Мониторинг окружающей среды

 

В отличие  от воздушных проб, для контроля состава образцов природных и  производственных вод активно используются жидкостная хроматография, атомная  эмиссионная спектрофотометрия, эмиссионная пламенная фотометрия, флуориметрия, инверсионная вольтамперметрия.

 

 

3.4 Оценка  степени загрязнения почв

 

Любую почву  можно рассматривать как гетерогенную, многофазную систему, состоящую  из трёх фаз: твёрдой, жидкой и газообразной. В твёрдой фазе преобладают минеральные образования (50.60 % от общего состава почвы), которые представлены первичными (кварц, полевые шпаты) и вторичными (глинистые минералы: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, смешанослойные минералы; минералы оксидов железа, алюминия, марганца, кремния; минералы-соли: доломит, сода, кальций, магнезит, трона, гипс, ангидрит, мирабилит, галит, фосфаты, нитраты, сульфиды и др.) минералами. К этой же фазе относятся различные органические вещества (до 10 %), в том числе гумус или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение.

Жидкую фазу почвы (почвенный раствор, 25.30 %) составляет вода с растворёнными в ней  органическими и минеральными соединениями, а также газами.

Газовую фазу почвы (15.25 %) составляет «почвенный воздух», включающий газы, заполняющие свободные  от воды поры, а также газы, адсорбированные  коллоидными частицами и растворённые в почвенном растворе.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании  органического вещества, различных  химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции  биологического поглотителя, разрушителя  и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет  разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под  влиянием антропогенной деятельности.

Насчитывается не менее шести типов антропогенно-технических воздействий, которые могут вызвать разного уровня ухудшения почв. В их числе:

– водная и ветровая эрозия;

– засоление, подщелачивание, подкисление;

– заболачивание;

– физическая деградация, включая уплотнение и коркообразование;

– разрушение и отчуждение почвы при строительстве и добыче полезных ископаемых;

– химическое загрязнение почв, которое может быть вызвано следующими причинами:

– атмосферным переносом загрязняющих веществ (тяжёлые металлы, кислые дожди, фтор, мышьяк, радионуклиды, пестициды);

– сельскохозяйственным загрязнением (удобрения, пестициды);

– наземным загрязнением – отвалы крупнотоннажных производств, отвалы топливно-энергетических комплексов, мусор;

– загрязнением нефтью и нефтепродуктами.

Охране от загрязнения подлежат почвы сельскохозяйственных и лесных угодий, включая пашню, сенокосы, пастбища, почвы под многолетними насаждениями, а также заповедников, национальных природных парков, зон  рекреации, населённых пунктов.

Охрана почв от загрязнения должна осуществляться с учётом следующих требований: определение  норм, сроков и техники внесения удобрений, химических мелиорантов и других средств химизации с учётом данных агрохимического обследования почв, прогнозов появления вредителей и болезней, фактического засорения посевов; использование в качестве удобрений и химических мелиорантов отходов промышленности и жилищно-коммунального хозяйства после длительного изучения их химического состава, не допуская внесения в почву отходов, содержащих тяжёлые металлы и другие токсичные элементы и соединения; включение в проекты на новые предприятия и технологические линии очистных сооружений от всех загрязняющих почву компонентов; утилизация и захоронение выбросов, сбросов, отходов, стоков и осадков сточных вод с соблюдением мер по предотвращению загрязнения почв.

Основными критериями, используемыми для оценки степени  загрязнения почв, должны быть предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно допустимые количества (ОДК) химических веществ в почве, нормативы допустимых количеств загрязняющих веществ в смежных природных средах и в сельскохозяйственной продукции, показатели санитарного состояния почв по ГОСТ 17.4.2.01-81.

К категории  загрязнённых следует относить почвы, в которых количество загрязняющих веществ находится на уровне или выше ПДК.

Почвы, отнесённые к категории загрязнённых, должны находиться под постоянным контролем внутриведомственных и государственных служб контроля. Почвы выводятся из этой категории, и постоянный контроль заменяется на периодический, когда количество в них загрязняющих веществ становится ниже допустимого уровня.

