بررسی و تعیین ترکیبات هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای (PAHs) در پسماندهای حفاری (مطالعه موردی : میدان نفتی آزادگان جنوبی)

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره نوزدهم،ویژه نامه شماره 5 ، تابستان1396

بررسی و تعیین ترکیبات هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای (PAHs) در پسماندهای حفاری (مطالعه موردی : میدان نفتی آزادگان جنوبی)

مهدیس میرزاطاهرمستوفی[1]

اعظم السادات حسینی الهاشمی[2]*

azamhosseini.srb@gmail.com

چکیده

زمینه و هدف: آلودگی به هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای یکی از شایع ترین آلودگی ها در منطقه نفت خیز استان خوزستان می باشد. هدف از این مطالعه بررسی میزان هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای ((PAH_s در پسماند های گل حفاری میدان نفتی آزادگان جنوبی بود که نمونه برداری از گل حفاری ، از 6 دکل حفاری نفت و هم چنین یک نمونه خاک شاهد در دو فصل زمستان و بهار 94-93 انجام شد.

روش بررسی: نمونه ها پس از جمع آوری و انتقال به آزمایشگاه، همگن شده و PAH_s موجود در آن ها استخراج و با استفاده از دستگاه      GC-MS مقادیر 16 ترکیب PAHs اندازه گیری شدند. علاوه بر آن مقادیر pH ، EC ، مواد آلی و دانه بندی موجود در گل مورد سنجش قرار گرفتند.

یافته‌ها: نتایج نشان داد میزان PAH_s گل حفاری ایستگاه های  Pad69،Pad20  ، Pad78 ، Pad15 ، Pad56  و  Pad51 در فصل زمستان به ترتیب 51/284 ، 03/866 ، 59/358 ، 84/299 ، 93/612  و 47/386 و در فصل بهار 54/317 ، 92/1209 ، 61/427 ، 48/491 ، 73/750 و 38/ 602  میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک  بودند. نتایج به دست آمده از نسبت های مولکولی نشان داد منشاء PAH کلیه ایستگاه ها مخلوطی از منابع پایرولیتیک و پتروژنیک می باشد.

بحث و نتیجه‌گیری: طبق نتایج حاصل در تمامی ایستگاه ها ترکیبات بنزو بی فلورانتن ، بنزو کا فلورانتن و دی بنزو(ah)آنتراسن بالاتر از استاندارد کیفی خاک کانادا و نیز نمونه خاک شاهد فاقد آلودگی و عاری از ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای بود .

واژه­های کلیدی: PAHs، آلودگی نفتی،گل حفاری، کروماتوگرافی گازی-طیف سنج جرمی، میدان نفتی آزادگان جنوبی.

Evaluation and determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in drilling wastes

(Case study: Southern Azadegan Oil Field)

Mahdis Mirzatahermostofi [3]

Azamosadat Hosseini Hashemi [4]*

azamhosseini.srb@gmail.com

Abstract

Background and Objective: Contamination made by polycyclic aromatic hydrocarbons is one of the most common contaminations in oil-rich regions of Khuzestan province. The main purpose of this study was to investigatate the amounts of polycyclic aromatic hydrocarbons in drilling mud wastes ofSouthern Azadegan Oil Field. Drilling muds samples were taken from six drilling oil rigs and also a control soil sample was collected in two seasons of winter and spring, 2015.

Method: Samples were homogenized after they were collected and transported to the laboratory and PAHs in them were extracted. Then 16 compounds of PAHs were measured by meansof GC-MS. Furthermore, the amounts of  pH, EC, organic material and grading of mud were measured.

Findings: The results showed that the amount of PAHs _in drilling mud collected from the stations Pad 69, Pad 20, Pad 78, Pad 15, Pad 56 and Pad 51 were respectively 284/51, 866/03, 358/59, 299/84, 612/93 and 386/47in the winter and 317/54, 1209/92, 427/61, 491/48, 750/73 and 602/38 mg/kg dried-form weight in the spring.The results collected based on molecular ratio showed that PAHs in all stations contain a mixture of payerolitic and pethrogenic sources.

Conclusion: According to the results obtained from all stations, compounds such as benzo (b) fluorantene, benzo (k) fluorantene and dibenzo (ah) antheracene were found to be exceeding the standard limits mentioned in Canadian Soil Quality and also control soil sample showed no pollution of polycyclic aromatic hydrocarbons.

Keywords: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Oil Pollution, Drilling Mud, Gas Chromatography-Mass Spectrometry, Southern Azadegan Oil Field.

