ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ПОЧВ

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

  • • основные нормативные требования к организации ПЭМ почвенного покрова;
  • • технологии и средства контроля состояния почв;
  • • программы мониторинга качества почв на предприятиях;
  • • основные нормативные требования к организации мониторинга мест складирования и захоронения отходов;

уметь

  • • самостоятельно обосновывать контролируемые объекты и параметры загрязнения почв с учетом приоритетности загрязнителей;
  • • самостоятельно предлагать оптимальные программы мониторинга качества почв;
  • • самостоятельно предлагать оптимальные программы мониторинга мест складирования и захоронения отходов;

владеть

• современными методиками контроля качества почв.

Организация и инструментальное обеспечение мониторинга почв

Усиление государственного контроля над использованием и охраной земель приводит к ужесточению требований к почвенно-экологическим обследованиям территорий, подверженных воздействию нефтегазового комплекса (НГК). В связи с этим основными задачами мониторинга почв являются:

  • • выявление загрязненных почв и определение причин загрязнения и (или) механического нарушения;
  • • оценка экологических последствий загрязнения почвы;
  • • реабилитация и контроль за восстановлением нарушенных почв.

Конечная цель ПЭМ почв — оценка их экологического состояния и разработка экологических требований к их охране (включая предложения по изоляции и рекультивации нарушенных земель).

Как и для других видов мониторинга компонентов окружающей среды, при организации почвенного мониторинга выделяют глобальный, региональный и локальный уровни. Предприятия чаще имеют дело с локальным мониторингом, носящим местный характер. Однако при оценке происходящих изменений в почвах необходимо различать фоновый и импакт- ный мониторинг почв. В первом предполагается организация наблюдений за состоянием почв до начала действия антропогенных нагрузок, второй предусматривает оценки изменении параметров почв при непосредственном воздействии антропогенных факторов.

В соответствии с концепцией государственного мониторинга мониторинг почв проводится в комплексе с другими видами мониторинга и одновременно включает наблюдения:

  • • основных параметров ландшафта, в частности — форм рельефа, вызванных антропогенными изменениями;
  • • составляющих водного баланса территории и их химического состава;
  • • процессов опустынивания, переувлажнения, зарастания, осушения;
  • • состоянием земельного фонда, растительности, микробионтов;
  • • биогеохимического круговорота веществ в системе «почва — растительность».

Согласно ст. 73, 88 Земельного кодекса РФ землепользователи обязаны осуществлять производственный контроль землепользования. Статья 88 Кодекса гласит о том, что организациям НГК земельные участки для разработки полезных ископаемых предоставляются после утверждения проекта рекультивации. Постановлением Правительства РФ от 23 февраля 1994 г. № 140 «О рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы» предписано осуществлять рекультивацию земель юридическими лицами при нарушении поверхности почвы в процессе осуществления строительных и иных работ, а также при загрязнении участков поверхности земли.

Мониторинг почв и земель включает в себя:

  • • выявление деградированных почв с потерей плодородия и определение показателей деградации почв и показателей состояния почвенной биоты и растений;
  • • контроль эффективности процессов рекультивации нарушенных земель (технического и биологического этапов);
  • • контроль загрязнения почв выбросами, сбросами, отходами, стоками и осадками в соответствии с ГОСТ 17.4.3.04—85 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения», СанПиН 2.1.7.1287—03 «Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 16 апреля 2003 г.).

По согласованию с местными органами исполнительной власти, уполномоченными Минприроды России, при использовании земель определяются состав контролируемых параметров, схема размещения пунктов контроля, регламент наблюдений.

При загрязнении почвы в результате аварийных и залповых выбросов должны быть проведены идентификация и количественный анализ загрязняющих почву веществ. По результатам анализа необходимо четко определить зону загрязнения и установить перечень загрязняющих веществ. Отнесение ситуации к ЧС осуществляется по критериям экстремально высоких уровней загрязнения почв согласно Перечню информации о чрезвычайных ситуациях техногенного характера, которые оказали, оказывают, могут оказать негативное воздействие на окружающую природную среду (утв. Росгидрометом 10 октября 2000 г.).

Контролируемые показатели состояния почв. Устойчивость почв к различного рода техногенным нагрузкам определяется многими факторами, поэтому существующие методы и приемы контроля для получения информации о состоянии почв отличаются большим разнообразием (рис. 10.1)1.

При этом все многообразие показателей состояния почв можно свести к следующим группам, подлежащим контролю (табл. 10.1).

Таблица 10.1

Контролируемые показатели почвенного мониторинга (по Ганонюк Э. Н., Малахову С. Г., 1989)

Оцениваемые

показатели

Основные

показатели

Дополнительные

показатели

Степень

загрязнения

Общее содержание загрязняющих веществ в почве, мг/кг; коэффициент накопления загрязняющих веществ

Физикохимические

pH, Eh;

гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г

Титруемая щелочность, мг-экв/100 г; содержание карбонатов (бикарбонатов); содержание окисленных и восстановленных форм элементов с переменной валентностью

Общие

Сумма поглощенных оснований, мг-экв/100 г;

микроагрегатный и гранулометрический составы

Емкость катионного обмена, мг-экв/100 г; степень засоления, %; сухой остаток, %; степень эродированности, %

Миграционные

Содержание экстрагируемых форм химических элементов, мг/л; транслокация в растениях; испарение;

миграция по профилю

Подвижность органоминсраль- ных компонентов, мг/л

Буферные

Устойчивость гумуса; устойчивость почвенного поглощающего комплекса; устойчивость кислотно-основных свойств;

устойчивость ферментативной активности

Обобщенный показатель реакции почв на загрязнение

Агрохимические

Общее содержание гумуса, %; общее содержание азота, фосфора, калия, %

Групповой состав гумуса; содержание водорастворимых органических веществ, мг/100 г;

содержание подвижных форм азота, фосфора, калия, мг/кг

Токсикологические

Активность дегидрогеназ, мкл Н2/(г • сут); дыхание почвы (по выделению С02 или поглощению 02), %; фитоксичность (по изменению энергии прорастания), %

Общая каталитическая активность (разложение перекиси); активность ферментов в циклах углерода, азота и фосфора; влажность завядайия, %; содержание токсичных форм элементов

1 См.: Экология: нефть и газ / А. И. Гриценко [и др.|. М.: Академкнига, 2009.

Схема почвенно-экологического мониторинга

Рис. 10.1. Схема почвенно-экологического мониторинга

Однако перечень показателей должен быть оптимальным для объекта и обеспечиваться реальными наблюдениями. Кроме табличных он может быть расширен с учетом специфики деятельности предприятий и видов почв. В практике наблюдений сложились определенные нормы показателей на различных этапах техногенной нагрузки.

К показателям ранней диагностики относят показатели биологической активность почв, численный и видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных, ферментативную активность почв, интенсивность выделений С02, характеристики ионно-солевого и кислотно-солевого режимов. Они определяются несколько раз за сезон и позволяют выявить начальные стадии деградации почв.

Для текущего контроля и среднесрочной диагностики от одного раза в сезон до одного раза в 2—5 лет применяют показатели катионообменных свойств почв, содержание доступных для растений элементов, мощность и запасы подстилки, состав гумуса.

В целях долгосрочной диагностики такие показатели, как валовый состав почв (включая тяжелые металлы), минеральный состав, содержание и запасы гумуса, показатели структуры и физических свойств почв, определяются 1 раз за 5—10 лет и долее.

Поскольку набор контролируемых показателей состояния почв и методов их контроля достаточно велик и не всегда оправдан, ниже остановимся на методических особенностях организации ПЭМ па предприятиях НГК.

Существует несколько официальных перечней веществ, нормируемых в почве, которые подлежат контролю в рамках системы мониторинга:

  • • Перечень химических веществ в почве, по которым установлены ПДК и ОДК (№ 6229—91, с дополнением № 1 к нему — «Перечень ОДК тяжелых металлов и мышьяка» (но ОДК см. следующий документ);
  • • ГН 2.1.7.2511—09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы»[1];
  • • ГОСТ 17.4.1.02—83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения»;
  • • ГОСТ 17.4.2.01-81 (СТ СЭВ 4470-84) «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния».

В перечни включены в основном пестициды (около 140 наименований), минеральные удобрения (около 10), 10 тяжелых металлов (Pb, Cd, Hg, Cr, Си, Ni, Со, Mn, Zn, V), As, Sb, некоторые неорганические анионы (нитраты, сульфаты, фосфаты, хлориды, фториды), сера и сероводород, а также более 10 органических соединений, не относящихся к числу ядохимикатов (ацетальдегид, бензин, бензол, изопропилбензол, о-, м- и п-ксилолы, стирол, толуол, формальдегид) и др.

Во многом перечни контролируемых веществ в почвах и в водной среде совпадают. Список веществ, контролируемых в водной среде, практически полностью вбирает в себя список веществ, подлежащих контролю в почвах, за исключением группы пестицидов и других «супертоксикантов», а также ненормируемых в почве (и нормируемых в воде) нескольких десятков других загрязняющих веществ. Сводный перечень приоритетных при контроле почв загрязняющих веществ составляет, по нашему мнению, примерно 30 веществ.

Согласно действующим ГОСТам при контроле загрязнения почвы в качестве основных показателей выступают:

  • • содержание химических веществ в почве;
  • • содержание загрязняющих веществ в смежных природных средах;
  • • показатели санитарного состояния почвы (бактериологические, гельминтологические, энтомологические).

В качестве дополнительных показателей состояния почв могут использоваться показатели биотестирования.

Согласно другому стандарту обязательным при контроле почвы санитарно-защитной зоны предприятия, независимо от его профиля, является определение pH почвы и содержания в ней канцерогенных и радиоактивных веществ, а из санитарно-бактериологических показателей — определение бактерий группы кишечной палочки и титра Clostridium perfringers. Ряд загрязняющих почву химических веществ подлежит определению только при наличии известного источника загрязнения: аммонийный и нитратный азот, хлориды, пестициды, тяжелые металлы в валовых и подвижных формах, нефть и нефтепродукты (НП), летучие фенолы, сернистые соединения, детергенты, мышьяк, цианиды, полихлорированные бифенилы.

Чаще всего для контроля загрязнения почв на объектах НГК в качестве диагностических показателей используются:

  • • морфологическое строение почвенного профиля;
  • • содержание НП в почве и грунтовых водах;
  • • ферментативная активность почвы;
  • • содержание в почве сопутствующих загрязнителей: минеральных солей, тяжелых металлов, канцерогенных веществ.

Эти показатели были закреплены в руководящем документе Мин- нефтепрома СССР (РД 39-0147098-015—90 «Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтегазирома». М., 1990). Инструкции предполагают также контроль загрязнения, возникшего в результате аварийных ситуаций. Для контроля аварийного загрязнения почвы специально устанавливаются режимные пункты наблюдения.

По требованию действующих нормативных документов в санитарнозащитных зонах (СЗЗ) предприятия почва должна быть проверена на содержание канцерогенных веществ. Присутствие этих веществ обычно определяют по содержанию бенз(а)пирена.

Таким образом, с учетом нормативных требований к перечню контролируемых показателей основные требования к ПЭМ почвенного покрова представлены в виде табл. 10.2.

Размещение пунктов контроля и регламент наблюдений почвенного покрова. При определении схемы размещения пунктов контроля почв руководствуются требованиями ГОСТ 17.4.3.01—83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору почв», ГОСТ 28168—89 «Почвы. Отбор проб. Полевое определение pH в почвах. Методика потенциометрического определения активности ионов в жидкой фазе» (Пущино, 1991), а также отраслевых руководящих документов. В систематизированном виде они представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.2

Основные требования к организации ПЭМ почвенного покрова

Предмет (условия) контроля

Требования

Загрязнение почв химическими (токсическими) веществами

Выбор контролируемых показателей осуществляется на основании данных инвентаризации источников загрязнения на территории объекта, данных ПДВ, ПДС, проекта нормативов образования и лимитов размещения отходов и других исходных данных, а также с учетом требований Методических указаний по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами (утв. Минздравом СССР 13 марта 1987 г.)[2]

Определение приоритетности химических веществ для контроля загрязненности почв

Класс опасности веществ согласно ГОСТ 17.4.1.02-83

Аварийные выбросы стоков и сточных вод

Набор контролируемых показателей дополняется веществами, поступившими в почву в результате аварии

Перечень показателей для контроля загрязнения почв и оценки качественного состояния

С учетом типа почвы, требований ГОСТ 17.4.2.01—81, ГОСТ 17.4.2.02-83, ГОСТ 17.4.3.06-86,

СанПиН 2.1.7.1287-03

В ы явление д е град и рован н ых почв и определение показателей деградации почв, показателей состояния почвенной биоты и растений

По данным обследований, выполняемых по выявлению деградированных и загрязненных земель в соответствии с Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель (утв. Роскомзсмом 28 декабря 1994 г., Минсельхозпродом России 26 января 1995 г., Минприроды России 15 февраля 1995 г.)

Составление перечня контролируемых показателей при мониторинге земель

С учетом вида использования земель по ГОСТ

17.4.2.03—86

Контроль за процессом рекультивации

Выбор контролируемых показателей с учетом требований утвержденного проекта рекультивации; требований экологических, агротехнических, санитарно- гигиенических, строительных и других нормативов, стандартов и правил в зависимости от вида нарушения почвенного покрова и дальнейшего целевого использования рекультивированных земель

Предмет (условия) контроля

Требования

Контроль за ходом технической рекультивации

Перечень контролируемых показателей составляется с учетом требований ГОСТ 17.5.3.04—83

Контроль за ходом биологической рекультивации

Перечень контролируемых показателей по ГОСТ 17.5.3.04-83

Таблица 103

Требования к размещению пунктов контроля состояния почв

Ко нтрол и ру ем ы е показатели

Нормативные документы

Загрязнение почвы 1111, тяжелыми металлам и, легко мигрирующими веществами

По ГОСТ 17.4.4.02-84, РД 39-0147098-015-90

Приоритетным загрязняющим веществом является жидкость

Выбор схемы размещения пунктов контроля с учетом расположения источников загрязнения на рельефе, а также геохимической и гидрологической обстановки. Схема размещения пунктов контроля составляется согласно Методическим рекомендациям по выявлению деградированных и загрязненных земель (утв. Роскомземом 28 декабря 1994 г., Минсельхозпродом России 26 января 1995 г., Минприроды России 15 февраля 1995 г.)

Отсутствие на обследуемой территории ярко выраженных точечных источников загрязнения (или наличие многих источников, влияние которых перекрывается), а также при площадном источнике (свалки и т.п.)

В соответствии с Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель (утв. Роскомземом 28 декабря

  • 1994 г., Минсельхозпродом России 26 января
  • 1995 г., Минприроды России 15 февраля 1995 г.)

Наличие и расположение пунктов контроля рекультивированных земель

Согласно проекту рекультивации нарушенных земель в соответствии с Основными положениями о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы (утв. Минприроды России и Роскомземом 22 декабря 1995 г.)

Режим мониторинга определяется в зависимости от загрязненности почв и специфики хозяйственной деятельности на объекте. Сеть мониторинга должна быть динамичной и пересматриваться с учетом данных анализов и других сведений.

Разработка схемы мониторинга и проработка режима наблюдений предполагают проведение нескольких этапов работ. Подготовительный этап включает[3]:

  • • установление перечня потенциальных источников загрязнения;
  • • составление карты техногенных нагрузок территории, на которую наносятся источники антропогенного воздействия, зоны их возможного влияния;
  • • рекогносцировочное обследование с целью визуального выявления загрязненных земель и уточнение мест расположения точек пробоотбора, составление схемы отбора (схема отбора зависит от типа источника и характера пространственного распределения загрязняющих веществ в почвах);
  • • исследования с отбором проб по намеченной схеме.

Организация пробоотбора представлена в табл. 10.4.

поступления загрязняющих веществ в почвы

Таблица 10.4

Организация пробоотбора в зависимости от вида источника и характера

Вид источника, путь поступления загрязняющих веществ

Размещение точек пробоотбора

Источник загрязнения точечный, путь поступления загрязняющих веществ воздушный, и предполагается прямо пропорциональная связь между уровнем загрязнения и расстоянием до источника

Отбор образцов проб по 4—8 направлениям (румбам) от источника, с расположением точек отбора более часто вблизи источника и с большими интервалами на удалении от него. Частота и дальность пробоотбора зависит от мощности источника и природно-климатических условий района. В целом рекомендуется отбор по румбам через 0,5; 1; 2; 4; 8; 16 км

Источник загрязнения линейный, путь поступления загрязняющих веществ воздушный

Размещать точки необходимо вдоль источника по линиям, также уменьшая количество точек с расстоянием от него, располагать линии пробоотбора рекомендуется на расстоянии 0,1; 0,2; 0,5 км

Приоритетным загрязняющим веществом является жидкость (нефть и НП)

Система отбора строится в зависимости от сложности ландшафта, геохимической и гидрологической обстановки. Точки отбора объединяются в систему профилей, располагающихся в направлении движения поверхностного стока от места разлива до места промежуточной или конечной аккумуляции. Минимальное количество профилей — 3

На обследуемой территории нет ярко выраженных точечных источников загрязнения (или много источников, влияние которых перекрывается), а также при площадном источнике загрязнения (свалки, полигоны и т.п.)

Рекомендуется проводить отбор проб по равномерной разряженной сетке (размер ячейки — от 1 х 1 до 5 х 5 км)

Чтобы исключить влияние локальных особенностей распределения загрязняющих веществ, отбираются не точечные, а смешанные пробы, состоящие из 15 и более точечных, равномерно распределенных на площадке отборов.

Объем точечных проб одинаков, поэтому для отбора рекомендуется использовать бур. Точечные пробы объединяются и тщательно перемешиваются, после чего из общей массы берут смешанный образец массой около 500 г.

По результатам анализа проб выявляются зоны с наибольшими — 4-м и 5-м — уровнями загрязнения и приоритетные для контроля загрязняющие вещества в соответствии с Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель и Методическими рекомендациями по организации мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду в составе производственного экологического контроля. Земли, загрязненные выше 5-го уровня в обязательном порядке, а выше 4-го уровня — в отдельных случаях, но заключению специалистов, подлежат консервации.

На втором этапе работ на основе проведенных обследований осуществляется выбор участков (пробных площадок) для осуществления мониторинга. Выбранные участки наносятся на карты-схемы. Пробоотбор при этом независимо от того, является ли источник загрязнения точечным или площадным, проводят по равномерной случайно упорядоченной сетке (рекомендуемый размер ячейки от 0,1 х 0,1 до 0,5 х 0,5 км). Внутри ячеек сетки выбирается ключевая (пробная) площадка. В пределах сетки пробная площадка может быть расположена в местах с наиболее характерными условиями местности. Благодаря этому можно более достоверно определить площадь загрязненной территории. Размер ключевого участка определен не менее 10 х Юм. Отбор проб на ключевом участке проводят так же, как и при предварительном обследовании. Для контроля поверхностно распределяющихся веществ (нефть, НП) точечные пробы отбирают послойно с глубины 0—5 и 5—20 см массой не более 200 г каждая.

В целом для предприятий регламент контроля определяется с учетом требований ГОСТ 17.4.3.04—85 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения»:

  • • почвы, отнесенные к категории загрязненных, должны находиться под постоянным контролем — не реже 1 раза в год;
  • • когда количество загрязняющих веществ в почве становится ниже допустимого уровня, постоянный контроль сменяется на периодический (1 раз в пять лет).

В качестве примера приведем план наблюдений за состоянием почв согласно Методическим рекомендациям по организации мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду в составе производственного экологического контроля (табл. 10.5).

Таблица 10.5

План наблюдений за загрязнением почв

№ пробного участка на карте-схеме

Наименование

загрязняющего

вещества

Число плановых измерений в период времени

Методика выполнения измерений

1. В районе шла- монакопителя

Нефтепродукты

1 раз в год весной после оттаивания снега

ПНД Ф 16.1.21-98 ПНД Ф 16.1.41-2004

Хлорид-ион

То же

ГОСТ 26425-85

№ пробного участка на карте-схеме

Наименование

загрязняющего

вещества

Число плановых измерений в период времени

Методика выполнения измерений

2. В районе набл юдател ьной скважины 5

Нефтепродукты

»

ПНД Ф 16.1.21-98 ПНД Ф 16.1.41-2004

Хлорид-ион

»

ГОСТ 26425-85

3. На границе СЗЗ

Нефтепродукты

»

ПНД Ф 16.1.21-98 ПНД Ф 16.1.41-2004

Хлорид-ион

»

ГОСТ 26425-85

Режим контроля рекультивации земель, а также контроля рекультивированных земель (если это предусмотрено проектом рекультивации или условиями рекультивации) устанавливается в соответствии с требованиями проекта рекультивации.

Методы аналитического контроля состояния почв. Прежде чем приступить к почвенно-экологическому контролю, необходимо определиться с источниками загрязнения. Почвенно-экологический контроль сопровождается маршрутными обследованиями с определением точек пробоот- бора. Выполняется также морфологическое описание и измерение горизонтов техногенно измененной почвы, а также определение состояния уровня грунтовых вод. В качестве визуальных объектов отмечаются участки угнетения и поражения растительности. Подготовительный этап необходим, поскольку сама почва анализируется с помощью вытяжек из нее, продолжительность которых может превосходить время анализа. При этом выделяют три основных уровня аналитических определений:

  • 1) общий контроль в полевых условиях в целях обнаружения загрязнения и получения косвенных данных о состояниии почвы;
  • 2) анализ в полевых условиях более совершенными портативными приборами (например, лаборатория Hack Drel, представляющая собой портативный измерительный комплект — спектрофотометр для анализа почв или переносные хроматографы), рН-метр, Eh-метр, портативные хроматографы и др.);
  • 3) лабораторные исследования.

К экспресс-методам, применяемым для анализа почв в районах нефтяных загрязнений, относится диагностика с помощью фильтровальной бумаги (РД 39-0147098-015—90 «Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтепрома СССР» (М., 1990)), которая рекомендуется при высокой степени загрязнения НП.

К наиболее распространенным лабораторным методам относятся хроматографические, спектрометрические и микроскопические методы анализа. Они могут быть рекомендованы только для хорошо оснащенных лабораторий и аналитических центров. Наиболее распространенные модели хроматографов - «ЛХМ-2000», «ГАЗОХРОМ-2000», «ЦВЕТ-800», «ЦВЕТ-403», ФГХ-1, «МилиХром А-02».

Кроме этого, используются ионно-обменные смолы, которые представляют собой синтетические высокомолекулярные соединения, способные вступать в реакции с ионами и поглощать их из растворов. Иониты нерастворимы в воде, органических растворителях, щелочах и кислотах. В зависимости от свойств активных групп различают катиониты и аниониты (подвижные ионы представлены анионами).

Использование ионитов позволяет определять микроэлементы также в лизиметрических водах, водных вытяжках и почвенных растворах. Особое значение иониты приобрели при оценке сложных смесей гуминовых и фульвокислот, а также для выделения из растворов других соединений.

К числу перспективных методов исследования почв можно отнести также комплексонометрию, основанную на использовании комплексонов, фотоэлектроколориметрию (прохождение света через раствор с поглощением части световой энергии) и фотометрию (метод основан на изучении элементов, возбужденных нагреванием вещества в пламени).

Последний метод является наиболее перспективным для определения загрязнения почв до 50 элементами, хотя на практике с его помощью чаще всего определяют такие загрязнители, как Li, Na, Rb, Cs, Sr, Ba, Mn. Данный метод относится к одному из видов эмиссионно-спектрального анализа. В качестве примера можно привести следующие модели: спектрофотометр ААС «KBAIIT-Z/ЭТА», ААС спектрофотометр «АНАЛИТИК-2000»; ИК Фурье-спектрометр ФСМ «ИнфраЛюм-ФТ-02» и др.

Микробиологический контроль состояния почв. Вследствие диффузной миграции газов химическое загрязнение почв может происходить дополнительно за счет изливов пластовой смеси, выбросов продуктов сгорания топлива, утечек и разливов конденсата и смазочных масел, а также применяемых химических реагентов (метанола, диэтиленгликоля (ДЭГ), моно- этаноламина (МЭА), диэтаноламина (ДЭА) и др.). Так, на объектах хранения газа в число типичных загрязняющих веществ входят:

  • • жидкости — нефтяные У В, минерализованные пластовые воды, химические реагенты, буровые растворы;
  • • природный газ и продукты его сгорания;
  • • твердые вещества.

При этом особенностью данных загрязнителей является их поликомпо- нентность, что осложняет организацию мониторинга за состоянием почв.

Таким образом, методы контроля состояния почв характеризуются достаточно большим разнообразием. Однако, как и в случае всех прочих видов контроля состояния компонентов окружающей среды, существует перечень методик, официально допущенных к использованию при проведении мониторинговых работ. Информация об официально допущенных методах мониторинга состояния почв приведена в РД 52.18.595—96 «Руководящий документ. Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды» (утв. Госстандартом России 20 декабря 1996 г., Росгидрометом 15 декабря 1996 г.).

В состав информационно-измерительной подсистемы мониторинга почв и земель входят следующие измерительные звенья:

  • • комплексные передвижные экологические лаборатории (ПЭЛ), выполняющие отбор проб воздуха, воды, почвы и их первичный анализ;
  • • стационарные аналитические лаборатории (САЛ), оснащенные комплексным оборудованием для проведения химических анализов отобранных проб воздуха, воды, почвы;
  • • другие измерительные звенья.

Контроль состояния почв проводится двумя способами: непосредственными анализами на месте (количественными и качественными) и дистанционно. Для оценки химического загрязнения применяются водные, кислотные и щелочные вытяжки, которые анализируются с помощью стандартных гидрохимических методов. Производится анализ почвенного воздуха (диффузной миграции газов) с помощью газовой хроматографии. При этом определяют УВ легкие (С^-Сз), средние (Сб8), тяжелые (С>10). Считается, что загрязнение нефтью и НП, которые используются в технологических процессах, обладает длительным воздействием (20 лет и более). Это загрязнение наиболее опасно и кроме самих НП может содержать многокомпонентные примеси, обусловленные технологиями воздействия. Однозначно идентифицируются с проведением буровых работ четыре группы минеральных микрокомпонентов почв:

  • 1) стронций, барий (вокруг скважин и котлованов содержание бария в почвах может превышать 1%, стронция — 0,7, что примерно в 20—30 раз больше геохимического фона);
  • 2) хром, молибден;
  • 3) медь свинец, серебро;
  • 4) цинк, кадмий.

Загрязнение легкими УВ является кратковременным и, как правило, через полгода снижается в несколько раз. При проведении мониторинга на месте определяют окислительно-восстановительный потенциал (Eh). Для техногенно-нарушенных почв он, как правило, составляет 400—480 мВ. При этом концентрации загрязняющих веществ во многом определяются механическим составом почв.

Специализированные приборы, используемые для контроля состояния почв, представлены не так широко, как инструментальные средства контроля водной и воздушной среды. Во многом это связано со сложностью этого вида анализов. Среди портативных средств экоаналитического контроля можно отметить следующие приборы, внесенные в Госреестр средств измерения[4]:

  • • анализаторы ртути (типа УКР-1 производства МП «ЭКОН», Москва);
  • • РА-915 (производства НПФАП «ЛЮМЭКС», СПб.);
  • • ЭГРА-01 (производства ФГУ НПП «Геологоразведка»);
  • • анализатор ртути «Юлия-2»;
  • • АМА-254 (производства фирмы LECO, Чехия).

В практике экоаналитического контроля почв большее распространение получили универсальные приборы. Универсальные стационарные приборы лабораторного анализа позволяют реализовывать около 200 международных стандартов и официальных отечественных методик выполнения измерений в почвах. Среди приборов, допущенных к применению для контроля загрязнений в почвах (в том числе 20 — по РД 52.18.595-96), наиболее часто применяются фотометрические приборы — 26% (22 методики), ААС или АЭС-спектрометры — 21% (20 методик), хроматографы ГЖХ, ИХ - 40% (18 методик). На долю этих приборов приходится около 70% всех измерений. Применяются такие приборы, как электрохимические (П, ПЛ, К (11% — 9 методик); титраторы (объемное титрование, 7% — 6 методик); хромато-масс-спектрометры — 5% (4 методики); ИК, ФЛ-спектрометры — 2,5% (по две методики); прочие (РФА, весы и др.). Выбор того или иного средства мониторинга определяется перечнем приоритетных контролируемых веществ. Используемые в экоаналитическом контроле почв приборы можно условно сгруппировать по стадиям технологического цикла контроля (рис. 10.2) следующим образом.

1. Приборы первой стадии контроля. Используются быстродействующие универсальные приборы для измерения содержания загрязняющих веществ или для установления наличия их в паровой фазе. В качестве примера можно привести фотоионизационный анализатор почвенных газов ECOPROBE 4 производства фирмы RS DYNAMICS (Чехия), а из российских — приборы типа «Колион». Прибор ECOPROBE 4 обладает высокой чувствительностью (до 0,01 ppm) и позволяет измерять концентрации более чем 100 (принципиально — до 1000) легколетучих органических соединений и некоторых неорганических веществ, обладающих окислительно-восстановительными свойствами. Прибор оснащен возможностью внутренних калибровок, что позволяет за менее чем 2 мин получить результат, который может быть считан по показывающей шкале или на экране сопрягаемого портативного компьютера. Прибор работает в циклическом режиме со скоростью один образец в 1 с. Предусмотрена возможность построения на дисплее компьютера трехмерной модели распределения загрязняющих веществ в приземном слое над исследуемым рабочим участком почвы. С помощью прибора возможно изучение газов в толще почвы, поскольку имеется специальный щуп-пробоотборник[5].

Технологический цикл контроля состояния почв

Рис. 10.2. Технологический цикл контроля состояния почв

По сравнению с зарубежным аналогом отечественные приборы серии «Колион» позволяют решать лишь часть выполняемых задач (определение уровня и глубины загрязнения в приземном слое и глубину проникновения загрязняющих веществ в почву по паровой фазе в специально пробуриваемых шурфах).

Портативные полевые лаборатории также используются на первой стадии контроля. В частности, это портативная лаборатория DREL/2010 в комплектации для анализа почв, а также портативный измерительный комплект NPK-1.

Вторая стадия технологического цикла контроля. Специализированные пробоотборники для почв не выпускаются в Российской Федерации, поэтому чаще всего используются простые самодельные устройства (типа ручного бура, совков и т.д.) или дорогие зарубежные образцы. В частности, это оборудование для ручного отбора проб производства голландской фирмы Eijkelkamp. В комплект входит набор буров для различных видов почв (в том числе сложных — каменистых и вязких), наращиваемые стержни (для бурения на глубину до 8—10 м) и специальная рукоятка. На стадиях пробоподготовки и количественного анализа проб почвы приборное оснащение аналогично оснащению для мониторинга вод.

Помимо перечисленного выше оборудования выпускаются также портативные приборы для группового экспресс-анализа почв на содержание в них элементов. Для этих целей наиболее приспособлены рентгено-флуоресцентные спектрометры (РФС, или РФ-анализаторы (РФА)). Наиболее дешевые приборы РФС относятся к серии «СПЕКТРОСКАН» (№ 13422-97 Гос-1 реестра СИ) производства НПО «Спектрон» (Санкт- Петербург). Модель «СПЕКТРОСКАН-U» позволяет с высокой точностью определять более 70 тяжелых элементов в интервале от Са до U. Модель «СПЕКТРОСКАН-V» — более чувствительна; она позволяет определять в интервале от Na до U более 80 элементов. Для контроля загрязняющих веществ с помощью этих приборов разработаны и аттестованы специальные методики, в том числе для определения валового содержания металлов в порошковых пробах почв (МВИ № 2420/201-97/201) с чувствительностью порядка 0,7—1 мкг/см3 анализируемой поверхности[6].

Для комплектации стационарных и передвижных химических лабораторий выпускаются химико-аналитические комплексы (рентгено-флуоресцентный, спектрально-оптический, газо- и ионохроматографический). Комплексы представляют собой совокупность технических средств, методического и программного обеспечения. Так, рентгено-флуоресцентный комплекс «ИНЛАН-РФ» (ТУ 4215-001-18044127) позволяет с помощью специальной аттестованной методики (МВИ 2420/31-97) при относительной погрешности ± 25% определять в почве восемь наиболее распространенных тяжелых металлов (Сг, Mn, Со, Ni, Си, Pb, Hg, Zn) с чувствительностью 1 — 1500 мг/кг. Также выпускаются и более дешевые портативные РФ-спектрометры: РФА «ЭЛАН» и «ПРИМ-1М» и др.

Особое место в почвенно-экологическом мониторинге должно быть отведено контролю качества информации. Метрологическая аттестация - первое, что необходимо для получения данных, сопоставимых с данными других аналитических лабораторий. Воспроизводимость результатов того или другого метода анализа оценивают по варьированию результатов параллельных определений. Ограничением служит природная изменчивость различных почвенных свойств. Считается, что для определения почвенных показателей можно применять методы, среднее квадратическое отклонение которых составляет не более 1/2 природного изменения этого показателя.

При межлабораторном контроле в качестве контрольных образцов применяются государственные и отраслевые стандартные образцы, подготовленные и аттестованные в соответствии с ГОСТ 8.315.91 «Государственная система единства измерений. Стандартные образцы. Основные положения, порядок разработки, аттестации, утверждения, регистрации и применения».

При внутрилабораторном контроле проводится регулярный анализ серии стандартных образцов с известным химическим составом либо частичный повторный анализ образцов, ранее проанализированных в лаборатории, для которых определены средние значения показателей.

  • [1] См.: постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 18 мая 2009 г.№ 32 «Об утверждении гигиенических нормативов ГН 2.1.7.2511—09».
  • [2] Утратил силу в части, касающейся проведения гигиенической оценки степени биологического и химического загрязнения почв («Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания. МУ 2.1.7.730—99», утв. Минздравом России 7 февраля1999 г.).
  • [3] См.: Хаустов Л. П., Редина М. М. Охрана окружающей среды при добыче нефти. М. :Дело, 2006.
  • [4] Мониторинг и методы контроля окружающей среды : учеб, пособие : в 2 ч. / Ю. А. Афанасьев [и др. J.
  • [5] См.: Мониторинг и методы контроля окружающей среды : учеб, пособие : в 2 ч. /Ю. А. Афанасьев [и др.].
  • [6] Мониторинг и методы контроля окружающей среды : учеб, пособие : в 2 ч. / Ю. А. Афанасьев [и др.].
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >