Фракционный состав автомобильного бензина | Нефть

Все новости

04.04.2017

Бензин состоит из различных углеводородов, обладающих сложной и не одинаковой испаряемостью. Испаряемость зависит от химического состава топлива, а определяется по пределам температуры выкипания как его самого, так и отдельных его фракций. Качество бензина напрямую зависит от того, как соотносятся в нем фракции. Именно они влияют на легкость запуска двигателя и на приемистость, на время прогрева и прочие характеристики.

Различают пусковую, рабочую и концевую фракции. Первая это самые низкокипящие углеводороды, они занимают десятую часть дистиллята. Еще до 90 процентов объема составляет рабочая фракция, а оставшиеся 10 — фракция концевая, до конца кипения.

Соотношение фракций должно быть таковым, чтобы бензин мог обеспечивать хороший запуск двигателя, скорый его разгон, малый расход и распределение топлива по цилиндрам с минимальным износом их и поршней. При этом соотношение фракций должно быть идеальным. В противном случае жидким топливом будет омываться смазка, а моторное масло разжижится в картере. При недостатке низкокипящих фракций часть неиспарившегося топлива в не разогретом двигателе попадет в цилиндры жидким видом. Отсутствие смазки приведет к преждевременному износу деталей.

Чтобы этого всего не допустить, существует система контроля за содержанием низкокипящих углеводородов. В настоящее время она строится на трех показателях:

• температура начала перегонки — не меньше 35 градусов летом и без нормы зимой;
• температура перегонки 10 процентов бензина — не более 70 градусов летом и не более 55 зимой;
• давление насыщенных паров.

Прогрев двигателя стартует с пуском и продолжается до устойчивости в работе. В конце на холостом ходу происходит практически испарение топлива полностью во впускном трубопроводе. При минимальной температуре перегонки 50% и более легком составе двигатель греется быстрее. Топливо же низкой температуры скорее испаряется во впускном трубопроводе, горючая смесь лучше наполняет цилиндры и возрастает мощность двигателя.

Приёмистость улучшается тогда, когда цилиндры при дросселировании наполняются богатой смесью. Обедненная же смесь, когда системе питания частично не испаряется, приводит к остановке двигателя.

Температурой перегонки 50% летнего топлива обозначен верхний предел в 115°С, зимнего топлива – до 100°С. Это позволяет получить скорый прогрев и хорошую приёмистость двигателя.

Использование топлива высокой температуры на конце кипения повышает износ двигателя, увеличивает отложения на деталях солей, повышает топливный расход. Поэтому для летнего бензина температурой перегонки 90% топлива должна быть температура не выше 180°С, а для зимнего не более 160°С. Конец кипения летнего не должен превышать 195°С, а зимнего 185°С.

Определение давления насыщенных паров бензина

Длительность индукционного периода бензина

Рубрики

• Все
• CO2
• АЗС
• Альтернативная энергетика
• Газ
• Инвестиции
• Месторождения
• Нефтепровод
• Нефть
• Нефтяные компании
• Новости ОйлРесурс
• НПЗ
• ОПЕК
• СПГ
• Термины
• Технологии
• Топливо
• Транспортировка
• Экономика
• Экспорт
• Электромобили
• Энергетика

Свежее

Продажа и доставка сжиженного газа по Владимирской области и в другие регионы РФ

Топливо

Топливо для отопления домов и производства

Топливо

Какое дизельное топливо заправлять в автомобиль

Топливо

На каком топливе летают самолеты: расход топлива самолета

Топливо

Октановое число: что это

Топливо

Хранение дизельного топлива

Топливо

Плотность бензина: АИ 92, АИ 95, таблица плотностей, измерение

Топливо

Состав бензина: что такое бензин, марки, фракционный, химический состав, производство

Топливо

Плотность керосина: от чего зависит показатель и на что он влияет

Термины

Признаки качественного дизельного топлива

Топливо

Актуальное

ТОП-3 способа проверить качество бензина до отгрузки

Новости и события

Почему при снижении цен на нефть бензин может подорожать?

Аналитика

Разведка новых месторождений в мире упала до 70-летнего минимума

Интересный факт

50,6% — доля России от мировой добычи нефти в 1901 году

Интересный факт

Каковы будут последствия коронавируса для энергетики?

Новости и события

Продажи автомобилей в России снова падают

Новости и события

Нетто-экспорт нефти в США достиг абсолютного рекорда

Новости и события

Крупнейшие инвесторы озаботились глобальным потеплением

Новости и события

Илон Маск обманул ожидания

Новости и события

Грядущий мировой кризис будет жестче предыдущего

Новости и события

$50 млрд — выделит МВФ на борьбу с коронавирусом

Цифра дня

Ж/Д погрузка нефтепродуктов снижается

Новости и события

Новости и обзоры

Фракционный состав — АЗС VIP | Пропан-бутан | Автономная газификация | Новокузнецк

Бензин, который поступает в систему питания карбюраторного двигателя, должен образовывать топливовоздушную смесь определенного состава, обеспечивающую полноту сгорания на всех режимах работы двигателя. Горючая смесь должна иметь определенные соотношения паров бензина и воздуха. Качество горючей смеси зависит от карбюрационных свойств бензина; испаряемости, скрытой теплоты парообразования, упругости паров, плотности, вязкости и поверхностного натяжения. Основное влияние на качество смеси оказывает испаряемость.

Испаряемость — это способность топлива переходить из жидкого состояния в парообразное. Испарение может быть статическим, когда нефтепродукт испаряется с неподвижной поверхности в неподвижный воздух, и динамическим — при движении продукта и воздуха. На интенсивность испарения оказывают влияние многие факторы: температура окружающей атмосферы и нефтепродукта, давление насыщенных паров, теплопроводность, теплоемкость, величина поверхности и др. Образование горючей смеси в двигателях осуществляется при динамическом испарении, когда основное влияние оказывают скорость движения сред и степень распыления бензина. Испаряемость бензинов оценивают фракционным составом. Поскольку бензин, как и другие нефтепродукты, не является индивидуальным соединением, а смесью углеводородов, он не имеет фиксированной температуры кипения, а испаряется в интервале температуры 35 … 200°С.

Сущность определения фракционного состава (ГОСТ 2177-82) сводится к следующему.: бензин в количестве 100 мл нагревают в специальном приборе, образующиеся пары охлаждают, они конденсируются, превращаются в жидкость, которую собирают в мерный цилиндр. Во время перегонки регистрируют температуру начала кипения (падения первой капли в цилиндр), а затем выкипания 10, 50, 90% и конца кипения (ТНК, Т10%, Т50%, Т90%, ТКК). Эти данные приводят в стандартах и паспортах качества. Легкие фракции бензина (по кривой от начала кипения до выкипания 10%) характеризуют пусковые свойства топлива: чем ниже температура выкипания 10% топлива, тем лучше пусковые свойства. Для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10 % бензина выкипало при температуре не выше 55°С (зимний сорт) и 70°С (летний). Зная температуру выкипания 10% бензина, можно оценить минимальную температуру воздуха, при которой пуск лёгкий (Тлп), пуск возможен (Твп) и пуск невозможен (Тнп):

• ТЛП = Т10%/1,25 — 59;
• ТВП = Т10%/2- 50,5;
• ТПН = Т10%/2 — 50,5 + (ТНК — 50)/3.

Для примера имеем:

• летний бензин ТНК = 40°С, Т10% = 70°С;
• зимний бензин ТНК = 35°С, Т10% = 55°С.

Тогда получим:

• летний бензин: Тлп = -3°С, Твп = -15,5°С, Тнп = -18,8°С;
• зимний бензин: Тлп = -15°С, Твп = -23°С, Тнп = -28°С.

Полученные цифры нельзя воспринимать как незыблемый критерий возможности пуска. Формулы эмпирические, и результаты могут варьироваться как в одну, так и в другую сторону в зависимости от состояния двигателя в целом и аккумуляторной батареи с карбюратором в частности.

При температуре окружающего воздуха ниже -25…30°С для пуска холодного двигателя необходим предварительный подогрев. Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя, в дальнейшем они начинают интенсивно испаряться в топливном баке, бензопроводах. Вместе с жидкостью через жиклер карбюратора поступает пар, снижается коэффициент наполнения цилиндров, падает мощность, двигатель перегревается. В топливоподающей системе образуются паровые пробки, возникают перебои в работе, двигатель глохнет. Особенно это часто наблюдается при использовании зимних сортов бензина летом. В связи с этим количество легкокипящих углеводородов в бензине ограничивают; температура начала кипения для всех сортов бензина должна быть не ниже 35°С.

Конструктивным мероприятием для предотвращения образования паровых пробок является обратная магистраль с жиклером в топливной системе летательного аппарата с закапотированной силовой установкой (от карбюраторов в топливный бак). Основную часть топлива называют рабочей фракцией (по кривой разгонки от 10 до 90%). От испаряемости рабочей фракции зависят образование горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева (перевода с холостого хода под нагрузку), приемистость (возможность быстрого перевода с одного режима на другой). По стандарту рабочую фракцию нормируют 50% точкой. С понижением температуры окружающего воздуха требуются бензины с более низкой температурой перегонки 50% бензина: для летнего не выше 115°С, для зимнего не выше 100°С. Чем она ниже, тем однороднее состав топлива и горючей смеси по отдельным цилиндрам, устойчивее работает двигатель, лучше приемистость.

Температура перегонки концевых фракций (от 90% до конца кипения) влияет на полноту испарения топлива, полноту сгорания, на токсичность выхлопа, а также на экономичность и износ двигателя. Концевые фракции поступают в цилиндр, не испарившись, они не участвуют в сгорании, и экономичность двигателя ухудшается. Тяжелые фракции бензина, осевшие на стенках цилиндра, смывают смазочную пленку, разжижают масло и увеличивают износ. Несгоревшее топливо откладывается также на поверхностях камеры сгорания и поршней в виде нагара, который инициирует детонационное сгорание и калильное зажигание. Чем меньше интервал температуры от 90% до конца кипения, тем выше качество топлива. Объем остатка в колбе (количество не испарившегося при перегонке бензина) характеризует наличие в бензине тяжелых, трудноиспаряемых углеводородов и примесей, которые оказывают вредное влияние на работу двигателя. Как правило, эти остатки, попадая в двигатель, полностью не сгорают и увеличивают удельный расход топлива и рабочие износы двигателя. Зимние виды бензина имеют более легкий, чем летние, фракционный состав, что необходимо для облегчения пуска двигателей в холодное время года. В целом, фракционный состав определяет легкость и надежность пуска двигателя, возможность образования паровых пробок, полноту сгорания и экономичность, длительность прогрева, приемистость, интенсивность износа деталей двигателя.

Фракционная перегонка — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Схема колонны фракционной перегонки, показывающая, где будут конденсироваться различные фракции. ^[1] Обратите внимание, что температура внизу выше, поэтому более длинные углеродные цепи будут выпадать на дно, а более короткие углеродные цепи будут подниматься вверх по колонке, пока не достигнут температуры, при которой они станут жидкими.

Фракционная перегонка — это процесс, при котором нефтеперерабатывающие заводы разделяют сырую нефть на различные, более полезные углеводородные продукты на основе их относительной молекулярной массы в дистилляционной колонне. Это первый этап обработки сырой нефти, и он считается основным процессом разделения, поскольку он выполняет начальное грубое разделение различных видов топлива. ^[2] Различные компоненты, выделяемые в ходе этого процесса, называются дроби . Выделенные фракции включают бензин, дизельное топливо, керосин и битум. ^[3] Фракционная перегонка позволяет производить множество полезных продуктов из сырой нефти, что приводит к многочисленным экологическим последствиям использования этих полезных продуктов!

Процесс

Процесс фракционной перегонки довольно прост, но его эффективность заключается в том, что он разделяет все различные сложные компоненты сырой нефти. Сначала сырая нефть нагревается для ее испарения и подается на дно дистилляционной колонны. Образовавшийся пар затем поднимается по вертикальной колонне. По мере того, как газы поднимаются по башне, температура снижается. При понижении температуры некоторые углеводороды начинают конденсироваться и улетучиваться на разных уровнях. Каждая фракция, которая конденсируется на определенном уровне, содержит молекулы углеводородов с одинаковым числом атомов углерода. ^[4] Эти «отсечки» температуры кипения позволяют разделить несколько углеводородов в одном процессе. ^[5] Именно охлаждение с высотой башни позволяет осуществить разделение.

После этой грубой очистки отдельные виды топлива могут подвергаться дополнительной очистке для удаления любых загрязняющих или нежелательных веществ или для улучшения качества топлива путем крекинга.

Фракции

Существует несколько способов классификации полезных фракций, перегоняемых из сырой нефти. Одним из общих способов является разделение на три категории: легкие, средние и тяжелые фракции. Более тяжелые компоненты конденсируются при более высоких температурах и удаляются в нижней части колонны. Более легкие фракции могут подняться выше в колонне, прежде чем они будут охлаждены до температуры конденсации, что позволяет их удалять на несколько более высоких уровнях. ^[3] Кроме того, фракции обладают следующими свойствами: ^[5]

• Легкий дистиллят является одной из наиболее важных фракций, а его продукты имеют температуру кипения около 70-200°С. Полезные углеводороды в этом диапазоне включают бензин, лигроин (химическое сырье), керосин, топливо для реактивных двигателей и парафин. Эти продукты очень летучи, имеют небольшие молекулы, низкую температуру кипения, легко текут и легко воспламеняются. ^[4]
• Средние дистилляты – продукты с температурой кипения 200-350°С. Продукция этой линейки включает дизельное топливо и газойль, которые используются для производства городского газа и коммерческого отопления.
• Тяжелый дистиллят – продукты с наименьшей летучестью и температурой кипения выше 350°С. Эти фракции могут быть твердыми или полутвердыми, и для их текучести может потребоваться нагрев. В этой фракции производится мазут. Эти продукты имеют большие молекулы, низкую летучесть, плохую текучесть и не легко воспламеняются. ^[4]

Однако есть два основных компонента, которые не учитываются в этих трех категориях. На самом верху башни находятся газы, которые слишком летучи для конденсации, такие как пропан и бутан. На дне находятся «остатки», содержащие тяжелые смолы, слишком плотные, чтобы подняться вверх по башне, включая битум и другие парафины. Для дальнейшей перегонки их подвергают паровой или вакуумной перегонке, поскольку они очень полезны. ^[5]

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Масло
• Энергетическая валюта
• Бензин
• Битум
• или исследуйте случайную страницу!

Ссылки

1. ↑ Wikimedia Commons. (25 мая 2015 г.). Башня перегонки сырой нефти [Онлайн]. Доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/Crude_Oil_Distillation-en.svg/260px-Crude_Oil_Distillation-en.svg.png
2. ↑ Дж. Краушаар, Р. Ристинен. (26 мая 2015 г.). Энергетика и окружающая среда, 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, 2006 г.
3. ↑ ^{3.0 3.1} Р. Вольфсон. (25 мая 2015 г.) Энергетика, окружающая среда и климат , 2-е изд. Нью-Йорк, США: Нортон, 2012, стр. 97-98.
4. ↑ ^{4.0 4.1 4.2} GCSE Прикус. (26 мая 2016 г.). Фракционная перегонка [Онлайн]. Доступно: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/aqa_pre_2011/rocks/fuelsrev3.shtml
5. ↑ ^{5.0 5.1 5.2} Г.Бойл, Б.Эверетт, С.Пик, Дж.Рэмидж. (26 мая 2015 г.). Энергетические системы и устойчивость: мощность для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2012.

Распределение и фракционный состав нефтяных углеводородов в придорожных грунтах

На этой странице

АннотацияВведениеМетодыРезультатыОбсуждениеВыводыПриложениеБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

Суммарные концентрации нефтяных углеводородов (ОНУ) и их фракционный состав (средняя фракция: н-алканы с длиной цепи от С15 до С27, тяжелая фракция: >С27) определяли на расстоянии от 1 до 60 м от дорог и при глубине грунта от 0,5 до 15 см. Интенсивность движения составляла до 25000 автомобилей в сутки. Концентрации TPH в почве были самыми высокими на расстоянии 15  м (665 и 3198  мг кг ⁻¹ с наветренной и подветренной сторон, соответственно), после чего последовало быстрое падение до фоновых значений за пределами (196 и 115 мг кг ⁻¹ на расстоянии 60 м с наветренной и подветренной сторон соответственно). Вариабельность данных была наименьшей на расстоянии 1 м и максимальной в пределах древесных насаждений на расстоянии 15 м от дороги. Концентрации ТНУ уменьшались с глубиной, но были значительно выше фона на всех исследованных глубинах. Анализ главных компонентов выявил положительную связь между соотношением средней и тяжелой фракций и глубиной почвы. Фракционной дифференциации углеводородов по мере удаления от дороги не наблюдалось. Сделан вывод о том, что оценка способности углеводородов к транслокации, накоплению и деградации в почве требует их разделения на фракции в зависимости от их физико-химических и метаболических свойств.

1. Введение

Широкое использование углеводородов в топливе обуславливает их преобладание среди органических загрязнителей атмосферы, а нефтепродукты являются основным источником техногенных углеводородных загрязнителей атмосферы [1–3]. Общее количество нефтяных углеводородов (TPH) из ископаемых источников не поддается быстрому биоразложению по сравнению с биомассой или органическим веществом почвы, которые, как было показано, потребляются при разложении углеводородов [4, 5]. После осаждения на поверхность углеводороды могут сохраняться и биоаккумулироваться в окружающей среде [6] и проникать в подземные водоносные горизонты путем выщелачивания или в поверхностные водоносные горизонты со стоком, оказывая серьезное воздействие на растения [7, 8], людей и животных [9]., 10]. Органическим загрязнителям придорожных почв уделяется большое внимание в связи с интенсивностью дорожного движения [1, 2, 11, 12]. Отложение углеводородов в экосистемах имеет более сложный характер, поскольку на него влияют метеорологические и другие периферийные условия, такие как ветер, геоморфология, строительство дорог, здания или растительность, что приводит к разбавлению атмосферы, турбулентному обмену, возможному направлению ветра и т. д. 12].

