Czujniki ropy naftowej: Monitorowanie jakości wody

Dlaczego miałbym mierzyć ropę naftową?

„Ropa naftowa” to ogólne określenie nieprzetworzonej, naturalnej ropy naftowej. Istnieje wiele klas ropy naftowej, a skład chemiczny każdego źródła jest nieco inny. Nie każda ropa naftowa w wodzie jest wynikiem wycieku ropy spowodowanego przez człowieka; wiele zbiorników wodnych ma niewielkie ilości wyciekającej ropy. Jedno ze źródeł szacuje, że każdego roku 500 000 baryłek ropy przedostaje się do Zatoki Meksykańskiej z prawie 1000 punktów wycieku.

Duże stężenia ropy naftowej mogą być niebezpieczne dla różnych form życia wodnego; w szczególności ptaki mogą utknąć w ciężkiej ropie. Ryby często są w stanie po prostu odpłynąć od problemu. Ze względu na bardzo zróżnicowany skład chemiczny, trudno jest oszacować toksyczność niskich stężeń ropy naftowej dla mniejszych form życia. Jednak jedno z badań wymienia poziomy toksyczności ostrej (96h LC50) jako:

• larwy i jaja 0,1 do 100 mg/l
• skorupiaki pelagiczne (np. krewetki) 100 do 40 000 mg/l
• skorupiaki bentosowe (np. homary) 56 mg/l
• małże (np. ostrygi) 100 do 100 000 mg/l
• ryby 88 do 18 000 mg/l

Zmiany w długoterminowych trendach dotyczących ropy naftowej mogą sygnalizować potrzebę bardziej szczegółowych badań chemicznych wody i źródeł jej zanieczyszczenia.

Jak mierzy się ropę naftową?

Czujnik ropy naftowej Solinst Eureka czujnik ropy naftowej jest czujnik fluorometryczny. Fluorescencja występuje, gdy cząsteczka absorbuje energię świetlną o jednej długości fali, a następnie emituje tę energię o innej długości fali. Czujniki fluorometryczne emitują światło o określonej długości fali i szukają w zamian bardzo specyficznej, innej długości fali. Problem z pomiarem ropy naftowej polega na tym, że reakcja fluorescencji obejmuje bardzo szeroki zakres, w zależności od źródła ropy (patrz wykres poniżej).

Ze względu na szeroki zakres odpowiedzi, nie ma dokładnego sposobu kalibracji czujnika ropy naftowej. Być może najlepszą metodą kalibracji jest przygotowanie wzorca o znanym stężeniu grawimetrycznym. Wzorzec powinien wykorzystywać typ oleju spodziewany w terenie, w stężeniu zbliżonym do spodziewanego w terenie.

Kolejnym problemem jest to, że ropa naftowa „wietrzeje”. Jeśli wyobrazimy sobie próbkę ropy unoszącą się na powierzchni wody, łatwo zauważyć, że lżejsze frakcje ropy (takie jak BXT: benzen, ksylen i toluen) ulatniają się do atmosfery (stąd zapach plam ropy). Oznacza to, że najlepszą metodą kalibracji jest analiza kilku próbek terenowych pod kątem zawartości oleju, przy użyciu dowolnej metody analizy laboratoryjnej odpowiedniej dla rodzaju próbki. Jeśli kilka rozcieńczeń próbki terenowej zostanie następnie przeanalizowanych za pomocą czujnika ropy naftowej, a wyniki będą liniowe, do pomiarów w terenie wystarczy pojedyncza kalibracja czujnika. Jeśli jednak wyniki nie są liniowe, można przygotować tabelę kalibracji, aby dopasować odczyty czujnika do stężeń, które mogą wystąpić w terenie.

Co należy wiedzieć o pomiarach ropy naftowej w terenie?

Zanieczyszczenia są największym problemem dla czujników fluorescencyjnych. Każdy obcy materiał, który gromadzi się na aktywnej powierzchni czujnika, zmniejsza ilość emitowanego lub odbieranego światła, lub obu tych czynników. A czasami obcy materiał może dostarczyć fałszywego sygnału poprzez fluorescencję przy tych samych długościach fal co ropa naftowa. Zwykle zanieczyszczenie powinno stanowić problem tylko w przypadku długoterminowych wdrożeń, a nie codziennych badań. Jednak tendencja ropy naftowej do tworzenia pływającej warstwy oznacza, że podczas wprowadzania czujnika do wody należy zachować ostrożność, aby nie pokryć czujnika olejem.