Как найти концентрацию в почве

комплекса
по коэффициенту
концентрации загрязнителя

и
суммарному
показателю загрязнения

Оценка
уровня загрязнения почв населенных
пунктов проводится
по двум показателям: коэффициенту
концентрации отдельного
вещества К_с
и
суммарному показателю загрязнения Z_c
при наличии
в почве нескольких загрязняющих
компонентов [14, 17].

Коэффициент
концентрации ЗВ определяется отношением

,

(5.2)

где
С
—
реальная
концентрация данного химического
вещества в почве,
мг/кг; С_ф
— фоновая концентрация в почве данного
вещества, мг/кг. Суммарный
показатель загрязнения равен сумме
коэффициентов
концентраций загрязняющих почву
химических элементов:

,
(5.3)

где
n
— число
учитываемых ЗВ.

Оценка
опасности загрязнения почв по найденному
суммар­ному
показателю Z_c
проводится с помощью табл. 5.4.

Таблица
5. 4

Ориентировочная
оценочная шкала опасности загрязнения
почв по
суммарному показателю

Пример
5.2.
Определить категорию загрязнения почвы
населенного
пункта химическими веществами по
суммарному показателю загрязнения;
дать характеристику показателей здоровья
населения,
проживающего на данной территории.
Исходные
данные приведены в табл. 5.5.

Таблица
5.5

Исходные
данные

Решение:

По
формуле (2) находим коэффициенты
концентрации загрязняющих
веществ:

К_сF
=
512/208 = 2,46; К_сВe
=
3,7/1,5 = 2,47; K_cZn
= 274/41,3
= 6,63.

По формуле (3) суммарный
показатель загрязнения:

Z_c
= (2,46
+ 2,47 + 6,63) 
(3 
1) = 9,56.

В
соответствии с табл. 5.4 рассматриваемые
почвы относятся
к категории допустимого загрязнения и
характеризуются наиболее
низким уровнем заболеваемости детей
и минимумом функциональных
отклонений.

Задание
5.2.
Определить
категорию загрязнения почвы населенного
пункта химическими веществами по
суммарному показателю загрязнения;
дать характеристику показателей здоровья
населения,
проживающего на данной территории.
Исходные
данные о содержании загрязняющих веществ
в почве приведены в табл. 5.6.

Таблица
5.6

Варианты
исходных данных для задания 5.2

Таблица
5.7

ПДК
химических веществ в почве и допустимые
уровни

содержания
по показателям вредности

Соседние файлы в папке Ащаулова

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

ПДК химических веществ в почве и допустимые уровни содержания по показателям вредности

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА И ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

Цель работы: определение категории загрязнения почв по наличию в них повышенных концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) и, на основе этого, оценка влияния суммарного загрязнения на здоровье населения.

5.1. Определить категорию загрязнения почвы населенного пункта.

5.2. Определить уровень загрязнения почвы населенного пункта и оценить влияние суммарного загрязнения на здоровье на­селения.(Приложение 12)

5.3. Сделать краткие выводы.

Порядок выполнения работы

5.1. При оценке опасности загрязнения почв загрязняющими веществами (ЗВ) необходимо учитывать следующие закономерности (табл.5.1, 5.2):

1 Опасность загрязнения тем выше, чем больше фактическое содержание ЗВ в почве (обычно выражается концентрацией вещества С_i, мг/кг), т.е., чем больше значение коэффициента К_iпревышает единицу; коэффициент опасности определяется сле­дующим образом:

2 Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасно­сти ЗВ. Отнесение ЗВ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, к тому или иному классу опасности зависит от свойств ЗВ, в частности, от их способности накапливаться в организме, нарушать работу различных систем и органов, токсичности и др. Примеры ЗВ различных классов опасности приведеныв таблице 5.1;

Отнесение химических веществ, попадающих в почву, к классам опасности (по ГОСТ 17.4.1.02-83)

3 Опасность загрязнения тем выше, чем ниже буферные свойства почв. Это свойство почвы поглощать загрязнение из окружающей среды и прочно фиксировать его в почве зависит от содержания в почве органического вещества (гумуса почвы), кислотности почвы, механического состава, водного режима и ряда других свойств почвы. Буферность почвы определяет ее барьерную функцию, которая, в свою оче­редь, обусловливает уровни вторичного загрязнения химическими веществами сред, контактирующих с почвой: растительности, атмо­сферного воздуха, поверхностных и подземных вод.

Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами

ЗАДАНИЕ 5.1. Определить категорию загрязнения почвы и возможность её использования.(Приложение 10-11)

ПРИМЕР 5.1 (Варианты задач для задания 5.1 даны в приложении 11).

На определенном участке территории установлено присутствие в почве меди с солесодержанием подвижных форм, равном 3,2 мг/кг, и свинца с концентрацией 25 мг/кг. Определить категорию загрязненности почвы и возможность ее использования для выращивания сельскохозяйственной продукции; установить характер возможного использования данной территории и мероприятия по снижению токсического воздействия почвенных загрязнений.

На основании данных приложения 10 находим: ПДК меди с учетом фона — 3,0 мг/кг; ПДК свинца с учетом фона — 30,0 мг/кг. Допустимые уровни содержания:

• по транслокационному показателю вредности — меди — 3,5 мг/кг; свинца- 30,0 мг/кг

• по миграционному водному показателю вредности — меди — 72,0 мг/кг; свинца — 260,0 мг/кг;

• по общесанитарному показателю вредности — меди -3,0 мг/кг; свинца — 30,0 мг/кг.

На основании полученных данных составим таблицу:

Уровень содержания меди в почве превышает ее ПДК (3,0 мг/кг) с учётом фона и допустимый уровень при лимитирующем общесанитарном показателе вредности (3,0 мг/кг), но ниже допустимого уровня по транслокационному показателю вредности (3,5 мг/кг), следовательно, в соответствии с табл.5.2 категория загрязненности почв ме­дью — умеренно опасная.

Уровень содержания свинца в почве не превышает ПДК и допустимые уровни по всем лимитирующим показателям вредности, следовательно, в соответствии с табл.5.2 категория загрязненности почв свинцом — допустимая.

ВЫВОД:Исходя из комплексной оценки загрязненности почвы (по худшему показателю), устанавливаем, что категория ее загрязненности — умеренно опасная.

Данная территория может использоваться под любые куль­туры при условии контроля качества сельскохозяйственных расте­ний и проведения мероприятий по снижению доступности для них имеющихся токсикантов, т.е. меди и свинца.

ЗАДАНИЕ 5.2.Определить уровень загрязнения почвы населенного пункта и оценить влияние суммарного загрязнения на здоровье населения.(Приложение 12)

Оценка уровня загрязнения почв населенных пунктов проводится по двум показателям: К_с — коэффициенту концентрации отдельного веществаи

Z_c — суммарному показателю загрязнения —при наличии в почве нескольких загрязняющих компонентов.

Коэффициент концентрации ЗВ определяется отношением

где С — реальная концентрация данного химического вещества в почве, мг/кг;

С_ф— фоновая концентрация в почве данного вещества, мг/кг.

Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций загрязняющих почву химических элементов:

(5.3)

где п— число учитываемых ЗВ.

Оценка опасности загрязнения почв по найденному суммарному показателюZ_c проводится с помощью данных табл.5.4.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения Z_c

ПРИМЕР 5.2 (Варианты задач для задания 5.2 приведены в приложении 12.)

Необходимо определить категорию загрязнения почвы насе­ленного пункта химическими веществами по суммарному показате­лю загрязнения, на основании чего дать характеристику показателей здоровья населе­ния, проживающего на данной территории.

Исходные данные приведены в табл.5.5. Фоновые концентрации загрязняющих веществ в почве даны в приложении 12.

По формуле (5.2) находим коэффициенты концентрации за­грязняющих веществ:

По формуле (5.3) определим суммарный показатель загрязнения:

ВЫВОДВ соответствии с данными табл.5.4 рассматриваемые почвы относятся к категории допустимого загрязнения и характеризуются наиболее низким уровнем заболеваемости детей и минимумом функциональных отклонений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (необходим письменный ответ)

1. Перечислите основные источники загрязнения почв.

2. Какие виды загрязнений почв наиболее опасны для человека? Для функционирования экосистемы?

4. Дать определения понятиям: миграционный водный показатель загрязнения среды, миграционный воздушный показатель загрязнения среды, общесанитарный показатель загрязнения, транслокационный показатель загрязнения.

5. Что такое коэффициент концентрации загрязняющего вещества в почве?

6. Что такое суммарный показатель загрязнения почвы? Зачем он определяется?

Приложение 10

ПДК химических веществ в почве и допустимые уровни содержания по показателям вредности

Источник

Микроорганизмы в почве – как простым методом определить их концентрацию

Развитие и урожайность садовых культур зависит от нескольких факторов. Одним из основных факторов урожайности является почвенная микрофлора, то есть наличие в почве микроорганизмов. Их главная задача – переработать органику в формы, доступные для питания растений. Кстати, эту же задачу выполняют микробы в нашем кишечнике (их в нём около 3 кг), которые перерабатывают органическую пищу в формы, доступные для нашего питания.

Я Наталья Иванцова, руководитель новосибирского садового центра природного земледелия «Сияние».

Снижение количества микроорганизмов в кишечнике вызывает болезнь дисбактериоз и человек не может нормально жить. Снижение количества микроорганизмов в почве вызывает снижение плодородия почвы, растения не могут нормально расти и их урожайность снижается.

Поэтому если урожаи вас не устраивают, то не нужно сразу пытаться сыпать в почву разные удобрения и подкормки. Вам это может не помочь. А надо в начале проверить концентрацию микроорганизмов.

Но как это сделать обычному садоводу, у которого на балконе нет микробиологической лаборатории? А очень просто, с помощью рентгеновской пленки.

Дело в том, что на поверхности рентгеновской пленки есть слой эмульсии, который содержит органический азот. А его используют в пищу группа почвенных бактерий, аммонификаторы. Поэтому если кусок рентгеновской пленки положить в почву на неделю, то эти бактерии будут её эмульсией питаться. И чем больше они эту эмульсию съедят, тем меньше её на пленке останется.

Заметить это на пленке достаточно легко – эмульсия представляет собой черные области пленки. И чем меньше на пленке будет черных областей (то есть останется больше прозрачных), тем значит в почве больше микроорганизмов.

Это все в теории, пробуем на практике. Выбираю участок почвы, на вид достаточно неплодородной, и выкапываю в ней совком ямку глубиной 10 сантиметров. Затем забиваю колышек, чтобы потом проще было найти лунку. На дно лунки помещают отрезок рентгеновского снимка размером 3х3 см, и лунку после этого засыпаю землей.

Ту же операцию делаю на компостной куче, мне интересно, а как там обстоят дела с концентрацией микроорганизмов.

И еще раз тоже самое в грядке, заполненной органической почвосмесью.

Для интереса берем три банки и заполняем их: землей, компостом и органической почвосмесью. В банки также помещаем отрезки рентгеновской пленки.

Проходит неделя, пора посмотреть на результаты «лабораторного» эксперимента. В начале достаем пленку из земли, компоста и органической грядки. Затем извлекаем рентгеновскую пленку из банок.

Смотрим результат, ВАУ – есть разница!

Результаты. В земле меньше всего микроорганизмов, на пленке очень мало прозрачных мест, на глаз где-то 3-5%. В компосте прозрачного больше, процентов 30-40. А в органической почвосмеси «съели» порядка 60% эмульсии. То есть в земле бактерий очень мало, в компосте больше, а в грядке с органической почвосмесью больше всего.

В банках прозрачных мест пленки было меньше, но соотношение в целом было близкое к результатам, полученных в грунте.

По результатам эксперимента сразу же возник вопрос – а как увеличить концентрацию в почве микроорганизмов? Ответ на него есть, для этого нужно применять микробиологические удобрения, которые содержат агрономически полезные микроорганизмы.

Проводим дополнительный эксперимент.

В почве делаем две лунки, помещаем в них рентгеновскую пленку. Одна лунка контрольная, в другую дополнительно добавляем микробиологическое удобрение «Сияние-1».

Этот же эксперимент повторяем в банках.

На компостной куче делаем то же самое, одна лунка контрольная, в другую добавляем ускоритель компостирования «Сияние-3».

Через неделю проверяем результат. Во всех вариантах эксперимента площадь прозрачных областей увеличилась в 2-3 раза. Это означает, что концентрация микроорганизмов повысилась. Этим и объясняется увеличение урожайности садовых культур от применения микробиологического удобрения «Сияние».

Вы можете сами легко определить концентрацию микроорганизмов в почве на своем садовом участке. Для этого вам нужно найти свой (или чужой) старый рентгеновский снимок. Затем разрезать снимок на отрезки размером 3х3 сантиметра. В почве на грядке сделайте лунку глубиной 10 сантиметров, установите колышек. На дно лунки поместите отрезок пленки, обязательно имеющий полное покрытие черным слоем. Засыпьте лунку землей. Через неделю выкопайте пленку, промойте водой от земли и посмотрите на результаты.

Но помните, что этот способ показывает концентрацию в почве только аммонификаторов, то есть азотфиксирующих микроорганизмов.

А на этих фотографиях вы видите разницу в развитии томатов.

Одни растут в обычной почве, где по результатам эксперимента с рентгеновской пленкой оказалось самое минимальное количество микроорганизмов.

Другие растут в грядке с органической почвосмесью, где микроорганизмов оказалось в несколько десятков раз больше.

На этой фотографии, сделанной возле перцев в органической почвосмеси, вы видите результаты теста на концентрацию микроорганизмов. В правой руке пленка из земли (прозрачного на ней очень мало), в левой руке – пленка из органической почвосмеси (на ней много прозрачных областей, значит много микроорганизмов).

