Извлечение полициклических ароматических углеводородов из природных систем для установления источника их поступления
Автор: Мухортина Н. А.
Журнал: Вестник Мурманского государственного технического университета @vestnik-mstu
Рубрика: Геоэкология
Статья в выпуске: 2 т.29, 2026 года.
Бесплатный доступ
Полициклические ароматические углеводороды обладают маркерными свойствами и служат индикаторами источников загрязнения, связанных с природными или техногенными процессами. В ходе экстракции ПАУ из модельных смесей с помощью различных растворителей выявлено, что применение н-гексана обеспечивает высокую эффективность извлечения соединений из проб поверхностных вод, взятых на территориях с разной антропогенной нагрузкой (масса экстракта 400–1900 мкг/л). Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии выполнена идентификация индивидуальных ПАУ и определено их суммарное содержание в пробах. Воды с участка, пострадавшего от разлива нефтепродуктов, содержат 0,25–0,37 мкг/л ПАУ; из них 78 % приходится на долю низкомолекулярных соединений (нафталин, флуорен, фенантрен). В водах с территории, где расположены нефтедобывающие предприятия, суммарное содержание определено в диапазоне 0,40–1,10 мкг/л; основной вклад (77 %) вносят высокомолекулярные соединения [флуорантен, пирен, хризен и бенз(а)пирен]. Поверхностные воды с угледобывающей территории содержат ПАУ в количестве 0,24–0,88 мкг/л; в них отмечено присутствие дибенз(a,h)антрацена (0,01–0,05 мкг/л). При расчете индикаторных соотношений определено, что источники поступления ПАУ в поверхностные воды с территорий разлива нефтепродуктов и добычи угля носят в основном природный петрогенный и пирогенный характер. На территориях с нагрузкой от деятельности нефтедобывающих предприятий поступление ПАУ обусловлено как петрогенными (подток флюидов из толщ), так и антропогенными (разлив или сжигание нефтепродуктов) процессами.
Полициклические ароматические углеводороды, экстракция, поверхностные воды, антропогенная нагрузка, индикаторные соотношения, polycyclic aromatic hydrocarbons, extraction, surface waters, anthropogenic load, indicator ratios
Короткий адрес: https://sciup.org/142247951
IDR: 142247951 | УДК: 556.114.7 | DOI: 10.21443/1560-9278-2026-29-2-299-311
Текст статьи Извлечение полициклических ароматических углеводородов из природных систем для установления источника их поступления
DOI:
e-mail: , ORCID:
Мухортина Н. А. Извлечение полициклических ароматических углеводородов из природных систем для установления источника их поступления. Вестник МГТУ. 2026. Т. 29, № 2. С. 299–311. DOI:
e-mail: , ORCID:
Mukhortina, N. A. 2026. Extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from natural systems to establish the source of their supply. Vestnik of MSTU, 29(2), pp. 299–311. (In Russ.) DOI:
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) относятся к опасным и стойким загрязнителям, обладающим канцерогенными и мутагенными свойствами ( Халиков, 2018; Хаустов и др., 2017 ), и являются информативными показателями степени и характера антропогенной нагрузки на различные объекты окружающей среды. Содержание ПАУ в водах не регламентируется российским законодательством, за исключением концентраций двух индивидуальных соединений: бенз(а)пирена и нафталина. Согласно рекомендациям СанПиН 1.2.3685–211 содержание нафталина в воде не должно превышать 10 мкг/л, а бенз(а)пирена – 0,01 мкг/л.
Актуальность исследований содержания и состава полициклических ароматических углеводородов обусловлена не только их токсичностью, но и устойчивостью к химической и биологической трансформации, высокой миграционной активностью и способностью к накоплению в природных средах ( Соколов и др., 2022 ). Поведение данных соединений в природных средах связано с их химическими свойствами. В воде ПАУ малорастворимы; растворимость уменьшается по мере увеличения молекулярного веса ( Цибарт и др., 2013 ). Низкомолекулярные соединения (2–3 ароматических кольца) обладают летучестью и могут находиться в атмосфере в газовой форме; высокомолекулярные вещества характеризуются низкой летучестью и преимущественно связываются с твердыми частицами (пыль, сажа, почва, донные отложения) ( Шамилишвили и др., 2016 ).