مقدمه

یکی از شایع ترین آلاینده های محیط زیست در گروه ترکیبات آلی، هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای (PAH_s)[5] می باشد. آلودگی هوا، خاک، آب های سطحی و زیرزمینی و محیط های دریایی توسط ترکیبات PAH به طور وسیع گزارش شده است (1). این ترکیبات به علت دارا بودن خصوصیاتی هم چون سمیت، جهش زایی، سرطان زایی و نیز قرار گرفتن در ردیف آلاینده های اولیه[6] توسط USEPA[7] از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند (2). هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAH_s) از بیشترین آلاینده های ارگانیکی هستند که بعد از هرنشت نفتی برای مدت طولانی در محیط باقی می مانند و عمدتاً از گروه ترکیبات آب گریز می باشند که از 2 تا 7 حلقه تشکیل یافته اند. از میان آن ها 16 ترکیب PAH که از 2 تا 6 حلقه تشکیل شده اند، به دلایل عدم تجزیه بیولوژیکی سریع توسط میکروارگانیسم های بومی در نتیجه ایجاد  سمیت و خطر در محیط زیست بیش تر مطرح بوده، به عنوان شاخص آلودگی می باشند (3). تحقیقات علمی جدید نشان می دهدکه میزان سمی بودن این آلاینده ها بسیار بالاست.بر همین اساس آثار مختلفی را بر روی گیاهان،حیوانات و انسان بر جای می گذارند و می توانند موجب آلودگی های مختلف زیست محیطی گردند. از اثرات بسیار مهم PAH ها بر انسان، می توان به اثرات جهش زایی و سرطان زایی برخی از PAH ها اشاره نمود.  16 ترکیب این آلاینده ها  از سوی آژانس بین المللی  حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) جزء ترکیبات خطرناک سرطان زا معرفی شدند(4). در عملیات مختلف مرتبط با تولید نفت و گاز، پسماندهای سمی مایع و جامد زیادی تولید می شوند که می توانند سلامت انسان ها، سایر جانداران و محیط زیست را به خطر اندازند.با تخلیه این مواد در گودال های غیراستاندارد ممکن است مواد سمی مستقیماً به داخل خاک نفوذ کرده و آب زیرزمینی را نیز آلوده کنند و می توانند اثرات زیان باری برای اکوسیستم طبیعی منطقه داشته باشند. گل های حفاری که از ته چاه تا سطح در چرخشند، ممکن است حاوی فلزات خطرناکی مثل کادمیوم، آرسنیک، کروم، سرب، جیوه، مس و غیره و یا گازوییل گریس و دیگر هیدروکربن های آلی باشند.گل های حفاری به گل پایه آبی یا  [8]WBM،گل پایه روغنی یا  [9] OBM، گل پایه سنتزی یا [10] SBM و گل پایه گازی یا GBM[11] تقسیم می شوند(5). در منطقه آزادگان به دلیل حساسیت منطقه از لحاظ سیاسی و اکولوژیکی، از سیستم مدیریت پسماند در این منطقه به منظور جلوگیری از آلودگی در بخش خاک استفاده می شود (6). این پروژه با هدف بررسی میزان هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای ((PAH_s در پسماند های گل حفاری پایه آبی میدان نفتی آزادگان جنوبی در دو فصل زمستان و بهار صورت گرفت.

تاکنون محققین مختلفی در ارتباط با آلودگی هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای فعالیت داشته اند. در سال 1389 مطالعه ای در خاک های رسوبی و سطحی استان خوزستان انجام و 16 هیدروکربور آروماتیک حلقوی که توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا از ترکیبات خطرناک سرطان زا محسوب گردیده اند، با دقتی در حد ppb اندازه گیری شدند. در سال 1390 پژوهشی تحت عنوان اندازه گیری هیدروکربن های نفتی در پسماندهای آلوده به نفت با دستگاه GC- FID توسط نورین انجام شد. در این مطالعه تحقیقاتی که با هدف شناسایی و اندازه گیری آلودگی های نفتی سه نمونه از پسماندهای گل حفاری با پایه نفتی در غرب استان خوزستان صورت پذیرفت، ارزش های عددی به دست آمده با استانداردهای تعیین شده توسط EPA مقایسه شد. روش استخراج در این کار آلتراسونیک بود. در سال 1391 مطالعه ای تحت عنوان شناسایی آلودگی هیدروکربن های آروماتیک حلقوی (PAH_s) در رسوبات و خاک سواحل شهرستان دیلم توسط مکرم و همکاران انجام گرفت. در این تحقیق غلظت و منشاء 15 ترکیب PAH_s در رسوب و خاک ساحل شهرستان دیلم بررسی شد. در سال 1392 مطالعه ای تحت عنوان هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs) در خاک منطقه صنعتی اهواز توسط حزبه صورت پذیرفت. مطالعه ای در سال 1393 تحت عنوان بررسی میزان غلظت هیدروکربن های حلقوی ( (PAHs در رسوبات تالاب هورالعظیم منطقه آزادگان شمالی با هدف مطالعه میزان هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در رسوبات تالاب ،توسط بوعذار صورت گرفت.نمونه برداری از رسوبات از 5 ایستگاه در دو فصل بهار و تابستان سال 1393 انجام شد. در سال 2008 مطالعه ای تحت عنوان بررسی هیدروکربن های آروماتیک در رسوب، هوا و خاک یک منطقه صنعتی در ترکیه توسط  مصطفی[12] و همکاران صورت گرفت. در سال 2009 مطالعه ای در خصوص هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای و بی فنیل های پلی کلرینه در خاک های شهری لندن توسط وین[13] و همکاران انجام شد. در سال 2010 مطالعه ای توسط ادوال[14] و همکاران روی استخراج و سنجش گل حفاری پایه آبی و آلی در نیجریه انجام شد،اندازه گیری ها با استفاده از دستگاه GC-MS صورت گرفت.

