بررسی آلودگی آب زیرزمینی محدوده پالایشگاه شازند به BTEX و MTBE

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی گروه علوم زمین، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 کارشناس ارشد آب‌شناسی، گروه علوم زمین، دانشگاه تبریز، تبریز،ایران

3 رئیس محیط زیست پالایشگاه نفت امام خمینی شازند، اراک، ایران

10.22034/jest.2018.17977.2693

چکیده

زمینه و هدف: پالایشگاه شازند به عنوان بزرگ­ترین واحد تولید بنزین در خاورمیانه در فاصله 22 کیلومتری جنوب غربی اراک و در شمال شرقی دشت شازند قرار گرفته است. به دلیل وجود تأسیسات پالایشی، مخازن متعدد نگهداری نفت خام و فرآورده­های نفتی، خطوط لوله انتقال فراوده­های نفتی مربوط به پالایشگاه شازند، احتمال نشت مواد آلاینده از مخازن و لوله­ها به محیط‌ خاک و آب زیرزمینی وجود دارد. آبخوان دشت شازند از نوع آزاد و متشکل از رسوبات آبرفتی دانه درشت بوده و جهت جریان از پالایشگاه به سمت چاه­های کشاورزی، مرکز دشت می­باشد. بنابراین، آلودگی آب زیرزمینی ناشی از آلاینده­های نفتی پالایشگاه شازند مورد بررسی قرار گرفت.
روش بررسی: در این پژوهش، از 16 حلقه چاه در منطقه مورد مطالعه نمونه­برداری در خرداد ماه 1394 صورت گرفت و جهت تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال گردید. آزمایش ترکیبات BTEX و MTBE براساس روش گازکروماتوگرافی با آشکارساز یونیزاسیون شعله­ای (GC-FID) [1] انجام شد. جهت بررسی آلودگی منطقه مورد مطالعه، نتایج حاصل از آنالیز ترکیبات BTEX و MTBE با استانداردهای معتبر آب شرب و کشاورزی مقایسه گردید.
یافته­ها: نتایج نشان­دهنده آلوده بودن 6 حلقه چاه  واقع در قسمت شرق و جنوب پالایشگاه و شرق و شمال شرقی پتروشیمی نسبت به ترکیبات BTEX و MTBE است. بخشی از آلودگی­های موجود در آب زیرزمینی منشأ جوی داشته و از طریق نزولات جوی وارد آب­ زیرزمینی منطقه شده است و بخش دیگر مربوط به نشت از تأسیسات، مخازن و خطوط انتقال می­باشد. 
بحث و نتیجه­گیری: با توجه به آلودگی موجود در منطقه و آلودگی­های احتمالی دیگر، پیشنهاد می­شود پیش از هر اقدام برای پاک­سازی، منشأ دقیق آلودگی شناسایی و با توجه به شرایط منطقه و نظرات کارشناسی روش مناسب جهت پاک­سازی منطقه انتخاب گردد.



 [1] -Gas Chromatography – Flame Ionization Detector

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره شش، شهریور  ماه 99

بررسی آلودگی آب زیرزمینی محدوده پالایشگاه شازند به BTEX و MTBE

 

عبدالرضا واعظی هیر[1]*

vaezihir@yahoo.com

ساناز قبادیان[2]

علیرضا گل­محمدی[3]

تاریخ دریافت: 07/03/95

تاریخ پذیرش:24/03/96

چکیده

زمینه و هدف: پالایشگاه شازند به عنوان بزرگ­ترین واحد تولید بنزین در خاورمیانه در فاصله 22 کیلومتری جنوب غربی اراک و در شمال شرقی دشت شازند قرار گرفته است. به دلیل وجود تأسیسات پالایشی، مخازن متعدد نگهداری نفت خام و فرآورده­های نفتی، خطوط لوله انتقال فراوده­های نفتی مربوط به پالایشگاه شازند، احتمال نشت مواد آلاینده از مخازن و لوله­ها به محیط‌ خاک و آب زیرزمینی وجود دارد. آبخوان دشت شازند از نوع آزاد و متشکل از رسوبات آبرفتی دانه درشت بوده و جهت جریان از پالایشگاه به سمت چاه­های کشاورزی، مرکز دشت می­باشد. بنابراین، آلودگی آب زیرزمینی ناشی از آلاینده­های نفتی پالایشگاه شازند مورد بررسی قرار گرفت.

روش بررسی: در این پژوهش، از 16 حلقه چاه در منطقه مورد مطالعه نمونه­برداری در خرداد ماه 1394 صورت گرفت و جهت تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه ارسال گردید. آزمایش ترکیبات BTEX و MTBE براساس روش گازکروماتوگرافی با آشکارساز یونیزاسیون شعله­ای (GC-FID) [4] انجام شد. جهت بررسی آلودگی منطقه مورد مطالعه، نتایج حاصل از آنالیز ترکیبات BTEX و MTBE با استانداردهای معتبر آب شرب و کشاورزی مقایسه گردید.

یافته­ها: نتایج نشان­دهنده آلوده بودن 6 حلقه چاه  واقع در قسمت شرق و جنوب پالایشگاه و شرق و شمال شرقی پتروشیمی نسبت به ترکیبات BTEX و MTBE است. بخشی از آلودگی­های موجود در آب زیرزمینی منشأ جوی داشته و از طریق نزولات جوی وارد آب­ زیرزمینی منطقه شده است و بخش دیگر مربوط به نشت از تأسیسات، مخازن و خطوط انتقال می­باشد. 