В процессе количественного определения полициклических ароматических углеводородов в сложных природных матрицах применяются методики, где основной стадией является пробоподготовка. Данный этап гарантирует максимально эффективную экстракцию аналитов и их последующее концентрирование. Выбор конкретных методов пробоподготовки определяется такими факторами, как степень сложности органической матрицы исследуемых образцов и уровень содержания в них полициклических ароматических углеводородов ( Темердашев и др., 2021; Хаустов и др., 2017 ). Разработка наиболее адекватных методов исследований – важнейшая задача при организации мониторинга состояния окружающей среды ( Кукушкин и др., 2025 ). Для ее решения реализуются различные способы пробоподготовки с применением жидкостной экстракции, микроэкстракции ( Дмитриенко и др., 2020 ) и твердофазной экстракции ( Плотникова, 2021; Хаустов и др., 2017; Другов и др., 2005 ). В работе ( Халиков, 2015 ) показано, что метод твердофазной экстракции позволяет обрабатывать пробы большого объема через сорбционные картриджи и диски с помощью сравнительно малых количеств сорбента, т. е. данный вид экстракции требует меньшего расхода растворителей для последующей десорбции сконцентрированных соединений. Однако этот метод не нашел широкого применения в ходе серийного анализа при мониторинговых исследованиях. В настоящее время широкое распространение в аналитической практике получила жидкостная экстракция с использованием органических растворителей ( Горшков и др., 2019 ).
Полиароматические соединения повсеместно встречаются в окружающей среде. В природные воды ПАУ поступают с атмосферными осадками в период таяния снега и льда, а также с поверхностным стоком и сточными водами. Как правило, накопление загрязняющих веществ в водных объектах происходит в донных осадках, которые могут являться основой ПАУ в трофической цепи и вторично загрязнять водоемы и водотоки ( Волкова и др., 2023; Пастухов и др., 2017 ) . Согласно литературным данным ( Хаустов и др., 2017; Халиков, 2018; Пиковский и др., 2021; Басова и др., 2011 ) источники поступления ПАУ делятся на петрогенные, пирогенные и биогенные. К петрогенным источникам относятся естественные подтоки нефтяных флюидов через толщи и горные породы, техногенные разливы нефтепродуктов и нефти. Полиароматические соединения входят в состав нефтей, поэтому при попадании нефтепродуктов в природные объекты такие соединения, как нафталины, фенантрены, хризен, бенз(а)пирен ( Цибарт и др., 2013 ), частично растворяются в водной среде с последующей сорбцией на взвешенных частицах, донных отложениях, почве и породе ( Халиков, 2018 ). Преобладающая часть ПАУ, обнаруженных в природных объектах, образуется в результате пирогенных процессов: лесных пожаров, сжигания древесины и травянистой растительности, горения торфа и угля, извержений вулканов, выбросов геотермальных источников, сжигания нефти и нефтепродуктов, выбросов промышленности ( Шашков и др., 2022 ).
ПАУ входят в состав воска листьев растений и древесины некоторых видов лесов ( Krauss et al., 2005 ), что относит их к биогенным источникам. В научной литературе ряд авторов допускает возможность эндогенного биосинтеза ПАУ представителями различных таксономических групп, включая водоросли, высшие растения и бактерии. Однако есть противоположное мнение, заключающееся в том, что обнаружение ПАУ в живых организмах обусловлено преимущественно аккумуляцией аллохтонных (поступающих извне) соединений, а не их биологическим синтезом ( Belis et al., 2011; Цибарт и др., 2013 ).
ПАУ обладают маркерными свойствами, выявление которых в исследуемых средах служит индикатором определенного источника поступления, связанного с природными или техногенными процессами ( Хаустов и др., 2025 ). Цель исследования состоит в определении содержания и закономерностей распределения полициклических ароматических углеводородов в водных объектах, расположенных на участках с различной техногенной нагрузкой, с последующим установлением вероятного источника их поступления.