روش بررسی

 جهت تعیین ایستگاه های نمونه برداری ، نسبت به بازدید از منطقه و بررسی تصاویر و نقشه های موجود اقدام شد. سپس تعداد ایستگاه ها بر حسب عواملی از جمله هدف نمونه برداری، تعداد دکل های در حال کار، موقعیت دکل ها ، ایمنی محل، به دنبال چندین جلسه با کارشناسان متخصص اداره سیالات شرکت ملی حفاری ایران در خصوص دکل های منطقه و پس از گرد آوری اطلاعات از متخصصان ، مشخص گردید .به منظور تعیین میزان هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در گل حفاری ، نمونه برداری از 6 دکل حفاری نفت در میدان نفتی آزادگان جنوبی و یک نمونه خاک شاهد در مکانی دورتر از میدان نفتی صوت گرفت. نمونه برداری در بهمن و اردیبهشت ماه94-93 انجام پذیرفت. با استفاده از دستگاه  GPS مختصات جغرافیایی هر ایستگاه مشخص گردید که مشخصات ایستگاه ها همراه با مختصات جغرافیایی آن ها در جدول (1) ارایه گردیده است. نمونه­های گل از هر دکل با استفاده از بیلچه جمع آوری و در بطری هایی که دور آن ها با کاغذ آلومینیومی پیچیده شده بود قرار داده شده و بر روی هر یک از بطری ها  برچسب هایی که مشخص کننده نام ایستگاه بود، زده شد. برای اندازه گیری pH و EC نمونه ها از دستگاه مولتی متر استفاده گردید و جهت انجام آزمایش بافت خاک و بار مواد آلی، نمونه ها در ظروف پتری دیش ریخته شد و در  آون با دمای 60 درجه  به مدت 2 روز قرار گرفت. پس از خشک شدن، نمونه ها از الک با چشمه 2میلی متری عبور داده شده و جهت انجام آزمایش توزین گردید(ISO,1994). برای استخراج هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای از دستگاه استخراج سوکسله و برای سنجش میزان PAH ، از دستگاه کروماتوگرافی گازی-طیف سنج جرمی(GC-MS)[15] استفاده گردید. در این دستگاه ترکیبات پس از جداسازی با استفاده از طیف سنج جرمی شناسایی می شوند. دستگاه GC-MS از دو قسمت GC (گاز کروماتوگرافی) و MS (طیف سنج جرمی) تشکیل شده است . دستگاه کروماتوگرافی گازی-طیف سنج جرمی که برای آنالیز نمونه ها به کار برده شد از نوع تله یونی و مدل آن زحل 2 (II Saturn) می باشد. دستگاه کروماتوگرافی گازی مدل 3400 ساخت کارخانه واریان (Varian) بوده و دارای دتکتورMass  می باشد.

یافته ها

 نتایج مربوط به اندازه گیری پارامترهای فیزیکی شیمیایی (pH، ECو مواد آلی) در دو فصل زمستان و بهار در جدول (2) ارائه شده است که بر اساس آن بیشترین مقدار pH در فصل زمستان مربوط به ((Pad 20  می باشد، در حالی که کمترین آن مربوط به نمونه خاک طبیعی است. هم چنین بیشترین مقدار EC در هر دو فصل زمستان و بهار مربوط به ((Pad 20 و کمترین مقدار در هر دو فصل مربوط به خاک طبیعی(نمونه شاهد) می باشد. بیشترین مقدار مواد آلی در هر دو فصل زمستان مربوط به Pad 20 و کمترین آن مربوط به خاک طبیعی(نمونه شاهد) است .