بحث و نتیجه­گیری: با توجه به آلودگی موجود در منطقه و آلودگی­های احتمالی دیگر، پیشنهاد می­شود پیش از هر اقدام برای پاک­سازی، منشأ دقیق آلودگی شناسایی و با توجه به شرایط منطقه و نظرات کارشناسی روش مناسب جهت پاک­سازی منطقه انتخاب گردد.

واژه­های کلیدی: پالایشگاه شازند، آلودگی آب زیرزمینی، استاندارد آب شرب و آبیاری، BTEX، MTBE

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 22, No.6,August, 2020

 

 


The study of oil-contamination groundwater due to Shazand Refinery

 

Abodrreza Vaezihir[5]

vaezihir@yahoo.com

 Sanaz Qobadian[6]

Alireza Golmohamadi[7]

 

Accepted: 2017.06.14

Received:2016.07.25

Abstract

Background and Purpose: Shazand oil refinery, as the biggest producer of gasoline in the Middle East, is located 22 km to the Southwest of Arak and the Northeast of Shazand plain. Due to presence of various storage tanks of crude oil and oil products, processing unites and conveyance lines of oil products, it is very possible the leakage of pollution from tanks and conveyance lines into the soil and groundwater. Shazand plain aquifer is an unconfined and consists of coarse-grained alluvial deposits with a flow direction from the refinery to the agriculture wells which are located at the center of plain. Hence, groundwater contamination, which was resulted from the oil pollution of Shazand refinery was investigated.

Material and Method: In this study, 16 wells were sampled in study area on Jun 2015 and they delivered to laboratory for analyzing. Compound BTEX and MTBE analyzed by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID[8]). To investigate contamination in study area, results of analyses of BTEX and MTBE were compared with valid standards of drinking and agriculture water.

Result: The results show that 6 wells are polluted at the East and South of refinery and the east and Northeast of petrochemical complex. A part of the groundwater contamination was due to atmospheric washout and the other part relates to leak from utilities, tanks and conveyance lines.

Discussion & Conclusion: Considering the already existing and the other possible forms of contamination in the area, it is proposed that before taking, the exact source of contamination be identified and proper measures to clean the area be chosen based on expert opinion.

Keywords: Shazand Refinery, Groundwater Contamination, Drinking Water and Irrigation Water Standard, BTEX, MTBE

 

مقدمه

 

در بین صنایع آلاینده خطرناک، پتروشیمی و پالایشگاه­ها به عنوان صنایع استراتژیک از یک طرف و از طرف دیگر به دلیل استفاده، فرآوری و پالایش مواد نفتی همواره یک تهدید بالقوه برای محیط‌زیست محسوب می­شوند. زمانی که غلظت یک ماده در محیط فراتر از حد مجاز بهداشتی برسد، به آن ماده آلاینده[9] گفته می­شود. ورود آلاینده­ها به محیط پیرامون مکان­های صنعتی (پتروشیمی و پالایشگاه) از طریق نشت مخازن زیرزمینی و روزمینی، خطوط انتقال، حمل و نقل فراورده­های نفتی و ... صورت می­گیرد. از میان مواد آلاینده، هیدروکربن­های نفتی  از مهم­ترین آلاینده­های آلی محیط‌زیست­ هستند که به دلیل سمی بودن، سرطان­زایی و ایجاد تغییرات موتاژنتیکی (تغییرات جهش­زایی)، وجود آن­ها در طبیعت، نگرانی­های بسیاری را سبب شده است (1). مهم‌ترین قسمت آلاینده­های نفتی، بخش محلول آنها  از قبیل BTEX [10] و افزودنی­هایی مثل MTBE [11] است که در آب زیرزمینی تشکیل ابر آلودگی[12]  را می­دهند (2). MTBE یک ماده آلی اکسیژن­دار است که در نتیجه واکنش شیمیایی متانول[13] و ایزوبوتان[14] تولید می­شود قابلیت انحلال MTBE نسبت به سایر ترکیبات بنزین بیش­تر است و نسبت به بنزن تمایل کم­تری به جذب توسط رسوبات و مقاومت بیش­تری به تجزیه زیستی دارد [3]. IARC این ماده را در گروهی که خاصیت سرطان­زایی ندارد قرار داده است اما نوشیدن و استنشاق آن بیش از حد مجاز تعیین شده موجب تهوع، آسیب به کلیه و کبد و تأثیرات سوء بر سیستم عصبی می­شود (4). BTEX ترکیبات آروماتیکی هستند که شامل بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و ایزومرهای زایلن (ارتوزایلن، متازایلن و پارازایلن) می­باشند. همان­طور که گفته شد، BTEX قابلیت انحلال نسبتاً بالایی در آب داشته بطوری که بنزن، تولوئن، زایلن­ها و اتیل­بنزن به ترتیب بیش­ترین تا کم­ترین قابلیت حلالیت­پذیری در آب را دارا می­باشند. به علت تمایل جذب BTEX توسط رسوبات، سرعت حرکت آن­ها در آب زیرزمینی کمتر از MTBE می­باشد. از بین تشکیل­دهنده­های BTEX، تنها بنزن به عنوان ماده سرطان­زا شناخته شده است (5).