Делайте выводы сами. И не забывайте пользоваться мобильным приложением «Садовый клуб Сияние». В его тематических чатах вы можете найти много для себя интересного по садовой тематике.

А садоводов Новосибирска я приглашаю в наш садовый центр»Сияние». У нас вы можете побывать в ландшафтном парке, на демонстрационном участке, плодовом саду, а также приобрести микробиологические удобрения и биопрепараты, инструменты, другую садовую продукцию и саженцы плодовых, ягодных, декоративных, хвойных садовых растений, европейских роз и землянику.

Мы находимся в Новосибирске, ул. Кедровая 32А и Гоголя 12, тел. 221-6336, 9-913-980-9936.

руководитель садового центра «Сияние» в Новосибирске

консультант новосибирского центра природного земледелия «Сияние»,
Новосибирск, ул.Советская 50, ул. Кедровая 32А.
тел. 8 (383) 247-87-47,

Источник

Оценка химического загрязнения почв и грунтов

При оценке экологического состояния почв/грунтов очень важным представ¬ляется оценка содержания как естественных элементов и соединений, так и соединений-ксенобиотиков. Оценка загрязненности почв и грунтов проводится путем сравнения (сопоставления) содержания загрязняющих элементов и веществ в изучаемых почвах, с их фоновым содержанием с одной стороны, и с другой — с их предельно-допустимым содержанием (ПДК).

ПДК какого-либо вещества в почве — это концентрация, не вызывающая при длительном воздействии на почву и растения патологических изменений (аномалий) в ходе биологических процессов, не приводящая к накоплению токсических элементов в растениях и не представляющая опасность для здоровья и жизни человека. Значения ПДК определяют экспериментально, как правило, на песчаных почвах, по нескольким показателям вредности, в основном для валовых форм, что не позволяет сделать вывод о мощности потока и доступности загрязняющих веществ растениям. Это делает применение таких стандартов спорным как с экологической, так и экономической точки зрения. Более того, в настоящее время практически везде признается, что покомпонентная оценка экосистем не дает удовлетворительных результатов. Необходимы комплексные экосистемные нормативы, которые могли бы охарактеризовать состояние рассматриваемой экосистемы в целом.

Поскольку гигиеническая опасность той или иной концентрации загрязняющих веществ зависит от почвенных условий, создание унифицированных норм ПДК встречает значительные трудности. Не случайно, в настоящее время установлены ПДК всего лишь немногим более сотни веществ, по которым контролируется качество почв.

Принципы нормирования химических веществ в почвах тоже отличаются от таковых для водоемов, атмосферного воздуха, пищевых продуктов. Это связано, главным образом, с тем, что в основе норматива ПДК для почвы положено опосредованное ее воздействие на организм человека через продукты питания.

Подробная информация об услуге в разделеАнализ почвы

Прямое поступление вредных веществ из почвы в организм человека ограничено и чаще всего происходит через другие среды, сопредельные с почвой. Так, поступление загрязняющих веществ в организм человека про¬исходит по путям: почва-растение-человек, почва-растение-животное-человек, почва-вода-человек, почва-атмосферный воздух-человек.

Поэтому вопрос оценки загрязненности почв на основе ПДК весьма непрост. В настоящее время во многих урбанизированных регионах России, и особенно в Москве, состояние почв и грунтов, оцененное по принятым санитарно-гигиеническим методам (ПДК), близко к критическому, когда содержания многих загрязняющих веществ превышают эти ПДК от нескольких до десятков раз. Кроме того, эта ситуация осложняется пространственной неоднородностью содержания загрязняющих веществ и дискретностью источников загрязнения.

Перечень показателей химического загрязнения почв и грунтов определяется исходя из приоритетности компонентов химического загрязнения в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.2.01-81 «Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния», СанПиН № 2.1.7.1287-03 «Санитарно-Эпидемиологические требования к качеству почвы», ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения».

Классы опасности химических элементов и веществ в почвах и грунтах

В настоящее время в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» химическое исследование почв и грунтов при проведении инженерно-экологических изысканий включает в себя стандартный и расширенный перечень показателей.
Стандартный перечень химических исследований почв и грунтов включает в себя определение:

• содержания тяжелых металлов 1 и 2 класса опасности: свинца (Pb), кадмия (Cd), цинка (Zn), ртути (Hg), меди (Cu), никеля (Ni) и мышьяка (As);
• содержания 3,4-бенз(а)пирена и нефтепродуктов.

Расширенный перечень исследований проводится при наличии определенных специфических источников загрязнения почв и грунтов путем определения более полной номенклатуры загрязняющих химических веществ. Выбор показателей химического загрязнения зависит от предполагаемого состава загрязняющих веществ с учетом характера источника загрязнения почв и грунтов.
Основным критерием оценки уровня загрязнения почв и грунтов химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) химических элементов (веществ) в почвах и грунтах (ГН 2.17.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» и ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве»).

Для эколого-геохимической оценки состояния почв и грунтов используются следующие показатели:

• коэффициент концентрации относительно ОДК (ПДК), характеризующий превышение содержания элемента в почвах и грунтах над его ОДК (ПДК). Коэффициент концентрации относительно ОДК(ПДК) равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его ОДК(ПДК):
  К_{ОДК(ПДК)} =С_i /ОДК(ПДК),
• коэффициент концентрации (К_сi) относительно фона, характеризующий интенсивность техногенной аномалии. Коэффициент концентрации равен отношению содержания элемента в исследуемом объекте к его фоновому содержанию
  К_сi = С_i / С_ф, где
  С_i — фактическое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг;
  С_фi — фоновое содержание i-го химического элемента в почвах и грунтах, мг/кг.

Фоновые содержания валовых форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах (мг/кг)

• суммарный показатель загрязнения (Z_c), характеризующий эффект воздействия группы элементов. Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентрации химических элементов
  Z_с = К_ci + … + К_{cn — (n — 1)}, где
  n — количество учитываемых химических элементов;
  К_ci — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.

Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком проводится по суммарному показателю загрязнения (Zc) (таблица 4.10). Для расчета Z_c следует использовать не менее семи химических элементов — Pb, As, Cd, Zn, Hg, Cu, Ni.

Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами и мышьяком по суммарному показателю загрязнения (Zс)

Оценка опасности химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения проводится исходя из его ПДК (или допустимого уровня) и класса опасности. Для органических соединений их фоновое содержание в почвах и грунтах приравнивается к 0,1ПДК

Оценочная шкала уровней химического загрязнения почв и грунтов веществами органического происхождения

При многокомпонентном загрязнении оценка уровня химического загрязнения почв и грунтов допускается по наиболее токсичному веществу с максимальным содержанием в почвах и грунтах. В таблице приведен пример установления категории загрязнения с учетом всех показателей загрязнения.

Почвы и грунты, характеризующиеся чрезвычайно опасной категорией загрязнения, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287-03, подлежат вывозу и утилизации на специализированных полигонах.

Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды осуществляется на основании показателя К, который характеризует степень опасности отходов при его воздействии на окружающую природную среду и определяется расчетным путем, в соответствии с Критериями отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утвержденными приказом МПР России от 15.06.2001 № 511, по следующей формуле:

К=К₁ + К₂ +……+ К_n ,

где: К – показатель степени опасности отходов для окружающей природной среды;
К₁, К₂, К_n – показатели степени опасности отдельных компонентов отходов, рассчитанные по уравнению: К_i = С_i / W_i
С_i — фактическое содержание загрязняющего химического компонента в почве (грунте), мг/кг;
W_i – коэффициент степени опасности i-го компонента опасных отходов, мг/кг;
n — число определяемых загрязняющих химических компонентов.
Решение об отнесении почв/грунтов к классу опасности отходов определяется по величине индекса опасности по таблице 4.12.

Основные методы анализа содержания загрязняющих веществ в почве

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Термины и определения

1.2 Определение показателей для определения санитарного состояния почв

1.3 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве

1.4 Определение степени опасности веществ, загрязняющих почву

2. Описание основных методов определения вредных веществ в почве

2.1 Общие требования к методам определения загрязняющих веществ

2.2 Методы отбора и подготовки проб почвы

2.3 Метод определения содержания микроэлементов в почве

2.3.1 Метод определения кобальта в почве

2.3.2 Метод определения содержания меди в почве

2.3.2.1 Атомно-абсорбционное определение меди в почвенной вытяжке

2.3.2.2 Фотометрическое определение меди в вытяжке из минеральной почвы

2.3.2.3 Фотометрическое определение меди в вытяжке органогенной почвы

2.3.2.4 Обработка результатов

2.3.3 Метод определения содержания цинка в почве

2.3.4 Метод определения содержания бора в почве

2.3.5 Метод определения содержания молибдена в почве

2.3.6 Метод определения содержания марганца в почве

2.3.7 Описание основных методов определения вредных веществ в почве

Заключение

Список использованных источников

Введение

Почва — колоссальное природное богатство, обеспечивающий человека продуктами питания, животных — кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение состав и свойства. Почва обладает особым свойством — плодородием, она служит основой сельского хозяйства всех стран. Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится более плодороднее. Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы земли в целом. Через почвенный покров земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

В контрольной работе рассмотрены основные методы анализа веществ, загрязняющих почву.

Согласно положению «О мониторинге земель в Российской Федерации» мониторинг земель является составной частью мониторинга окружающей среды. Объектом мониторинга являются все земли Российской Федерации независимо от форм собственности, целевого назначения и характера использования. Основными задачами мониторинга являются своевременное выявление изменений состояния земельного фонда, их оценка, прогноз и выработка рекомендаций по предупреждению и устранению последствий негативных процессов. Содержание мониторинга земель составляют систематические наблюдения за состоянием земель, в том числе за содержанием вредных веществ в почве (пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды, токсичные вещества). В стране ведется тщательный контроль загрязнения почв сельскохозяйственных районов, в ближайшем окружении городов и промышленных объектов, а так же на фоновом уровне.

В почвах сельхозугодий контролируются все применяемые пестициды.

Почвы территорий, прилегающих к городам и промышленным предприятиям, контролируются на содержание в них тяжелых металлов, бензапирена и других токсичных веществ.

С гигиенической позиций опасность загрязнения почвы определяется уровнем возможного ее отрицательного влияния на контактирующие среды, пищевые продукты и непосредственно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

При характеристике почв очень трудно использовать широко применяемые при оценке воды, воздуха, продуктов питания и кормов понятия, например, ПДК тех или иных загрязняющих веществ. В числе главных причин — многообразие форм соединений любых элементов и веществ в почвах, от которых зависит доступность этих компонентов растениям и, следовательно, их возможный токсический эффект. Поэтому при разработке принципов и организации почвенно-химического мониторинга приходится учитывать состав почвы, все ее составляющие, обладающие высокой сорбционной способностью, влияние условий на подвижность и доступность химических веществ растениям. Наиболее значительное влияние оказывает кислотность и щелочность почв, окислительно-восстановительный режим, содержание гумуса, легкорастворимые соли.

1. Теоретическая часть

1.1 Термины и определения

Термины и определения даны в соответствии с ГОСТ 27593-88.

Почва — самостоятельное естественноисторическое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия

Химическая характеристика почвы — качественное и количественное описание химических свойств почвы и протекающих в ней химических процессов

Анализ почвы — совокупность операций, выполняемых с целью определения состава, физико-механических, физико-химических, химических, агрохимических и биологических свойств почвы

Загрязнение почвы — накопление в почве веществ и организмов в результате антропогенной деятельности в таких количествах, которые понижают технологическую, питательную и гигиеническо-санитарную ценность выращиваемых культур и качество других природных объектов.

Контроль загрязнения почвы — проверка соответствия загрязнения почвы по установленным нормам и требованиям.

Мониторинг загрязнения почв — система регулирующих наблюдений, включающая в себя наблюдения за фактическими уровнями, определения прогностических уровней загрязненности, выявление источников загрязнения почв.

Загрязняющее почву вещество — вещество, накапливающееся в почве в результате антропогенной деятельности в таких количествах, которые оказывают неблагоприятное воздействие на свойства и плодородие почвы, качество сельскохозяйственной продукции.

Предельно допустимая концентрация загрязняющего почву вещества — максимальная концентрация загрязняющего почву вещества, не вызывающая негативного прямого или косвенного влияния на природную среду и здоровье человека.

Санитарное состояние почвы — совокупность физико-химических, химических и биологических свойств почвы, которые обусловливают ее непосредственное влияние на здоровье человека и животных.

1.2 Определение показателей для определения санитарного состояния почв

В соответствии ГОСТ 17.4.2.01-81 выбор соответствующих показателей зависит от характера выбросов промышленных предприятий и категории земель: населенные пункты, курорты и зоны отдыха, зоны санитарной охраны источников водоснабжения, санитарно-защитные зоны предприятий, сельскохозяйственные угодья, транспортные земли, лесные угодья.

Существуют 23 показателя санитарного состояния почвы:

отношение белкового азота к общему органическому азоту (санитарное число);

рН кислотность;

содержание следующих веществ: аммонийный азот, нитратный азот, хлориды, пестициды (остаточные количества), тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты, фенолы летучие, сернистые соединения, детергенты (анионактивные и катионактивные), канцерогенные вещества, мышьяк, цианиды, полихлоридные бифенилы, радиоактивные вещества, показатели содержания органических веществ.

почва загрязняющее вещество микроэлемент

Например содержание тяжелых металлов определяется во всех категориях земель, а аммонийный азот определяется во всех категориях земель кроме транспортных.

1.3 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве

ПДК веществ разработаны на основе комплексных экспериментальных исследований опасности опосредованного воздействия вещества — загрязнителя почвы на здоровье человека, а также с учетом его токсичности, эпидемиологических исследований и международного опыта нормирования и в соответствии с Федеральным законом от 30.03.1999 N 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»

Основным документом определяющим ПДК вредных веществ в почве является ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве». Настоящий норматив действуют на всей территории Российской Федерации и устанавливает предельные допустимые концентрации химических веществ в почве разного характера землепользования. Норматив распространяется на почвы населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий, зон санитарной охраны источников водоснабжения, территории курортных зон и отдельных учреждений.

1.4 Определение степени опасности веществ, загрязняющих почву

Согласно ГОСТ 17.4.1.02-83 по степени опасности химические вещества подразделяют на три класса:

— вещества высоко опасные;

— вещества умеренно опасные;

— вещества мало опасные.

Класс опасности химических веществ устанавливают не менее, чем по трем показателям таким как токсичность, персистентность в почве, влияние на пищевую ценность сельскохозяйственной продукции ПДК в почве.

Классификацию почв по степени загрязнения проводят по предельно допустимым количествам (ПДК) химических веществ в почвах и их фоновому содержанию.

. По степени загрязнения почвы следует подразделять на:

) сильнозагрязненные;

) среднезагрязненные;

) слабозагрязненные.

К сильнозагрязненным относят почвы, содержание загрязняющих веществ в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие, под воздействием химического загрязнения, низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-механических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых культурах превышает установленные нормы.

К среднезагрязненным относят почвы, в которых установлено превышение ПДК без видимых изменений в свойствах почв.

К слабозагрязненным относят почвы, содержание химических веществ в которых не превышает ПДК, но выше естественного фона.

Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам оценивают по отношению к конкретному химическому загрязняющему веществу или группе веществ, которыми загрязнена исследуемая почва. При этом следует различать:

) биохимически активные вещества, воздействующие в первую очередь на организмы (микрофлору, растения, животных);

) вещества, способные находиться в почве в таких формах, которые ведут к их миграции в атмосферный воздух, растительность, поверхностные, грунтовые и подземные воды.

По степени устойчивости к химическим загрязняющим веществам и по характеру ответных реакций почвы следует подразделять на:

) очень устойчивые;

) среднеустойчивые;

) малоустойчивые.

Степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам характеризуют следующие основные показатели:

гумусное состояние почв;

кислотно-основные свойства;

окислительно-восстановительные свойства;

катионно-обменные свойства;

биологическая активность;

уровень грунтовых вод;

доля веществ в почве, находящихся в растворимой форме.

При оценке устойчивости почв к химическим загрязняющим веществам необходимо учитывать следующие показатели:

показатели, характеризующие сезонные или краткосрочные (2-5 лет) изменения свой почв и необходимые для оценки текущего состояния почвенного покрова в связи с прогнозированием урожайности и рекомендациями по сезонному внесению удобрений и пестицидов, поливу и другим мерам повышения урожая текущего года. Краткосрочные изменения свойств почв диагностируются по динамике влажности, величине рН, составу почвенных растворов, дыханию почв, содержанию доступных растениям питательных веществ;

показатели долгосрочных изменений, проявляющихся в течение 5-10 лет и более, отражающие неблагоприятные тенденции изменения свойств в результате загрязнения. Они включают периодические измерения содержания и запаса гумуса, отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, эрозионные потери почвы, структурное состояние, состав обменных катионов, общую щелочность, кислотность, содержание солей;

показатели ранней диагностики развития (появления) неблагоприятных изменений свойств почв, пригодные для биологических тестов, микроморфологических наблюдений, анализов водно-солевого, окислительно-восстановительного и кислотно-щелочного режимов почвы.

2. Описание основных методов определения вредных веществ в почве

Анализ почвы на содержание вредных веществ осуществляют аккредитованные лаборатории предприятий и лабораториями Санитарного эпидемиологического надзора РФ.

Этапы проведения мониторинга почвы:

определение мест отбора почвы в зависимости от климатических условий и мест расположения источников загрязнения;

определение вредных веществ и показателей содержание которых необходимо определить;

проведение полевых работ по отбору проб почвы;

подготовка проб к анализу;

проведение анализа проб почвы;

сравнение результатов с ПДК или ОДК;

составление заключения о загрязнении почвы;

составление протокола обследования участка и передача его во все заинтересованные органы;

разработка рекомендаций по улучшению качества почвы;

Обследование проводится по графику (для разных категорий земель и для каждого вредного вещества своя периодичность контроля) или после инцидента на опасном производственном объекте, связанном с выбросом вредных веществ.

2.1 Общие требования к методам определения загрязняющих веществ

Общие требования к методам определения загрязняющих почву веществ регламентируется ГОСТ 17.4.3.03-85. Отбор, транспортирование и хранение проб для анализа согласно ГОСТ 17.4.3.01-83.

Метод определения загрязняющих веществ в почве должен отвечать следующим требованиям:

обеспечивать определение количества загрязняющего вещества на порядок ниже предельно допустимого количества (ПДК — санитарно-гигиеническое);

воспроизводимость метода не должна превышать 30%;

обеспечивать селективность относительно анализируемого компонента, при этом должно быть отмечено наличие или отсутствие мешающих сопутствующих веществ (элементов);

использовать доступные реактивы с указанием их чистоты, приборы и аппаратуру, обеспечивающие требуемую воспроизводимость метода;

если определению загрязняющего вещества предшествует химическая реакция, то образующиеся продукты должны быть устойчивыми в течение времени, необходимого для определения. Это время должно быть указано в описании метода;

в случае использования реактивов и получения вредных и опасных для здоровья человека продуктов реакции, указать правила обращения с ними;

расхождение между повторными результатами анализа должно быть не выше допустимых расхождений;

метрологическое обеспечение контроля загрязненности почвы — по ГОСТ 17.0.0.02-79.

2.2 Методы отбора и подготовки проб почвы

Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа определяются ГОСТ 17.4.4.02-84.

Подготовка к отбору проб производится следующим образом.

Отбор проб проводят для контроля загрязнения почв и оценки качественного состояния почв естественного и нарушенного сложения. Показатели, подлежащие контролю, выбирают из указанных в ГОСТ 17.4.2.01-81 и ГОСТ 17.4.2.02-83. Отбор проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализов проводят не менее 1 раза в год. Для контроля загрязнения тяжелыми металлами отбор проб проводят не менее 1 раза в 3 года.

Для контроля загрязнения почв детских садов, лечебно-профилактических учреждений и зон отдыха отбор проб проводят не менее 2 раз в год — весной и осенью. На территории, подлежащей контролю, проводят рекогносцировочные выезды. По данным рекогносцировочного выезда и на основании имеющейся документации заполняют паспорт обследуемого участка и делают описание почв. При контроле загрязнения почв предприятиями промышленности пробные площадки намечают вдоль векторов «розы ветров».

На карты или планы наносят расположение источника загрязнения, пробных площадок и мест отбора точечных проб. Пробные площадки располагают в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83. Для контроля загрязнения почв сельскохозяйственных угодий в зависимости от характера источника загрязнения, возделываемой культуры и рельефа местности на каждые 0,5-20,0 га территории закладывают не менее 1 пробной площадки размером не менее 10 на10 м. Для контроля санитарного состояния почвы в зоне влияния промышленного источника загрязнения пробные площадки закладывают на площади, равной 3-кратной величине санитарно-защитной зоны.