Материалы и методы
Объекты исследования
Для уточнения и детализации процессов перехода полициклических ароматических углеводородов в водную среду проведен модельный эксперимент в лабораторных условиях по дифференциации состава дизельного топлива (ДТ) и угля в системах "ДТ – дистиллированная вода" (система 1), "древесный уголь – дистиллированная вода" (система 2).
В стеклянные емкости с дистиллированной водой (3 л) помещали 15 мл дизельного топлива (система 1) и 15 г древесного угля (система 2). Эксперименты проводились при температуре 25 °С (без перемешивания и попадания прямых солнечных лучей) на протяжении месяца. Затем вода была проанализирована методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) ( Мухортина, 2024 ).
Для подтверждения и сопоставления результатов модельного эксперимента изучены ПАУ, выделенные из природных поверхностных вод с территорий, подвергавшихся различной техногенной нагрузке (табл. 1).
Таблица 1. Краткие сведения по опробованным водопунктам Table 1. Brief information on the tested water points
|
Участок |
Территория отбора проб |
Техногенная нагрузка |
Место отбора проб |
Количество проб |
|
1 |
Север Красноярского края, вблизи г. Норильска |
Разовый разлив дизельного топлива |
руч. Надеждинский |
3 |
|
р. Далдыкан |
2 |
|||
|
р. Амбарная |
3 |
|||
|
р. Амбарная, район впадения в оз. Пясино |
3 |
|||
|
2 |
Ямало-Ненецкий автономный округ, бассейн р. Пур |
Ежедневная работа предприятий нефтедобывающей отрасли |
р. Ям-совей |
3 |
|
р. Пур |
3 |
|||
|
р. Апоху-яха |
3 |
|||
|
р. Панкитъяха |
3 |
|||
|
3 |
Кемеровская область, Кузбасс, бассейн р. Иня |
Ежедневная работа угледобывающих предприятий |
р. Иня (с. Пермяки) |
3 |
|
р. Иня (с. Каракан) |
3 |
|||
|
р. Иня (д. Новодубровка) |
2 |
|||
|
р. Иня (д. Сидаренково) |
2 |
Выбранные водопункты имеют аналогичную гидрогеологическую структуру, которая включает реки, представленные на рис. 1. Отбор проб воды проводили с глубины 0,4–0,6 м от поверхности в стеклянную емкость с последующей консервацией н -гексаном. В соответствии с требованиями к аналитическим испытаниям (ГОСТ Р 59024-20202) отобрано по три пробы с каждого участка.
Методика испытаний
Для идентификации индивидуальных ПАУ из водных образцов выбрана жидкостная экстракция. В ходе анализа использовали несколько растворителей: н -гексан (согласно действующей методике государственного экологического контроля ПНД Ф 14.1:2:4.70-963); н -гексан и дихлорметан в соотношении 10 : 1; дихлорметан. Дифференцированный выбор растворителей обусловлен различиями их физикохимических свойств, которые в совокупности обеспечивают эффективное извлечение органического вещества из водной фазы ( Темердашев и др., 2021 ). Гексан – неполярный растворитель, проявляющий сродство к полициклическим ароматическим углеводородам. Дихлорметан полярен и способен эффективно растворять как неполярные, так и слабополярные вещества. В совокупности гексан и дихлорметан хорошо растворяют органические вещества, в том числе ПАУ ( Котова и др., 2019 ). При этом в воде образуется отдельный слой экстракта с растворителем, что позволяет эффективно разделять фазы и извлекать органические компоненты ( Басова и др., 2011 ).
Участок 2
Рис. 1. Схема отбора проб поверхностной воды Fig. 1. Surface water sampling scheme
В процессе экпериментов проведено извлечение полициклических ароматических углеводородов из водной части модельных систем с помощью растворителей с целью сравнения массы экстракта и количественного выхода ПАУ. Анализ показал, что при экстракции н -гексаном масса выделенного экстракта и суммарное содержание ПАУ в нем выше, чем при экстракции другими растворителями ( н -гексаном и дихлорметаном в соотношении 10 : 1; 100%-м дихлорметаном). Таким образом, экспериментально было обосновано решение об использовании в качестве экстрагента н -гексана для исследования проб поверхностных вод.