نمونه­ای از مطالعات صورت گرفته در این زمینه، بررسی آلودگی آب­خوان اصفهان-برخوار توسط هیدروکربن­های آلی فرار از قبیل ترکیبات BTEX ناشی از تأسیسات نفتی پالایشگاه و پتروشیمی اصفهان می­باشد. نتایج حاصل از آنالیزها نشان­دهنده غلظت بالای آلاینده نفتی در دو منطقه بوده که ناشی از نشت مخازن زیرزمینی و روزمینی متعلق به شرکت پخش فراورده­های نفتی و پالایشگاه نفت اصفهان و 6 خط اصلی لوله زیرزمینی جهت انتقال بنزین و سایر فراورده­هی پالایشی که مهم­ترین منشأ آلودگی آب زیرمینی می­باشند (6). همچنین آلودگی هیدروکربنی در محدوده آب­خوان مجتمع پتروپالایشی تبریز مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج بدست آمده 8 نمونه داخل پالایشگاه و 18 نمونه پایین­دست پالایشگاه و روستای کجاآباد غلظت برخی مواد هیدروکربنی بالا بوده که بیانگر آلوده بودن این نقاط می­باشد (7). در ارتباط با پالایشگاه آبادان گسترش و ضخامت نفت شناور بر روی آب­های زیرزمینی ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که مواد نفتی فقط در دو حلقه چاه که ناشی از فعالیت­های اخیر پالایشگاه بوده­ مشاهده گردید و اغلب مواد نفتی پخش شده در زمان جنگ و بعد از آن جذب رس موجود در لایه­های زیر سطحی شده­اند (8). همچنین گسترش آلاینده­های آلی ناشی از پتروشیمی و پالایشگاه شازند را در دشت شازند مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش پارامتر PAHs در دو سری نمونه­برداری مورد تجزیه و آنالیز قرار گرفت. در هر دو سری نمونه­ها، این مقادیر در داخل پالایشگاه و پتروشیمی کمتر از مقادیر بیرونی می­باشد که با توجه به جهت جریان آب زیرزمینی قابل توجیه است. در هر دو سری مقادیر غلظت، در چاه‌های خارج پالایشگاه و پتروشیمی به دلیل فرایندهای پخش و انتقال با دور شدن از منبع در جهت جریان کاهش می­یابد (9). در منطقه ری مطالعه صورت گرفته نشان داد که غلظت ترکیبات آروماتیکی در مجاورت حوضچه­ها تبخیر بالا بود و همچنین مخازن روزمینی و زیرزمینی مواد نفتی و آب­شویی خاک­های سطحی نیز از منابع طبیعی آلودگی آب زیرزمینی می­باشد که باعث افزایش غلظت آلاینده­ها شده است (10). پایش ترکیبات MTBE و BTEX در آب زیرزمینی کاتولینا (شمال­شرقی اسپانیا) نشان داد که نسبت MTBE/BTEX بیش از 250 بوده و غلظت MTBE در حدود 200 برابر غلظت BTEX به دلیل قابلیت انحلال بالای MTBE نسبت به BTEX در منبع انتشار می­باشد. همچنین، منبع اصلی آلودگی در منطقه، نشت ناشی از مخازن زیرزمینی در ایستگاه­های سرویس­دهی بنزین است (11). بررسی آلودگی آب زیرزمینی و خاک بعد از بمباران NATO در محدوده پالایشگاه نفت NIS-Novi Sad  با استفاده از روش ارزیابی خطرات (RBCA) بیان­گر این موضوع است که مقدار بنزن نسبت به سایر ترکیبات BTEX در آب زیرزمینی و خاک بیشتر بوده، به­طوری که محتوی بنزن در آب زیرزمینی 3 تا 30 برابر بیش­تر از حداکثر غلظت مجاز تعیین شده می­باشد. همچنین براساس نمونه­برداری­های صورت گرفته، ماده نفتی (احتمالاً بنزین) بر روی در قسمت غربی پالایشگاه و جنوب شرقی پالایشگاه نفت مشخص گردید (12).

به دلیل حضور تأسیسات روزمینی و زیرزمینی متعدد در
محدوده مجتمع بخش و پالایشگاه شازند، احتمال نشت مواد نفتی به محیط آب و خاک و آلودگی آن­ها دور از انتظار نمی­باشد. همچنین با توجه به این­که، جهت جریان آب زیرزمینی به سمت اراضی کشاورزی کزاز و مرکز دشت می­باشد در صورت بروز آلودگی، چاه­های کشاورزی و آب شرب منطقه را در خطر جدی آلودگی قرار خواهند گرفت. از این رو، بررسی آلودگی نفتی منطقه مورد مطالعه ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی آلودگی احتمالی آبخوان مجتمع پخش و پالایشگاه شازند توسط آلاینده­های نفتی و مقایسه غلظت آلاینده­ها با استانداردهای معتبر می­باشد. چهار ترکیب BTEX و  ماده MTBE به عنوان  آلاینده­های محلول و خطرناک نفتی به عنوان شاخص آلودگی آبخوان مورد بررسی و آنالیز قرار گرفت. همچنین، تعیین تقریبی منشاء آلاینده­های آب زیرزمینی جز اهداف این پژوهش بوده است.

- منطقه مورد مطالعه

مجتمع پخش و پالایشگاه شازند با وسعت 6 کیلومتر مربع در 22 کلیومتری جنوب غربی استان مرکزی، شمال دشت شازند و در مسیر جاده ملایر-بروجرد واقع شده است (شکل 1 / Fig. 1). ظرفیت این پالایشگاه در حال حاضر به 250 هزار بشکه در روز رسیده است که با داشتن 15 واحد پالایشی و 5 واحد سرویس جانبی فراورده­هایی از قبیل بنزین، گازوئیل، قیر و آسفالت، پروپیلن، ، گاز مایع و.... را تولید می­کند.