Помимо исследований, посвященных отдельным веществам, TPH до сих пор рассматривались в литературе как один класс веществ. Однако, как разнообразная смесь многочисленных индивидуальных алифатических углеводородов, компоненты нефтепродуктов также индивидуально ведут себя в окружающей среде. Это соображение порождает наше предположение, что исследование транслокации и накопления ТПН в экологических средах должно основываться на их подразделении хотя бы на фракции веществ со сходными физико-химическими и метаболическими свойствами.

Целью настоящего исследования является доказательство гипотезы о том, что периферийные условия, в частности растительность, влияют (I) на количество и пространственную изменчивость TPH в придорожных почвах и что фракционный состав нефтяных углеводородов изменяется с (II) расстоянием от дороги и (III) с глубиной почвы.

2. Материалы и методы

Образцы почвы отобраны на расстоянии 1, 6–8, 15, 40 и 60 м и глубине от 0,5 до 15 см в октябре 2010 г. на проспекте Тракторостроителей в г. Харькове (50°0 ′41′′ с.ш., 36°21′3′′ в.д.). Были отобраны пять повторностей на участке 100  м с наветренной и подветренной сторон дороги относительно многолетнего основного направления ветра (стороны А и В соответственно). Схематическая карта места отбора проб дана на рис. дороги посажены два ряда кленов (расстояние между деревьями от 4 до 6 м).

Кроме того, для многомерного статистического анализа учитывались улица Пушкинская () и трасса М18 (объединенные выборки, взятые в октябре 2011 г., ). Обзор мест отбора проб приведен в таблице 1. Образцы длиной 60 м служили в качестве контроля фонового уровня. Тип почвы – чернозем, развитый на лёссе во всех точках отбора проб. Среднемноголетнее количество осадков в Харькове составляет 520 мм, а среднегодовая температура составляет 7,5°С. Два раза в год весной и осенью с поверхности убираются растительный опад и биомасса, органогенный горизонт почвы поверх минерального глинистого горизонта не сформировался.

Образцы были высушены на воздухе сразу после отбора проб, чтобы предотвратить микробное разложение углеводородов. Суммарные концентрации элементов определяли с помощью энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии (анализатор x-supreme EDXRF, Oxford Instruments, Великобритания). Общий углерод почвы определяли методом сухого сжигания О ₂ при 1050°С на анализаторе CNS (Elementar, Германия). Карбонаты определяли объемно как CO ₂ после обработки HCl. Органический углерод почвы определяли путем вычитания карбонатного С из общего С.

Концентрации TPH в почве определяли гравиметрически после трехкратной экстракции 20 г просеянной почвы (<2 мм) 50 мл гексана в год, очистки на короткой колонке с оксидом алюминия и выпаривания растворителя до постоянного веса при 40°C. ТФУ и фракционный состав нефтяных углеводородов отобранных проб далее определяли с помощью ГХ-МС (Carlo Erba, Fisons) после трехкратной экстракции 2 г почвы 5 мл гексана для анализа остатка, очистки на короткой колонке с фторсилом и выпаривания растворителя под углеводородом. -свободный азот при 20°C до объема пробы 10–100  μ л в зависимости от результатов гравиметрического определения углеводородов. Коммерческое дизельное топливо и стандартный алкан Hewlett Packard номер детали 18710-60170 использовали для количественного определения и идентификации общего содержания углеводородов и н-алканов соответственно. Мы использовали колонку SGE HT8 при потоке гелия 2 мл мин ^-1 с раздельным вводом 1  мк л при коэффициенте деления 20 : 1. Температура ввода составляла 300°C. Температура колонки во время инжекции составляла 70°С и повышалась через 1 мин со скоростью нагрева 30 К мин ^-1 и удерживалась постоянной в течение 20 мин после достижения 320°С. Для детекции использовали ионизацию положительным электронным ударом (ЭУ+) при 70 эВ и режим полного сканирования МС в диапазоне от 50 до 250. Количественно определяли среднюю (С15-С27) и тяжелую фракцию (>С27) на хроматограммах с использованием суммарной ионной ток (TIC) после устранения силоксановых сигналов, возникающих в результате продувки колонки.