При получении экстрактов водные пробы объемом 1 л трижды экстрагировали посредством механического перемешивания с последовательным добавлением порций органических растворителей объемом 10 мл. Полученные экстракты отфильтровывали на мембранном фильтре (0,45 мкм), концентрировали на роторном испарителе и доводили до 1 мл с помощью ацетонитрила.
Аппаратура и оборудование
При определении ПАУ в исследуемых образцах использовали метод высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Shimadzu LC-20 (Япония) с диодно-матричным и флуоресцентным детектированием (в сочетании с колонкой SupelcoSil LC-PAH, фаза C 18 , размер частиц 5 мкм). Спектры фиксировали в интервале 190–500 нм с регистрацией сигнала на длине волны 254 нм для количественного определения изучаемых компонентов. Пробы проанализированы в трехкратной повторности; в качестве результатов указаны средние значения по месту отбора проб. Параметры и условия анализа приведены в табл. 2.
Таблица 2. Условия высокоэффективного жидкостного определения ПАУ в экстрактах вод Table 2. Conditions for high-performance PAHs liquid determination in water extracts
|
Параметр |
Условия |
|
Объем вкола Характеристики колонки Температура колонки Элюент Скорость потока растворителя Градиентный режим: CH 3 CN : H 2 O Детектирование Диапазон длин волн |
20 мкл Фаза C 18 40 °С CH3CN : H2O (бидистиллированная) 1 мл/мин До 20 мин: соотношение 50 : 50. С 20-й по 40-ю мин: 100%-й CH 3 CN Диодно-матричное и флуоресцентное 190–500 нм |
Идентификацию и определение содержания проводили с помощью программного обеспечения LC Solution.
Стандарты и реактивы
Предварительно были проведены калибровка хроматографа Shimadzu LC-20 и построение градуировочной кривой с использованием государственных стандартных образцов индивидуальных ПАУ производства "Экросхим" (Россия), в состав которых входили нафталин (Naph), 2-метилнафталин (2-MeNaph), флуорен (Flu), фенантрен (Phen), антрацен (Antr), флуорантен (Flt), пирен (Pyr), бенз(а)антрацен (BaA), хризен (Chr), бенз(b)флуорантен (BbF), бенз(k)флуорантен (BkF), бенз(а)пирен (BaP), дибенз(a,h)антрацен (DВA). В ходе работы использовались органические растворители отечественного производства квалификации ОСЧ (гексан, дихлорметан, ацетонитрил).
Результаты и обсуждение
В процессе исследования получены экстракты полициклических ароматических углеводородов из модельных смесей и природных поверхностных вод. Для модельных систем установлено распределение ПАУ, представленное на рис. 2.
В водную часть (система 1) переходят ПАУ, обнаруженные в исходном составе дизельного топлива ( Мухортина, 2024 ). Преобладающими компонентами являются нафталин и фенантрен, в небольших количествах найдены флуорантен и пирен. При контакте воды с древесным углем (система 2) в течение одного месяца происходит перераспределение компонентов: в водную часть переходят флуорантен, пирен и хризен; отмечается невысокое содержание бенз(а)пирена, нафталина, фенантрена. Таким образом, проведенные эксперименты показали, что присутствующие в ДТ и угле ПАУ переходят в водную часть уже спустя месяц контакта с водной фазой.
Ввиду существенного упрощения моделей "ПАУ из дизельного топлива и уголь в водной фазе" по сравнению с реальными природными условиями, целесообразно провести исследование природных водных объектов, характеризующихся различной степенью техногенной нагрузки, с целью детального изучения качественного и количественного состава ПАУ.
Рис. 2. Распределение ПАУ в модельных смесях Fig. 2. Distribution of PAHs in model mixtures
Из проб поверхностных вод, отобранных с участков 1–3 (рис. 1), в результате пробоподготовки получены гексановые экстракты. Установлено, что масса полученного экстракта варьируется в диапазоне от 400 до 1 900 мкг/л. Дальнейший анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии позволил идентифицировать индивидуальные соединения и определить суммарное содержание ПАУ в исследуемых пробах поверхностных вод.
На рис. 3 представлена типичная хроматограмма образца поверхностной воды с участка 1 и показан порядок выхода следующих индивидуальных ПАУ: нафталин (Naph), 2-метилнафталин (2-MeNaph), флуорен (Flu), фенантрен (Phen), антрацен (Antr), флуорантен (Flt), пирен (Pyr), бенз(а)антрацен (BaA), хризен (Chr), бенз(b)флуорантен (BbF), бенз(k)флуорантен (BkF), бенз(а)пирен (BaP), дибенз(a,h)антрацен (DВA).
Рис. 3. Типичная хроматограмма экстракта ПАУ в поверхностной воде c участка 1
Fig. 3. Typical chromatogram of PAH extract from surface water, site 1
В водах с участка 1, пострадавшего от разлива дизельного топлива, суммарное содержание ПАУ составляет 0,25–0,37 мкг/л, водах с участка 2 – 0,40–1,10 мкг/л; поверхностные воды с участка 3 содержат в своем составе 0,24–0,88 мкг/л ПАУ (рис. 4).
Рис. 4. Содержание ПАУ в поверхностных водах Fig. 4. PAH content in surface waters
В поверхностной воде с участка 1, где пробы отобраны через два месяца после работ по ликвидации разлива нефтепродуктов, преобладают низкомолекулярные соединения (НМ). На их долю в среднем приходится 78 % от всех идентифицированных ПАУ, что указывает на вклад преимущественно нефтяной составляющей ( Цибарт и др., 2013 ). НМ-соединения растворимы в воде, содержатся во многих нефтях, могут мигрировать с газом и потоком жидкости через толщи ( Халиков, 2018 ). Среди НМ ПАУ преобладают нафталин, флуорен и фенантрен, среднее содержание которых в поверхностной воде составляет 0,02, 0,08 и 0,12 мкг/л соответственно. Данные соединения также превалируют в составе исходного дизельного топлива и экстракте модельной системы 1 (рис. 5).
Рис. 5. Распределение ПАУ в поверхностных водах с участка 1
Fig. 5. PAH distribution in the surface waters, site 1
Флуорантен, который в основном образуется при пиролитических процессах и выбросах автотранспорта, преобладает среди высокомолекулярных соединений (ВМ) в составе поверхностной воды с участка 1, его содержание варьируется от 0,005 до 0,04 мкг/л ( Халиков, 2018 ). Пирен и хризен, которые могут поступать в результате процессов горения, обнаружены в концентрациях 0,008–0,01 мкг/л. Содержание бенз(а)антрацена, бенз(b)флуорантена, бенз(k)флуорантена и дибенз(a,h)антрацена во всех образцах изменяется от 0,002 до 0,009 мкг/л, что может быть связно с выбросами автотранспорта ( Халиков, 2018; Мухортина, 2024 ).
Суммарное содержание ПАУ в поверхностных водах с участка 2 превышает этот же показатель для водоемов участка 1 в 2,5 раза, что свидетельствует о загрязнении водных объектов, находящихся в районе непрерывной эксплуатации объектов нефтегазового комплекса, ПАУ с числом колец более 3. Распределение индивидуальных ПАУ в поверхностной воде с участка 2 представлено на рис. 6.
Рис. 6. Распределение ПАУ в поверхностных водах с участка 2
Fig. 6. PAH distribution in surface waters of Yamalo-Nenets Autonomous District (YaNAO), site 2
Распределение ПАУ с участка 2 отличается от их распределения в водах с участков 1 и 3; преобладают нафталин, 2-метилнафталин, фенантрен и флуорентен; максимальная концентрация определена для флуорантена (0,57 мкг/л). Содержание остальных высокомолекулярных соединений в поверхностных водах с участка 2 [бенз(а)антрацен, бенз(b)флуорантен, бенз(k)флуорантен и дибенз(a,h)антрацен] колеблется в интервале 0,01–0,15 мкг/л.
