2.4 Методы лабораторных испытаний и анализа проб

В соответствии с ГОСТ Р 8.589 – 2001 [14] методики выполнения измерений (МВИ), применяемые при контроле загрязнения окружающей среды, должны быть аттестованы или стандартизованы в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 [20] зарегистрированы в Федеральном реестре методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора.

МВИ, допущенные к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей среды, дополнительно должны быть зарегистрированы в Федеральном перечне МВИ.

Для некоторых компонентов аттестовано несколько вариантов определения, предполагающих использование как различных методов измерения, так и различных вариантов средств измерения, работающих по одинаковым принципам.

Применимость каждого конкретного метода определяется поставленной задачей и экономическими соображениями.

Для оценки контролируемых показателей в почвенном и снеговом покрове используются следующие лабораторно-аналитические методы:

- твердая фаза:

• атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni, Fe);

• атомно-абсорбционный (подвижные формы элементов Fe, Zn, Cu, Co, Ni, Pb);

• потенциометрический (pH водной вытяжки из почв);

• гамма-спектрометрия (Th²³², K⁴⁰, U²³⁸);

• гамма-радиометрия (МЭД);

- жидкая фаза (снеготалая вода):

• атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni, Fe);

• потенциометрический (pH);

• электрометрический (Eh);

• атомно-абсорбционный (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe_общ);

• титриметрический (общая жесткость);

• фотометрия ((СО3)^2-, (SO₄)^2-) (табл.11).

Методика обработки данных снегового опробования включает в себя расчет следующих показателей, согласно методическим рекомендациям ИМГРЭ (1982 г.) [8]:

- коэффициент концентрации Кк = С/Сф,

где С содержание элемента в пробе, мг/кг; Сф – фоновое содержание элемента;

- пылевая нагрузка Pn=P₀/(S*t), мг/м²*сут.,

где P₀ – вес твердого снегового осадка, мг; S – площадь снегового шурфа, м²; t – количество суток от начала снегостава до дня отбора проб;

В соответствии и существующими методическими рекомендациями по величине пылевой нагрузки существует следующая градация:

250 - низкая степень загрязнения;

250 - 450 - средняя степень загрязнения;

450 - 850 -высокая степень загрязнения;

< 850 - очень высокая степень загрязнения.

- суммарный показатель загрязнения Zспз = ∑К – (n-1),

где К – коэффициент концентрации; n – количество элементов, принимаемых в расчете;

Существующая градация по величине суммарного показателя загрязнения:

64 – низкая степень загрязнения, неопасный уровень заболеваемости;

64-128 – средняя степень загрязнения, умеренно опасный уровень заболеваемости;

128-256 – высокая степень загрязнения, опасный уровень заболеваемости;

Более 256 – очень высокая степень загрязнения, чрезвычайно опасный уровень заболеваемости.

- коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента рассчитывается: Кр = Робщ/Рф, при Робщ = С*Рn; Рф = Сф*Рпф,

где Сф – фоновое содержание исследуемого элемента, Рпф – фоновая пылевая нагрузка (10 кг/км²*сут.);

- суммарный показатель нагрузки рассчитывается как Zр =∑Кр – (n-1), где n-число учитываемых аномальных элементов.

Существует градация по Zр:

- 1000 - низкая степень загрязнения, неопасный уровень заболеваемости

- 1000-5000 - средняя степень загрязнения, умеренно опасный уровень заболеваемости

- 5000-10000 - высокая степень загрязнения, опасный уровень заболеваемости

- более 10000 - очень высокая степень загрязнения, чрезвычайно опасный уровень заболеваемости [1].

Методика обработки результатов литогеохимического опробования включает в себя сравнение полученных данных с ПДК для почвы (ГН 2.1.7.2041 – 06 [7]) и ОДК (ГН 2.1.7.2042-06 [8], ГН 2.1.7.020-94 [9]), но если для каких-то элементов нет данных ПДК, тогда в расчет берут данные по фону. В этом случае рассчитывают согласно методическим рекомендациям, ИМГРЭ (1982 г.) [21].

Методика обработки результатов анализа почвенного покрова включает в себя сравнение полученных данных с ПДК для почвы (ГН 2.1.7.2041 – 06), но если для каких-то элементов нет данных ПДК, тогда в расчет берут данные по фону. В этом случае рассчитывают согласно методическим рекомендациям, ИМГРЭ (1982г.): коэффициент концентрации (КК), который вычисляется по формуле: КК = С/С_ф, где С – содержание элемента в исследуемом объекте, а С – фоновое содержание элемента; суммарный показатель загрязнения (Zспз), Zспз = ∑ Кс – (n – 1), где n – число учитываемых аномальных элементов. По величине суммарного показателя загрязнения почв предусматриваются следующие степени загрязнения и уровни заболеваемости:

• менее 16 – низкая степень загрязнения, неопасный уровень заболеваемости;

• 16-32 – средняя степень загрязнения, умеренно опасный уровень заболеваемости;

• 32-128 – высокая степень загрязнения, опасный уровень заболеваемости;

• более 128 – очень высокая степень загрязнения, чрезвычайно опасный уровень заболеваемости [6].

Подземные воды

Для оценки контролируемых показателей подземных вод в рамках выполнения проекта геоэкологического мониторинга рекомендуется использовать следующие лабораторно-аналитические методы:

1. потенциометрический (pH);

2. электрометрический (Eh);

3. титриметрический (общая жесткость);

4. атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Ni, Mn, W);

5. атомно-абсорбционный (Ca²⁺, Mg²⁺, , F^-, Br^-, I^-, B^-, Na⁺, K⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Al³⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Mo⁶⁺, As⁵⁺, Bi³⁺, Cl^-);

6. фотометрия (SO₄^2-, NO₂^-, NO₃^-, СO₃^2-, NH₄⁺, HCO₃^-);

7. гравиметрический (сухой остаток).

8. органолептический (температура, прозрачность, запах);

9. визуальный (мутность, цветность) (табл.11).

Камеральная обработка результатов заключается в сравнении полученных данных с величинами ОДУ (ориентировочно допустимый уровень) или ПДК (предельно допустимая концентрация), если же для данных веществ такие величины еще не разработаны, то допустимо сравнение с фоновыми значениями. Выбор оценочных параметров производится в соответствии с ГН 2.1.5.689-98 ПДК [10] химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования; ГН 2.1.5.690-98 [11]. ОДУ химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования; СП 2.1.5.1059-01 Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения [30].

Атмосферный воздух

1. атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Ni, Mn, W);

2. аргентометрический (H₂S);

3. газовая хроматография (CO, NO, NO₂, SO₂);

4. жидкостная хроматография (бенз(а)пирен);

5. флуориметрический (сажа, пыль неорганическая, пыль угольная, пыль древесная, пыль абразивная, зола углей) (табл.11).

Уровень загрязнения атмосферы обычно описывается набором статических характеристик для ряда измеряемых вредных веществ. Для оценки степени загрязнения атмосферы средние (максимальные) концентрации веществ нормируются на величину средней (максимальной) концентрации для большого региона или на санитарно – гигиенический норматив (ПДК). Нормированные характеристики загрязнения атмосферы иногда называют индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). В практической работе используют большое количество различных ИЗА. Некоторые из них основаны на косвенных показателях загрязнения атмосферы, например, на видимости атмосферы, на коэффициенте прозрачности (Тарасов и др., 2000).

индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) рассчитывается по формуле:

ИЗА =∑[C_i/ПДК_i]×K_i,

где C_i - содержание вещества;

K_i- коэффициент, учитывающий класс опасности.

Величины ИЗА:

< 2.5 - чистая атмосфера

2.5- 7.5 - слабо загрязнённая

7.5- 12.5 - загрязнённая

12.5- 22.5 - сильно загрязнённая

22.5- 52.5 - высоко загрязнённая

> 52.5 - экстремально загрязнённая

Поверхностные воды

Для оценки контролируемых показателей растительности в рамках выполнения проекта геоэкологического мониторинга рекомендуется использовать следующие лабораторно-аналитические методы:

1. потенциометрический (pH);

2. электрометрический (Eh);

3. титриметрический (общая жесткость);

4. атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Ni, Mn, W);

5. атомно-абсорбционный (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Cl^-);

6. фотометрия (SO₄^2-, NO₂^-, NO₃^-, СO₃^2-, NH₄⁺, HCO₃^-);

7. гравиметрический (сухой остаток);

8. объемный (БПК);

9. органолептический (температура, прозрачность, запах);

10. визуальный (мутность, цветность) (табл.11).

Донные отложения

Для оценки контролируемых показателей растительности в рамках выполнения проекта геоэкологического мониторинга рекомендуется использовать следующие лабораторно-аналитические методы:

1. потенциометрический (pH);

2. электрометрический (Eh водной вытяжки);

3. атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Ni, Mn, W) (табл.11).

Растительный покров

Для оценки контролируемых показателей растительности в рамках выполнения проекта геоэкологического мониторинга рекомендуется использовать следующие лабораторно-аналитические методы:

1. атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой (As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Ni, Mn, W) (табл.11).

Методика обработки биогеохимических данных. Результаты сравниваются с данными по фону. Рассчитывается Кк = С/С_ф, где С – содержание элемента в исследуемом объекте, Сф – фоновое содержание элемента. Коэффициент биологического поглощения (Ах): Ах = Сх в золе/Сх в почве, где С содержание элемента.

Подробнее методы анализа и анализируемые компоненты, а также количество проб, необходимых для реализации задания, прописаны в таблицах 11 и 12.

Данные, полученные в результате лабораторных анализов, будут анализироваться в программах Microsoft Excel и Statistica, также будут строиться карты-схемы техногенного воздействия и степени загрязнения территории в программных обеспечениях Corel Draw и Surfer.

Анализ проводится в аккредитованных аналитических лабораториях. Внутренний контроль выполняется химической лабораторией «Сорского горно-обогатительного комбината» (Свидетельство об оценке состояния измерений в лаборатории № 09. Выдано 29 декабря 2005 г. Действительно до 29 декабря 2011 г.). Внешний контроль выполняется Отделом лабораторного анализа и технических измерений по республике Хакасия (ОЛАТИ по РХ), аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.511559.

Таблица 11

Анализируемые компоненты и методы анализа

Вид исслед-ия	Компонент среды	Фаза	Анализируемый компонент	Метод анализа	Нормативный документ	Количество проб на 1 год
1	2	3	4	5	6	7
Атмогеохимический	Снеговой покров	Твердый осадок снега	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni, Fe	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		9
		Снеготалая вода	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni,	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		9
			pH	Потенциометрический	ГОСТ 26423-85	9
			Eh	Электрометрический	ГОСТ 26423-85	9
			Общая жесткость	Титриметрический	ГОСТ 26424-85	9
			Ca2+, Mg2+, Feобщ	Атомно-абсорбционный	РД 52.18.191-89	9
			(СО3)2-, (SO4)2-	Фотометрия	ГОСТ 26489-85	9
Литогеохимический	Почвенный покров	Твёрдая	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni, Fe	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		9
			Подвижные формы элементов (Fe, Zn, Cu, Co, Ni, Pb)	Атомно-абсорбционный	РД 52.18.191-89	9
			pH водной вытяжки из почв	Потенциометрический	ГОСТ 26423-85	9
Геофизический	Почвенный покров	Твёрдая	МЭД	Гамма-радиометрия		9
			Th232, K40, U238	Гамма-спектрометрия		9

Продолжение таблицы 11

1	2	3	4	5	6	7
Гидрогеологический	Подземные воды	Жидкая	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni, Fe	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		1
			pH	Потенциометрический	РД 52.24.360-95	1
			Eh	Электрометрический	ПНДФ 14.1:2:3:4.121 -97	1
			Общая жесткость	Титриметрический	ПНДФ 14.1:2.98-97	1
			Ca2+, Mg2+, , F-, Br-, I-, B-, Na+, K+, Sr2+, Ba2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Al3+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Mo6+, As5+, Bi3+, Cl-	Атомно-абсорбционный	ПНДФ 14.1:2.22-95	1
			Сухой остаток	Гравиметрический	ПНДФ 14.1:2.114-97	1
			Температура, прозрачность, запах	Органолептический
			Мутность, цветность	Визуальный
			SO42-, NO2-, NO3-, СO32-, NH4+, HCO3-	Фотометрия	ПНДФ 14.1:2.106-97	1
Биогеохимический	Растительный покров	Твёрдая	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		9

Продолжение таблицы 11

1	2	3	4	5	6	7
Гидрогеохимический	Поверхностные воды	Жидкая	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		3
			pH	Потенциометрический	РД 52.24.360-95	3
			Eh	Электрометрический	ПНДФ 14.1:2:3:4.12 -97	3
			Общая жесткость	Титриметрический	ПНДФ 14.1:2.98-97	3
			БПК	Объемный	ПНДФ 14.1:2:3:4.123 -97	3
			Температура, прозрачность, запах	Органолептический		3
			Мутность, цветность	Визуальный		3
			Сухой остаток	Гравиметрический	ПНДФ 14.1:2.114-97	3
			Ca2+, Mg2+, Na+, Cl-	Атомно-абсорбционный	ПНДФ 14.1:2.22-95	3
			SO42-, NO2-, NO3-, СO32-, NH4+, HCO3-	Фотометрия	ПНДФ 14.1:2.106-97	3
Гидролитогеохимический	Донные отложения	Твёрдая	pH	Потенциометрический	ГОСТ 26423-85	3
			Eh водной вытяжки	Электрометрический	ГОСТ 26423-85	3
			As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Ni, Mn, W	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		3

Окончание таблицы 11

1	2	3	4	5	6	7
Атмогеохимический	Атмосферный воздух	Газообразная	As, Pb, Zn, Cu, Co, Mo, Mn, W, Ni	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой		9
			H2S	Аргентометрический		9
			CO, NO, NO2, SO2	Газовая хроматография		9
			сажа, пыль неорганическая, пыль угольная, пыль древесная, пыль абразивная, зола углей	Флуориметрический	ПНДФ 16.1.21-98
			бенз(а)пирен	Жидкостная хроматография		9

Таблица 12

Методы анализа и количество проб

№	Метод анализа	Количество проб на 1 год	Внешний контроль 3%	Внутренний контроль 5%	Всего проб на 1 год	Всего проб на 5 лет
1	2	3	4	5	6	7
1	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой	52	2	3	57	285
2	Атомно-абсорбционный	22	1	2	25	125
3	Объемный	3	1	1	5	25
4	Титриметрический	13	1	2	16	80
5	Потенциометрический	25	1	2	28	140
6	Электрометрический	16	1	2	19	95
7	Фотометрия	13	1	2	16	80
8	Гамма-радиометрия	9	1	2	12	60
9	Гамма-спектрометрия	9	1	2	12	60
110	Гравиметрический	4	1	1	6	30
111	Органолептический	4	1	1	6	30
112	Аргентометрический	9	1	2	12	60
113	Газовая хроматография	9	1	2	12	60
114	Флуориметрический	9	1	2	12	60
115	Жидкостная хроматография	9	1	2	12	60