Ультразвуковая и твердофазная экстракция в исследовании светлых нефтепродуктов при мониторинге чрезвычайных ситуаций

Анализ статистических параметров данных зависимостей показал высокие значения коэффициента корреляции (R1=0,96; R2=0,99; R3=0,92; R4=0,94) при наименьшем среднеквадратичном отклонении (1=42,2; 2=15,9; 3=7,5; 4=4,4) для ДТЛ, АИ-92, ТС-1 и толуола нефтяного соответственно.

В данной главе также приведены результаты измерений интенсивности флуоресценции с поверхности сорбционной пластины при различном содержании НП в водной среде. Эксперимент показал, что при увеличении содержания НП в пробе (точке отбора) происходит рост величины порогового сигнала флуоресценции (рис.7).

Рисунок 7 – Аппроксимационные зависимости суммарной интенсивности флуоресценции от содержания НП в пробе воды:

а – дизельное топливо (летнее), б – автомобильный бензин АИ-98 Супер,

в – авиационный керосин (ТС-1)

Наличие корреляции интенсивности флуоресценции с содержанием НП, показанной в частности, на рисунке 7, позволяет проводить на месте возникновения ЧС скрининговые исследования на предмет выявления зон максимальной концентрации НП.

В ходе исследований было установлено, что временной диапазон, в течение которого сохраняется возможность обнаружения остатков СНП на влажных объектах-носителях и поверхности водных сред с помощью ТФЭ и портативного флуориметрического индикатора, значительно выше, чем у существующих полевых приборов (газоанализаторов с электронными детекторами и химических газоанализаторов). Так, при сравнительных испытаниях многоканального химического газоанализатора ГХМ-ЭП, фотоионизационного детектора АНТ-3 возможность обнаружения микроколичеств НП в пленке на поверхности воды и влажной обгоревшей ткани сохранялась в течение 1-2 суток, в то время как предлагаемый способ позволял обнаруживать НП в течение всего времени эксперимента (7 суток).

Разработанный способ существенно расширяет возможности специалистов при мониторинге и расследовании ЧС, в которых фигурируют СНП. В связи с чем, в данной диссертационной работе была предложена схема экспресс-обнаружения и скрининга следов НП на местах ЧС (рис. 8).

Рисунок 8 – Схема экспресс-обнаружения остатков нефтепродуктов на местах чрезвычайных ситуаций.

ВЫВОДЫ

В результате выполнения диссертационной работы предложены пути повышения эффективности извлечения и диагностики следов нефтепродуктов, содержащихся в объектах материальной обстановки, при мониторинге мест чрезвычайных ситуаций.

1. Показана эффективность применения ультразвуковой экстракции для извлечения микроколичеств СНП, в том числе из объектов-носителей, содержащих большое количество влаги.

При ультразвуковом воздействии на экстракционную систему степень извлечения остатков нефтепродуктов возрастает в среднем в пределах от 1,5 до 2,5 раз в зависимости от природы объекта-носителя и самого извлекаемого вещества (нефтепродукта). УЗ экстракция наиболее эффективна при извлечении остатков НП с объектов-носителей, имеющих мелкопористую структуру.

2. Показана возможность и эффективность применения твердофазной экстракции для извлечения остатков НП с поверхности водных сред, а также влажных (после тушения пожара и в иных ситуациях) поверхностей конструкций и предметов. В качестве сорбентов для ТФЭ на местах возникновения ЧС, в том числе поджогов с использованием нефтепродуктов, предложено использовать сорбционные пластины из силиконового эластомера на основе полидиметилсилоксана или полиуретанового эластомера; данное техническое решение обеспечивает возможность быстрого и эффективного отбора проб, а также их достаточно длительное хранение с минимальными потерями искомых веществ.

При применении для твердофазной экстракции указанных сорбентов компонентный состав извлекаемых НП не претерпевает существенных изменений за счёт селективной сорбции, препятствующей решению идентификационных задач.