Особое внимание следует уделять почвам, прилегающим  к предприятиям и объектам промышленности, жилищно-коммунальным, сельского хозяйства, транспорта, которые по характеру  своей деятельности могут загрязнять почву посредством выбросов, сбросов, отходов, стоков и осадков сточных  вод.

Классификацию почв по степени загрязнения проводят по предельно допустимым концентрациям (ПДК) химических веществ и их фоновому загрязнению. По степени загрязнения  почвы подразделяются на:

– сильнозагрязнённые;

– среднезагрязнённые;

– слабозагрязнённые.

К сильнозагрязнённым относят почвы, в которых содержание загрязняющих веществ в несколько раз превышает ПДК, имеющие низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-химических, химических и биологических характеристик.

К среднезагрязнённым относят почвы, в которых установлено превышение ПДК без существенных изменений в свойствах почв.

К слабозагрязнённым относят почвы, в которых содержание химических веществ не превышает ПДК, но выше естественного фона.

3.4.1 Отбор  проб и методы контроля загрязнения  почв

Программа обследования почвы определяется целями и задачами исследования с учётом санитарно-эпидемического состояния района, уровня и характера техногенной нагрузки, условий землепользования.

При выборе объектов в первую очередь обследуют  почвы территорий повышенного риска  воздействия на здоровье населения (детские дошкольные, школьные и  лечебные учреждения, селитебные территории, зоны санитарной охраны водоёмов, питьевого  водоснабжения, земли, занятые под  сельхозкультуры, рекреационные зоны и т.д.).

Отбор, транспортирование, хранение, подготовка к анализу и  анализ проб осуществляются в соответствии с утверждёнными нормативными документами.

Контроль  загрязнения почв населённых пунктов  проводится с учётом функциональных зон города. Места отбора проб предварительно отмечаются на картосхеме, отражающей структуру городского ландшафта. Пробная  площадка должна располагаться на типичном для изучаемой территории месте. При неоднородности рельефа площадки выбирают по элементам рельефа. На территорию, подлежащую контролю, составляют описание с указанием адреса, точки отбора, общего рельефа микрорайона, расположение мест отбора и источников загрязнения, растительного покрова, характера  землепользования, уровня грунтовых  вод, типа почвы и других данных, необходимых для правильной оценки и трактовки результатов анализов образцов.

При контроле загрязнения почв промышленными  источниками площадки для отбора проб располагают на площади трёхкратной  величины санитарно-защитной зоны вдоль  векторов розы ветров на расстоянии 100, 200, 300, 500, 1000, 2000, 5000 м и более от источника загрязнения (ГОСТ 17.4.4.02-84).

Для контроля санитарного состояния почв детских  дошкольных, школьных и лечебно-профилактических учреждений, игровых площадок и зон  отдыха отбор проб проводят не менее  двух раз в год весной и осенью. Размер пробной площадки должен быть не более 5х5 м. При контроле санитарного состояния почв территорий детских учреждений и игровых площадок отбор проб проводится отдельно из песочниц и общей территории с глубины 0.10 см.

С каждой песочницы  отбирается одна объединённая проба, составленная из 5 точечных. При необходимости возможен отбор одной объединенной пробы из всех песочниц каждой возрастной группы, составленной из 8-10 точечных проб.

При контроле почв в районе точечных источников загрязнения (выгреба, мусоросборники и т.п.) пробные площадки размером не более 5х5 м закладываются на разном расстоянии от источника и в относительно чистом месте (контроль).

При изучении загрязнения почв транспортными  магистралями пробные площадки закладываются на придорожных полосах с учётом рельефа местности, растительного покрова, метео- и гидрологических условий. Пробы почвы отбирают с узких полос длиной 200.500 м на расстоянии 0.10, 10.50, 50.100 м от полотна дороги. Одна смешанная проба составляется из 20.25 точечных, отобранных с глубины 0.10 см.

При оценке почв сельскохозяйственных территорий пробы почвы отбирают два раза в год (весна, осень) с глубины 0.25 см. На каждые 0.15 га закладывается не менее одной площадки размером 100. 200 м² в зависимости от рельефа местности и условий землепользования.

Точечные  пробы отбирают на пробной площадке из одного или нескольких слоёв или  горизонтов методом конверта, по диагонали  или любым другим способом с таким  расчётом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоёв данного типа почвы. Точечные пробы отбирают ножом или шпателем из прикопок или почвенным буром.

Объединённую  пробу составляют путём смешивания точечных проб, отобранных на одной  пробной площадке.

Для химического  анализа объединённую пробу составляют не менее, чем из пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса объединённой пробы должна быть не менее 1 кг.

Для контроля загрязнения поверхностно распределяющимися  веществами - нефть, нефтепродукты, тяжёлые  металлы и другие точечные пробы  отбирают послойно с глубины 0.5 и 5 . 20 см массой не более 200 г каждая.

При отборе точечных проб и составлении объединённой пробы должна быть исключена возможность  их вторичного загрязнения.

Точечные  пробы почвы, предназначенные для  определения тяжёлых металлов, отбирают инструментом, не содержащим металлов. Перед отбором точечных проб стенку прикопки или поверхности керна следует зачистить ножом из полиэтилена или полистирола, или пластмассовым шпателем.

Точечные  пробы почвы, предназначенные для  определения летучих химических веществ, следует сразу поместить  во флаконы или стеклянные банки  с притёртыми пробками, заполнив их полностью до пробки.

3.4.2 Устройства отбора проб почвы и грунта

Ручные буры типа АМ-7 для взятия и хранения проб почвы массой до 3,5 кг по ГОСТ 15150-69. Состоит  из двух цилиндров буровых, воронки, бойка, ножа, молотка, стаканов, лопатки  и упаковочного ящика.

Бур-пробоотборник  представляет собой металлический  цилиндр, который соединяется с  составной штангой. Цилиндр имеет  режущую поверхность из химически  стойкой закалённой стали. Штанга крепится стопорными винтами и имеет на конце рукоятку для вращения бура. На наконечнике (через 5 см) и штанге (через 20 см) нанесены риски. Проба отбирается вращением пробоотборника за рукоятку против часовой стрелки с одновременным надавливанием. Пробоотборник режущей кромкой направляет почву во внутренний цилиндр, высота которого составляет 20 см, при этом отбирается около 200 г почвы. После отбора бур вытаскивается и почва ссыпается в емкость.

Ручные буры Эйдельмана (Голландия) состоят из набора буров различных типов для разных почв, наращиваемого стержня и рукоятки.

Мотобуры М-10 (ручная подача) и КМ-10 (стойка с цепной подачей и подвижный вращатель), малогабаритные, легкопереносимые предназначены для бурения скважин шнековым способом глубиной до 10 м.

Буровая установка  УКБ-12/25, малогабаритные, легко переносимые  предназначены для бурения скважин  глубиной до 15 м шнековым способом и до 25 м алмазными и твёрдосплавными коронками с промывкой.

Пробы почвы  и грунта хранят в специальных  ёмкостях – алюминиевых бюксах или пенетрационных чашках различных типоразмеров.

Почвы – сложный аналитический объект, включающий неорганические (минеральны

е), органические (гумус) и элементоорганические (органоминеральные) вещества. Один и тот же элемент  может находится в почве в разных химических формах. Так, углерод в почвенном растворе присутствует в органических веществах, ионах карбоната и гидрокарбоната, оксида углерода и т.д. В почвах могут присутствовать практически все элементы, их содержание колеблется в широких пределах: для макроэлементов – от десятых долей до нескольких процентов (Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C) и десятки процентов (81, О); для микро и ультрамикроэлементов - от 10-8 до 10-3 % (Ba, Sr, B, Rb, Cu, V, Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se); промежуточное положение занимают элементы с содержанием 10-2.10-1 % (Ti, Mg, N, P, S, H).

Сложность состава  почв, почвенных растворов и вытяжек, дренажных вод не позволяет автоматически  переносить на них методы, разработанные  для определения элементов в  чистых растворах или в объектах, близких по свойствам почвам (например, минералы и руды).