أجهزة استشعار النفط الخام: مراقبة جودة المياه

لماذا أريد قياس النفط الخام؟

“النفط الخام” هو مصطلح شامل للبترول الطبيعي غير المعالج. هناك العديد من فئات النفط الخام، ويختلف التركيب الكيميائي لكل مصدر اختلافاً طفيفاً. ليس كل النفط الخام في المياه ناتج عن تسرب نفطي من صنع الإنسان؛ فالعديد من المسطحات المائية تحتوي على كميات صغيرة من تسرب النفط. ويقدر أحد المصادر أن 500,000 برميل من النفط يتسرب كل عام إلى خليج المكسيك من حوالي 1,000 نقطة تسرب.

يمكن أن تكون التركيزات الكبيرة من النفط الخام خطرة على مختلف أشكال الحياة المائية؛ وعلى الأخص، يمكن أن تصبح الطيور غارقة في النفط الثقيل. وغالباً ما تكون الأسماك قادرة ببساطة على السباحة بعيداً عن المشكلة. وبسبب التركيبات الكيميائية المتفاوتة على نطاق واسع، من الصعب تقدير سمية التركيزات المنخفضة من النفط الخام لأشكال الحياة الأصغر حجماً. غير أن إحدى الدراسات تدرج مستويات السمية الحادة (LC50s 96 ساعة) على النحو التالي:

• اليرقات والبيض 0.1 إلى 100 مجم/لتر
• القشريات السطحية (مثل الجمبري) 100 إلى 40,000 ملغم/لتر
• القشريات القاعية (مثل سرطان البحر) 56 ملغم/لتر
• ذوات الصدفتين (مثل المحار) 100 إلى 100,000 مجم/لتر
• الأسماك 88 إلى 18,000 مجم/لتر

يمكن أن تشير التغيرات في اتجاهات النفط الخام على المدى الطويل إلى الحاجة إلى دراسة كيميائية أكثر تفصيلاً للمياه ومصادر تلوثها.

كيف يتم قياس النفط الخام؟

سولينست يوريكا مستشعر النفط الخام هو جهاز استشعار مستشعر فلورومتري. يحدث التألق عندما يمتص الجزيء طاقة ضوئية عند طول موجي واحد ثم يبعث تلك الطاقة عند طول موجي مختلف. تبعث أجهزة الاستشعار الفلورومترية الضوء عند طول موجي معين، وتبحث في المقابل عن طول موجي محدد ومختلف للغاية. وتكمن المشكلة في قياس النفط الخام في أن استجابة التألق تغطي نطاقًا واسعًا جدًا، اعتمادًا على مصدر النفط (انظر الرسم البياني أدناه).

وبسبب النطاق الواسع للاستجابات، لا توجد طريقة دقيقة لمعايرة مستشعر الزيت الخام. ربما تكون أفضل طريقة للمعايرة هي إعداد معيار للتركيز الوزني المعروف. يجب أن يستخدم المعيار نوع الزيت المتوقع في الحقل، بتركيز قريب من التركيز المتوقع في الحقل.

وهناك مشكلة أخرى تتمثل في أن النفط الخام “يتجمد”. إذا تخيلت عينة من النفط تطفو على سطح الماء، فمن السهل أن ترى أن الأجزاء الأخف من النفط (مثل BXT’s: البنزين والزيلين والتولوين) سوف تتطاير في الغلاف الجوي (ومن هنا تأتي رائحة البقع النفطية). وهذا يعني أن أفضل طريقة للمعايرة هي تحليل عدة عينات حقلية لمعرفة محتواها من الزيت، باستخدام أي طريقة تحليل مختبرية مناسبة لنوع العينة. إذا تم بعد ذلك تحليل العديد من التخفيفات للعينة الحقلية باستخدام حساس الزيت الخام وكانت النتائج خطية، فإن معايرة واحدة للحساس تكفي للقياسات الميدانية. ومع ذلك، إذا لم تكن النتائج خطية، فيمكن إعداد جدول معايرة لمطابقة قراءات المجس مع التركيزات التي قد تحدث في الحقل.

ما الذي يجب أن أعرفه عن قياس النفط الخام في الحقل؟

التلوث هو أكبر مشكلة ميدانية لمستشعرات التألق. فأي مادة غريبة تتراكم على السطح النشط لجهاز الاستشعار إما أن تقلل من كمية الضوء المنبعث أو الضوء المستقبِل، أو كليهما. وفي بعض الأحيان قد توفر المادة الغريبة إشارة خاطئة من خلال التألق بنفس الأطوال الموجية للنفط الخام. وعادة، يجب أن يكون التلوث مشكلة فقط في عمليات النشر طويلة الأجل، وليس في عمليات المسح اليومية. ومع ذلك، فإن ميل النفط الخام إلى تكوين طبقة عائمة يعني أنه يجب توخي الحذر، عند إدخال المجس إلى الماء، من أن يتلطخ المجس بالزيت.