2. Обоснование видов анализа и комплекса анализируемых компонентов

В соответствии с ГОСТ Р 8.589 – 2001 [15] методики выполнения измерений (МВИ) применяемые при контроле загрязнения окружающей среды, должны быть аттестованы или стандартизованы в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563-96 [14], 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, атмосферном воздухе используются следующие лабораторно-аналитические методы (РД 52.04.186-89) [21]:

Твёрдая фаза:

• атомно-эмиссионный метод (As, Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, Cr, Co, Ba, Mn, Fe)

• метод атомно-абсорбционной спектрометрии (As, Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, Cr, Co, Ba, Mn, Fe)

• объемный (БПК, ХПК);

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

• гамма-радиометрия (МЭД);

Жидкая фаза:

• потенциометрический (pH);

• гравиметричекий (сухой остаток);

• электрометрический (Eh);

• титриметрический (жёсткость, (СО₃)^2-, (НСО₃)^-, (SO₄)^2-, (NH₄)⁺, (NO₂)^-, (NO₃)^-);

• фотометрия (нитраты, нитриты, фосфаты, аммоний ион, хлорид-ион, сульфат-ион);

• атомная абсорбция (Pb, Zn, Cu, Mn, Cd);

• ИК-фотометрия (СПАВ);

• органолептический (привкус, запах);

• визуальный (цветность, мутность);

• объемный (БПК₅, ХПК);

• физический (температура);

3. Газовая фаза: инструментальный метод с применением газоанализаторов и аспиратора (типа ГАНК-4) (углеводороды, оксиды углерода, оксиды азота, оксиды серы, сероводород, фтористый водород); жидкостная хроматография (бенз(а)пирен).

Подробнее методы анализа и анализируемые компоненты прописаны в таблиц 14.

Предприятие угольный разрез «Новобачатский-2» не имеет своей лаборатории аналитического контроля. Инструментальный контроль выполняется на договорной основе аккредитованной лабораторией, имеющей лицензию на данный вид деятельности.

Для мониторинга геологической среды используются дистанционные методы исследования. Дистанционные методы исследования - получение информации об объекте по данным измерений, сделанным на расстоянии от объекта, без непосредственного контакта с его поверхностью. Используются материалы космической и аэрофотосъемки для выполнения экологического мониторинга. С использованием этих изображений, полученных в различные сроки, но совпадающих по сезону съемки, можно проанализировать ареолы загрязнений, оценить динамику их распространения во времени. Дистанционные методы позволяют оценивать региональные особенности изучаемых объектов, выявляемые на больших расстояниях. Наиболее полные и достоверные сведения об изучаемых объектах даёт многоканальная съёмка — одновременные наблюдения в нескольких диапазонах спектра (например, в видимом, ИК и радиообласти) или радиолокация в сочетании с методом съёмки более высокого разрешения.

Наблюдения за активностью проявления опасных экзогенных геологических процессов, таких как – затопления и подтопления поверхностными и подземными водами, процессов суффозии, обвалов, на региональном уровне будут проводиться один раз в 5 лет по данным аэрокосмических съемок.

Таблица 15.

Анализируемые компоненты и методы анализа компонентов природной среды

Вид исследования	Компонент среды	Фаза	Анализируемый компонент	Метод анализа	Нормативный документ	Кол-во проб на 1 год
1	2	3	4	5	6	7
Атмогеохимический	Атмосферный воздух	Газовая	Бенз(а)пирен	Жидкостная хроматография	ПНД Ф 13.1.55—2007	80
			Пары фракций нефти, бенз(а)пирен, диоксид азота, оксид азота, сероводород, аммиак, диоксид серы, оксид углерода, фтористый водород, фенол, бензол, толуол, ксилол, углеводороды	Инструментальный Газоанализатор переносной ГАНК – 4 и ХОББИТ-Т
		Пылеаэрозоли	Сажа	Флуориметрический	ПНДФ 16.1.21-98
			Ba, Sr, Mn, V, W; Fe; Br, Mo, Co, Cr, Ni, Cu As, Cd, Hg, Pb, Zn, F	Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой	ГОСТ Р ИСО 15202-3-2008
	Снеговой покров	Твёрдый осадок снега	Сажа	Флуориметрический	ПНДФ 16.1.21-98	20
			Ba, Sr, Mn, V, W; Fe; Br, Mo, Co, Cr, Ni, Cu As, Cd, Hg, Pb, Zn, F	Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой	ГОСТ Р ИСО 15202-3-2008
		Снеготалая вода	рН, Eh	Потенциометрический Электрометрический	ПНДФ14.1:2:3:4.121-97
			Ba, Sr, Mn, V, W; Fe; Br, Mo, Co, Cr, Ni, Cu As, Cd, Hg, Pb, Zn, F	Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой	ГОСТ Р ИСО 15202-3-2008
			Жесткость общая -	Титриметрический	ПНДФ 14. 1:2. 108-97
Атмогеохимический	Снеговой покров	Снеготалая вода	Нитрат-ион	Фотометрический с сациловой кислотой	ПНДФ 14.1:2.4-95	20
			Нитрит-ион	Фотометрический с раствором Грисса	ПНДФ 14.1:2.3-95
			Аммонийный ион	Фотометрический с реактивом Несслера	ПНДФ 14.1.1-95
			Сульфат-ион, хлорид-ион, фосфат-ион	Ионная хроматография	ПНД Ф 14.1:2:4.23-95
			Нефтепродукты	ИК-спектрометрия.	ПНД Ф 14.1:2:4.5-95
Литогеохимический	Почва	Твёрдая	Ba, Sr, Mn, V, W; Fe; Br, Mo, Co, Cr, Ni, Cu As, Cd, Hg, Pb, Zn, F	Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой	ГОСТ Р ИСО 15202-3-2008	20
			Подвижные формы тяжёлых металлов (Fe, Cd, Pb, Zn, Co, Cr, Ni, Cu)	Атомная абсорбция	ПНДФ 16.1:2:3:3.11-9
			pH водной вытяжки из почв	Потенциометрический
			Th232, K40, Ra226	Гамма-спектрометрия
			МЭД	Гамма-радиометрия
			Нефтепродукты	Флуориметрический	ПНДФ 16.1.21-98
			Бенз(а)пирен	Жидкостная хроматография	ПНДФ 14.1:2:4.186-02
			Нитрат-ион	Фотометрический с сациловой кислотой	ПНДФ 14.1:2.4-95
			Нитрит-ион	Фотометрический с раствором Грисса	ПНДФ 14.1:2.3-95
			Аммонийный ион	Фотометрический с реактивом Несслера	ПНДФ 14.1.1-95
			Сульфат-ион, хлорид-ион, фосфат-ион	Ионная хроматография	ПНД Ф 14.1:2:4.23-95
Гидрогеохимический	Поверхностные воды	Жидкая	БПК5, ХПК	Объемный	ПНДФ14.1:2:3:4.123-97	15
			pH, Eh	Потенциометрический, Электрометрический	ПНДФ14.1:2:3:4.121-97
			Кислород растворенный	Йодометрический	ПНДФ 14.1:2.101-97
			Нефтепродукты	ИК-спектрометрия.	ПНД Ф 14.1:2:4.5-95
			Жесткость общая	Титриметрический	ПНДФ 14. 1:2. 108-97
			Сухой остаток	Гравиметрический	ПНДФ 14.1:2.114-97
			Сульфат-ион, хлорид-ион, фосфат-ион	Ионная хроматография	ПНД Ф 14.1:2:4.23-95	15
			СПАВ, АПАВ	Экстракционно-фотометрический метод	ПНД Ф 14.1.14-95
			Аммонийный ион	Фотометрический с реактивом Несслера	ПНДФ 14.1.1-95
			Нитрат-ион	Фотометрический с сациловой кислотой	ПНДФ 14.1:2.4-95
			Нитрит-ион	Фотометрический с раствором Грисса	ПНДФ 14.1:2.3-95
			Al, Fe, Cu, Cr, Ni, Zn, Sb, Br	Атомно-эмиссионный с индуктивно связанной плазмой	ПНД Ф 14.1:2:4.135-98
			Температура	Физический
			Привкус, запах	Органолептический метод	РД 52.24.496-2005
			Цветность, мутность, прозрачность	Визуальный	РД 52.24.497-2005
	Подземные воды	Жидкая	pH, Eh	Электрометрический	ПНДФ14.1:2:3:4.121-97	4
			СПАВ, АПАВ	Экстракционно-фотометрический метод	ПНД Ф 14.1.14-95
			БПК5, ХПК	Объемный	ПНДФ 14.1:2:3:4.123-97
			Сухой остаток	Гравиметрический	ПНДФ 14.1:2.114-97
			Аммонийный ион	Фотометрический с реактивом Несслера	ПНДФ 14.1.1-95
			Нитрат-ион	Фотометрический с сациловой кислотой	ПНДФ 14.1:2.4-95
			Нитрит-ион	Фотометрический с раствором Грисса	ПНДФ 14.1:2.3-95
			Жесткость общая	Титриметрический	ПНДФ 14. 1:2. 108-97
			Сульфат-ион, хлорид-ион, фосфат-ион	Ионная хроматография	ПНД Ф 14.1:2:4.23-95
			Na+, K+, Mg2+	Титриметрический
			Нефтепродукты	ИК-спектрометрия
			Привкус, запах	Органолептический метод	РД 52.24.496-2005
			Цветность, мутность, прозрачность	Визуальный	РД 52.24.497-2005
			Дебит, уровень подземных вод, температура	Физический
Биогеохимический	Растения	твердая	Ba, Sr, Mn, V, W; Fe; Br, Mo, Co, Cr, Ni, Cu As, Cd, Hg, Pb, Zn, F	Атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой	ГОСТ Р ИСО 15202-3-2008	16
Инженерно-геологический	ЭГП		Подтопление	Визуальные наблюдения
			Овражная и береговая эрозия

Заданием геоэкологического исследования предусматривается принятие решений для предотвращения техногенного воздействия и аварийных ситуаций, которые отрицательно влияют на окружающую среду, поэтому обработка результатов проводится по каждому виду опробования и наблюдениям. Производится заполнение журналов опробований и наблюдений, уточнение и приведение в порядок записей визуальных наблюдений, составление черновых вычислений, схем.

Для обработки полученной информации в результате отбора проб используется математическое моделирование в ГИС-технологии. По результатам обработки информации строятся таблицы. С помощью программного комплекса ARC/INFO (ESRI) получают карты, схемы. Методика обработки данных снегового опробования включает в себя расчет следующих показателей [36]:

- коэффициент концентрации КК = С/Сф,

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

- 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 = ∑КК – (n-1),

где КК – коэффициент концентрации; n – количество элементов, принимаемых в расчете с КК>1,5;

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 (мг/м²*сут.);

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

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.

Методика обработки результатов литогеохимического опробования включает в себя сравнение полученных данных с ПДК для почвы (ГН 2.1.7.2041 – 06) [3] и ОДК (ГН 2.1.7.2042-06, ГН 2.1.7.020-94), 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.).

Коэффициент концентрации (КК), который рассчитывается по формуле:

КК = С/Сф,

где С – содержание элемента в исследуемом объекте мг/кг, а С_ф – фоновое содержание элемента мг/кг; суммарный показатель загрязнения (Zспз), Zспз = ∑ КК – (n – 1), где n – число учитываемых аномальных элементов, где КК>1,5. 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 [23]

- Коэффициент техногенной геохимической нагрузки Кi=Сi/ПДКi

Где: Сi – содержание вещества в пробе

- Модуль техногенного геохимического загрязнения Мг=К0 * S/S₀,

где S– площадь загрязненных земель

S0 – общая площадь исследуемой территории

- Общий показатель техногенной нагрузки К₀=∑Кi

Обработка результатов биогеохимических данных включает в себя сравнение результатов с данными по фону.

Также рассчитывается:

коэффициент концентрации:

КК = С/Сф

где С - содержание элемента в пробе, мг/кг;

Сф – фоновое содержание элемента, мг/кг.

коэффициент биологического поглощения:

Ax=Cxв золе/ Cxв почве

где С - содержание элемента в пробе, мг/кг

Методика обработки данных по результатам анализов проб атмосферного воздуха включает в себя различные виды анализов и сравнение показателей с гигиеническими нормативами (ГН 2.1.6.1338-03 [11], ГН 2.1.6.1339-03 [12]), данными томов ПДВ.

Данные, полученные в результате лабораторных анализов, будут анализироваться в программах MicrosoftExcel и Statistica, также будут строится карты-схемы техногенного воздействия и степени загрязнения территории в программных обеспечениях CorelDraw и Surfer.

На внутренний контроль отдается 5 % от общего количества проб, на внешний – 3 %. Внутренний контроль – пробы дублируются и анализируются тем же анализом, в той же лаборатории. Внешний контроль – пробы отправляются на анализ в другую лабораторию более высокого класса. В конце результаты сравниваются табл. (16).

Таблица 16.

Внутренний и внешний контроль аналитических исследований

№	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	171	5	9	185	925
2	Гамма-спектрометрия	20	-	-	20	100
3	Гамма-радиометрия	20	-	-	20	100
4	Атомная абсорбция	20	-	-	20	100
5	Флуориметрический	120	4	6	130	650
6	Жидкостная хроматография	80	2	4	86	430
7	Ионная хроматография	59	2	3	64	320
8	Фотометрический с салициловой кислотой	59	2	3	64	320
9	Фотометрический с раствором Грисса	59	2	3	64	320
10	Фотометрический с реактивом Несслера	59	2	3	64	320
11	Потенциометрический	55	2	3	60	300
12	Электрометрический	39	1	2	42	210
13	Титриметрический	39	1	2	42	210
14	ИК-спектрометрия	39	1	2	42	210
15	Гравиметрический	19	-	-	19	95
16	Объемный	19	-	-	19	95
17	Йодометрический	15	-	-	15	75
18	Экстракционно-фотометрический	19	-	-	19	95
19	Физический	19	-	-	19	95
20	Органолептический	19	-	-	19	95
21	Визуальный	19	-	-	19	95
22	Инструментальный	80	2	4	86	430

Примечание: если количество проб по определенному методу ≤25, то внешний и внутренний контроль не осуществляется.