جدول 1- مختصات جغرافیایی ایستگاه های مورد مطالعه

Table 1- The geographical position of studied stations

جدول2-نتایج مربوط به اندازه گیری پارامترهای (pH، ECوTOM )

Table 2- Results of pH, EC and TOM in studied samples

هم­چنین با استفاده از نرم افزار TALL، بافت خاک برای هر ایستگاه در دو فصل مشخص گردید. با توجه به مثلث بافت خاک در هر دو فصل، Pad 15، Pad 20وPad69  دارای بافت Silt loam ، Pad51 و Pad78 دارای بافت Sandy Loam،Pad 56  دارای بافت Loam و نمونه خاک طبیعی دارای بافت Clay Loam می­باشد. نتایج اندازه­گیری هیدروکربن­های آروماتیک چند حلقه­های ((PAH) در دو فصل زمستان و بهار در جداول (3)  و (4) ارایه شده است:

جدول 3-غلظت 16 ترکیب PAH_s در فصل زمستان (mg/kg)

Table 3- Cncentration of 16 PAH_s compounds in the winter) mg/kg (

جدول4- غلظت 16 ترکیب PAH_s در فصل بهار (mg/kg)

Table 4- Concentration of 16 PAH_s compounds in the spring (mg/kg)

-غلظت ترکیبات PAH_s

دامنه غلظت مجموع 16 ترکیب PAH_s در پسماند حفاری(گل حفاری) ایستگاه های مورد نظر در فصل زمستان بین 06/0تا 16/459 و در فصل بهار بین 46/5 تا 12/608  میلیگرم بر کیلوگرم بود. نتایج حاصل از اندازه گیری ها نشان داد که Pad 20 در هر دو فصل زمستان و بهار بیشترین وPad 69  کمترین غلظت از ترکیبات   PAH_sرا دارا بودند.

همان طور که تنایج جداول (3) و (4) نشان می­دهد، بیشترین مقدار میانگین در دو فصل مربوط به ترکیب بنزو بی فلورانتن و کمترین مقدار مربوط به بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنو پیرن می باشد. همچنین تمامی ترکیبات PAHs  درpad51  مشاهده شدند. در این بین در هر دو فصل بیشترین مقدار مربوط به نفتالن وکمترین مقدار در زمستان مربوط به بنزو آ آنتراسن ،بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنوپیرن و در بهار مربوط به بنزو جی اچ آی پیریلین می باشد.  در pad 56 نیز در دو فصل هر 16 ترکیب مشاهده شدند. درفصل زمستان بیشترین مقدار مربوط به بنزو کا فلورانتن و کمترین مقدار مربوط به بنزو آ آنتراسن، بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنو پیرن می باشد. در فصل بهار بیشترین میزان مربوط به بنزو آلفا پیرن و کمترین میزان مربوط به بنزو آ آنتراسن و ایندنو پیرن است. در هر دو فصل مورد مطالعه تمامی ترکیبات PAHs در pad 15 مشاهده شد و در فصل زمستان بنزو آلفا پیرن و بنزو بی فلورانتن دارای بیشترین مقدار PAHs در این ایستگاه می باشند و در فصل بهار بیشترین مقدار مربوط به بنزو بی فلورانتن است. در هر دو فصل کمترین مقدار مربوط به بنزو آ آنتراسن ، بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنو پیرن می باشد. هم­چنین  در pad 78  در دو فصل هر 16 ترکیب مشاهده شدند و در هر دو فصل زمستان و بهار بیشترین مقدار مربوط به فلورن و کمترین مقدار مربوط به پیرن، بنزو آ آنتراسن، بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنو پیرن می باشد. در pad 20 در هر دو فصل بیشترین مقدار مربوط به بنزو بی فلورانتن و کمترین مقدار مربوط به فلورانتن ،کرایزن، بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنو پیرن می باشد. هم­چنین در pad 69 در هر دو فصل بیشترین مقدار مربوط به بنزو بی فلورانتن و کمترین مقدار مربوط به بنزو آ آنتراسن، بنزو جی اچ آی پیریلین و ایندنو پیرن می باشد.

-مقایسه میانگین ترکیبات PAH_s در دو فصل زمستان و بهار

نتایج جدول (5) نشان می دهد در زمستان ایستگاه Pad 56 و نیز  Pad20با یک دیگر و سایر ایستگاه ها در سطح 05/0 اختلاف معنی دار دارند. ایستگاه های Pad15 و Pad 69 با یک دیگر تفاوت معنی دار ندارند (05/0<P) ولی با سایر ایستگاه ها تفاوت معنی دار دارند(05/0P< ).   ایستگاه های Pad 51 و Pad 78 با یک دیگر اختلاف معنی دار ندارند (05/0<P )، ولی با سایر ایستگاه ها اختلاف معنی دار دارند(05/0P < ).  در فصل بهار ایستگاه Pad 69  و  Pad20و نیز Pad 56 و Pad 51 با یکدیگر و با سایر ایستگاه ها تفاوت معنی دار دارند(05/0P < ). ایستگاه های Pad 15 و Pad 78 با یک دیگر تفاوت معنی دار ندارند (05/0<P ) ولی با سایر ایستگاه ها تفاوت معنی دار دارند(05/0P < ).

