Методы определения состояния окружающей среды и ее компонентов
Достоверность информации о состоянии и уровень загрязнения объектов окружающей среды зависит от выбора методов анализа данных. Обычно для получения разнообразной и достоверной информации одного метода недостаточно. Поэтому для проверки и расширения спектра данных используют различные методы, что позволяют увидеть объект исследования в разных измерениях.
Исследование состояния компонентов окружающей среды осуществляется с помощью количественных и качественных методов анализа. При количественном анализе определяют содержание конкретного элемента в объекте исследования. Например, содержание свинца (мг/м3) в почвенном покрове или запыленность атмосферы. При качественных методах производят оценку состояния объектов ОС на основании наличия каких-либо негативных элементов и соединений.
Основным методом определения состояния окружающей среды на количественном уровне является физико-химический метод. Для определения состояния окружающей среды отбираются пробы, которые подвергаются физико-механическим воздействиям с целью определения содержания конкретного химического элемента или группы. При этом наблюдения за составом проб производятся методами хроматографии, атомной адсорбции и масс спектрометрии. Перед использованием проб испаряется вода, грунт или почва обжигают до золы, растительность сжигается до пепла. Далее продукты подвергают химическому анализу.
Таблица – количественные методы оценки компонентов ОС
| МЕТОД | Определяемые ингредиенты в компонентах ОС | ||
| АТМОСФЕРА | ГИДРОСФЕРА | ЛИТОСФЕРА | |
| Гравиметрический | запыленность | SO4, нефтепродукты | Влажность, SiO2, Al2O3, Fe2O3 |
| Титрометрический | Кислоты и оксиды | жесткость, БПК, CO2, CO3, NH4 | CO3, HCO3, Ca, Mg, SO4 |
| Фотометрический | CS2, HNO3, Fe, Bb | Цвет, органика, H2S, Fe Al, Cu, P | Al, Hg, Cu, PO4 |
| Люминесцентный | Смолистые вещества | Нефтепродукты, спирты, диоксиды | Нефтепродукты |
| спектрометрия (эмиссионная, атомно-абсорбционная) | Be, Hg, Cd, Sr, Cu, Pb… | Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Pb, Cu, Hg | Металлы, микроэлементы, Ni, Zn, Bp, Cr |
| Потенциометрический | HF, органические соединения | pH, F, NO3, окислительно-восстановительный потенциал | pH, Ca, K, NO3 |
| Радиометрический | Sr-90, Cs-137, U-238 | Sr-90, Cs-137, U-238 | Sr-90, Cs-137, U-238 |
| Хроматографчиеские | CCI4, K, CI, органические вещества | Органические соединения, Mg, Ca | Нефтепродукты, диоксиды, пестициды |
Гравиметрический метод основан на количественном переводе исследуемых проб в слаборастворимое вещество и его взвешивании после просушки, извлечения и промывания.
Титрометрический (объемный) метод основывается на измерении объема раствора реагента известной концентрации, который расходуется на взаимодействие с анализируемым веществом.
Фотометрический метод основывается на поглощении света веществом или продуктом реакции в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частотах электромагнитного спектра. Таким образом, конкретная частота (цвет) указывает на наличие соответствующего элемента или группы элементов. Это дает возможность определять все химические элементы кроме инертных газов.
Люминесцентный метод основывается на способности веществ излучать свет под действием различных источников излучения и химических реакций, что распространены в природе (светятся некоторые виды моллюсков и сине-зеленые водоросли).
Спектрометрия (метод спектрального анализа) – основывается на определении состава и строения пробы по спектру пламени в результате ее сжигания. Каждому элементу соответствует своя длина волны в спектре электромагнитного излучения. Данный метод отличается простотой выполнения, универсальностью и высокой эффективностью.
Потенциометрия – основана на изучении химических процессов в результате химической реакции потенциала электрода, погруженного в исследуемый раствор. Определяется концентрация ионов в веществе. Ионообменные электроды определяют содержание нитратов в растениях, а также концентрации катионов Ca, K, Na и других.
Радиометрический метод – основывается на измерении естественной и искусственной радиоактивности с помощью оборудования определяющего количество распадов вещества за период времени.
Хроматографический анализ – характеризуется качественным выявлением и количественным определением компонентов разжиженных и газообразных смесей. Основывается на разном их разделении между подвижной и неподвижной фазами.
Для качественной оценки компонентов окружающей среды применяют методы биоиндикации. Для каждого компонента окружающей среды существует система тестов биоиндикации. Так, например, для оценки общей токсичности атмосферы применяют тест «Стерильность пыльцы растений». Суть метода заключается в том, что при повышении токсичности атмосферы увеличивается число стерильных клеток высокочувствительных растений. Именно этот показатель и используется в цитогенетическом мониторинге качества атмосферного воздуха. Для оценки токсико-мутагенного состояния почвы применяют систему тестов: «Митотическая активность» и «Абберантность хромосом» в корневой меристеме Allium Cepa. Суть данного метода заключается в том, чтобы на оцениваемой территории отобрать пробы грунтов и далее в лабораторных условиях прорастить на них тест-культуру Allium Cepa, интенсивность клеточного деления в ее корневой меристеме укажет на токсичность, а абберантность хромосом – на мутагенность исследуемых грунтов.
МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРЫ
Антропогенная деятельность приводит к значительным изменениям атмосферного воздуха, и с каждым историческим этапом ее масштабы возрастают, становясь одной из глобальных проблем. С целью ограничения вредных выбросов в атмосферу и внедрению современных методов очистки воздуха необходимо проводить мониторинг его состояния.