 

 

 

شکل 1-  موقعیت منطقه مورد مطالعه

Fig. 1- The location of case study area


-هیدروژئولوژی

 

حوضه آبریز شازند از رسوبات آهکی و دولومیتی فراوانی که ارتفاعات و آبرفتهای عهد حاضر و قدیمی که دشت را شامل می­شوند تشکیل شده است. در بین سازندهای آهکی منطقه، Kol حایز اهمیت است زیرا منابع آب کارستی  این سازند نقش اصلی در تغذیه آب­های زیرزمینی آبرفتی را بر عهده دارند. آبرفت‌های عهد حاضر از عناصر دانه درشت، دانه متوسط و درصد کمی سیلت تشکیل شده و دارای نفوذپذیری مناسبی نسبت به آبرفت­های قدیمی می­باشند.  براساس آزمایش پمپاژ در دشت، ضریب قابلیت انتقال 2500 متر مربع در روز در مناطق مرکزی محاسبه شده که به سمت حاشیه دشت این مقدار به کم­تر از 500 متر مربع در روز رسیده و حداقل 150 متر مربع در روز می­باشد. همچنین، ضریب ذخیره متوسط دشت 5% برآورد شده است (13). جهت ترسیم خطوط هم­پتانسیل و تعیین جهت جریان آب زیرزمینی از نرم­افزار Arc GIS 10.2 و اطلاعات پیزومترهای موجود در دشت شازند (اخذ شده از شرکت آب منطقه­ای آب استان مرکزی) استفاده شده است. براساس شکل 2، جریان از جنوب شرق و جنوب به سمت شمال غرب (خروجی دشت) می­باشد (از پالایشگاه و
مجتمع پخش به سمت پتروشیمی و روستای کزاز). بنابراین در صورت بروز آلودگی توسط پالایشگاه و پتروشیمی در منطقه، بیش­ترین خطر متوجه روستای کزاز و زمین­هایی است که در جهت جریان آب زیرزمینی قرار گرفته­اند.

- نمونه­برداری از چاه­های بهره­برداری

جهت بررسی آلودگی آبخوان منطقه توسط مواد نفتی از 16 حلقه چاه شامل 7 حلقه چاه داخل پالایشگاه [R1, R2, R4, R5, R6, R7]، 1 حلقه چاه داخل مجتمع پخش، 3 حلقه چاه داخل پتروشیمی [P3, P2, P1] و 5 حلقه چاه محیط پیرامون پالایشگاه (همجوار با روستای کزاز) [W1،W2،W3،W4،W5] نمونه‌برداری در خردادماه 1394 صورت گرفت (شکل 2 / Fig. 2). از هر محل یک نمونه 60 سی‌سی شیشه کدر نمونه برداشته شده و به منظور از بین بردن باکتری­ها و جلوگیری از تجزیه بیولوژیکی مواد نفتی به هر نمونه 6/0 سی‌سی سدیم آزاید (NaN3) اضافه گشته است. جهت اندازه­گیری پارامترهایی از قبیل BTEX و MTBE نمونه­ها به آزمایشگاه ارسال گردید و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته­اند.

 

 

 

شکل2- جهت جریان آب زیرزمینی (اردیبهشت 1392) در منطقه مورد مطالعه؛ موقعیت نقاط نمونه­برداری برای آنالیز مواد نفتی (خرداد 1394)

Fig. 2- Flow direction of groundwater in the area (April - May 2013);The location of sampling points for oil compound analysis (May 2015)

 

 

 

- روش آنالیز و آماده­سازی نمونه­ها

در این پژوهش، تعیین ترکیبات BTEX و MTBE از روش GC-FID (Gas Chromatography – Flame Ionization Detector) استفاده گردید. کروماتوگرافی گازی شامل فاز متحرک و ثابت است که  فاز متحرک از میان فاز ثابت عبور می­کند و در طی این عمل، اجزاء مختلف تشکیل­دهنده نمونه براساس انحلال­پذیری متفاوت در این فاز مشخص می­شوند. آشکارساز یوانیزاسیون شعله­ای (FID) یک ابزار علمی که غلظت گونه­های آلی را در جریان گاز اندازه­گیری می­کند.در فرایند استخراج توسط فضای فوقانی روش کار بدین گونه است که مقدار 5 میلی­لیتر از نمونه به همراه 5/0 ­گرم سدیم­کلراید در یک ویال کرپ می­شود و به مدت 30 دقیقه در آون در دمای 100 درجه سانتی­گراد قرار داده شده تا ظرف حاوی نمونه گرم و اجازه داده می­شود تا ترکیبات آلی فرار بخار شوند و به فضای فوقانی ظرف منتقل شوند. سپس بین بخار موجود در بخش فوقانی ظرف و نمونه آبی تعادل برقرار می­شود و قسمتی از بخار توسط سرنگ Gastight کشیده شده و برای تزریق به دستگاه GC تزریق می­گردد. در این پژوهش از دستگاه گاز کزوماتوگراف YL-6500 استفاده شده است.

 

بحث و نتایج

نتایج حاصل از آنالیز نمونه­ها براساس اجزای تشکیل­دهنده BTEX و MTBE در جدول 1/ Table 1،  برای نمونه­های آب زیرزمینی نشان داده شده است.

