کاربرد تکنیک CSIA در تفکیک منشاهای آلودگی نفتی آب زیرزمینی و شاهدی بر پتانسیل میرایی طبیعی در آبخوان

سابقه و هدف: هیدروکربن های آروماتیک همانند بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلین (BTEX) از ترکیبات مهم فرآورده های نفتی می باشند و به دلیل نشت از مخازن زیرزمینی بنزین، مخازن زیرزمنی و روزمینی ذخیره سازی محصولات پالایشی و نفت خام می توانند به آب زیرزمینی نفوذ کنند. آنالیز ایزوتوپی ویژه ترکیب (CSIA) به عنوان روشی شناخته شده برای ارزیابی فرآیندهای تخریب طبیعی آلاینده های قابل تجزیه، مانند هیدروکربن ها و شناسایی منابع مختلف آلاینده ها می باشد. این مطالعه با استفاده از روش CSIA، تکنیک های انگشت نگاری نفت و داده های هیدروژئوشیمیایی و با هدف شناسایی منشاهای آلودگی نفتی آب زیرزمینی و بررسی میرایی طبیعی در یک آبخوان آلوده با تمرکز بر ترکیبات BTEX صورت گرفته است.   مواد و روش ها: ابتدا نمونه های آب زیرزمینی، مواد نفتی شناور از چاه های پایش و فرآورده های نفتی استاندارد برای تحلیل جمع آوری شدند و ترکیبات BTEX از نمونه های آب استخراج شدند. سپس نمونه ها با استفاده از دستگاه GC-MS ، GC-IRMS و ICP-OES مورد آزمایش قرار گرفتند و از نتایج بدست آمده در انگشت نگاری شیمیایی و ایزوتوپی استفاده شد.   نتایج و بحث: اندازه گیری های ماهانه سطح آب و مواد نفتی در چاه های پایش نشان می دهند که نشت های فعال هم در منطقه شمالی و هم در منطقه جنوبی وجود دارد. با استفاده از روش CSIA مشخص شد که در منطقه شمالی، تولوئن از فرآورده های نفتی مانند کروسن، ATK یا سوخت هوایی، بنزین معمولی و سوخت دیزل نشات می گیرد. به علاوه، نسبت های ایزوتوپ های پایدار کربن و هیدروژن برای اتیل بنزن، اورتو-زایلن و پارا-زایلن در منطقه A نشان دادند که بنزین معمولی منشا آلودگی در داخل منطقه شمالی است. مقادیر δ۱۳C و δ۲H در مواد نفتی شناور و نمونه های آب زیرزمینی نشان می دهند که تولوئن در بخش جنوبی منشا بنزین سوپر (با اکتان بالاتر) دارد. بنابراین با وجود اینکه تجزیه و تحلیل GC-MS حضور ATK، JP۴، بنزین و دیزل را تایید می کند با این حال، تشخیص انواع خاص بنزین و دیزل به دلیل کروماتوگراف مشابه GC-MS چالش برانگیز بود. برای عبور از این محدودیت ازتحلیل ایزوتوپی ویژه ترکیب دو بعدی استفاده شد که قادر به تمایز اختلافات در امضاهای ایزوتوپی بین محصولات شیمیایی مشابه مانند بنزین، بنزین سوپر، دیزل و دیزل یورو به ویژه از طریق تجزیه و تحلیل نسبت های ایزوتوپی کربن و هیدروژن در ترکیبات تولوئن است.   نتیجه گیری: یافته های این تحقیق نشان می دهد برای مواجهه موثر با چالش های شناسایی منشاهای آلاینده های نفتی می بایست از تکنیک های CSIA و انگشت نگاری به همراه تحلیل های دقیق هیدروژئولوژیکی به طور همزمان استفاده کرد و تنها اتکا به هر یک از این روش ها به طور مستقل کافی نیست. زمانی که داده های هیدروژئولوژیکی با تجزیه و تحلیل ایزوتوپ های پایدار ترکیب می شوند دقت و قابلیت اطمینان در شناسایی منشا ترکیبات BTEX به طرز چشم گیری افزایش می یابد. بررسی ایزوتوپ­های پایدار کربن در تولوئن، O-زایلن و-P زایلن نمونه های آب زیرزمینی نشان داد که ایزوتوپ­های کربن در O-زایلن و P-زایلن از شرق به غرب تهی­شدگی ۴‰  در فاصله حدود ۵/۱ کیلومتری در مسیر جریان را با ضریب همبستگی بالای ۸۰ درصد نشان می دهند. تهی­شدگی سایر ترکیبات روند مشابه ولی با همبستگی پایین تری را نشان می دهد. بنابراین نتایج ژئوشیمیایی و ایزوتوپی نشان دادند که فرآیندهای میرایی طبیعی در آبخوان در حال رخ دادن است. هر چند که این فرایندها قادر به تصفیه و مهار این حجم از آلودگی در محدوده نیستند و باید برای حذف موثر آلودگی از روش های پاکسازی استفاده نمود.

کلیدواژه ها:

CSIA ، تفکیک منشا ، BTEX