19.2 Методи контролю станом довкілля

Контактні методи контролю. З фізико-хімічних позицій, кон­тактні методи – це переважно безпосередній аналіз зразків речо­вини. Таким чином, контактні методи дають можливість визна­чати як окремі хімічні елементи або їх сполуки, так і цілі групи елементів та їх співвідношення в зразках, що аналізуються. Залежно від поставлених завдань розрізняють такі види аналізу:

▲ елементний – встановлення наявності та вмісту окремих елементів у речовині;

▲ фазовий – встановлення наявності окремих фаз, що утворюються з компонентами навколишнього середовища;

▲ молекулярний – встановлення наявності та вмісту шкідливих сполук в окремих зразках;

▲ функціональний – встановлення наявності та вмісту функціо­нальних груп у молекулах органічних або мінеральних речовин тощо.

Необхідно розрізняти кількісний та якісний аналізи. Мета якісного аналізу – визначити, які саме елементи чи їх сполуки містяться в матеріалі, що піддається аналізу. На відміну від цього, кількісний аналіз дає можливість визначити кількісні співвідно­шення між компонентами, що були визначені при сумлінно про­ведених дослідженнях. Інколи визначають кількість тільки одного або кількох найбільш небезпечних складових проби. Це дає мож­ливість оцінити рівень шкідливості забруднюючих речовин у компонентах навколишнього середовища.

Існують фізичні та хімічні методи аналізу. В обох випадках визначення якісного та кількісного складу речовини грунтується на спостереженні та вимірюванні фізичних властивостей системи – наприклад, електропровідності, густоти, інтенсивності забарв­лення або радіоактивного випромінювання, виділеної маси, обсягу, електричного потенціалу. На основі вимірювань роблять висновок про кількість даного елемента чи його сполуки. У хімічних ме­тодах, на відміну від попереднього, проба спочатку взаємодіє з хімічним реагентом, в результаті чого проходить хімічна реакція. Тільки після цього здійснюють вимірювання фізичних властиво­стей. Хімічними методами послуговуються як для виділення кон­кретного найбільш безпечного інгредієнта, так і для його концен­трування чи локалізації із групи інших, не таких безпечних.

У свою чергу, підходи до розробки методичної бази побудови системи контролю грунтуються на класифікації забруднювачів навколишнього середовища, які і передбачається реєст­рувати. Сьогодні система контролю використовує основні методи і прилади контролю забруднення навколишнього природного се­редовища, які наведено в таблиці 19.2.

Згідно з класифікацією, абіотичні компоненти навколишнього середовища (грунти, природні води, атмосферне повітря) можна представити як спрощену фізичну модель, відповідно з якою:

● ґрунти – це трифазна система, що складається з твердої речовини (породи), рідини (ґрунтових вод) та газу(повітря);

Таблиця 19.2 – Структура системи контролю (методи і прилади у відсотках, %) щодо визначення основних показників якості атмосферного повітря, природних вод та ґрунтів

Методи і прилади	Атмосферне повітря	Природні води	Грунти
Хроматографія	16	14	10
Атомна абсорбція	14	7	6
Мас-спектрометрія	15	–	8
Спектрометрія	15	8	6
Рентгеноскопія	11	–	3
Кулонометрія	9	–	–
Аналітична хімія	11	25	45
Оптико-акустичні	5	–	–
Хемілюмінісценція	4	–	–
Фотометрія	–	9	–
Іонометрія	–	7	4
Біотестування	–	8	–
Вольтамперометрія	–	6	–
Полярографія	–	4	3
Спеціальні аналізатори	–	4	–
Нейтронна активація	–	–	12
Дистанційне зондування	–	–	3

● природні води – це рідина, в якій присутні як забруднювачі розчинені компоненти та домішки твердої фази;

● атмосферне повітря – це газ з домішками як забруднювачів газових компонентів, рідкої та твердої фаз (пил, дим).

Відповідно до цього, забруднювачі утворюють з повітрям чи компонентами гідросфери гомогенні (газові викиди – в повітря або розчинні речовини – у воду) і гетерогенні (нерозчинні, в т. ч. механічні домішки у воді і повітрі) системи. Забруднюючі речовини, що належать до гетерогенних систем, раціональніше контролювати дистанційними засобами, а ті, що належать до гомогенних систем, доцільніше реєструвати контактними засобами. Але можливі ви­падки використання, наприклад, контактних засобів вимірювання при аналізах гетерогенних систем, а дистанційних – для дослідження гомогенних систем.

Для створення більш прийнятних умов контролю за станом навколишнього середовища пропонується спрощена хімічна модель природного середовища, згідно з якою сама біосфера побудована з окремих хімічних елементів, що входять як до складу біоти, так і утворюють саму абіотичну складову. Відхилення від існуючих традиційних норм присутності окремих хімічних складових є головною метою контролю за станом навколишнього природного середовища. В свою чергу, визначення сумарного значення антропогенного навантаження та оцінки можливого впливу на біотичні складові екосистем дають змогу найбільш повно реєструвати біотест-системи та хімічні тест-системи.

При використанні методів контактних вимірювань для визначення вмісту забруднюючих речовин сьогодні головна увага приділяється контрольно-вимірювальному обладнанню, що забезпечує надійність вимірів та аналізів, автоматичному режиму його роботи, безперервному характеру вимірів і досліджень, одночасній реєстрації різних параметрів і т. д. Такими, що заслуговують уваги при вирішенні вказаних завдань, стали аналітичні прилади й апаратура, які вже добре себе зарекомендували в науково-дослідній практиці. Крім того, створюються нові ефективні вимірювальні комплекси на базі комп'ютерної техніки, які можуть працювати в автоматичному режимі.

Крім шляхів з традиційними підходами щодо контролю за станом забруднення компонентів навколишнього середовища є і без­посередні методи, які дають можливість встановлювати припустимі впливи антропогенних навантажень на компоненти навколишнього природного середовища та визначати джерела критичних навантажень. Актуальність їх використання обумовлена широкою сферою, що передбачає як визначення джерел, які викликають гострі проблеми забруднення навколишнього середовища, так і оцінку сумарних впливів на компоненти навколишнього природного середовища широкого переліку антропогенних навантажень. Дуже цікавим є напрям, де можуть викори­стовуватись не тільки традиційно окремі біологічні види, але й у сукупності з ними (або окремо) хімічні тест-системи .