Для контроля санитарного состояния почв на территории расположения детских садов, игровых площадок, выгребов, мусорных ящиков и других объектов, занимающих небольшие площади, размер пробной площадки должен быть не более 5´5 м.

Отбор проб производятся следующим образом. Точечные пробы отбирают на пробной площадке из одного или нескольких слоев или горизонтов методом конверта, по диагонали или любым другим способом с таким расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почвы. Количество точечных проб должно соответствовать ГОСТ 17.4.3.01-83.

Точечные пробы отбирают ножом или шпателем из прикопок или почвенным буром. Объединенную пробу составляют путем смешивания точечных проб, отобранных на одной пробной площадке. Для химического анализа объединенную пробу составляют не менее, чем из пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг. Для контроля загрязнения поверхностно распределяющимися веществами — нефть, нефтепродукты, тяжелые металлы и др. — точечные пробы отбирают послойно с глубины 0-5 и 5-20 см массой не более 200 г каждая. Для контроля загрязнения легко мигрирующими веществами точечные пробы отбирают по генетическим горизонтам на всю глубину почвенного профиля. Для бактериологического анализа с одной пробной площадки составляют 10 объединенных проб. Каждую объединенную пробу составляют из трех точечных проб массой от 200 до 250 г каждая, отобранных послойно с глубины 0-5 и 5-20 см. Для гельминтологического анализа с каждой пробной площадки берут одну объединенную пробу массой 200 г, составленную из десяти точечных проб массой 20 г каждая, отобранных послойно с глубины 0-5 и 5-10 см. При необходимости отбор проб проводят из глубоких слоев почвы послойно или по генетическим горизонтам. Все объединенные пробы должны быть зарегистрированы в журнале и пронумерованы. На каждую пробу должен быть заполнен сопроводительный талон. Пробы почвы для химического анализа высушивают до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 5180-75.

Подготовка к анализу производится следующим образом. Для определения химических веществ пробу почвы в лаборатории рассыпают на бумаге или кальке и разминают пестиком крупные комки. Затем выбирают включения — корни растений, насекомых, камни, стекло, уголь, кости животных, а также новообразования — друзы гипса, известковые журавчики и др. Почву растирают в ступке пестиком и просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Отобранные новообразования анализируют отдельно. Для определения валового содержания минеральных компонентов из просеянной пробы отбирают представительную пробу массой не более 20 г и растирают ее в ступке.

2.3 Метод определения содержания микроэлементов в почве

2.3.1 Метод определения кобальта в почве

Один из методов определения кобальта регламентирован ГОСТ Р 50687-94 Почвы. Определение подвижных соединений кобальта по методу Пейве и Ринькиса в модификации ЦИНАО

Подготовка почвы к анализу

Пробы почвы подготавливают согласно ГОСТ 17.4.4.02-84

Затем подготавливают следующие компоненты: азотная кислота концентрацией = 1 моль/дм3 (1 н.); окрашивающий раствор для фотометрического определения кобальта с нитрозо-Р-солью; раствор ПАН с массовой долей 0,2 %; маскирующий раствор для фотометрического определения кобальта с ПАН; раствор кобальта массовой концентрации 1 мг/см3.; раствор кобальта массовой концентрации 100 мкг/см3; раствор кобальта массовой концентрации 25 мкг/см3; раствор кобальта массовой концентрации 10 мкг/см3; раствор сравнения для фотометрического определения кобальта с нитрозо-Р-солью; раствор сравнения для экстракционно-атомно-абсорбционного и фотометрического определения кобальта с ПАН

Проведение анализа

Приготовление почвенной вытяжки

Навески минеральной почвы массой (5,0 ± 0,1) г помещают в технологические емкости и приливают к ним по 50 см3 экстрагирующего раствора. Почву с раствором перемешивают на ротаторе или взбалтывателе в течение 1 ч. Суспензии фильтруют через бумажные фильтры.

Фотометрическое определение кобальта с нитрозо-Р-солью в почвенной вытяжке.

В стаканы помещают по 25 см3 почвенных вытяжек, контрольного раствора, приливают по 5 см3 азотной кислоты, разбавленной 1: 1, по 2 см3 пероксида водорода и выпаривают до влажных солей. Повторяют обработку остатков азотной кислотой и пероксидом водорода до тех пор, пока их окраска станет светло-желтой. После последней обработки растворы выпаривают досуха, приливают по 5 см3 соляной кислоты, разбавленной 1: 100, и растворяют остатки при нагревании. Одновременно в такие же стаканы помещают по 5 см3 растворов сравнения. К анализируемым растворам и растворам сравнения приливают по 3 см3 окрашивающего раствора, стаканы накрывают часовыми стеклами и кипятят растворы на электроплитке в течение 2 мин или нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин. Затем приливают по 2 см3 концентрированной азотной кислоты, растворы тщательно перемешивают, переносят в градуированные пробирки и доливают водой до объема 10 см3. Мутные растворы фильтруют через бумажные фильтры. Фотометрируют растворы в кюветах с просвечиваемым слоем толщиной 20 мм относительно первого раствора сравнения, не содержащего кобальт, при длине волны 520 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания в области 500 — 540 нм.

Фотометрическое определение кобальта с ПАН в почвенной вытяжке

В делительные воронки помещают по 10 см3 вытяжек, контрольного раствора и растворов сравнения, приливают по 1 см3 пероксида водорода, 10 см3 маскирующего раствора и 2 см3 раствора ПАН. Через 15 мин приливают по 20 см3 серной кислоты, разбавленной 1: 2, и тщательно перемешивают растворы. Затем приливают по 5 см3 хлороформа и встряхивают воронки в течение 1 мин. После разделения фаз нижний слой сливают в кювету фотоэлектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 10 — 30 мм. Мутные экстракты фильтруют. Фотометрируют экстракты относительно экстракта первого раствора сравнения, не содержащего кобальт, при длине волны 630 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания в области 610 — 640 нм.

Если значение оптической плотности экстракта вытяжки превышает значение оптической плотности экстракта последнего раствора сравнения, вытяжку разбавляют экстрагирующим раствором и повторяют определение.

Экстракционно-атомно-абсорбционное определение кобальта в почвенной вытяжке

В делительные воронки или мерные колбы с пришлифованными пробками вместимостью 100 см3 помещают по 25 см3 почвенных вытяжек, контрольного раствора и растворов сравнения, приливают к ним по 25 см3 маскирующего раствора и по 20 см3 раствора 2-нитрозо-1-нафтола. Через 1,5 ч приливают по 5 см3 бутилового или изо-амилового эфира уксусной кислоты и встряхивают емкости в течение 1 мин. При использовании делительных воронок после разделения фаз нижний водный слой сливают и отбрасывают, а органические экстракты собирают в сухие пробирки с пришлифованными пробками. При проведении экстракции в мерных колбах в них приливают дистиллированную воду в таком количестве, чтобы слой эфира оказался в горле колбы, и при измерении распыляют эфир в пламя непосредственно из колбы, не допуская погружения подающего капилляра распылителя в водную фазу.

В экстрактах кобальт определяют по поглощению резонансной линии 240,7 нм, используя для атомизации пламя ацетилен-воздух или пропан-бутан-воздух.

Затем распыляют в пламя экстракт последнего раствора сравнения и устанавливают расширение шкалы. Снова распыляют экстракт первого раствора сравнения и корректируют установку значения шкалы. Затем распыляют в пламя экстракты остальных растворов сравнения, в порядке возрастания в них концентрации кобальта, и экстракты контрольного раствора и почвенных вытяжек, регистрируя соответствующие им показания измерительного прибора.

По данным, полученным для растворов сравнения, строят градуировочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации кобальта в растворах сравнения в пересчете на массовые доли в почве в миллионных долях, а по оси ординат — соответствующие им показания прибора.

По графику находят массовые концентрации кобальта в вытяжках из почв и контрольном растворе и пересчете на массовую долю в почве.

.3.2 Метод определения содержания меди в почве

Регламентируется ГОСТ Р 506984-94. Метод основан на извлечении подвижных соединений меди из почвы раствором соляной кислоты концентрации с (НСl) = 1 моль/дм3 и последующем определении атомно-абсорбционным или фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца. Пробы почвы подготавливают согласно ГОСТ 17.4.4.02-84

Для анализа подготавливают следующие компоненты: экстрагирующий раствор — раствора соляной кислоты концентрации с (НСl) = 1 моль/дм3, раствор азотнокислого свинца, раствор диэтилдитиокарбамата свинца в четыреххлористом углероде, раствор с массовой долей лимоннокислого натрия 10 %, раствор с массовой долей уксуснокислого натрия или уксуснокислого аммония 20 %, раствор лимоннокислого натрия и уксуснокислого натрия, раствор меди массовой концентрации 1 мг/см3, раствор меди массовой концентрации 100 мкг/см3, раствор меди массовой концентрации 10 мкг/см3, растворы сравнения.

Приготовление почвенной вытяжки производится следующим образом.

Навески минеральной почвы массой (5,0 ± 0,1) г или органогенной почвы массой (2,5 ± 0,1) г помещают в технологические емкости и приливают к ним по 50 см3 экстрагирующего раствора.

2.3.2.1 Атомно-абсорбционное определение меди в почвенной вытяжке

Медь определяют по поглощению резонансной линии 324,7 нм, используя для атомизации окислительное пламя ацетилен-воздух или пропан-бутан-воздух.

При стабилизировавшемся режиме работы прибора распыляют в пламя первый раствор сравнения, не содержащий медь, и устанавливают начальное значение шкалы. Затем распыляют в пламя последний раствор сравнения и устанавливают расширение шкалы. Снова распыляют первый раствор сравнения и корректируют установку начального значения шкалы. Затем распыляют в пламя остальные растворы сравнения, в порядке возрастания в них концентрации меди, контрольный раствор и почвенные вытяжки, регистрируя соответствующие им показания измерительного прибора.

2.3.2.2 Фотометрическое определение меди в вытяжке из минеральной почвы

В делительные воронки вместимостью 50 см3 помещают по 10 см3 вытяжек, контрольного раствора, растворов сравнения, приливают к ним по 10 см3 маскирующего раствора и содержимое воронок перемешивают. Затем в воронки приливают по 5 см3 раствора диэтилдитиокарбамата свинца в четыреххлористом углероде и встряхивают в течение 2 мин.

После разделения фаз нижний слой четыреххлористого углерода сливают в кювету фотоэлектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 10 — 20 мм и фотометрируют относительно четыреххлористого углерода при длине волны 436 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания в области 420 — 450 нм.

2.3.2.3 Фотометрическое определение меди в вытяжке органогенной почвы

В стаканы помещают по 10 см3 почвенных вытяжек, контрольного раствора, приливают по 5 см3 азотной кислоты, разбавленной 1: 1, по 2 см3 пероксида водорода и выпаривают на водяной бане до влажных солей. Повторяют обработку остатков азотной кислотой и пероксидом водорода до тех пор, пока их окраска станет светло-желтой. Остатки растворяют при нагревании в 10 см3 экстрагирующего раствора, и полученные растворы переносят в делительные воронки вместимостью 50 см3. Одновременно в другие делительные воронки помещают по 10 см3 растворов сравнения.

2.3.2.4 Обработка результатов

По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуировочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации меди в растворах сравнения в пересчете на массовые доли в почве в миллионных долях, указанные в таблице 1, а по оси ординат — соответствующие им показания прибора. По графику находят массовые концентрации меди в вытяжках из почв и контрольном растворе в пересчете на массовую долю в почве.

2.3.3 Метод определения содержания цинка в почве

Метод основан на извлечении подвижных соединений цинка из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 и последующем определении атомно-абсорбционным или фотометрическим методом с дитизоном. Регламентируется ГОСТ Р 50686-94.

2.3.4 Метод определения содержания бора в почве

Метод основан на извлечении подвижных соединений бора из почвы горячей водой, содержащей сернокислый магний, и последующем определении бора фотометрическим методом с хинализарином или азометином Аш. Регламентируется ГОСТ Р 50688-694.

2.3.5 Метод определения содержания молибдена в почве

Для определения молибдена в вытяжках из почв, в растворах золы кормов и растений разработан вариант фотометрического метода с использованием цинк-дитиола. Это значительно ускорило определения и улучшило их точность по сравнению с принятым ранее роданидным методом, который был менее чувствителен и не давал устойчивой окраски. Методика была стандартизована сначала на отраслевом, затем на государственном уровне ГОСТ Р 50689-94.

2.3.6 Метод определения содержания марганца в почве

Для определения марганца в почве используется методы атомно-абсорбционной спектроскопии и фотометрический. Метод регламентируется ГОСТ Р 50685-94.

2.3.7 Описание основных методов определения вредных веществ в почве

Атомно-абсорбционная спектрофотометрия является очень простым в исполнении высокопроизводительным методом анализа. Для внедрения метода в практику агрохимслужбы необходимо было обеспечить ее достаточно обоснованными и апробированными методиками. К настоящему времени, как было отмечено выше, разработаны, стандартизованы и внедрены в аналитическую практику методики атомно-абсорбционного определения кальция, магния, ряда микроэлементов. Разработаны также методические указания по определению тяжелых металлов в почвах и кормах. В основу разработок положены результаты изучения влияния различных факторов на результаты атомно-абсорбционного анализа и найденные способы их устранения.

Установлено, что при атомно-абсорбционном анализе возможно использование не только общепринятого пламени, получаемого при помощи газовой смеси ацетилен-воздух, но и смеси пропан-бутан-воздух. Это имело большое значение, так как внедрению метода в аналитическую практику, во многих лабораториях мешала дефицитность ацетилена.

При атомно-абсорбционном анализе сложных по составу объектов значительные погрешности могут давать такие явления, как образование труднодиссоциирующих в пламени соединений (химические помехи) и ионизация, снижающие концентрацию свободных атомов определяемого элемента в пламени. Это вызывает занижение результатов атомно-абсорбционного анализа. Кроме того, при высоком содержании солей сопутствующих элементов в атомизируемых растворах может наблюдаться неселективное поглощение пламенем следствие присутствия в нем большого количества твердых частиц. Это явление может вызывать значительное завышение результатов анализа.

Найдено, что при анализе вытяжек из почв, растворов золы кормов и растений на содержание кальция и магния наблюдаются химические помехи при использовании как относительно низкотемпературного пропан-бутанового, так и в более горячего ацетиленового пламени. При использовании пропан-бутанового пламени занижение результатов вследствие химических помех наблюдается также при определении марганца в кислотных вытяжках из почв, и определении марганца и железа в растворах золы кормов и растений. В свою очередь определение обменного стронция в почвах атомно-абсорбционным методом также потребовало устранения химических помех. Для этого рекомендовано использование добавок лантана, а также легко ионизируемого калия для устранения влияния ионизации стронция в пламени. Что касается неселективного поглощения, то оно наблюдается при определении цинка при анализе ацетатной вытяжки из карбонатных почв, при прямом определении низких концентраций кадмия, свинца, кобальта непосредственно в водных растворах при анализе всех агрохимических объектов. Во многих случаях прямое атомно-абсорбционное определение микроэлементов и тяжелых металлов в вытяжках из почв и в минерализатах растительных материалов на фоновом уровне оказывается невозможным ввиду недостаточной чувствительности пламенного варианта метода. Для повышения чувствительности анализа, и одновременно для устранения помех со стороны сопутствующих элементов, предложено сочетание атомно-абсорбционного анализа с экстракцией определяемых элементов изоамиловым или бутиловым эфиром уксусной кислоты после связывания их в комплексы с диэтилдитиокарбаматом и непосредственное переведение их в соответствующие соединения и непосредственное введением экстрактов в атомизирующее пламя. Повышение чувствительности определений происходит при этом не только за счет использования небольшого объема экстракта относительно исходного объема водной фазы, что обеспечивает концентрирование определяемых элементов. Чувствительность атомно-абсорбционного анализа растворов в органических растворителях значительно выше, чем при анализе водных растворов вследствие более эффективного распыления. Этот прием использован при определении меди, кобальта, кадмия, свинца, никеля в ацетатных вытяжках из почв, а также при определении кадмия и свинца в кормах и растениях. В качестве группового экстрагента металлов используется общедоступный диэтилдитиокарбамат.

Проведенные исследования позволили ввести государственные стандарты на атомно-абсорбционное определение кальция и магния, меди, цинка, марганца, кобальта и железа в государственные стандарты на методы анализа почв, кормов и растений, как было отмечено выше. Для определения тяжелых металлов разработаны соответствующие методические указания Разработанные методики использованы при составлении методических указаний.

Для экспрессного определения ртути в почвах разработана методика непламенного атомно-абсорбционного определения методом холодного пара. Анализ состоит в возгонке ртути непосредственно из измельченной почвы при нагревании и накоплении ее на золотом коллекторе с помощью устройства УВН-1, последующей десорбции и анализа паров с помощью анализатора ртути «Юлия — 2» отечественного производства. Методика очень проста и обеспечивает высокую производительность. Разработаны соответствующие методические указания, которые утверждены для использования в агрохимической службе.

Применение ионоселективных электродов

Ионометрия является очень специфичным методом анализа. От других методов анализа ионометрию выгодно отличает то, что во многих случаях для определения концентрации раствора его не требуется отделять от твердой фазы. Это позволяет исключить из процесса анализа такую трудоемкую операцию, как фильтрование или центрифугирование. Примером может служить хорошо известное измерение рН с помощью стеклянного ионоселективного электрода. Важным достоинством является также то, что для ионометрических измерений выпускаются малогабаритные, вплоть до карманных, переносные приборы на батарейном питании, что позволяет использовать их в полевых условиях.

Другой особенностью метода является то, что он измеряет не общую концентрацию химического элемента в растворе, а только свободного иона, в виде которого находится элемент в растворе и к которому чувствителен данный электрод. Эта особенность ионометрии несколько осложняет ее использование для определения общих концентраций веществ в растворах и требует применения специальных приемов, позволяющих получать результаты близкие тому, что дают общепринятые методы количественного анализа.

Как отмечено выше, ЦИНАО разработаны и стандартизованы методики рН-метрического определения гидролитической кислотности почв и хлорида в водной вытяжке из засоленных почв. Для анализа грунтовых и поливных вод использование ионоселективных электродов предложено для определения хлорида, кальция, нитратов, фторидов.

Широкое применение получило ионометрическое определение нитратов. Было разработано определение нитратов в почвах, водах, кормах и растениях, в тепличных грунтах. Широкое применение метод нашел при анализе продукции растениеводства. Методика, разработанная ЦИНАО и апробированная Институтом питания РАМН, была утверждена Госагропромом СССР и Минздравом СССР. Благодаря простоте и экспрессности эта методика в настоящее время повсеместно используется для токсикологического контроля. Определение нитратов с помощью нитратного электрода стандартизовано для анализа почв ГОСТ 26951.

Для определения аммонийного азота разработаны методики анализа с использованием аммиачного газочувствительного электрода. Метод применен для анализа почв, что в сочетании с ионометрическим определением нитратов обеспечивает экспрессное определение запасов минерального азота в почвах, а также могут быть использованы для определения азотминерализующей способности почв: нитрификационной способности.

Разработаны методики определения калия в тепличных грунтах с помощью ионоселективного электрода, нитритов в кормах и растениях ионометрическим методом, фтора в вытяжках из почв, в продукции растениеводства и кормах, аммиачного азота в кормах и растениях, легкоподвижного калия в почвах.

Заключение

Почвы загрязняются различными вредными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий. Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. В связи с тем, что почва является неотъемлемым звеном биосферы и играет важнейшую роль в жизни общества всей планеты чрезвычайно важно изучение ее современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

Таким образом, в настоящее время необходимо иметь такие методы оценки загрязнения почв, которые могли бы дать объективное представление о состояние почвы, то есть о том, насколько она способна выполнять отведенные ей функции. Рассмотренные методы, такие как биотестирование и биодиагностика загрязненных почв выполняют требования современности по исследованию загрязненных почв.

В контрольной работе рассмотрены основные методы анализа содержания загрязняющих веществ в почве. В настоящее время существует около 80 методов анализа, причем концентрацию одного и того же вещества можно определить несколькими способами. Все методы регламентированы государственными стандартами, методическими указаниями.

Список использованных источников

1.Буторина М.В., Дроздова Л.Ф., Иванов Н.И. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник. — М.: Логос, 2004. — 520с.: ил.