2.1. Статистический анализ

Коробчатая диаграмма «усы» использовалась для отображения медианных значений (жирные линии) и вариации (верхние и нижние квартили в прямоугольниках, диапазоны данных в виде «усов», выбросы в виде кругов) концентраций TPH в зависимости от расстояния от дороги. Для извлечения основных компонентов, объясняющих общую изменчивость данных, был выполнен анализ главных компонентов (PCA), где для выявления корреляций между переменными использовались побочные диаграммы PCA. Для PCA мы использовали преобразованные гравиметрические и GC-MS концентрации TPH, органического углерода в почве, концентрации Al, Fe и Si, расстояние от дороги, глубину отбора проб и соотношение средней и тяжелой фракций. Для проверки статистической значимости применялись двумерный регрессионный анализ, корреляция моментов произведений Пирсона и критерий Стьюдента. Мы использовали пакет программного обеспечения R для всех статистических расчетов.

3. Результаты

Наибольшие концентрации ТПГ наблюдались в пределах 15-метровой полосы вдоль дороги, за которой последовало быстрое падение до фоновых значений. С подветренной стороны концентрации ТНУ на расстоянии 1 м от дороги составили медианное значение 3198 мг кг ⁻¹ и значительно (-test, ) превышали значение 665 мг кг ⁻¹ с наветренной стороны. с коэффициентом 4,8. В 60 м от дороги концентрации ТПГ составили 196 и 115 мг кг 9 .0015 −1 с наветренной и подветренной сторон соответственно, которые существенно не различались (-тест, ). Изменчивость данных была наименьшей на расстоянии 1 м и максимальной на расстоянии 15 м от дороги, где можно было наблюдать общую тенденцию к снижению за пределами 15 м (рис. 2).

В почвенных профилях загрязненной 15 м полосы концентрации ТПГ уменьшались с глубиной, но были значительно повышены по сравнению с контролем на всех исследованных глубинах (-тест, , рис. 3). Самые высокие концентрации ТНУ наблюдались в пределах верхних 5  см почвенного профиля.

Преобладающим органическим загрязнителем почв были алифатические углеводороды, а сумма ПАУ колебалась от 0,11 до 3,61% от концентрации алифатических соединений. Список определенных индивидуальных соединений и неразрешившейся комплексной смеси (UCM [14]) приведен в приложении. Отношение средней фракции к тяжелой составило 0,950, 0,856, 1,637, 0,972 и 0,759 на расстоянии 1, 6–8, 15, 40 и 60 м от дороги соответственно, а также 0,972, 2,966 и 2,097 для глубины отбора проб 0,5, 10 и 15 см соответственно.

Первый и второй компоненты анализа основных компонентов (АГК) объясняют 47,2% и 22,1% общей дисперсии соответственно. Последующий регрессионный анализ выявил значительную положительную связь между гравиметрическими и ГХ-МС концентрациями TPH (, ), а также значительную положительную связь между соотношением средней и тяжелой фракций и глубиной почвы (, ). Как гравиметрические (рис. 2 и 4), так и ГХ-МС (рис. 4) концентрации TPH снижались по мере удаления от дороги. Соотношение средней и тяжелой фракций не коррелировало с расстоянием от дороги (, ). Наблюдалась значительная положительная корреляция между органическим углеродом почвы, Al (, ) и Fe (, ), но значительная отрицательная корреляция между Si, органическим углеродом почвы (, ), Al (, ) и Fe (, ). Органический углерод почвы не коррелировал ни с гравиметрическими (, ), ни с GC-MS концентрациями TPH (, ) (рис. 4).

Множественный регрессионный анализ выявил значительное влияние интенсивности движения (-тест, ), удаленности от дороги (-тест, ), глубины отбора проб (-тест, ) и периода эксплуатации дороги (-тест, ) на общие концентрации ТНУ.

4. Дискуссия

Концентрация TPH в почвах зависит от интенсивности движения [1, 2, 11, 12], а также от метеорологических и других периферийных условий, таких как ветер, геоморфология, строительство дорог и зданий, или от растительность. Таким образом, количества TPH вдоль придорожных почв, о которых сообщается в литературе, сильно различаются, достигая максимальных уровней примерно 1100 мг кг9.0015 -1 почвы на расстоянии 1 м от немецкой автомагистрали (50 000 автомобилей в день, [12]) и примерно до 19 500 мг ^-1 почвы в Нигерии [1]. Максимальные уровни, обнаруженные в этом исследовании, составили 3198 мг кг ⁻¹ почвы при интенсивности движения до 25000 автомобилей в сутки. В частности, при перпендикулярном набегании ветра заметно более высокие концентрации загрязняющих веществ в атмосфере с подветренной стороны и несколько более низкие концентрации с наветренной стороны наблюдались Громке и Раком [15], что может объяснить здесь более высокие концентрации TPH в почве с подветренной стороны. Унгер и Принц [12] сообщили, что фоновые уровни достигались на расстоянии 10–25  м от дороги, что может быть подтверждено результатами этого исследования (рис. 2).