در مقایسه بین دو فصل مقدار PAH_s در ایستگاه های Pad 69 و  Pad 78در دوره زمستان و بهار اختلاف معنی دار ندارند (05/0< P )، اما سایر ایستگاه ها بین زمستان و بهار در سطح 05/0 اختلاف معنی دار دارند.

جدول 5- مقایسه میانگین ترکیبات PAHs در ایستگاه های مختلف در دو فصل زمستان و بهار

Table 5-Comparison of the average concentration of PAH compounds at various stations in winter and spring

*حروف غیر مشابه به معنی اختلاف معنی دار در سطح 05/0 است.

**حروف بزرگ به معنی اختلاف معنی دار در سطح ایستگاه ها و حروف کوچک به معنی اختلاف معنی دار در فصل است.

-نتایج حاصل از محاسبه برخی نسبت های PAHs

جهت تعیین منشاء PAH_S موجود در گل حفاری ایستگاه های مورد مطالعه، پاره ای از نسبت های مولکولی PAH_S مورد بررسی قرار گرفتند. نسبت Phe/ant <10 حضور منابع پایرولیتیک را تأیید می کند. این در حالی است که نسبت Phe/ant >15 نشان دهنده وجود منابع پتروژنیک برای تأمین این ترکیبات است (8). طبق محاسبات گل حفاری ایستگاه های Pad 51 ، Pad56  ، Pad 15 ، Pad 78 ، Pad 20 وPad 69  در فصل زمستان  و در فصل بهار از منابع پایرولیتیک ترکیبات PAHs خود را دریافت می کنند. نسبت Flt/Pyr >1 حضور منابع پایرولیتیک را تأیید می کند و این در حالی است که نسبت Flt/Pyr <1 نشان دهنده وجود منابع پتروژنیک برای تأمین این ترکیبات است (8). طبق محاسبات گل حفاری ایستگاه های Pad 51 ، Pad56  ، Pad 15 ، Pad 78 ، Pad 20 وPad 69  در فصل زمستان و در فصل بهار از منابع پتروژنیک ترکیبات PAHs خود را دریافت می کنند. نسبت Flt/Flt+Pyr >5/0 نشان دهنده ترکیبات PAH_s با منشاء پایرولیتیک و نسبت Flt/Flt+Pyr < 5/0 نشان دهنده حضور ترکیبات PAH_s با منشاء پتروژنیک می باشند(8). طبق محاسبات گل حفاری ایستگاه های Pad 51 ، Pad56  ، Pad 15 ، Pad 78 ، Pad 20 وPad 69 در فصل زمستان  و در فصل بهار از منابع پتروژنیک ترکیباتPAHs  خود را دریافت  می نمایند .

-بررسی همبستگی بین پارامتر  PAHبا پارامترهای pH،EC،TOM و عمق

با توجه به نتایج جدول (6) بین پارامتر PAH با پارامترهای pH، TOM و عمق حفاری در زمستان، بهار و در مجموع دو فصل همبستگی مثبت و معنی داری در سطح 01/0 وجود دارد ولی بین پارامتر PAH و پارامتر EC همبستگی وجود ندارد.

-مقایسه مقادیر PAH_s گل حفاری ایستگاه های مورد مطالعه با مقادیر PAH_sسایر نقاط جهان

بر اساس مقایسه صورت گرفته با سایر نقاط، غلظت PAH_s در گل حفاری دکل های میدان نفتی آزادگان جنوبی ، از مطالعات صورت گرفته روی گل حفاری میدان نفتی آزادگان شمالی و تحقیقاتی که در نیجریه روی کنده های حفاری صورت گرفته کمتر است و از تحقیقی دیگر که در نیجریه روی گل های حفاری پایه آبی و آلی صورت گرفت، بیشتر است.

هم چنین مطالعات انجام شده در خصوص میزان PAHs روی رسوبات تالاب هورالعظیم، بیشتر می باشد. نورین مطالعه ای در سال 1390 تحت عنوان اندازه گیری هیدروکربن های نفتی در پسماندهای آلوده به نفت با هدف شناسایی و اندازه گیری