В поверхностной воде, отобранной с территории, где происходит ежедневная добыча угля (участок 3), распределение характеризуется незначительным преобладанием высокомолекулярных ПАУ, их доля составляет в среднем 52 % (рис. 7). Среди ВМ ПАУ доминирует флуорантен (0,05–0,29 мкг/л), являющийся распространенным соединением в природных объектах наряду с фенантреном, бенз(а)пиреном и обладающий высокой стабильностью ( Король и др., 2024; Опекунов и др., 2015 ). Бенз(а)антрацен (канцерогенное соединение, вносимое со сточными водами коксо- и нефтехимической промышленности) содержится также в выхлопных газах ( Плотникова и др., 2021 ). Его присутствие в рассматриваемом типе вод указывает на техногенный пирогенный источник поступления, что характерно для данной территории. Среднее содержание бенз(а)антрацена в пробах составляет 0,06 мкг/л. Воды с участка 3 отличаются присутствием в составе дибенз(a,h)антрацена концентрацией 0,01–0,05 мкг/л, источник поступления которого связывают с эндогенными геологическими процессами, происходящими внутри Земли за счет энергии, выделяемой в процессе преобразования сложных органических веществ ( Король и др., 2024 ).
о 3(1 УЧАСТОК 3
Рис. 7. Распределение ПАУ в поверхностных водах с участка 3
Fig. 7. PAH distribution in surface waters of Kemerovo region, site 3
При этом в поверхностных водах доля низкомолекулярных соединений (число ароматических колец до 4) составляет около 48 %. Антрацен, как возможный показатель пирогенности ( Светашева и др., 2023 ), зафиксирован только на одном участке данной территории и имеет низкую концентрацию (0,0006 мкг/л). В пробах отмечены нафталин и 2-метилнафталин концентрацией 0,05 и 0,08 мкг/л соответственно. Фенантрена обнаружено примерно в два раза меньше, чем в водах с других участков; его среднее содержание в образцах равно 0,07 мкг/л.
На участке 2 зафиксировано содержание бенз(а)пирена, превышающее норму ПДК (0,01 мкг/л). Его поступление в объекты окружающей среды обычно связывают с техногенными процессами (продукты горения, пожары, выбросы промышленности и др.).
Для определения вероятного источника поступления загрязняющих веществ в природные объекты вычисляются индикаторные соотношения исходя из содержания индивидуальных ПАУ. В основном вычисления основаны на отношениях сумм гомологов, близких по молекулярной массе: Flt /(Flt+Pyr), Antr /(Antr+ Phen), BaA/(BaA+ Chr), НМ / ВМ ( Халиков, 2018; Мухортина, 2024; Ширапова и др., 2013 ). При этом у каждого соотношения есть свои граничные значения, представленные в табл. 3 ( Хаустов и др., 2017 ). Существующие пороговые значения индикаторных соотношений не всегда позволяют однозначно идентифицировать источник загрязнения; информативность соотношений зависит от конкретных условий среды и природных факторов ( Хаустов и др., 2025 ).
Таблица 3. Литературные данные по индикаторным соотношениям концентраций ПАУ Table 3. Literature data on indicator ratios of PAH concentrations
|
Соотношение концентраций ПАУ |
Значение |
Происхождение |
|
Antr /(Antr+ Phen) |
<0,1 >0,1 |
Петрогенное Пирогенное |
|
Flt/(Flt+ Pyr) |
0,4 0,4–0,5 >0,5 |
Петрогенное Сжигание нефти и ее производных Сжигание древесины и угля |
|
BaA/(BaA+ Chr) |
<0,2 >0,35 |
Петрогенное Все типы сжигания |
|
∑НМ / ∑ВМ |
<1 >1 |
Пирогенное Петрогенное |
|
Phen / Antr |
<10 >10 |
Пирогенное Петрогенное |
|
Flt/Pyr |
>1 <1 |
Пирогенное Петрогенное |
Для получения результатов по модельному эксперименту (системы 1 и 2), определения содержания индивидуальных ПАУ в исследуемых объектах рассчитаны индикаторные соотношения. Значения нанесены на диаграммы, при этом положение модельных точек (уголь, нефтепродукты) показало согласованность с соответствующими областями (рис. 8). Для построения диаграмм использовали соотношения: С1 – отношение Flt /(Flt+ Pyr) к Antr / (Antr + Phen); С2 – отношение Flt /(Flt+ Pyr) к BaA/(BaA+Chr).