В отношении воздействия на окружающую среду дороги представляют собой линейный источник загрязнения [12], и, следовательно, при однородных условиях транслокации ТПН можно ожидать небольшой разброс на заданном расстоянии вдоль дороги, который увеличивается по мере изменения метеорологических и других периферийных условий в пределах что учитывая расстояние от дороги. В настоящем исследовании высокие значения и низкая вариация концентраций ТНУ на расстоянии 1 м от дороги могут быть связаны с влиянием брызг воды, несущих большое количество углеводородов с дорожного покрытия, и с ненарушенным деревьями распределением углеводородов в атмосфере. Поверхностный сток как основной источник поступления углеводородов в почву может быть исключен благодаря наличию бордюра. Ries и Eichhorn [16] сообщили о снижении скорости ветра в уличном каньоне с растительностью при небольшом увеличении концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. Посадки деревьев уменьшали воздухообмен между уличными каньонами и окружающей средой, где по сравнению с безлесными уличными каньонами более высокие общие концентрации загрязняющих веществ и более низкие скорости потока были измерены Громке и Раком [15]. Следовательно, направление ветра может способствовать переносу углеводородов на большие расстояния, в то время как скопление воздуха вблизи деревьев может привести к более длительному пребыванию воздуха, содержащего углеводороды, и, таким образом, может кинетически способствовать осаждению твердых частиц или прямой адсорбции углеводородов на поверхности до и уменьшить отложения углеводородов за рядами деревьев. Unger и Prinz [12] сообщили о 35% увеличении концентрации TPH до и 90 % снижение концентрации ВНУ за лесополосой. В то время как медианные концентрации TPH снижались по мере удаления от дороги, присутствие деревьев, следовательно, увеличивало их пространственную изменчивость. Незначительные концентрации ТНУ в 60 м от дороги с наветренной и подветренной сторон указывают на их естественный фон (рис. 2). Здесь следует отметить, что концентрации ТНУ с наветренной стороны имели тенденцию к превышению концентраций с подветренной стороны на расстоянии 60 м, чего нельзя было ожидать при их смещении с господствующими ветрами. Незначительная связь между концентрацией TPH и интенсивностью движения, обнаруженная в этом исследовании, указывает на высокую значимость метеорологических и других периферийных местных условий.

Unger и Prinz [12] сообщили о повышенных концентрациях TPH по сравнению с фоновым уровнем на глубине почвы 10 см. В нашем исследовании мы наблюдали значительно повышенные концентрации TPH вплоть до максимальной глубины отбора проб 15 см, что указывает на вертикальное перемещение углеводородов в почвенный профиль (рис. 3). Положительная связь между соотношением средней и тяжелой фракций и мощностью почвы, выявленная по ППШ (рис. 4), указывает на повышенную подвижность средних углеводородов и их ускоренную транслокацию в почвенный профиль по сравнению с тяжелой фракцией. Это явление может быть объяснено уменьшением растворимости углеводородов в воде и биоразлагаемости с увеличением длины цепи, а также увеличением их адсорбции в почвенной матрице, что приводит к усилению удержания более тяжелых углеводородов на пути движения воды и их относительной концентрации. накопление в верхнем слое почвы. Повышенная подвижность средней углеводородной фракции создает дополнительную опасность ее перемещения в глубокие слои почвы, где накоплению могут способствовать неблагоприятные условия биодеградации. Фракционной дифференциации углеводородов на пути их атмосферного распространения в пределах 60-метровой полосы исследований не наблюдалось.

Стабилизация органического вещества почвы минеральными поверхностями, в частности полимерными соединениями Fe и Al, описана Mikutta et al. [17]. В нашем исследовании органический углерод почвы был связан с минеральными фазами, богатыми Fe и Al, но отрицательно коррелировал с минеральными фазами, богатыми Si. Однако высокие концентрации органического углерода в почве не были конкретно связаны с высокими концентрациями TPH, что указывает на то, что накопление нефтяных углеводородов в почве, скорее всего, контролировалось историей участка и периферийными условиями.

5. Выводы

Из представленных результатов можно сделать вывод, что нефтяные углеводороды, представляющие собой смесь многочисленных индивидуальных веществ, ведут себя в почве неравномерно. Для оценки их способности перемещаться, накапливаться или разлагаться в почве необходимо не только определять общие концентрации нефтяных углеводородов, но и подразделять их на фракции в зависимости от их физико-химических и метаболических свойств.

Приложение

См. Таблицу 2.