جدول 6- بررسی همبستگی بین پارامترهای PAHs ، pH، EC،TOM و عمق حفاری

Table 6 –Correlation coefficient between PAHs, pH, EC, TOM and drilling depth

آلودگی های نفتی در غرب استان خوزستان با استفاده از دستگاه  GC-FID و روش استخراج آلتراسونیک انجام داد. وی در این کار تحقیقاتی بیان کرد که دمای آلتراسونیک و میزان رطوبت پسماند در کارایی استخراج موثر می باشد، آنالیز کمی با GC-FID نشان داد میزان آلودگی های نفتی از 339 تا 21490 میلی گرم بر کیلوگرم می باشد(9). بوعذار طی مطالعه ای که در سال 1393 تحت عنوان بررسی میزان غلظت هیدروکربن های حلقوی PAH_s)) در رسوبات تالاب هورالعظیم منطقه آزادگان با استفاده از دستگاه GC-FID انجام داد، بیان کرد که منشاء ترکیباتPAH_s  در همه ایستگاه ها از منابع پایرولیتیک و پتروژنیک می باشد. هم چنین بیان کرد ارتباط مستقیمی بین غلظت ترکیبات PAH_s در ایستگاه های مورد مطالعه و فاصله آن ها از محدوده چاه های نفت وجود دارد و در ایستگاه های شماره 2،3 و4 به دلیل نزدیکی به محدوده چاه های نفت، میزان PAH_s در آن ها بالاست. دامنه غلظت مجموع 16 ترکیب PAH_s در رسوبات بین 996 تا 17283 میکروگرم بر کیلوگرم بود (7). در مطالعه ای که توسط دیلمی و همکاران در سال 1392 بر روی بررسی پراکنش هیدروکربن های حلقوی آلی در خاک مجاور بزرگراه های شهر اهواز صورت پذیرفت،بیان شد که غلظت کل مجموع 16 ترکیب مورد مطالعه (PAH_s 16∑) در نمونه های خاک، با توجه به موقعیت نمونه برداری (در مجاور بزرگراه) در محدوده 120480-44530 نانوگرم بر گرم می باشد وارتباط نزدیک بین میزان ترافیک و میزان آلاینده ها وجود دارد که ایستگاه سه راه فرودگاه با میزان ترافیک بیش تر، بیشترین میزان آلودگی را دارا می باشد(2).

 مطاله ای تحت عنوان ارزیابی اثرات محیط زیست آلودگی هیدروکربن های آروماتیک نفتی در برخی از خاک های رسوبی مناطق نفت خیز جنوب غرب ایران توسط چرخابی و همکاران  در سال  1389 صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که غلظت PAH کل در این خاک ها بالاتر از حد آستانه بوده ولی دارای گستره ای برابر با 1/0 تا 280 ppb می باشد. این تغییرات برای نفتالین بین 2 تا 214 ppb به دست آمد. آن ها بیان کردند اختلاف معنی داری بین مقادیر PAH اندازه گیری شده در نمونه خاک های بخش جنوبی استان با نمونه های بخش شمالی مشاهده گردید و برای اکثر PAH ها غلظت به دست آمده در خاک سطحی بالا بوده و با افزایش عمق این مقدار کاهش می یافت(10).

در سال 1391 طی مطالعه ای که توسط مکرم و همکاران تحت عنوان شناسایی آلودگی هیدروکربن های آروماتیک حلقوی (PAH_s) در رسوبات و خاک سواحل شهرستان دیلم با  دستگاه GC-MS صورت پذیرفت، نتایج نشان داد میزان (PAH_s) در رسوبات بین 46/5655 تا 23/11834 نانوگرم بر گرم وزن خشک و غلظت PAH_S در نمونه خاک 68/3077 نانوگرم بر گرم وزن خشک بود (11).

در سال 1390 مطالعه ای تحت عنوان بررسی غلظت هیدروکربن های نفتی کل، پلی هیدروآروماتیک ها و آلیفاتیک­ها در خاک مناطق نفتی استان بوشهر توسط شاکری و همکاران صورت پذیرفت. در مجموع 126 ایستگاه نمونه برداری خاک برای بررسی آلودگی های نفتی انتخاب گردید. پس از نمونه برداری،آماده سازی نمونه ها براساس روش استاندارد انجام و در آزمایشگاه مورد تجزیه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که برای انواع PAH ها anthracene و fluorene به ترتیب 0/29  و 22/98 میلی گرم بر کیلوگرم کم ترین و بیش ترین غلظت میانگین را نشان دادند(12).

حزبه طی مطالعه ای در سال 1392 که بر روی هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs) در خاک منطقه صنعتی اهواز صورت پذیرفت،میزان PAHs در خاک منطقه  در عمق 15-0 را در محدوده 0تا 13169 و در عمق 30-15 سانتی متری در محدوده 0 تا 3130 میلی گرم بر کیلوگرم بیان کرد. نتایج نشان داد در کلیه نقاط میزان PAHs تفاوت معنی دار ندارد و قسمت عمده آلودگی در شرق واحد بهره برداری و غرب واحد نمک زدایی قرار دارد و از میان ترکیبات PAHs در نمونه های خاک ترکیبات Pyrene،Anthracene و Acenaphthylene بیشترین مقدار را دارند(13).

در سال 2009 مطالعه ای در خصوص هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای و بی فنیل های پلی کلرینه در خاک های شهری لندن توسط وین و همکاران انجام شد. نتایج نشان داد که غلظت هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای در سراسر منطقه مورد مطالعه بین 4 تا 67 میلی گرم بر کیلوگرم ، 7∑ پلی کلرینه بی فنیل بین 1 تا 750 میلی گرم بر کیلوگرم بوده است. این غلظت در مقایسه با بقیه ی شهرهای  بین المللی برای (PAH) تقریباً شبیه بوده ولی برای (PCB) بیشتر بوده است(14).

طی مطالعه ای که توسط مصطفی و همکاران در سال 2008 تحت عنوان بررسی هیدروکربن های آروماتیک در رسوب، هوا و خاک یک منطقه صنعتی در ترکیه صورت گرفته ، غلظت 15∑ ترکیب PAH در نمونه خاک های گرفته شده از 50 نقطه در منطقه، بین 11 تا 4628 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شد.آن ها بیان کردند که توزیع فضایی این غلظت نشان دهنده  این است که در Aliaga (منطقه صنعتی) در Izmirکارخانه های استیل سازی، پالایشگاه بنزین و کارخانه های پتروشیمی بزرگترین منبع 15 ترکیب PAH از آن منطقه هستند(15).

در سال 2010 مطالعه ای توسط ادوال و همکاران روی استخراج و سنجش گل حفاری پایه آبی و آلی در نیجریه انجام شد. اندازه گیری ها با استفاده از دستگاه GC-MS صورت گرفت .آن ها بیان داشتند که هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در گل حفاری گستره ای از 73/4 تا 92/4 میلی گرم بر کیلوگرم می باشد و در میان این پلی آروماتیک ها فلورانتن و بنزو (g,h,i)پیریلین دارای بیشترین مقدار و نفتالن دارای کمترین مقدار می باشد(16).

بحث و نتیجه گیری

نتایج به دست آمده از مطالعه حاضر بر گل حفاری پایه آبی دکل های نفتی میدان آزادگان جنوبی، حاکی از آن است که بیشترین غلظت ترکیبات PAH_s در گل حفاری ایستگاه های مورد مطالعه در دو فصل زمستان و بهار مربوط به Pad 20 (دکل 89 فتح) و کمترین غلظت این ترکیبات در گل حفاری Pad 69  (دکل 32 فتح) وجود دارد . با توجه به این که نمونه برداری دوره اول در بهمن ماه و نمونه برداری دوم در اردیبهشت ماه صورت گرفته، می توان گفت عمق حفاری بر روی میزان PAH در گل حفاری تأثیر گذار بوده است .هم چنین نمونه خاک شاهد در مکانی دورتر و در فاصله 10 کیلومتری از دکل های حفاری در نظر گرفته شد که فاقد آلودگی و عاری از ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای بود. در مقایسه بین دو فصل، مقدار PAH_s در ایستگاه های Pad 69  و  Pad 78 در دوره زمستان و بهار اختلاف معنی داری در سطح 05/0 ندارند ، اما سایر ایستگاه ها بین زمستان و بهار دارای اختلاف معنی دار می باشند (05/0 P < ). غالبیت ترکیبات بنزو بی فلورانتن ، بنزو کا فلورانتن و بنزو آلفا پیرن به علت سنگین وزن بودن آن هاست. ترکیبات PAH_s با وزن مولکولی بالا که عمدتا از منابع انسانی ناشی می شوند، در مقابل تجزیه میکروبی مقاوم تر هستند و از طرف دیگر با افزایش تعداد حلقه های بنزنی مولکول ها پایدارتر می شوند، در حالی که ترکیبات PAH_s با وزن مولکولی کم که ناشی از منابع طبیعی هستند، به سرعت تجزیه می شوند. طبق نتایج حاصل ، 16 ترکیب مورد مطالعه در تمامی نمونه ها به جز نمونه خاک طبیعی مشاهده شدند. در ایستگاه های  Pad 15  ، Pad 69 ، Pad 56 ،بنزو (b) فلورانتن، بنزو (k) فلورانتن و دی بنزو (ah) آنتراسن بالاتر از استاندارد میباشند. در ایستگاه Pad 20 بنزو (b) فلورانتن، بنزو (k) فلورانتن ، دی بنزو (ah) آنتراسن و فنانترن بالاتر از استاندارد هستند، در ایستگاه Pad78، بنزو (b) فلورانتن، بنزو (k) فلورانتن،دی بنزو (ah) آنتراسن و فنانترن بالاتر از استاندارد می باشند و در ایستگاه Pad 51 در هر دو فصل، ترکیب بنزو(b) فلورانتن ، بنزو (k) فلورانتن و دی بنزو (ah) آنتراسن ، بالاتر از حد استاندارد کیفی خاک کانادا [17] قرار دارند. با توجه به نتایج به دست آمده از بررسی نسبت های مولکولی، منشاء PAH کلیه ایستگاه ها مخلوطی از منابع پایرولیتیک و پتروژنیک می باشد. هم چنین نتایج حاصل از بررسی همبستگی حاکی از آن است که بین میزان PAH_s و مقادیر پارامترهای TOM، pH و عمق همبستگی مثبت و معنی داری در سطح 01/0 وجود دارد ولی بین پارامتر PAH و پارامتر EC همبستگی وجود ندارد.