3. Разработана схема пробоподготовки к лабораторному исследованию при мониторинге ЧС с применением ультразвуковой и твердофазной экстракции, учитывающая особенности объекта-носителя остатков нефтепродуктов (водная среда; твердые объекты, содержащие большое количество влаги; твердые сухие объекты; мелкодисперсные объекты-носители; крупногабаритные объекты).
4. Разработан экспресс-метод обнаружения следов НП с использованием ТФЭ в качестве способа пробоотбора и портативного флуориметрического индикатора нефтепродуктов. Метод может быть также использован для скрининга места ЧС в поисках оптимального места отбора пробы для дальнейших лабораторных исследований. В качестве сорбента для ТФЭ при экспресс-обнаружении остатков НП на месте ЧС предложено использовать пластины из микропористого полиэтилена. Применение данного сорбента позволяет решить проблему концентрационного тушения на поверхности сорбента при относительно высоких концентрациях нефтепродукта в зоне отбора проб.
5. По результатам работы разработана схема экспресс-обнаружения следов нефтепродуктов при мониторинге места ЧС — дифференцированно на влажных твердых объектах-носителях, в водной и воздушной средах.

Основные материалы диссертационной работы опубликованы в следующих изданиях:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ:

1. Клаптюк И.В. Диагностика инициаторов горения, использующихся для поджогов, на основании исследования летучих компонентов горючих жидкостей / М.А. Галишев, С.А. Кондратьев, С.И. Кононов и др. // Пожаровзрывобезопасность. – 2005. – № 3.– 0,75/0,25 п.л.
2. Клаптюк И.В. Применение метода флуоресцентной спектроскопии для обнаружения и установления состава легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, используемых при поджогах / М.Ю.Принцева, И.Д. Чешко // Пожарная безопасность – М.: ВНИИПО. – 2010. – №2. – 0,62/0,3 п.л.
3. Клаптюк И.В. Использование ультразвуковой экстракции для извлечения остатков интенсификаторов горения из объектов-носителей при экспертных исследованиях по делам о поджогах / М.Ю. Принцева, И.Д. Чешко // Пожарная безопасность – М.: ВНИИПО, 2011. №2. – С. 60-65. – 0,62/0,4 п.л.
4. Клаптюк И.В. Обнаружение следов светлых нефтепродуктов на месте пожара при поджогах / И.Д. Чешко // Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России. – СПб. – 2012. – №2. – 0,62/0,5 п.л.

Патент:

5. Заявка на изобретение № 2011131161 от 27.07.2011 Способ обнаружения на месте пожара остатков ароматических углеводородов, входящих в состав интенсификаторов горения / И.В.Клаптюк, И.Д. Чешко и др.

Публикации во всероссийских, региональных и ведомственных научных журналах и изданиях:

6. Клаптюк И.В. Анализ проб газовой фазы над объектом-носителем / М.А. Галишев // Расследование пожаров. – М.: ВНИИПО. – 2005. – №1. – 0,44/0,3 п.л.
7. Клаптюк И.В. Методы отбора газовой фазы над объектом, изъятым с места пожара // Расследование пожаров. – М.: ВНИИПО. – 2005. – №1. – 0,31 п.л.
8. Клаптюк И.В. Применение ультразвуковой экстракции при извлечении остатков ЛВЖ и ГЖ с объектов-носителей, изъятых на месте пожара / И.Д. Чешко // Расследование пожаров. – М.: ВНИИПО. – 2009. – №3. – 0,69/0,5 п.л.
9. Клаптюк И.В Инструментальные методы в экспертных исследованиях по делам о поджогах. / М.Ю. Принцева, И.Д. Чешко // Юбилейный сборник трудов МЧС России 2012 г. – М.: ВНИИПО. – 2012. – 0,62/0,3 п.л.
10. Клаптюк И.В. Использование твердофазной экстракции для извлечения следов нефтепродуктов при исследовании предметов материальной обстановки на местах возникновения чрезвычайных ситуаций // Проблемы техносферной безопасности-2012: материалы Междунар. науч.-практ.конф. молодых ученых и специалистов. – Москва: Академия ГПС МЧС России. – 2012. – 0,12 п.л.
11. Клаптюк И.В. Обнаружение интенсификаторов горения на месте пожара с помощью флуориметрического индикатора нефтепродуктов / И.Д. Чешко // Проблемы пожарной безопасности: материалы XXI Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 75-летию создания института. – М.: ВНИИПО. – 2012. – 0,12/0,07 п.л.
12. Клаптюк И.В. Применение ультразвуковой экстракции в экспертных исследованиях по делам о поджогах / И.Д. Чешко // Проблемы пожарной безопасности: материалы XXI Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 75-летию создания института. – М.: ВНИИПО. – 2012. – 0,12/0,07 п.л.

Подписано в печать Печать цифровая

24.12.2012 Объем 1,0 п.л.

Формат 6084 1/16 Тираж 100 экз.

Отпечатано в ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 149