1.2.3. Метрологічне забезпечення контролю якості ґрунту
Забруднення ґрунтів пов’язано з діяльністю людини, а саме: розміщення промислових і побутових відходів; сільськогосподарське виробництво, пов’язане з внесенням засобів боротьби з шкідниками рослин і з бур’янами; будівельними роботами на території міст і сіл.
Ґрунт є важливим компонентом біогеоценозу і відрізняється фактично нерухомістю та складними фізико-хімічними процесами, що в ньому відбуваються. Процеси перемішування, які характерні для повітряних мас та води, у ґрунті практично не відбуваються. Для ґрунту властиві процеси фільтрації з поверхні та всередині самого ґрунтового профілю.
Як відомо, ґрунту характерна велика кількість різноманітних мікроорганізмів, в тому числі і хвороботворних. З діяльністю мікроорганізмів пов’язані ґрунтоутворюючі процеси – мінералізація і гуміфікація органіки.
Для окремих територій, де можливе істотне ущільнення грунту і одночасне потрапляння забруднюючих речовин, характерні анаеробні процеси розкладу, пов’язані з утворенням токсичних рідин і неприємного запаху газоподібних речовин.
Встановлення ГДК забруднюючих речовин у ґрунті, в основному, регламентовано для отрутохімікатів, які використовують для захисту рослин від шкідників і хвороб.
Слід відмітити, що ґрунт безпосередньо не впливає на здоров’я людини, а його негативний вплив здійснюється через рослини чи (через рослини тварини). Причому характерне накопичення деяких речовин у рослинах, а потім у продукції тваринництва (за трофічними ланцюгами).
Істотний негативний вплив забруднених ґрунтів здійснюється через грантові води під час неправильно виконаних природоохоронних заходів. Процеси міграції особливо небезпечні у водопроникних ґрунтах. Дотримання правил зберігання, перевезення, техніки безпеки позитивно позначається на стані ґрунтів поблизу складських приміщень, при перевезенні автомобільним і залізничним транспортом, при тимчасовому зберіганні на підприємствах.
Стан ґрунту регламентується санітарними: фізико-хімічними, ентомологічними, гельмінтологічними, бактеріологічними дослідженнями. Необхідність бережливого ставлення до ґрунтів, їх охорони характеризується даними про розораність земель: США – 15–20 %, Франція, Німеччина, Англія – 35–40 %; Україна - до 80%, а в окремих регіонах – 90–95 %.
1.2.4. Методики та прилади контролю вмісту важких металів
Основними методиками контролю вмісту важких металів є:
– рідинна іонна хроматографія;
– атомно-абсорбційна спектрометрія;
– рентгено-флуоресцентний аналіз;
– полярографія;
– інверсійна вольтамперометрія;
– оптичний флуоресцентний аналіз.
Методика рідинної хроматографії з
використанням кондуктометричного
детектора дозволяє визначити вміст
важких металів у пробі в діапазоні
0,1-100 мг/кг з точністю
.
Така методика використовується у
лабораторіях, насамперед, для контролю
органічних високомолекулярних сполук.
Необхідна періодична заміна дорогих
розподільчих і аналітичних колонок
після чого необхідно коригувати всю
базу даних ідентифікації речовин.
Підготовка проб (екстракція) продовжується
від 1 до 48 годин. Можливе використання
вказаної методики в якості допоміжної
та додаткової при контролі вмісту
органічних домішок.
Методика атомно-абсорбційної спектрометрії
(ААС) є найбільш чутливим (десяті частки
мкг/кг) і точним (відносна похибка не
більше
)
методом визначення вмісту важких металів
у різних об’єктах.
Методичне забезпечення методики ААС дозволяє вирішувати проблеми контролю вмісту важких металів практично у всіх об’єктах оточуючого середовища і біологічних зразках (кров, молоко, м’ясо).
Реалізація методики ААС можлива на приладах двох типів: полуменевої та електрохімічної атомізації. Полуменевими приладами визначають вміст металів, починаючи з фонових значень. Підготовка проб полягає у попередній мінералізації проб і продовжується від 1 до 4 годин.
Прилади ААС вимагають спеціального робочого місця, обладнаного вентиляцією та з використанням горючих газів (пропану, ацетилену).
Сучасні прилади дозволяють застосовувати додатково атомно-емісійну (АЕС) і атомно-флуоресцентну (АФС) методики, які мають ще більш високу чутливість і не потребують застосування спектральних ламп.
Чутливість методики рентгено-флуоресцентного
аналізу (РФА) без попереднього
концентрування проби (нижня межа)
знаходиться в діапазоні 10-500 мкг/кг з
точністю
.
Чутливість методики можна істотно (в
10-100 раз) підвищити за рахунок попереднього
концентрування проби. Вимірювання
продовжується від 2 до 15 хвилин, час на
концентрування складає 5-20 хвилин.
Найкраще РФА зарекомендував себе в токсикології, а з застосуванням попереднього концентрування проби - у сертифікації промислових і харчових продуктів.
Полярографія є традиційною, досить розповсюдженою методикою контролю важких металів. Чутливість методики знаходиться в межах від 0,5 до 35 мг/кг. Відносна похибка вимірів – у межах 4-8%. Підготовка проб аналогічна ААС.
Недоліком методики є використання металічної ртуті у якості робочого електроду, що вимагає наявність витяжної шафи.
Інверсійна вольтамперометрія (ІВА) є сучасною, активно вдосконалюваною методикою контролю важких металів, в основі якої лежить накопичення при електролізі на робочому електроді елементів, які містяться у досліджуваному розчині. Така методика дозволяє вимірювати концентрації більше 60 аніонів і катіонів.
Чутливість методики знаходиться у діапазоні 0,0001-500 мг/кг, точність 2-20 %. Методика ґрунтується на нагромадженні та теоретично не має нижньої межі визначення, тобто можна накопичувати метал з достатньо великого об’єму проби, щоб отримати кількість його, достатню для проведення достовірних вимірів. Час для проведення аналізу складає від 1 до 30 хвилин.
Оптичний флуоресцентний аналіз (ОФА) дозволяє контролювати до 15 металів з чутливістю від 1 мкг/кг до 0,1 мг/кг залежно від металу з точністю 5-30%. Тривалість аналізу одного компонента складає 10-20 хвилин. Методика ОФА для важких металів може бути використана в якості реалізації додаткових функціональних можливостей приладу, який призначений для контролю, насамперед, органічних забруднювачів.
Підготовка проб для контролю важких металів заключається у мінералізації проби і подальшої її хімічної обробки.