منابع

1-      Bumpus, J., Tien, M., Wright, D., and Aust, S.D. 1989. Oxidation of persistent environmental pollutants by a white rot fungus. Science 228, 1434-1436.

2-   دیلمی. ع، 1393، بررسی پراکنش هیدروکربن­های حلقوی آلی در هوا و خاک مجاور بزرگراه های شهر اهواز، پایان نامه کارشناسی ارشد علوم تحقیقات خوزستان.

3-   درخشان نژاد. ا و سخاوت جو.م، 1390، ارزیابی کمی و کیفی دی بنز و (a,h) آنتراسن در هوای شهر اهواز، مجموعه مقالات پنچمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی محیط زیست.

4-   اسماعیلی ساری.ع، پیری.م و اسماعیلی. ل،1381 ، اندازه_­گیری هیدروکربن­های آروماتیک چند حلقهای در بافت چرب فک دریای خزر،مجله علوم دریایی ایران،شماره دوم،صص25-11.

5-      گلستانی فر. ح و بهشتی. ع، 1393، مدیریت پسماندهای حفاری در چاه های اکتشافی نفت و گاز، نشر دانشگاهی فرهمند.

6-   حمیداوی.م،1390،بررسی تاثیر کندههای حفاری بر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکهای حاشیه منطقه تالاب هورالعظیم (میدان نفتی آزادگان جنوبی)،دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات خوزستان،ص3.

7-   بوعذار.چ،1394، بررسی میزان غلظت هیدروکربن های حلقوی(PAH s) در رسوبات تالاب هورالعظیم منطقه آزادگان شمالی،پایان نامه دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات خوزستان،صص 49-47.

8-      Baumard, P., Budzinski, H., Garrigues, P., Dizer, H. and Hansen, P.D., 1988. Polycyclic aromatic hydrocarbons in recent sediment and mussels (mytilus eduilis) from the western Baltic sea: occurrence, bioavailability and seasonal variations. Marine Environmental Research 47: 17-47.

9-      نورین.س،1390،اندازهگیری هیدروکربن های نفتی در پسماندهای آلوده به نفت با دستگاه GC-FID، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه الزهرا(س).

10- چرخابی.ا، بستانی،ع،1389، ارزیابی اثرات محیط زیستی آلودگی هیدروکربن های آروماتیک نفتی در برخی از خاک های رسوبی مناطق نفت خیز جنوب غرب،مجموعه مقالات پنجمین همایش ملی زمین شناسی و محیط زیست.

11- مکرم.م، کریمی.م و محمدی.م،1391، شناسایی آلودگی هیدروکربنهای آروماتیک حلقوی (PAH_s) در رسوبات و خاک سواحل شهرستان دیلم، مجموعه مقالات ششمین همایش ملی زمین شناسی، دانشگاه پیام نور.

12- شاکری.ع،کردمحله.ل و اسماعیلی.ا،1390،برررسی غلظت هیدروکربن های نفتی کل، پلی هیدروآروماتیک ها و آلیفاتیک ها در خاک مناطق نفتی استان بوشهر، مجموعه مقالات پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران.

13- حزبه.م،1392، بررسی توزیع و پهنه بندی کل هیدروکربن های نفتی((TPHs و هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs) در خاک منطقه صنعتی 3 نفت و گاز اهواز، پایان نامه کارشناسی ارشد واحد علوم تحقیقات خوزستان.

14-  Vane,CH.,kim,AW.,beriro,D.cave,MR.,knights,K.,Hayes,V.and nathanail,P. 2014. Polycyclic aromatic hydro carbons (PAH) and poly chlorinated biphenyls (PCB) in urbon soils of Greater Londonuk. University of دothing ham.Pages 1-25.

15-  Mustafa, O., muezzinoglu, A.and Bozlaker, A. 2008.Atmospheric concentrations, dry de position and air-soil exchange of poly cyclic aromatic hydrocarbons (PAH_S) in an industrial region in Turkey. Journal of hzardous materials. 153. 1093-1102.

16-  Adewole,G.,Adewole,T.and fuoma,E. Environmental aspect of oil and water-based drilling muds and cutting from Dibi and Ewan off-shore wells in the Niger Delta , Nigeria. 2010. African Journal of Environmental Science and technology. 4 (5), pp.284-292.