 

 

جدول 1-  نتایج آنالیز مواد نفتی آب زیرزمینی (خرداد 1394)

Table 1- Groundwater analysis results of oil compound (May 2015)

غلظت ترکیبات

MTBE (µg/L*)

Benzene (µg/L)

Toluene (µg/L)

Ethylbenzene  (µg/L)

p-xylene (µg/L)

m-xylene (µg/L)

o-xylene (µg/l)

شماره نمونه

R1

ND**

ND

ND

ND

ND

ND

1006

R2

ND

58

ND

ND

ND

88/123

79/112

R3

ND

ND

ND

ND

766

796

700

R4

5

ND

ND

ND

ND

ND

483

R5

ND

751

ND

ND

ND

ND

ND

R6

ND

ND

ND

ND

4/238

7/143

ND

R7

ND

ND

ND

7/343

75/103

ND

ND

P1

ND

ND

ND

ND

75/325

68/52

84/177

P2

ND

79/33

ND

77/341

16/208

ND

94/883

P3

ND

698

ND

ND

ND

ND

566

W1

2

ND

115

ND

ND

ND

315

W2

7

ND

ND

ND

101

ND

1291

W3

2

ND

ND

ND

06/522

64/82

43/145

W4

112

ND

ND

ND

ND

ND

ND

W5

ND

ND

ND

ND

ND

ND

673

D1

ND

ND

ND

ND

ND

ND

585

                *1 µg/l = 0.001 mg/l

                **ND = Not Detected

 

 

 حداکثر غلظت مجاز بنزن در آب شرب توسط EPA1 ISIRI2-1053 و  QPHR3به ترتیب 5، 10 و µg/L 1 تعیین شده است (4، 14، 15). همچنین، حداکثر غلظت مجاز این ماده در آب آبیاری µg/L800 می­باشد (16). در چهار نمونه R2 (شرق پالایشگاه)، R5 (جنوب پالایشگاه)، P2 و P3 (شرق پتروشیمی) غلظت این ماده بیش از حد مجاز تعیین شده توسط استانداردهای آب شرب بوده و این مناطق نسبت به بنزن آلوده می­باشند در حالی که به دلیل پایین بودن غلظت بنزن در نمونه­ها نسبت به استاندارد آب آبیاری، این آب­ها مناسب برای مصارف کشاورزی می­باشند (شکل 3-الف / Fig. 3-a). حداکثر غلظت مجاز تولوئن در آب شرب EPA ،
ISIRI-1053 و QPHR به ترتیب 1000، 700 و µg/L 800 تعیین گردیده است (4، 14، 15). علاوه بر این، حداکثر غلظت مجاز تولوئن در آب آبیاری را mg/L 39 برآورد شده است (16). در تمام نمونه­ها براساس استانداردهای فوق، غلظت تولوئن کم­تر از حداکثر غلظت مجاز کم­تر از حد مجاز تعیین شده است. علت کم بودن غلظت تولوئن نسبت سایر ترکیبات آروماتیک در نمونه­ها می­تواند به قابلیت تجزیه زیستی بالای این ترکیب مربوط باشد. در شرایط هوازی تولوئن قبل از سایر ترکیبات آروماتیک توسط باکتری­ها تجزیه‌شده و غلظت پایین آن در آب زیرزمینی قابل انتظار می­باشد (شکل3-ب / Fig. 3-b).  

 

 

الف/a

ب/b

شکل 3-الف) غلظت بنزن در نمونه­های آب زیرزمینی اندازه­گیری شده نسبت به استانداردهای آب شرب و استاندارد آب آبیاری؛ ب) غلظت تولوئن در نمونه­هایآب زیرزمینی اندازه­گیری شده نسبت به استانداردهای آب شرب

Fig. 3- a) The concentration of benzene in the groundwater samples, compared against drinking water and irrigation water standards; b) The concentration

of toluene in the groundwater samples, compared against drinking water standards

 

 

 حداکثر غلظت مجاز زایلن در آب شرب 10000، 500 و µg/L 600 به ترتیب توسط EPA ، ISIRI-1053 و QPHR تعیین شده است (4، 14، 15). حداکثر غلظت این ماده در آب آبیاری را  mg/L 31 می­باشد (16). مطابق شکل 4-الف / Fig. 4-a، تمامی نمونه­ها براساس حد مجاز تعیین شده توسط EPA، عاری از هر گونه آلودگی نسبت به زایلن بوده و از این رو مناسب برای شرب می­باشند در حالی که با توجه به استاندارد تعیین شده توسط ISIRI-1053 و QPHR، اغلب نمونه­ها از قبیل R1 (شرق پالایشگاه)، R3 (غرب پالایشگاه)،D1 (شمال مجتمع پخش)، P2 و P3 (شرق پتروشیمی) و W2، W3 و W5 (پیرامون پالایشگاه) نسبت به این ترکیب آلوده می­باشند. این در حالی است که، براساس

[1] - Environment Protection Agency

2- Institute of Standard and Industrial Research of Iran

3- Queensland Public Health Regulation

 استاندارد تعیین شده برای آب آبیاری، آب زیرزمینی مناسب برای این قبیل مصارف می­باشد (شکل 4-ب / Fig. 4-b). حداکثر غلظت مجاز تعیین شده اتیل­بنزن در آب شرب توسط EPA، ISIRI-1053 و QPHR به ترتیب  700، 300 و µg/L 300 می­باشد (4، 14، 15). همچنین حداکثر غلظت مجاز این ماده در آب آبیاری ppm 18 تعیین شده است (16). براساس شکل 4-ج / Fig. 4-c، دو نمونه R7 (مرکز پالایشگاه نزدیک حوضچه­های تبخیر) و P3 (شرق پتروشیمی) با توجه به استاندارد ISIRI-1053 و QPHR نسبت به اتیل­بنزن آلوده می­باشند و مناسب برای شرب نمی­باشند در حالی که مطابق با استاندارد EPA غلظت این ماده، در تمام نمونه­ها کم­تر از حد مجاز تعیین شده بوده و نشان دهنده مناسب بودن آب زیرزمینی برای شرب می­باشد. همچنین، آب زیرزمینی مناسب برای آبیاری است زیرا غلظت اتیل­بنزن در تمامی نمونه­ها کمتر از حد مجاز تعیین شده می­باشد. EPA حداکثر غلظت مجاز MTBE را µg/L40-20 و ISIRI-1053 حداکثر غلظت مطلوب آن را µg/L 15 تعیین کرده­اند (4، 15). مقایسه مقادیر اندازه­گیری شده MTBE با دو استاندارد فوق الذکر نشان­دهنده عدم آلودگی تمام نمونه­ها نسبت به MTBE می­باشد بجز نمونه W4 (منطقه پیرامونی جنوب پالایشگاه) که در آن غلظت این ترکیب بیش از مقدار تعیین شده است (شکل 4-د/ Fig. 4-d).