Конфликт интересов

Лариса Михайлова, Томас Фишер и Валентина Юрченко не имеют конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Министерству образования и науки Украины и Немецкой службе академических обменов (DAAD) за финансовую поддержку.

Ссылки

1. A. A. Adeniyi и O. J. Owoade, «Общие нефтяные углеводороды и следы тяжелых металлов в придорожных почвах вдоль скоростной автомагистрали Лагос-Бадагри, Нигерия», Мониторинг и оценка окружающей среды , vol. 167, нет. 1–4, стр. 625–630, 2010.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

2. Дж. О. Оконкво, О. Р. Авофолу, С. Дж. Моджа, П. С. Б. Форбс и З. Н. Сенво, «Общее количество нефтяных углеводородов и микроэлементов в уличной пыли из столичного района Тшване, Южная Африка», Journal of Environmental Science and Health A , том. 41, нет. 12, стр. 2789–2798, 2006.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Академия Google

3. Э. С. Манахан, Основы химии окружающей среды , Льюис, Челси, штат Мичиган, США, 4-е издание, 1993 г. Фишер, Ф. Buegger и O. Dilly, «Микробная активность и соотношение 13C/12C как свидетельство биодеградации N-гексадекана и N-гексадекановой кислоты в сельскохозяйственных и лесных почвах», Geomicrobiology Journal , vol. 28, нет. 7, стр. 632–647, 2011.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Академия Google

4. О. Дилли, С. Нии-Аннанг, Г. Франке, Т. Фишер, Ф. Бюггер и А. Зякун, «Устойчивость микробного дыхания, дыхательный коэффициент и характеристики стабильных изотопов к добавлению углеводородов в почву», Биология и биохимия почв , вып. 43, нет. 9, стр. 1808–1811, 2011.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Б. Дж. Аллоуэй, «Загрязнение земель и мелиорация», в Understanding Our Environment. Введение в химию окружающей среды и загрязнение окружающей среды , Р. М. Харрисон, изд., стр. 144–163, Королевское химическое общество, Кембридж, Великобритания, 1992. топлива на прорастание семян», Загрязнение окружающей среды , том. 120, нет. 2, стр. 363–370, 2002.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

6. К. Масакорала, Дж. Яо, Х. Го и др., «Фитотоксичность почвы, загрязненной нефтяными углеводородами в течение длительного времени — сравнительный и комбинированный подход», Загрязнение воды, воздуха и почвы , vol. 224, статья 1553, 2013.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. Амади А. , Эбби С. Д. и Нма А. Хронические последствия разливов нефти на свойства почвы и микрофлору экосистемы тропических лесов в Нигерии, Water, Air, and Soil Pollution , vol. 86, нет. 1–4, стр. 1–11, 1996 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

8. П. Х. Альберс, «Нефть и индивидуальные полициклические ароматические углеводороды», в Handbook of Ecotoxicology , D.T. Haffman, B.A. Rattner, G.A. Burton, and J. Cairns, Eds., стр. 330–335, Lewis, Лондон, Великобритания, 1995. 047

   М. Биасиоли ​​и Ф. Аймоне-Марсан, «Органическое и неорганическое диффузное загрязнение городских почв: случай Турина (Италия)», Journal of Environmental Monitoring , vol. 9, нет. 8, стр. 862–868, 2007.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Академия Google

9. Х.-Дж. Unger and D. Prinz, Verkehrsbedingte Immissionen in Baden-Württemberg—Schwermetalle und organische Fremdstoffe in straßennahen Böden und Aufwuchs , Ministryium für Umwelt Baden-Württenberg, Luft, Boden, Abfall, Heft, 1992.

   9005 2

10. А. Г. Боден, Bodenkundliche Kartieranleitung, 5. Verbesserte und Erweiterte Auflage , Schweizerbarthsche, Stuttgart, Germany, 2005.

11. М. А. Гоф и С. Дж. Роуленд, «Характеристика нерастворенных сложных смесей углеводородов в нефти», Природа , том. 344, нет. 6267, стр. 648–650, 1990.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

12. C. Громке и Б. Рак, «О влиянии деревьев на процессы рассеивания транспортных выбросов в уличных каньонах», Граница -Слойная метеорология , вып. 131, нет. 1, стр. 19–34, 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

13. К. Райс и Дж. Эйххорн, «Моделирование влияния растительности на рассеивание загрязняющих веществ в уличных каньонах», Meteorologische Zeitschrift , vol. 10, нет. 4, стр. 229–233, 2001.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

14. Р. Микутта, М. Клебер, М. С. Торн и Р. Ян, «Стабилизация органического вещества почвы: связь с минералами или химическая сопротивляемость?» Биогеохимия , вып.