. DOI: https://doi.org/10.17513/srms.1414.
Другов Ю. С., Родин А. А. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов: практическое руководство. 3‑е изд., электрон. М.: Лаборатория знаний, 2020. 273 с.
Другов Ю. С., Родин А. А. Пробоподготовка в экологическом анализе: практическое руководство. 7‑е изд., электрон. М.: Лаборатория знаний, 2025. 858 с.
Марютина Т. А., Мусина Н. С., Романова Ю. Н. Комплексный подход к определению идентичности загрязнения нефтепродуктами сопряженных территорий. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024; 90(9): 15–23. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-9-15-23.
Околелова А. А., Желтобрюхов В. Ф., Тарасов А. П., Кастерина Н. Г. Особенности нормирования нефтепродуктов в почвенном покрове. Фундаментальные исследования. 2015; 12–2: 315–319.
Леоненко И. И., Антонович В. П., Андрианов А. М., Безлуцкая И. В., Цымбалюк К. К. Методы определения нефтепродуктов в водах и других объектах окружающей среды (обзор). Методы и объекты химического анализа. 2010; 5(2): 58–72.
Пиковский Ю. И., Коротков Л. А., Смирнова М. А., Ковач Р. Г. Лабораторно-аналитические методы при определении углеводородного состояния почв (обзор). Почвоведение. 2017; 10: 1165–1178. https://doi.org/10.7868/S0032180X17100070.
Бродский Е. С., Савчук С. А. Определение нефтепродуктов в объектах окружающей среды. Журн. аналит. химии. 1998; 53(12): 1238–1251.
Околелова А. А., Рахимова Н. А., Мерзлякова А. С., Авилова В. С., Нгуен Тьен Чунг. Определение содержания нефтепродуктов в почвах инструментальными и ИК-спектральными методами. Фундаментальные исследования. 2014; 5–1: 89–92.
References
Nikonov А. N., Potapova S. O. The Oil Industry is One of the Major Environmental Pollutants. Pozharnaja bezopasnost’: problemy i perspektivy = Fire safety: problems and prospects. 2018; 9: 666–673. (In Russ.)
Kuppusamy S., Maddela N. R., Megharaj M., Venkateswarlu K. Total Petroleum Hydrocarbons: Environmental Fate, Toxicity, and Remediation. Springer Nature, Switzerland AG. 2020. 264 p. DOI: 10.1007/978‑3‑030‑24035‑6.
Muzhehoev A. A., Shadieva Ja.M., Dzarmotova Z. I. Specifics of Soil Pollution with Oil Products. Dostizhenija nauki i obrazovanija = Achievements of Science and Education. 2022; 5: 85. (In Russ.)
Germanova S. E., Sambros N. B., Petrovskaja P. A., Gurina R. R. Influence of Industrial Facilities of the Oil Industry on the State of Land in Russia. International Agricultural Journal. 2020; 3: 47–49. (In Russ.)
Geokov B., Magtymov R., Charyev H., Ovezova A., Orazdurdyev D. Groundwater Pollution and Development of Treatment Methods. Simvol nauki: Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal = Symbol of Science: International Scientific Journal. 2024; 11–2–3: 53–54. (In Russ.)
Rogozin, M. Ju., Beketova E. A. The Problem of Groundwater Pollution. Molodoj uchenyj = Young Scientist. 2018; 25 (211): 1–4. (In Russ.)
Galiulin R. V., Bashkin V. N., Galiulina R. A., Arabskij A. K. Method of Protecting Groundwater from Oil Pollution. Zhurnal Neftegaz.ru = Neftegaz.ru. Journal. 2020; 10 (106): 15–18. (In Russ.)
Bykova M. V., Pashkevich M. A. Assessment of Oil Pollution of Soils of Production Facilities of Different Soil and Climatic Zones of the Russian Federation. Izvestiya Tula State University. 2020; 1: 46–59. (In Russ.)
Vasil’ev A.V., Bykov D. E., Pimenov A. A. Ecological Monitoring of Pollution of the Soils by Oily Waste. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2015; 17(4): 269–272. (In Russ.)