 

 

ب / b

ج / c

د / d

الف/ a

4-الف) غلظت زایلن در نمونه­های آب زیرزمینی اندازه­گیری شده نسبت به استانداردهای آب شرب؛ ب) غلظت زایلن در نمونه­های آب زیرزمینی اندازه­گیری شده نسبت به استاندارد آب آبیاری؛ ج) غلظت اتیل­بنزن در نمونه­های آب زیرزمینی اندازه­گیری شده نسبت به استانداردهای آب شرب ؛ د) غلظت MTBE در نمونه­های آب زیرزمینی اندازه­گیری شده نسبت به استاندارد آب شرب

Fig. 4- a) The concentration of xylene in the groundwater samples, compared against drinking water standards; b) The concentration of xylene in the groundwater samples, compared against irrigation water standards; c) The concentration of ethylbenzene in the groundwater samples, compared against drinking standards; d) The concentration of MTBE in the groundwater samples, compared against drinking water standards


 

-بررسی تغییرات مکانی غلظت آلاینده­ها

 

از میان نمونه­های برداشته شده از منطقه، در دو نمونه P2 و P3 (شرق پتروشیمی) غلظت بنزن به ترتیب 7/33 و µg/L 698 بوده که حضور این ماده در این دو نمونه می­تواند به نشت احتمالی از خط لوله انتقال نفتا از پالایشگاه به پتروشیمی باشد. همچنین، غلظت بنزن در دو نمونه R5 و R2 به ترتیب 751 و µg/L 58 اندازه ­گیری شده است که به دلیل نزدیکی به مخازن فراورده­های نفتی و مخزن با سابقه نشتی  قابل توجیه می­باشد. علاوه بر این، غلظت بنزن در تمام نمونه­های متعلق به محیط پیرامونی پالایشگاه کم بوده و  ناشی از انتقال از جو توسط نزولات جوی می­باشد. براساس نقشه غلظت  BTEX بیشترین غلظت مربوط به نمونه R3 (µg/L 2262) و کم­ترین غلظت مربوط به نمونه R7 (µg/L 7/103) اندازه‌گیری شده است (W4 مقدار BTEX تشخیص داده نشده­ است). با توجه به نتایج فوق و شکل 5- الف / FIG. 5-a، می­توان بیان کرد که غلظت این ترکیب در غرب و جنوب پالایشگاه و شرق پتروشیمی بیش­تر از سایر نقاط است. عدم تغییرات BTEX با جهت جریان به این دلیل می­باشد که پالایشگاه شازند، یک پالایشگاه جوان بوده و طبیعی است که نشت­های اتفاق افتاده در آن در سال­های اخیر افتاده است. بنابراین، الگوی گسترش آلاینده هنوز تحت تأثیر جریان آب زیرزمینی شکل نگرفته است. به عبارت دیگر گسترش آلاینده در آبخوان هنوز محدود بوده و ناشی از نشت­های نقطه­ای در پالایشگاه می­باشد. بدیهی است با گسترش بیشتر آلاینده­ها در جهت جریان میزان غلظت در جهت جریان آب زیرزمینی افزایش خواهد یافت. با توجه به شکل 5-ب / Fig. 5-b، بیش­ترین و کم­ترین غلظت MTBE مربوط به نمونه W4 (µg/L 112( و مربوط به دو نمونه W1 و W3 (µg/L 2) (پیرامون پالایشگاه) است. مقدار کم MTBE موجود در چاه­های پیرامونی پالایشگاه می­تواند ناشی آب باران حاوی این ترکیب در منطقه باشد. بخشی از  آلودگی نمونه­ W4 (جنوب پالایشگاه) نسبت به این ماده، احتمالاً مربوط به انتقال از طریق نزولات جوی و بخشی ناشی از نشت از تأسیسات و مخازن پالایشگاه می­باشد.

 

 

الف / a

ب / b

شکل 5- الف) نمودار دایره­ای غلظت BTEX برای نمونه­های آب زیرزمینی؛ ب) مودار دایره­ای غلظت MTBE برای نمونه­های آب زیرزمینی

Fig. 5- b) Pie diagram of BTEX concentration for groundwater samples; b) Pie diagram of MTBE concentration for groundwater samples

 

 

همچنین با توجه به اطلاعات اخذ شده از سازمان محیط زیست استان مرکزی، نتایج آنالیز چاه P7  واقع در شمال شرقی پتروشیمی (شکل 2) و مقایسه آن با استاندار EPA نشان­دهنده آلوده بودن این چاه می­باشد. این چاه در حقیقت آلوده ترین چاه منطقه بوده و منجر به بروز تنش­های اجتماعی در منطقه شده است. در نهایت با توجه به مقایسه نتایج آنالیز با سه استاندارد فوق الذکر، مناطق آلوده عمدتاً در قسمت شرق و جنوب پالایشگاه و شرق و شمال شرقی پتروشیمی که با توجه به نزدیکی این مناطق به مخازن نفت خام و فرآورده­های نفتی و خطوط انتقال فراوردهای نفتی، حضور این­گونه آلاینده­ها در این مناطق دور از انتظار نیست. بنابراین، در صورتی که اقدامات لازم جهت پاکسازی و رفع آلودگی محیط اعمال نشود آب­خوان منطقه واقع در بخش مرکزی و شمال غربی منطقه مورد مطالعه در خطر آلودگی قرار خواهد گرفت.

