- •1.1. Мониторинг окружающей среды
- •1.2. Классификация видов мониторинга
- •1.3. Экологический мониторинг
- •Глава 2. Приоритетность измерений концентраций загрязняющих веществ
- •2.1. Приоритетность при организации мониторинга
- •2.2. Приоритетность мониторинга загрязнений
- •2.3. Классы опасности веществ в воздухе и воде
- •Глава 4. Пробоотбор и пробоподготовка
- •4.1. Особенности природных сред как объектов анализа
- •4.2 Отбор проб воздуха
- •4.3. Отбор проб поверхностной и сточной воды
- •4.4. Отбор проб атмосферных осадков, почвы, данных отложений и растительных материалов
- •4.5. Концентрирование микропримесей из пробы воды
- •Глава 5. Организация систем мониторинга
- •5.1. Уровни систем мониторинга
- •5.2. Государственный экологический мониторинг
- •5.2.1. Структура и задачи государственного экологического мониторинга
- •5.2.2. Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета
- •5.3. Глобальная система мониторинга окружающей среды
- •Глава 6. Методы анализа объектов окружающей среды и оценки экологической ситуации
- •6.1. Химические методы анализа
- •6.2. Фотометрические методы анализа
- •6.2.1. Фотоколориметрический анализ
- •6.2.2. Спектрофотометрический анализ
- •6.2.3. Колориметрический анализ
- •6.2.4. Нефелометрия и турбодиметрия
- •6.3. Электрохимические методы анализа
- •6.3.1. Кулонометрический метод
- •6.3.2. Кондуктометрический метод
- •6.3.3. Потенциометрические методы анализа
- •6.3.4. Вольтамперметрия
- •6.4. Спектральные методы анализа
- •6.4.1. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •6.4.2. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •6.5. Хроматографические методы анализа
- •6.5.1. Газовая хроматография
- •6.5.2. Жидкостная хроматография
- •6.5.3. Ионная хроматография
- •6.5.4. Тонкослойная и бумажная хроматография
- •6.6. Масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия
- •6.7. Биологические методы оценки экологической ситуации
- •6.8. Дистанционные методы анализа
- •6.8.1. Спектрометрические методы изучения загрязнения атмосферы
- •6.8.2. Исследование атмосферных аэрозолей методом лазерного зондирования
- •6.8.3. Дистанционные методы обнаружения нефтяных загрязнений водных бассейнов
- •6.8.4. Дистанционные методы измерения радиоактивного загрязнения местности
- •Глава 7. Основные средства мониторинга воздушной, водной и других сред
- •7.1. Анализ вредных веществ в воздухе
- •7.1.1. Экспрессные методы анализа воздуха
- •7.1.2. Электрохимический анализ воздуха
- •7.1.3. Хроматографический анализ воздуха
- •7.1.4. Анализ пыли в воздухе
- •7.1.5. Передвижные и стационарные лабораторные комплексы для контроля воздушной среды
- •7.2. Анализ вредных веществ в воде
- •7.2.1. Основные характеристики воды и их определение
- •7.2.2. Суммарные показатели воды и их определение
- •7.2.3. Определение металлов в воде
- •7.2.4. Определение органических продуктов в воде
- •Литература
- •Глава 7. Основные средства мониторинга воздушной. Водной и других сред
6.8.3. Дистанционные методы обнаружения нефтяных загрязнений водных бассейнов
Одним из важных этапов борьбы с загрязнением Мирового океана является создание методов обнаружения нефти и нефтепродуктов на поверхности воды. В настоящее время создан ряд физических методов для таких определений, основанных на различии в оптических, тепловых и радиоактивных свойствах воды, загрязненной нефтепродуктами и чистой воды.
Возникший нефтяной слой изменяет условия термодинамического равновесия и приводит к образованию температурной аномалии- температурному контрасту между чистой водой и водой, загрязненной нефтепродуктами. Температура нефти и воды отличаются в солнечный день на 1-2єС, ночью на минус 0,5-1єС.
Нефтяные пленки обладают отличающимся от чистой воды спектрами рассеяния (из-за влияния собственных полос поглощения нефти). В ИК-области коэффициент преломления нефти больше, чем чистой воды, что приводит к более высоким коэффициентам отражения от нефтяных пленок; существенно различаются также и поляризационные характеристики.
Естественная радиоактивность нефти, обусловленная главным образом гамма-излучением урана и радия, значительно выше, чем естественная радиоактивность воды, что создает предпосылки для выявления нефтяных загрязнений путем регистрации их собственного гамма-излучения.
Дистанционные методы обнаружения нефтяных загрязнений можно подразделить на пассивные и активные. Пассивные методы основаны на регистрации теплового излучения (ИК и СВЧ) и естественного гамма-излучения. При использовании активных методов исследуемая водная поверхность облучается источниками излучения определенного спектрального состава с регистрацией отраженного излучения или флуоресценции.
При измерении отраженного ультрафиолетового излучения (УФ) можно зафиксировать сырую нефть и тяжелые нефтепродукты. Прозрачные нефтепродукты не регистрируются. Максимальный эффект наблюдается при толщине пленки до 1 мкм.
Метод регистрации собственного теплового излучения ИК- или микроволновым радиометром может применяться в любое время суток.
Регистрация искусственно возбужденных спектров флюоресценции позволяет при использовании гелий - кадмиевого лазера, лазера на рубине и импульсивного аргонового лазера различить до нескольких десятков сортов нефтепродуктов.
Регистрация отраженного лазерного излучения является перспективным методом обнаружения нефтяных загрязнений. При использовании СО2 – лазера, контраст в отражательной способности воды, покрытой пленками нефтепродуктов и чистой водой составляет 4,7-4,9; для гелий-неоновых лазеров и лазеров на рубине и на неодивом стекле контраст меньше 2.
Более перспективными являются способ лазерной локации, микроволновой радиометрический метод и способ регистрации собственного гамма-излучения нефти. Последние два метода помимо обнаружения загрязнения позволяют определить толщину нефтяной пленки, что позволяет оценивать массу пролитого нефтепродукта.
6.8.4. Дистанционные методы измерения радиоактивного загрязнения местности
Дистанционные гамма спектральные измерения позволяют определять загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами без отбора пробы. Спектральный детектор регистрирует гамма-излучение, приходящее от радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Разработаны простые приемы, позволяющие по эффекту на детектор находить состав радионуклидов, их концентрацию, пространственное распределение, вариации во времени. Измерения могут осуществляться с самолета, вертолета, автомашины, морских и речных судов, а также с помощью переносных приборов.
С помощью самолетной съемки было обследовано глобальное радиоактивное загрязнение обширных территорий России, составлена карта запаса цезия-137. Гамма-излучение обладает достаточно большой проникающей способностью. Свободный пробег гамма-кванта в атмосферном воздухе составляет десятки и сотни метров; в воде, почве, горной породе лежит в диапазоне 5-20 см.
Способы детектирования гамма-излучения основаны на эффектах взаимодействия квантов с веществом. По регистрируемым параметрам детекторы можно разделить на две группы. Детекторы первой группы измеряют суммарные параметры гамма-поля – число квантов, переносимую ими энергию, мощность дозы и т.д. Эти детекторы могут только выделить повышенные уровни радиации. Изотопный состав радиоактивного загрязнения, концентрацию отдельных изотопов можно получить с детектором второго типа, измеряющими энергию гамма квантов. Измерение энергетического состава квантов осуществляется сцинтилляционными счетчиками и полупроводниковыми детекторами. Сцинтилляционный детектор – это система из сцинтиллятора (вещества, люминесцирующего под действием заряженных частиц) и фотоэлектронного умножителя. Используют сцинтилляторы – кристаллы иодистого натрия, активированного таллием - NaI (Tl ). Полупроводниковый детектор представляет собой полупроводниковый диод из кремния, на который подаётся обратное напряжение.
Измерение спектрального состава гамма-поля осуществляется многоканальными спектрометрами. На выходе такого прибора регистрируется спектрограмма, которая представляет собой энергетическое распределение импульсов, поступающих с детектора.