Senzory ropy: Monitorování kvality vody

Proč bych měl měřit ropu?

„Surová ropa“ je souhrnné označení pro nezpracovanou přírodní ropu. Existuje mnoho tříd ropy a chemické složení každého zdroje se mírně liší. Ne všechna surová ropa ve vodě je důsledkem úniku ropy způsobeného člověkem; v mnoha vodních nádržích dochází k úniku malého množství ropy. Jeden zdroj odhaduje, že každý rok do Mexického zálivu prosákne 500 000 barelů ropy z téměř 1 000 míst úniku.

Velké koncentrace ropy mohou být nebezpečné pro různé formy vodních živočichů, zejména pro ptáky, kteří mohou v těžké ropě utonout. Ryby jsou často schopny od problému jednoduše odplavat. Vzhledem k velmi rozdílnému chemickému složení je obtížné odhadnout toxicitu nízkých koncentrací ropy pro menší formy života. Jedna studie však uvádí tyto hodnoty akutní toxicity (96h LC50):

• larvy a vajíčka 0,1 až 100 mg/l
• pelagičtí korýši (např. krevety) 100 až 40 000 mg/l
• bentičtí korýši (např. humři) 56 mg/l
• mlži (např. ústřice) 100 až 100 000 mg/l
• ryby 88 až 18 000 mg/l

Změny v dlouhodobých trendech v oblasti ropy mohou signalizovat potřebu podrobnějšího chemického zkoumání vody a zdrojů jejího znečištění.

Jak se měří surová ropa?

Solinst Eureka’s Snímač surové ropy je fluorometrický senzor. Fluorescence nastává, když molekula absorbuje světelnou energii o jedné vlnové délce a poté tuto energii vyzařuje o jiné vlnové délce. Fluorometrické senzory vyzařují světlo o určité vlnové délce a na oplátku hledají velmi specifickou, jinou vlnovou délku. Problém při měření ropy spočívá v tom, že fluorescenční odezva pokrývá velmi široký rozsah v závislosti na zdroji ropy (viz graf níže).

Vzhledem k širokému rozsahu odezvy neexistuje přesný způsob kalibrace snímače surové ropy. Pravděpodobně nejlepší kalibrační metodou je příprava standardu o známé gravimetrické koncentraci. Standard by měl používat typ ropy, který se očekává v terénu, v koncentraci blízké koncentraci očekávané v terénu.

Dalším problémem je, že ropa „zvětrává“. Představíte-li si vzorek ropy plovoucí na vodní hladině, snadno zjistíte, že lehčí frakce ropy (například BXT: benzen, xylen a toluen) se vypařují do atmosféry (odtud zápach ropných skvrn). Z toho vyplývá, že nejlepší kalibrační metodou je analýza několika vzorků z terénu na obsah ropy pomocí jakékoli metody laboratorní analýzy vhodné pro daný typ vzorku. Pokud se pak pomocí snímače ropy analyzuje několik ředění polního vzorku a výsledky jsou lineární, postačí pro měření v terénu jediná kalibrace snímače. Pokud však výsledky nejsou lineární, lze připravit kalibrační tabulku, aby údaje ze senzoru odpovídaly koncentracím, které se mohou vyskytnout v terénu.

Co bych měl vědět o měření ropy v terénu?

Největším problémem fluorescenčních senzorů v terénu je zanášení. Jakýkoli cizí materiál, který se nahromadí na aktivním povrchu senzoru, buď sníží množství vyzařovaného nebo přijímaného světla, nebo obojí. A někdy může cizí materiál poskytovat falešný signál tím, že fluoreskuje na stejných vlnových délkách jako surová ropa. Za normálních okolností by znečištění mělo být problémem pouze při dlouhodobém nasazení, nikoli při každodenním průzkumu. Tendence surové ropy vytvářet plovoucí vrstvu však znamená, že při zavádění senzoru do vody je třeba dávat pozor, aby se senzor nepotřísnil ropou.