■ УГОЛЬ
УЧАСТОК 1
Единоразовый разлив нефтепродуктов
УЧАСТОК 2
Ежедневная работа предприятий нефтедобывающей отрасли
УЧАСТОК 3
Ежедневная работа угледобывающих предприятий
Рис. 8. Диаграммы индикаторных соотношений С1 ( а ) и С2 ( б ) для исследуемых участков ( Ширапова и др., 2013 )
Fig. 8. Diagrams of indicator ratios C1 ( а ) and C2 ( б ) for the studied areas ( Shirapova et al., 2013 )
Согласно результатам расчета соотношения Flt/(Flt+ Pyr) и Antr /(Antr+ Phen), основной источник поступления ПАУ в исследуемые объекты имеет петрогенное природное происхождение (процессы преобразования углеводородного сырья под воздействием температур, дальнейший контакт с газом или водами, миграция по толщам и попадание в водные объекты) (Король и др., 2024). Однако в объекты с участка 2, где происходит ежедневная эксплуатация предприятий нефтедобывающей отрасли, поступление ПАУ связано с техногенными и петрогенными процессами (рис. 8, а).
При расчете соотношения Flt/(Flt+ Pyr) и BaA /(BaA+Chr) зафиксировано, что вероятный источник поступления носит пирогенный характер (рис. 8, б ). Возможно, такой результат для объектов с участка 1 обусловлен тем, что высокомолекулярные соединения могут поступать в результате различных процессов, не связанных с разливом дизельного топлива. При этом характер поступления ПАУ в воды с участка 2 петрогенный, связанный как с природными (подток флюидов из толщ), так и с антропогенными (разлив или сжигание нефтепродуктов) факторами.
Результаты исследования расширяют представления о распределении и вероятных источниках поступления полициклических ароматических углеводородов в водные объекты, расположенные на территориях с техногенной нагрузкой.
Заключение
В ходе проведенных модельных экспериментов, направленных на уточнение и детализацию процессов перехода полициклических ароматических углеводородов из дизельного топлива и древесного угля в водную среду, установлено, что уже через месяц контакта их содержание возрастает в водной среде до 5,16 мкг/л.
Анализ экстрактов поверхностных вод на участках с различной техногенной нагрузкой показал, что максимально высокие концентрации полициклических ароматических углеводородов определены в зоне ежедневной эксплуатации предприятий нефтедобывающей отрасли (участок 2), что свидетельствует о хроническом характере загрязнения этих водных объектов. Характерный набор соединений для участка 2 включает нафталин, фенантрен, хризен и бенз(а)пирен, при этом максимальная концентрация установлена для флуорантена. Особенностью участка 3, где ежедневного ведется эксплуатация угледобывающих предприятий, является присутствие в составе полициклических ароматических углеводородов дибенз(a,h)антрацена. В то время как на участке 1, подвергшемся антропогенному разливу дизельного топлива, установлено преобладание нафталина, флуорена и фенантрена.
Согласно результатам расчета соотношений Flt/(Flt+ Pyr) и Antr / (Antr + Phen), основной источник поступления ПАУ в исследуемые объекты имеет петрогенное природное происхождение. При анализе соотношений Flt/(Flt+ Pyr) и BaA /(BaA+Chr) выяснено, что основной вклад вносят высокомолекулярные соединения, свидетельствующие о вероятном пирогенном источнике поступления, т. е. соединения могут поступать в результате смешанных процессов, в том числе связанных с разливом нефтепродуктов. Полученные расчетные данные демонстрируют приемлемую степень согласованности с предполагаемыми источниками поступления полициклических ароматических углеводородов в исследуемые объекты.
Применение комплекса индикаторных соотношений в ходе анализа образцов позволяет сгруппировать результаты и провести оценку по источнику поступления. Полученные расчетные данные демонстрируют приемлемую степень согласованности с предполагаемыми источниками поступления полициклических ароматических углеводородов в исследуемые объекты. Однако существует ряд проблем, связанных с расчетами и последующей интерпретацией результатов, таких как наложение диапазонов значений для различных источников, влияние процессов трансформации и миграции соединений. В процессе дальнейших исследований целесообразно применять методы статистического анализа при выборе более информативных индикаторных соотношений.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-77-00052;
URL: