Отбор и подготовка проб почвы для анализа. Лабораторный анализ почвы.

Выбор почвенных образцов в природных условиях и их подго­товка к лабораторному исследованию являются основным вопро­сом методики, от которого зависит результат всех последующих определений. Необходимо правильно наметить места для отбора проб почвы, которые позволили бы выявить участки, подвергаю­щиеся наибольшему загрязнению и, наоборот, благополучные по своему санитарному состоянию. Для этого один или несколько уча­стков выбирают вблизи имеющихся источников загрязнения, а дру­гой - в месте отдаленном от них. Глубину отбора проб почвы опре­деляют в зависимости от характера почвы, задачи и вида лабора­торного исследования.

Для определения механического и химического состава почвы отбор проб производят в 3- 5 точках по диагонали с участка площадью 25 кв.м. с глубины 0,25 м, а при необходимости - с глу­бины 0,75 - 1 м и ] ,75 - 2 м. Пробы берут буром или лопатой, тща­тельно перемешивают и из проб, взятых с каждого горизонта, со­ставляют единую для него среднюю пробу весом около 1 кг, кото­рую помещают в банку с пробкой, ставят номер на этикетке и от­сылают в лабораторию с сопроводительным документом и указани­ем места и времени взятия пробы, глубины, метеорологических особенностей в момент взятия пробы и того, что следует опреде­лить в почве.

В лаборатории почвы взвешивают, перемешивают, просеивают и, в зависимости от цели исследования, подвергают анализу в нату­ральном виде или в воздушно-сухом состоянии, для чего почву вы­сушивают на воздухе при комнатной температуре с последующим дополнительным просеиванием через сито с отверстиями диамет­ром 1 мм. К анализу натуральной свежевзятой почвы приступают как можно скорее, так как в силу продолжающихся биохимических процессов в почве могут произойти существенные измене­ния. При невозможности исследования почвы в тот же день, можно хранить ее несколько дней в холодильнике или же добавить кон­сервирующие вещества.

Для бактериологического анализа пробы почвы в количест­ве 200-300 г берут стерильными инструментами также в 3-5 точках участка площадью 25 кв.м, помещают в стерильные банки и со­ставляют из них среднюю пробу. Пробы берут с глубины, на кото­рой предполагается бактериальное загрязнение. В населенных пунктах рекомендуется исследовать прежде всего поверхностные слои почвы до глубины 20 см. С участков полей орошения пробы отбирают на глубине 20 см. При изучении влияний загрязнений почвы на подземные воды и открытые водоемы следует отбирать пробы на глубине 0,75 - 2 м. В последнем случае для этого пользу­ются буром Некрасова, а при отсутствии его вырывают яму и с ка­ждой ее стороны отбирают пробы стерильной лопаточкой или но­жом. При контроле за обеззараживанием хозяйственно-бытовых отбросов почвенным методом пробы почвы отбирают с глубины 25,100 и 150 см в зависимости от физических свойств почвы. Сте­рилизация инструментов для взятия проб почвы производится на каждом новом участке путем обмывания водой, обтирания спиртом и под конец обжигания.

Банки с пробами почвы закрывают ватными пробками, обвер­тывают бумагой и перевязывают. Банку номеруют, записывают не­обходимые данные ( температура воздуха и почвы и др.) и немед­ленно направляют в лабораторию. При отсутствии банок можно переносить пробы почвы в стерильных полиэтиленовых пакетах или в стерильной пергаментной бумаге. В лаборатории почву вы­сыпают на простерилизованную в сушильном шкафу бумагу, осво­бождают от корней, щебня, стекла и т.д., крупные комки почвы разминают, тщательно перемешивают и отсюда берут навеску поч­вы для исследования. Если по доставлении проб в лабораторию нельзя приступить к бактериологическому исследованию, допуска­ется хранение их в холодильнике при 1-5гр.С не более 18 часов, так как с течением времени происходят изменения в составе микро­флоры.

Для санитарно-вирусологического анализа в первую очередь отбирают образцы пахотного слоя, так как в природных условиях энтеровирусы адсорбируются главным образом верхними слоями почвы. По Г.А. Багдасарьян, пробы берут раздельно с гряд и борозд с глубины 0-20см, для выяснения же проникновения энтеровирусов в глубь почвы - на глубине 50 и 100 см. Методика отбора проб аналогична применяемой при взятии проб для бактериологического исследования; следовательно, можно использовать одни и те же пробы почвы для того и другого анализа.

Первичную обработку проб следует Производить В день взятия пробы сразу по доставлении в лабораторию. Допускается произ­водство анализа на другой день, не позднее чем срез 24 часа, при условии хранения проб в холодильнике при А гр.С. Более длитель­ное хранение влечет за собой падение титра энтеровирусов и воз­можность их выделения уменьшается.

Для гельминтологического анализа пробы почвы отбирают отдельно с поверхности и с глубины 2-10 см, так как в зависимо­сти от глубины яйца гельминтов выживают в течение различных сроков. С каждого участка площадью 50 кв.м. берут не менее 10 проб весом примерно по 100 гр в разных местах по диагонали и из них составляют средние пробы весом около 1 кг отдельно для каж­дого горизонта.

Пробы почвы с поверхностных слоев отбирают металлическим шпателем, столовой ложкой или совочком, а с глубины - буром или лопатой. Пробы отбирают и транспортируют в стеклянных банках с пробкой или в целлофановых пакетах, снабжая тару этикеткой и отмечая, как обычно, время и место взятия пробы, внешние условия и т.п. По доставлении в лабораторию, пробы почвы, если они нахо­дились не в стеклянных банках, пересыпают в таковые, тщательно перемешивают и удаляют крупные частицы. Анализ производят в течении ближайших дней; если же это невозможно, то взятые про­бы заливают 3 % раствором формалина на физиологическом рас­творе или 3 % раствором соляной кислоты и хранят в открытых банках при температуре 18-24 гр.С, часто перемешивая для улуч­шения аэрации. При подсыхании почвы подливают чистую воду.

Для радиометрического анализа отбор проб почвы произво­дится в соответствии с поставленной задачей. Для определения радиоактивного загрязнения почвы в данном районе выбирают несколько участков площадью примерно 50 кв.м. и в се­редине каждого из них на площади около 1 кв.м. удаляют травяной покров и вырезают почву на пробу в виде куска размером 10x10см, толщиной 5 см. Пробу упаковывают в клеенчатый или пластиковый материал и направляют в лабораторию с указанием места взятия пробы, даты и т.д. Растительность берут в количестве около 75 г и упаковывают отдельно.

Для химического анализа почвы применяется «Методика выполнения измерений массовой концентрации ртути в пробах почв методом беспламенной атомной абсорбции с термическим разложением проб» ПНД Ф 16.1.1-96. При этом устанавливается методика выполнения измерений массовой концентрации ртути в пробах почв атомно-абсорбционным анализом (метод беспламенной атомной абсорбции.)

Для оценки механического состава почвы используется сито Кноппа состоящие из набора отдельных сит с отверстиями различного размера – от 0,25мм до 10мм. Каждому размеру отверстий соответствует определенный размер сита. Навеска отобранной почвы (200-300гр.) пропускается через сита Кноппа, в результате чего на отдельных ситах остаются частицы разного размера. Взвесив содержимое каждого сита и определив их процентный состав по отношению к навеске всей пробы ориентировочно оценивают ее механический состав.

Согласно классификации Н.Качинского частицы, задерживающиеся на том или ином сите относят к определенному типу почвы:

На ситах с отверстиями 3-10мм - камни и гравий;

На ситах с отверстиями 1-3мм - крупный песок;

На ситах с отверстиями 1-0,25мм - средний песок;

На дне сита - мелкий песок и пыль.

Комплексная интегральная оценка и ее значение для определения степени опасности загрязнения окружающей среды на здоровье населения.

В течение длительного времени развитие производительных сил Республики Казахстан осуществлялось без должного внимания экологических последствий.

В связи с интенсивным развитием цветной, черной металлургии, химической и нефтяной промышленности и автотранспорта в воздушный бассейн поступают такие опасные по степени воздействия на организм человека как свинец его соединения, бенз(а)пирен, серная кислота, углекислый газ, окислы азота и серы, углеводородные соединения, ртуть, кадмий, фтористые соединения и др.

Так, высокий уровень (превышающий ПДК в 3-5 раза) загрязнения атмосферного воздуха наблюдается в крупных промышленных городах: г.г. Усть-Каменогорск, Риддер, Зыряновск, Шымкент, Тараз, Темиртау, Алматы.

Из всего многообразия загрязнителей окружающей среды подавляющая часть приходится на химические вещества. Если оценивать по степени опасности для человека и распространенности в окружающей среде, то одно из первых мест в этом отношении принадлежит тяжелым металлам.

Металлы, присутствующие в живых организмах в относительно малых концентрациях (микрограммы, миллиграммы) на 1 кг массы закрепилось также название микроэлементы. В организмах человека и животных находятся практически все микроэлементы, но в пределах естественного физиологического содержания в различных органах и тканях (кровь, костная ткань, печень и т.д.).

Однако с развитием промышленности (цветной, черной, химической, нефтегазовой) и энергетики, автотранспорта, увеличением потребления агрохимикатов в сельской местности Республики Казахстан возросло действие на население большой группы токсичных микроэлементов.

По степени возможного гонадотоксического эффекта на организм человека металлы распределяются следующим образом: таллий, кадмий, ртуть, серебро, барий, никель, цинк. В отношении нейротоксичности: таллий, ртуть, серебро, барий, кадмий, никель, цинк. По нефротоксичности: кадмий, ртуть, таллий, цинк, никель, серебро.

Многие химические соединения обладают мутагенными и бластомогенным действием. Установлено, что от 80 до 90% всех случаев рака связано с факторами окружающей среды.

Использование в пищу продуктов, загрязненных кадмием приводит к появлению новых для человека заболеваний Итай-Итай, ртутью – Минамата, полихлорированными бифенилами – болезнь Юшо.

На токсичность тяжелых металлов влияет большое число факторов, в том числе и взаимодействие их друг с другом.

Интенсивное задымление атмосферного воздуха городов окислами серы и азота привело к увеличению кислотных дождей. Кислотные дожди увеличивают растворимость многих металлов осевших на почву и растения, и способствуют образованию токсичных (подвижных) форм металлов, что ускоряет проникновению их в водоемы, растения и организм человека, животных, водные организмы (бентос). Рыба в кислотных водоемах непригодна для употребления в пищу, так как она накапливает большое количество металлов.

Известно, что одно и тоже количество меди в рационе питания для человека может быть как недостаточным, так и избыточным в зависимости от содержания в пище молибдена.

Изменение концентрации цинка в плазме или сыворотке крови человека, вызывает противоположное изменение концентрации меди. Изменения соотношения цинка и меди наблюдается при воспалениях, злокачественных опухолях, заболеваниях печени. Даже малые количества свинца и кадмия вызывают изменения концентраций в организме других микроэлементов (цинк, медь, железо), что может служить ранним проявлением токсичности свинца и кадмия, эти явления также проявляются при недостатке (т.е. ниже ПДК) а рационе таких веществ как кобальт, железо и медь. Недостаток кальция в организме способствует к быстрому всасыванию свинца в желудочно-кишечном тракте и снижению экскреции (выведению) свинца. Недостаток цинка усиливает токсичность свинца. Описано ингибирующее (подавляющее) действие железа на поглощение свинца эритроцитами.

Поэтому на современном этапе одной из задач гигиенической науки является разработка показателей оценки загрязнения окружающей среды, определяющих степень опасности для здоровья населения. Такие показатели рассчитываются на основании количественных зависимостей между реальным загрязнением объектов окружающей среды и состояния здоровья населения.

В современных условиях человек подвергается влиянию широкого спектра неблагоприятных факторов, действия которых проявляется комбинированно, комплексно и сочетано. Поэтому первоочередной задачей является обоснование оценочных показателей качества окружающей среды.

Оценочные показатели должны быть комплексными, то есть отражать возможно большее число вредных химических ингредиентов изучаемой среды (атмосферный воздух, вода, почва).

Судить о загрязнении атмосферы, воды, почвы можно и опосредованно путем изучения биологических объектов (растений, органов животных, биосред человека), а также атмосферных осадков.

При оценке множества химических загрязнителей окружающей среды по степени опасности для человека на одном из первых мест стоят тяжелые металлы. Помимо высокой токсичности (1,2 классы опасности), многие из них обладают мутагенным, канцерогенным, эмбри-гонадотоксическим действием. Поэтому присутствие в окружающей среде сложных смесей тяжелых металлов повышает опасность возникновения гонадотоксическим действием. Поэтому присутствие в окружающей среде сложных смесей тяжелых металлов повышает опасность возникновения указанных эффектов и определяет необходимость комплексной оценки загрязнителей, в отношении степени риска для здоровья населения.

Если смесь химических загрязнителей в сумме, выраженных в долях от ПДК равна 1, то характер комбинированного действия оценивается как проявление аддитивности (суммирования).

Однако, смесь химических веществ в сумме, выраженная в долях от ПДК при концентрации смеси менее 1, может вызвать потенцирующий эффект (усиливающий).

При суммарной концентрации смеси загрязняющих веществ, превышающий единицу – говорит об антагонизме (взаимно противоположное действие).

Интегральная оценка загрязнения атмосферного воздуха.

Как правило, для оценки степени загрязнения атмосферы используются данные в динамике за последние 3-5 лет наблюдения.

Вначале проводятся расчеты средних концентраций загрязняющих веществ за месяц, сезон, год по данным стационарных или передвижных пунктов наблюдения Гидрометслужбы.

Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха проводится по комплексным показателям (К_сум и Р) с учетом группировки загрязняющих веществ по классам опасности.

Оценка загрязнения атмосферы по суммарному показателю (К_сум).

1. Рассчитывается средняя кратность превышения ПДК (К_ср.) за месяц, год путем деления концентраций вещества в воздухе на величину ПДК и деленная на количество проб (п) по каждому классу опасности (1 …4) по формуле:

К средняя = С (ПДК) п или

С₁ С₁

--------- + --------- ……

ПДК ПДК

-------------------------------

п

где, К ср. – средняя кратность превышения ПДК для веществ одного из

классов опасности (1,2,3,4)

С - фактическая концентрация веществ по классам опасности.

ПДК - предельно-допустимая концентрация веществ

п - количество проб по каждому классу опасности веществ

2. Суммарный показатель (К_сум) кратности превышения ПДК нескольких веществ за месяц, год по классам опасности определяется путем суммирования всех средних умноженная на коэффициенты (N) аддитивности (суммирования) каждого класса опасности по формуле:

К_сум = Кср.1 кл. х N + Кср. 2 кл. х N + Кср. 3 кл. х N + Кср. 4 кл. х N

N – коэффициенты аддитивности (суммирования):

Для 1 класса = 1,0

2 класса = 1,5

3 класса = 2,0

4 класса = 4,0

3) Оценивается степень загрязнения атмосферного воздуха по следующим критериям (К сум.):

№ п/п	Степень загрязнения атмосферы	Суммарный показатель загрязнения атмосферы (Ксум.)
1	Допустимая	менее 1
2	слабая	1 - 3
3	умеренная	3 - 10
4	сильная	10 - 25
5	Очень сильная	25 - 50

Оценка загрязнения атмосферы по комплексному показателю (Р).

Комплексный показатель (Р) свидетельствует, что в реальных условиях эффект действия смеси загрязняющих веществ воздухе будет больше, чем действие каждого вещества в отдельности.

Уровень загрязнения воздуха по комплексному показателю (Р) оценивается во времени (по среднесуточным, среднемесячным и среднегодовым) за 3-5 лет и в пространстве (в различном удалении от источников загрязнения).

1. В начале рассчитывается средняя кратность (Кср.) превышения ПДК

загрязняющих веществ по каждому классу опасности путем деления фактических концентраций (разовых, среднесуточных) за месяц, год по формуле:

К ср. = С ср. / ПДК

Например, в одной точке г. Алматы в 1996 году средняя концентрация (С ср.) и средняя кратность превышения ПДК по 6 веществам следующая (таблица 1):

Таблица10. Загрязненность атмосферы г. Алматы за 1996 год

№ п/п	Вещество	Класс опас-ности	Среднегодов. Концентр. мг/м3	ПДК	Кратность превышения ПДК (раз), К
				среднесуточная	среднегодовая	Приведенная к 3 кл. опасности
1	Окись углерода (СО)	4	5,0	3	1,6	1,3
2	Сернистый газ (О2)	3	0,3	0,05	6,0	6,0
3	Взвешенные вещества	3	0,5	0,15	3,3	3,3
4	Двуокись азота (О2)	2	0,16	0,04	4,0	6,0
5	Фосфорный ангидрид	2	0,12	0,05	2,4	3,0
6	Свинец	1	0,0004	0,0003	1,3	2,0

2. Среднегодовую кратность превышения ПДК веществ каждого класса

опасности приводят к 3-му классу опасности по номограмме (рис.1).

Например, среднегодовая кратность превышения ПДК окиси углерода равна 1,6. На диаграмме находят вертикальную линию 4 класса и кратность превышения ПДК – 1,6. Далее проводят линию параллельных наклонных от 4 класса к 3-му классу до пересечения вертикальной оси. Тогда уровень превышения ПДК на вертикали (3-го класса) будет равна 1,3.

Для веществ 3 класса (например, сернистый газ, взвешенные вещества) используется также кратность превышения ПДК (6,0 и 3,3).

3. После определения значений "приведенных" кратностей превышение

ПДК всех веществ, входящих в смесь загрязнения атмосферы вычисляют комплексный показатель "Р".

Расчет показателя "Р" производится по формуле:

Р = Ö сумма К² , где

Сумма К – сумма кратностей превышения ПДК "приведенных" к 3 классу опасности.

Для вычисления показателя "Р" необходимо определить величину "К²", которая равна:

S К² = 1,3² + 6² + 3,3² + 6² + 3² + 2² = 1,69+36+10,89+36+9+4 = 97,58

Из этой величины извлекается квадратный корень:

Р = Ö 97,58 = 9,87

4. Полученное значение "Р" по среднегодовым концентрациям оценивают по

номограмме (рис.1). При этой оценке проводится по 3-ей вертикальной оси, предназначенной для оценки веществ 3-го класса опасности. Согласно номограмме, показатель Р, равный 9,87 соответствует умеренному загрязнению.

5. Наиболее информативной и объективной считается комплексная оценка

загрязнения атмосферного загрязнения по индексу "Р" по числу определяемых ингредиентов, по таблице 2:

Согласно таблице 2 по показателю "Р" равному 9,87 при числе ингредиентов – 6 уровень загрязнения будет умеренный.

Таблица 11. Уровень загрязнения атмосферного воздуха по комплексному показателю "Р" при разном числе ингредиентов

Уровень загрязнения	Величина загрязнения "Р" при числе ингредиентов
	2 - 4	5 - 9	10 - 20	Более 20
Допустимый Слабый Умеренный Сильный Очень сильный	2 2-4 4-8 8-16 более 16	3 3-6 6-12 12-24 более 24	4 4-8 8-16 16-32 более 32	5 5-10 10-20 20-40 более 40

Интегральная оценка загрязнения воды

Для интегральной оценки уровня загрязнения воды питьевой и водоемов в настоящее время имеется ряд показателей. Они основаны на использовании 4-х критериев вредности: органолептического, токсикологического, санитарного и бактериологического.

1. На первом этапе проводится санитарно-топографическое обследование территорий населенных пунктов для установления источников загрязнения подземных и открытых водоисточников, пунктов водопользования.

При этом уделяется внимание организованным источникам загрязнения (сбросы сточных вод) и неорганизованным – стоки с сельскохозяйственных полей, животноводческих ферм, ливневые стоки с территорий промпредприятий и населенных пунктов.

2. На участках рек для рекрационного водопользования воды исследуется 2 раза до начала купального сезона и 2 раза ежемесячно в период купального сезона. При анализах можно ограничиться органолептическими (запах) и бактериологическими (коли-индекс) и др. показателями.

3. Питьевые источники исследуются на химические и бактериологические показатели в различные сезоны года и за ряд лет (не менее, чем за 3-5 лет).

4. Для эпидемиологической оценки условий водопользования и опасности загрязнения воды сточными водами используются показатели бактериального загрязнения воды (таблица № 3).

Таблица 12. Эпидемиологическая оценка условий хозпитьевого и