Sensorer för råolja: Övervakning av vattenkvalitet

Varför skulle jag vilja mäta råolja?

”Råolja” är ett samlingsbegrepp för obearbetad, naturlig petroleum. Det finns många olika typer av råolja och den kemiska sammansättningen är något annorlunda för varje källa. All råolja i vatten är inte resultatet av ett oljespill som orsakats av människan; många vattendrag har små mängder oljeläckage. En källa uppskattar att 500.000 fat olja varje år sipprar ut i Mexikanska golfen från nästan 1.000 läckagepunkter.

Stora koncentrationer av råolja kan vara farliga för olika vattenlevande livsformer; framför allt kan fåglar fastna i tung olja. Fiskar kan ofta helt enkelt simma bort från problemet. På grund av de mycket varierande kemiska sammansättningarna är det svårt att uppskatta giftigheten hos låga koncentrationer av råolja för mindre livsformer. I en studie anges dock de akuta toxicitetsnivåerna (96h LC50) som:

• larver och ägg 0,1 till 100 mg/l
• pelagiska kräftdjur (t.ex. räkor) 100 till 40.000 mg/l
• bentiska kräftdjur (t.ex. hummer) 56 mg/l
• musslor (t.ex. ostron) 100 till 100.000 mg/l
• fisk 88 till 18.000 mg/l

Förändringar i långsiktiga råoljetrender kan signalera behovet av mer detaljerade kemiska studier av vattnet och dess föroreningskällor.

Hur mäts råolja?

Solinst Eurekas råoljesensor råoljesensor är en fluorometrisk sensor. Fluorescens uppstår när en molekyl absorberar ljusenergi med en våglängd och sedan avger denna energi med en annan våglängd. Fluorometriska sensorer avger ljus med en viss våglängd och letar efter en mycket specifik, annan våglängd i gengäld. Problemet med att mäta råolja är att fluorescenssvaret täcker ett mycket brett intervall, beroende på oljekällan (se diagrammet nedan).

På grund av de många olika reaktionerna finns det inget exakt sätt att kalibrera en råoljesensor. Den kanske bästa kalibreringsmetoden är att förbereda en standard med känd gravimetrisk koncentration. Standarden bör innehålla den typ av olja som förväntas i fältet, i ungefär den koncentration som förväntas i fältet.

Ett annat problem är att råolja ”vittrar”. Om man föreställer sig ett oljeprov som flyter på vattenytan är det lätt att se att de lättare fraktionerna av oljan (t.ex. BXT: bensen, xylen och toluen) kommer att förflyktigas ut i atmosfären (därav lukten av oljefläckar). Detta innebär att den bästa kalibreringsmetoden är att analysera oljeinnehållet i flera fältprover med hjälp av den laboratorieanalysmetod som är lämplig för den aktuella provtypen. Om flera utspädningar av fältprovet sedan analyseras med råoljesensorn och resultaten är linjära, räcker det med en enda kalibrering av sensorn för fältmätningar. Om resultaten däremot inte är linjära kan en kalibreringstabell upprättas för att matcha sensoravläsningarna med de koncentrationer som kan förekomma i fält.

Vad bör jag veta om mätning av råolja i fält?

Påväxt är det största fältproblemet för fluorescenssensorer. Allt främmande material som ansamlas på sensorns aktiva yta minskar antingen mängden utsänt eller mottaget ljus, eller bådadera. Och ibland kan det främmande materialet ge en falsk signal genom att fluorescera med samma våglängder som råolja. Normalt bör nedsmutsning endast vara ett problem vid långvariga installationer, inte vid dagliga undersökningar. Råoljans tendens att bilda ett flytande skikt innebär dock att man måste vara försiktig så att sensorn inte täcks av olja när den placeras i vattnet.