Почвенный экологический контроль

Известен официальный перечень нормируемых в почве веществ, в основном по линии Роспотребнадзора и Госстандарта. Это перечень химических веществ в почве, но которым установлены ПДК и ОДК (ориентировочно допустимые количества) тяжелых металлов и мышьяка (Гигиенические нормы 2.1.7.020—94), а также два стандарта — ГОСТ 17.4.1.02—83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» и ГОСТ 17.4.2.01—81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния».

В первом, главном перечне проводится 108 значений ПДК и 70 ОДК, во втором — дополнительно еще шесть величин ОДК веществ в почве. В сумме — примерно 180 нормируемых веществ.

В основном это пестициды — 140, минеральные удобрения — 10, тяжелые металлы (Pb, Cd, Hg, Cr, Си, Ni, Со, Mn, Zn, V, As, Sb), некоторые неорганические анионы (NO3, SO;j~, PO^~, Cl", F~, S), H₂S и более 10 органических соединений, не относящихся к числу ядохимикатов: ацетальдегид, бензин, бензол, изопропилбензол, о-, м-, п-ксилолы, стирол, толуол, формальдегид и др.

Если обратиться к перечням уже существующих методик и просуммировать количество указанных в них веществ, то получается следующее. Список методик количественного химического анализа почв, допущенных к применению по РД 52.18.595—96 «Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды», включает около 30 веществ или их групп.

В аналогичном перечне известного справочного пособия «Экометрия»^[1] можно обнаружить уже более 90 веществ, гигиенически нормируемых в почве и обеспеченных методиками анализа.

Сопоставление перечней нормируемых веществ в воде и почвах показывает их достаточно существенное совпадение. При этом водный перечень значительно больше и практически полностью «накрывает» почвенный. Разница отмечается по группе пестицидов и других «супертоксикантов», а также по ненормируемым в почве (и нормируемым в воде) нескольким десяткам других загрязняющих веществ. Таким образом, сводный перечень приоритетных при контроле почв ЗВ составляет примерно 30 веществ.

Точечные пробы отбирают методом конверта по диагонали или другим способом, следя за тем, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для исследуемых почвенных горизонтов и ключевых участков.

Метод конверта является наиболее распространенным способом отбора смешанных почвенных образцов и чаще всего применяется для исследования почвы гумусового горизонта.

При этом из точек контролируемого элементарного участка (или каждой рабочей пробоотборной площадки) берут пять образцов почвы. Точки должны быть расположены так, чтобы мысленно соединенные прямыми линиями, они давали рисунок запечатанного конверта (длина стороны квадрата может составлять от 2 до 5—10 м). Обычно при изучении почвы отбирают пробы гумусового горизонта с глубины около 20 см, что соответствует штыку лопаты. Из каждой точки отбирают около 1 кг (по объему около 0,5 л), но не менее 0,5 кг почвы. Почвенные образцы упаковывают в полиэтиленовые или полотняные мешочки и прилагают к ним этикетки (сопроводительные талоны).

Объединенную пробу почвы готовят из точечных проб. При определении в почве поверхностно распределяющихся веществ (ПАУ, тяжелые металлы, радионуклиды и др.) точечные пробы обычно отбирают с помощью трубчатого пробоотборника послойно на глубине 0,5 и 20 см массой до 0,2 кг. При оценке загрязнения почвы летучими соединениями или веществами с высокой способностью к вертикальной миграции (нитрозоамины) пробы отбирают по всей глубине почвенного профиля в герметично закрывающиеся емкости. При невозможности быстрого анализа на месте пробы, как правило, хранят в условиях, описанных в методиках анализа.

Определенные трудности возникают при отборе почвы для радиологических исследований, что связано с перераспределением радионуклидов в ландшафтах после поступления из атмосферы. Для снижения влияния рельефа, вида почв и растительности, а также возможности сравнения данных, отбор образцов должен производиться таким образом, чтобы их радиоактивность характеризовала как можно большую территорию, а места отбора были ограничены участками с горизонтальной поверхностью и минимальным стоком. Кроме того, образцы радиоактивных проб должны отбираться с открытых целинных участков с ненарушенной структурой (табл. 5.8)¹. На обследуемом участке желательно выполнить предварительную гамма-радиометрическую съемку.

Измерения рекомендуется производить на высоте 1 м от поверхности и не ближе 2—5 м от стен строений. Для гаммарадиометрической съемки применяют гамма-методы (ГМ) — радиометрические методы, основанные на использовании гамма-излучения. По виду излучения различают ГМ, использующие гамма-излучение руд, и ГМ, использующие рассеянное гамма-излучение от специальных источников.

Таблица 5.8

Показатели и методы почвенно-экологического мониторинга

¹ См.: Удельные показатели образования вредных веществ, выделяющихся в атмосферу от основных видов технологического оборудования для предприятий радиоэлектронного комплекса. Расчетная инструкция (методика). URL: http://centreco.ru/lit_def/nevvs. php.

Одновременно с радиоактивными образцами почвы отбирают пробы растительности. При изучении миграции радионуклидов в наземных экосистемах каждого ландшафта выбирают наиболее характерные участки на протяжении всего профиля от водораздела к пониженным элементам рельефа. Для отбора образцов закладывают разрезы размером 70×150 см и глубиной 1—2 м (в зависимости от типа почв) и отбирают пробы по горизонтали непрерывно по всему разрезу. Толщина отбираемых для радиометрических анализов слоев обычно не превышает 2—5 см.

Специфической процедурой является отбор проб с твердых, гладких и несорбирующих поверхностей (глина, стекло, кафель, пластмасса, металл, лакокрасочные покрытия и др.). Для этой цели применяют ватно-марлевые или ватные тампоны, смоченные водой или органическим растворителем. Иногда берут мазки или смывы со стен, полов, окон производственных помещений (с площади примерно 0,5 м²), а с поверхности зданий соскабливают внешний слой покрытия толщиной 1—2 мм с площади 0,1—0,25 м².

Донные отложения отбирают для определения характера, степени и глубины проникновения в них ЗВ, изучения закономерностей процессов самоочищения, выявления источников вторичного загрязнения и учета воздействия антропогенного фактора на водные экосистемы.

Проба при этом должна характеризовать не столько донные грунты, сколько водный объект или его часть за определенный промежуток времени. В водоемах и водотоках точки отбора проб выбирают с учетом распределения донных отложений и их перемещения. Отбор таких проб обязателен в местах максимального накопления донных отложений (места сброса сточных вод и впадения боковых потоков, приплотинные участки водохранилищ), а также в местах, где обмен загрязняющими веществами между водой и донными отложениями наиболее интенсивен (судоходные фарватеры рек, перекаты, участки ветровых волнений). При оценке влияния сточных вод на степень загрязненности донных отложений и динамики накопления в них ЗВ пробы отбирают выше и ниже места сброса в характерные фазы гидрологических режимов изучаемых водных объектов.

Способ отбора проб донных отложений выбирают в зависимости от свойств определяемых веществ и поставленной задачи. Для оценки сезонного поступления ЗВ и их поверхностного распределения в донных отложениях пробы отбирают из верхнего слоя, а при исследовании распределения ЗВ по годам донные отложения отбирают послойно. При этом пробы, отобранные на различных горизонтах, помещают в разную посуду. Отобранные пробы хранят в охлажденном состоянии (от 0 до -3°С) или в замороженном состоянии (до -20°С).

По сравнению с газоанализаторами и средствами анализа жидкостей приборы контроля почв меньше распространены, что определяется не столько меньшей потребностью в них, сколько сложностью данного вида анализаторов. Вот некоторые представители таких портативных средств контроля почв: анализаторы ртути типа УКР-1 (МП «Экон», Москва), РА-915 (НПФАП «Люмэкс», Санкт-Петербург), ЭГРА-01 (ФГУ НПП «Геологоразведка»), «Юлия-2», а также АМА-254 («LECO», Чехия). Кроме того, в геологоразведке применяется рентгено-радиометрический анализатор химических элементов РПП-105, основанный на рентгено-флюоресцентном методе анализа.

Для массового контроля параметров состояния почвы на практике применяются только универсальные лабораторные приборы стационарного типа с соответствующими официальными методиками.

При выполнении работ по выявлению загрязнений почв по допущенным к применению методикам используются:

• • фотометрические приборы около 26% (22 методики);
• • атомно-абсорбционные или атомно-эмиссионные спектрометры — 21% (20);
• • хроматографы (газожидкостные, ионные) — 40% (18);
• • электрохимические приборы — 11% (9);
• • титраторы — 7% (6);
• • масс-спектрометры — 5% (2);
• • ИК-спектрометры, флюориметры — по 2,5% (2);
• • остальные — 3—4% (3).

Таким образом, «лидерами» среди вышеперечисленных приборов являются фотометры, атомные спектрометры, хроматографы, которые в сумме обеспечивают более 70% всех количественных измерений.

Анализируя отдельные образцы приборов и комплектов для контроля почв, в первую очередь следует отметить те из них, которые применяются при поиске мест наибольшей загрязненности и для «оконтурирования» загрязненных участков. Речь идет о быстродействующих приборах универсального типа, измеряющих содержание или сигнализирующих о наличии загрязняющих веществ в паровой фазе. Например, фотоионизационный сигнализатор почвенных газов ECOPROBE-4 (Чехия) — чувствительно ность до 0,01 ррт — определяет более 100 легколетучих органических соединений и некоторых неорганических веществ, обладающих окислительно-восстановительными свойствами.

Другой группой средств, применяемых для контроля почв, являются портативные полевые лаборатории (DREL/2010, NPK-1).

Примерно такая же ситуация и с обеспеченностью техническими средствами второй стадии технологического цикла контроля — отбора проб почвы.

Отечественная промышленность не выпускает специальных пробоотборников для почвы, поэтому чаще всего используются простые самодельные устройства или дорогие зарубежные образцы. Что касается последующих стадий — пробоподготовки и количественного анализа проб почвы, то их приборное оснащение мало чем отличается от аналогичного при контроле вод.

Среди портативных приборов для группового экспресс-анализа почв на содержание в них любого химического элемента в диапазоне от натрия ⁿNa до ⁹²U наиболее приспособлены рентгенофлюоресцентные спектрофотометры Спектроскан (НПО «Спектрон», СанктПетербург). Спектроскан-U с высокой точностью определяет более 70 тяжелых элементов в интервале от Са до U, Спектроскан-V — более 80 элементов от Na до U. Чувствительность этих приборов — 0,7—1,0 мкг/см² анализируемой поверхности.

Производители в Москве (НПФ «Аналит Инвест» совместно с АООТ «НПО Химавтоматика» и предприятие.

• 000 «ИНЛАН») поставляют для комплектации стационарных и передвижных химических лабораторий новый вид средств измерения, представляющий собой совокупность технических средств, методического и программного обеспечения — химико-аналитические комплексы (рентгено-флюоресцентный, спектрально-оптический, газои ионохроматографический), включенные в госреестр СИ. В частности, рентгено-флюоресцентный комплекс «ИНЛАН-РФ» позволяет с помощью специальной аттестованной методики при относительной погрешности 2,5% определять в почве восемь наиболее распространенных тяжелых металлов (Cr, Mn, Со, Ni, Си, Pb, Hg, Zn) с чувствительностью
• 1 — 1500 мг/кг.

• [1] См.: Контроль физических факторов окружающей среды, опасныхдля человека: энциклопедия / науч. ред. В. Н. Крутиков. М.: Изд-во стандартов, 2003.
• [2] Поэтому для целей мониторинга выбирают в известной мереусловно две или три важнейшие группы. Обычно определяютобщее (валовое) содержание элементов, лабильные (подвижные)формы их соединений, иногда отдельно определяют обменныеформы и водорастворимые соединения._