 

نتیجه­گیری

بررسی آب زیرزمینی نشان داد که  شرق و جنوب پالایشگاه و شرق پتروشیمی براساس هر سه استاندارد آب شرب نسبت به بنزن آلوده و نامناسب برای شرب می­باشند در حالی که مطابق با استاندارد آب آبیاری تمامی نمونه­ها عاری از هر گونه آلودگی نسبت به این ماده می­باشند [4، 14، 15، 16). به علت قابلیت تجزیه زیستی بالای تولوئن نسبت به سایر ترکیبات آلی در شرایط هوازی، غلظت این ترکیب در هیچ از نمونه­ها بیش از حد مجاز تعیین شده نیست و این آب­ها مناسب برای شرب و کشاورزی می­باشند. همچنین غلظت اتیل بنزن مربوط به نمونه­های واقع در مجاورت حوضچه­های تبخیر و شرق پتروشیمی بیش از حد تعیین شده توسط ISIRI-1053 و QPHR می­باشد در حالی براساس استاندار EPA و ANZECC هیچ یک از نمونه­ها، آلوده به این ترکیب نبوده و مناسب برای مصارف کشاورزی و شرب می­باشند. مقایسه غلظت زایلن نمونه­ها نشان می­دهد که اکثر نمونه­ها باتوجه به دو استاندار ISIRI 1053 و QPHR نسبت به این ماده آلوده می­باشند در حالی که غلظت این ماده در تمامی نمونه­ها کمتر از حد مجاز تعیین شده توسط EPA و آب آبیاری است. مطابق استاندار EPA و  ISIRS-1053 جنوب پالایشگاه نسبت به MTBE آلوده است. به­طور کلی می­توان بیان کرد که قسمت شرق و جنوب پالایشگاه و شرق و شمال شرقی پتروشیمی آلودگی نسبت به ترکیبات BTEX و MTBE محرز است که با توجه به حضور تأسیسات متعدد پالایشی، مخازن و خطوط انتقال فراورده­های نفتی قابل انتظار می­باشد. بنابراین، پیشنهاد می­شود جهت حفاظت از محیط­زیست اقدامات لازم برای پاک­سازی آلودگی، حتی آلودگی به مقدار کم صورت گیرد تا از گسترش بیش­تر آن جلوگیری شود که قبل از آن لازم است منشأ و نوع آلاینده شناسایی و با توجه به شرایط منطقه و نظرات کارشناسی روش مناسب جهت پاکسازی منطقه انتخاب گردد. در راستای بررسی پتانسیل زیست پالایی آب­خوان دشت شازند مقاله­ای با همین عنوان در مجله علوم محیطی در دست داوری می­باشد. براساس آن، به طور کلی از نظر مقادیر pH، EC و DO شرایط جهت تجزیه زیستی آلاینده­ها مناسب بوده ولی از نظر مقدار متوسط دما، غلظت نیترات، نسبت نیترات به فسفات شرایط بهینه وجود ندارد. بنابراین به منظور پاک­سازی آلاینده­ها از آب­خوان پاک­سازی طبیعی کافی نبوده و نیاز به پاک­سازی تهاجمی خواهد بود.

 

منابع

      1.            Cupers C., Pancras T., Grotenhuis T., Rulkens W., 2002. The estimation of PAH bioavailability in contaminated sediments using hydroxypropyl-b-cylodextrin and triton x-100 extraction techniques. Chemosphere, Vol. 46, pp. 1235-1245.

      2.            Fels, J., 1999. Source-identification investigations of petroleum contaminated groundwater in the Missouri Ozarks. Engineering Geology, Vol, 52, pp. 3–13.

      3.            EPA, 1998. Remediation of MTBE contaminated soil and groundwater. Environmental Protection Agency: EPA 510-F-97-015.

      4.            EPA, 2012. Drinking Water Standards and Health Advisories. Washington, DC: The Office of Water U.S. Environmental Protection Agency, see more information in: https://www.epa.gov/dwstandardsregulations/drinking-water-contaminant-human-health-effects-information

      5.            ATSDR, 2007. Toxicological profile for benzene. Agency for Toxic Substances and Disease Registry, see information in: https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp.asp?id=40&tid=14

      6.            Pakrvan, Sh., Saeb, K., Ghysari, M. M., 2014. Study of spreading oil pollutants from Isfahan oil refinery and petrochemical facilities to groundwater. The 7th Conference & Exhibition on Environmental Engineering, Tehran, Iran [In Persian].

      7.            Safari, F., Vaezihir, A. R., Kalejahi, A., 2015. Determination of hydrocarbon contamination and study of biodegradation in the aquifer at Tabriz oil refinery and petrochemical complex site. Advanced Applied Geology, Vol. 5., pp. 48-58.

      8.            Shadizadeh, R., Zavidanpur, M., 2008. The investigation and estimation of amount of oil in groundwater at Abadan oil refinery complex. Water and Wastewater, Vol. 2, pp. 27-36 [In Persian].

      9.            Feyzi, M., Sartaj, M., Fathiyan pur, N., 2007. The investigation of spreading oil pollutants from Shazand petrochemical and oil refinery facilities to groundwater, Arak, Iran. 1st Iranian Petrochemical Conference, Tehran, Iran [In Persian].

  10.            Naseri, H., Modaberi, S., Falsafi, F., 2009. Groundwater contamination due to oil pollutants at industrial area, Shar-e-Rey, South of Tehran, Tehran, Iran. 2nd Conference of Environmental Engineering, Tehran, Iran [In Persian].

  11.            Fraile. J., Ninerola, M. J., Olivella, L., Figueras, M., Ginebreda, A., Vilanova, M., 2002. Monitoring of the Gasoline Oxygenate MTBE and BTEX Compounds in Groundwater in Catalonia (Northeast Spain). The Scientific World, Vol. 2, pp. 1235-1242.

  12.            13- Ministry of Energy of Iran, 2010. The report of prohibition renewal in Shazand area. Water resources office, groundwater group, water organization of Arak, Arak, Iran [In Persian].

  13.            Sokolovic, S., Pavlovic, p., Pavlovic, M., 2000. Risk Assessment of the NIS NOVISAD Oil Refinery Site After NATO Bombing. IUAPPA Praha, Sec. A, pp.72-76.

  14.            QPHR, 2005. Queensland Public Health Regulations. Queensland Government, Brisbane, Australia.

  15.            ISIRSI-1053, 1388. Drinking Water-Physical and Chemical Specification, Institute of Standard and Industrial Research Iran 1053, 5th revision.ICS:13.060.020.

  16.            MfE, 2011. Guideline for Assessing and Managing Petroleum Hydrocarbon Contamination Sites in New Zealand. Ministry for the Environment (New Zealand).

 

 

 



[1] -   عضو هیأت علمی گروه علوم زمین، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

[2] - کارشناس ارشد آب­شناسی، گروه علوم زمین، دانشگاه تبریز، تبریز،ایران

[3] - رئیس محیط زیست پالایشگاه نفت امام خمینی شازند، اراک، ایران

 [4] -Gas Chromatography – Flame Ionization Detector

1- Faculty member of Department of Earth Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran

2- Master of Hydrology, Department of Earth Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran

3- Head of Environment of Imam Khomeini Shazand Oil Refinery, Arak, Iran Faculty member of Earth           Sciences, University of Tabriz, Tabriz

 

 

 

 

[9] - Pollutant

[10] - Benzene Toluene Ethylbenzene Xylene

[11] - Methyl Tertiary Butyl Ether

[12] - Plume

[13] - Methanol

[14]- Isobutanol

      1.            Cupers C., Pancras T., Grotenhuis T., Rulkens W., 2002. The estimation of PAH bioavailability in contaminated sediments using hydroxypropyl-b-cylodextrin and triton x-100 extraction techniques. Chemosphere, Vol. 46, pp. 1235-1245.
      2.            Fels, J., 1999. Source-identification investigations of petroleum contaminated groundwater in the Missouri Ozarks. Engineering Geology, Vol, 52, pp. 3–13.
      3.            EPA, 1998. Remediation of MTBE contaminated soil and groundwater. Environmental Protection Agency: EPA 510-F-97-015.
      4.            EPA, 2012. Drinking Water Standards and Health Advisories. Washington, DC: The Office of Water U.S. Environmental Protection Agency, see more information in: https://www.epa.gov/dwstandardsregulations/drinking-water-contaminant-human-health-effects-information
      5.            ATSDR, 2007. Toxicological profile for benzene. Agency for Toxic Substances and Disease Registry, see information in: https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp.asp?id=40&tid=14
      6.            Pakrvan, Sh., Saeb, K., Ghysari, M. M., 2014. Study of spreading oil pollutants from Isfahan oil refinery and petrochemical facilities to groundwater. The 7th Conference & Exhibition on Environmental Engineering, Tehran, Iran [In Persian].
      7.            Safari, F., Vaezihir, A. R., Kalejahi, A., 2015. Determination of hydrocarbon contamination and study of biodegradation in the aquifer at Tabriz oil refinery and petrochemical complex site. Advanced Applied Geology, Vol. 5., pp. 48-58.
      8.            Shadizadeh, R., Zavidanpur, M., 2008. The investigation and estimation of amount of oil in groundwater at Abadan oil refinery complex. Water and Wastewater, Vol. 2, pp. 27-36 [In Persian].
      9.            Feyzi, M., Sartaj, M., Fathiyan pur, N., 2007. The investigation of spreading oil pollutants from Shazand petrochemical and oil refinery facilities to groundwater, Arak, Iran. 1st Iranian Petrochemical Conference, Tehran, Iran [In Persian].
  10.            Naseri, H., Modaberi, S., Falsafi, F., 2009. Groundwater contamination due to oil pollutants at industrial area, Shar-e-Rey, South of Tehran, Tehran, Iran. 2nd Conference of Environmental Engineering, Tehran, Iran [In Persian].
  11.            Fraile. J., Ninerola, M. J., Olivella, L., Figueras, M., Ginebreda, A., Vilanova, M., 2002. Monitoring of the Gasoline Oxygenate MTBE and BTEX Compounds in Groundwater in Catalonia (Northeast Spain). The Scientific World, Vol. 2, pp. 1235-1242.
  12.            13- Ministry of Energy of Iran, 2010. The report of prohibition renewal in Shazand area. Water resources office, groundwater group, water organization of Arak, Arak, Iran [In Persian].
  13.            Sokolovic, S., Pavlovic, p., Pavlovic, M., 2000. Risk Assessment of the NIS NOVISAD Oil Refinery Site After NATO Bombing. IUAPPA Praha, Sec. A, pp.72-76.
  14.            QPHR, 2005. Queensland Public Health Regulations. Queensland Government, Brisbane, Australia.
  15.            ISIRSI-1053, 1388. Drinking Water-Physical and Chemical Specification, Institute of Standard and Industrial Research Iran 1053, 5th revision.ICS:13.060.020.
  16.            MfE, 2011. Guideline for Assessing and Managing Petroleum Hydrocarbon Contamination Sites in New Zealand. Ministry for the Environment (New Zealand).