Chelombitko S. I., Piven V. V. Methods for Assessing Territory Pollution by Oil or Petroleum Product Spills. Oil and Gas Studies. 2020; 2: 140–146. DOI: 10.31660/0445‑0108‑2020‑2‑140‑146. (In Russ.)
Kosenkova S. V., Stepanova N. E., Chursina M. E. Environmental Monitoring and Determination of the Amount of Losses in the Form of Costs for Restoring the Quality of Soil Contaminated with Oil Products to Background Levels. Melioracija i gidrotehnika = Land Reclamation and Hydraulic Engineering. 2019; 2 (34): 56–69. (In Russ.)
Nikiforov A. S., Sivkov Yu. V. Research of Oil Transformation in Soils of the South of the Tyumen Region. Agrohimicheskij vestnik = Agrochemical Bulletin. 2020; 5: 75–79. (In Russ.)
Balandina A. V., Kuznecov D. B., Burdova L. V. Self-Healing of Oil-Contaminated Soils. Uspehi sovremennogo estestvoznanija = Achievements of modern natural science. 2014; 4: 85–88. (In Russ.)
Shagidullin R. R., Latypova V. Z., Ivanov D. V., Shagidullina R. A., Tarasov O.Ju., Petrov A. M. The Rationing of Allowable Residue of Petroleum and Its Transformation Products in Soils. Georesources. 2011; 5 (41): 2–5. (In Russ.)
Dziuba E. A. Development of Standards of Allowable Residual Content of Oil and Products of Its Transformation in Soil after Recommendatoin Works: Survey of Experience of RF Subjects. ATPS. 2018; 4: 142–148. (In Russ.)
Ivakhniuk S. G., Lovchikov V. A. Identification Sources of Oil Pollution Application of Modern Analytical Method. Vestnik Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennoj protivopozharnoj sluzhby MChS Rossii = Bulletin of the St. Petersburg State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia. 2014; 3: 6–11. (In Russ.)
Turov Yu.P., Guznyaeva M. Yu. Identification of Oil Pollution Sources in the Environment. In the collection: Safe North – Clean Arctic. Proceedings of the III All-Russian Scientific and Practical Conference. Surgut: Surgutskij gosudarstvennyj universitet Publ., 2020. P. 211–217. (In Russ.)
PND F 16.1.41-04 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the mass concentration of petroleum products in soil samples using the gravimetric method. Moscow, 2004. 11 p. (In Russ.)
PND F 16.1:2.21-98 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the mass fraction of petroleum products in soil and ground samples by the fluorimetric method using the Fluorat‑02 liquid analyzer. Moscow, 1998. (2007 edition) 22 p. (In Russ.)
PND F 16.1:2.2.22-98 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring the mass fraction of petroleum products in mineral, organogenic, organo-mineral soils and bottom sediments using IR spectrometry. Moscow, 1998. (2005 edition) 18 p. (In Russ.)
RD 52.18.575-2023 Guidance document. Mass fraction of petroleum products in soil and ground samples. Measurement technique using infrared spectrometry. Obninsk, 2023. 26 p. (In Russ.)
GOST R 54039-2010 Soil quality. Quick method for the determination of oil products by NIR spectroscopy. Moscow: Standartinform Publ., 2011. 5 p. (In Russ.)
PND F 16.1:2:2.2:3.59-09 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring mass fractions of benzene and toluene in soil, grounds, bottom sediments, production and consumption waste using gas chromatography. Moscow, 2009. 14 p. (In Russ.)
MUK 4.1.1061-01 Guidelines. Chromatographic mass spectrometric determination of volatile organic compounds in soil and industrial and consumer waste. Moscow: Minzdrav Rossii Publ., 2001. (In Russ.)
MUK 4.1.1062-01 Guidelines. Chromatographic mass spectrometric determination of low-volatile organic substances in soil and industrial and consumer waste. Moscow: Minzdrav Rossii Publ., 2001. (In Russ.)
PND F 16.1:2.2:2.3:3.62-09 Quantitative chemical analysis of soils. Methodology for measuring mass fractions of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils, bottom sediments, sewage sludge and industrial and consumer waste using high-performance liquid chromatography. Moscow, 2009. 19 p. (In Russ.)
Nekrasova L. P., Kamenetskaya D. B. Oil Products in Environmental Objects and Methods for Their Determination. Nauchnoe obozrenie. Medicinskie nauki. = Scientific review. Medical sciences. 2024; 4: 41–48. (In Russ.)
Drugov Yu.S., Rodin A. A. Ecological analysis of oil and oil product spills: a practical guide. 3rd ed., electronic. Moscow: Laboratorija znanij Publ., 2020. 273 p. (In Russ.)
Drugov Yu.S., Rodin A. A. Sample Preparation in Environmental Analysis: A Practical Guide. 7th ed., electronic. Moscow: Laboratorija znanij Publ., 2025. 858 p. (In Russ.)
Maryutina T. A., Musina N. S., Romanova Y. N. Integrated Approach to Determining the Identity of the Pollution of Adjacent Territories with Oil Products. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2024; 90(9):15–23. DOI: https://doi.org/10.26896/1028‑6861‑2024‑90‑9‑15‑23. (In Russ.)
Okolelova A. A., Zheltobrjuhov V. F., Tarasov A. P., Kasterina N. G. Features Rationing of Petroleum Products in Soil Cover. Fundamental’nye issledovanija = Fundamental research. 2015; 12–2: 315–319. (In Russ.)
Leonenko I. I., Antonovich V. P., Andrianov A. M., Bezluckaja I. V., Cymbaljuk K. K. Determination of Petroleum Products in Water and Other Environmental Objects. (The Review). Metody i ob’ekty himicheskogo analiza = Methods and objects of chemical analysis. 2010; 5(2): 58–72. (In Russ.)
Pikovskij Ju.I., Korotkov L. A., Smirnova M. A., Kovach R. G. Laboratory Analytical Methods for the Determination of the Hydrocarbon Status of Soils (Review). Eurasian Soil Science. 2017; 10: 1165–1178. https://doi.org/10.7868/S0032180X17100070. (In Russ.)
Brodskii E. S., Savchuk S. A. Determination of Petroleum Products in the Environment. Journal of Analytical Chemistry. 1998; 53(12): 1238–1251. (In Russ.)
Okolelova A. A., Rakhimova N. A., Merzlyakova A. S., Avilova V. S., Nguen T. Determination of Oil Content in Soil Instrumental and IR Spectroscopic Techniques. Fundamental’nye issledovanija = Fundamental research. 2014; 5–1: 89–92. (In Russ.)
Автор / Author
Марютина Татьяна Анатольевна, д. х. н., главный научный сотрудник, заведующая лабораторией концентрирования, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, РФ. Область научных интересов: аналитическая химия, методы разделения и концентрирования веществ, ликвидация разливов нефти.
Maryutina Tatyana Anatolyevna, D.Sc. (Chemistry), Chief Researcher, Head of the Concentration Laboratory, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 19 Kosygina St., Moscow, 119991, Russian Federation. Research interests: analytical chemistry, methods of separation and concentration of substances, oil spill response.
tatiana@maryutina.ru
ORCID 0000-0002-5591-2133
Романова Юлия Николаевна, к. х. н., научный сотрудник лаборатории концентрирования, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, РФ. Область научных интересов: методы разделения и концентрирования веществ, пробоподготовка.
Romanova Yulia Nikolaevna, PhD, research associate, concentration laboratory, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 19 Kosygina St., Moscow, 119991, Russian Federation. Research interests: methods of separation and concentration of substances, sample preparation.
ORCID 0000-0003-4456-6586
Мусина Наталья Сергеевна, к. х. н., научный сотрудник лаборатории концентрирования, Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, РФ. Область научных интересов: методы разделения и концентрирования, пробоподготовка, анализ объектов окружающей среды.
Musina Natalia Sergeevna, PhD, research associate, concentration laboratory, Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 19 Kosygina St., Moscow, 119991, Russian Federation. Research interests: separation and concentration methods, sample preparation, analysis of environmental objects
ORCID 0000-0002-1233-4521
Конфликт интересов /
Conflict of Interest
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 29.07.2025
Принята к публикации 12.08.2025
Отзывы читателей
