1.2.2.3. Средства контроля почв
Третьей из важнейших групп средств экоаналитического контроля является семейство приборов, предназначенных для анализа почв, донных осадков (иногда условно относимых к контролю вод), других твердых веществ, материалов и поверхностей. По сравнению с газоанализаторами и средствами анализа жидкостей, приборы контроля почв наименее распространены, что определяется не столько меньшей потребностью в них, сколько сложностью данного вида анализов. Так, известны только отдельные представители таких портативных средств для контроля почв, примеры которых (всего три отечественных и один импортный) представлены в известном справочном издании [51]. К их числу относятся внесенные в Госреестр СИ анализаторы ртути (типа УКР-1 производства МП «ЭКОН», Москва; РА-915 производства НПФАП «ЛЮМЭКС», СПб.;
ЭГРА-01 ФГУ НПП «Геологоразведка», анализатор ртути «Юлия-2», а также АМА-254 производства фирмы «LECO», Чехия).
Кроме того, в геологоразведке применяется рентгено-радиометричес-кий анализатор химических элементов РПП-105, основанный на рентге-но-флуоресцентном методе анализа.
По литературным данным, для массового контроля параметров состояния почвы применяются практически только универсальные лабораторные приборы стационарного типа с соответствующими официальными методиками, в числе которых выделяют лабораторные и портативные приборы, предназначенные для измерения концентрации загрязняющих веществ (3В), и приборы для контроля физико-химических, механических и микробиологических параметров почвы. Классификация этих средств является традиционной.
По данным справочника [51], на универсальных стационарных приборах лабораторного анализа могут реализовываться более 80 международных стандартов [72] и примерно столько же официальных отечественных методик выполнения измерений (МВИ) в почвах. Для реализации допущенных к применению при выполнении работ в области контроля загрязнений почв (в том числе 20 — по РД 52.18.595-96 [45]) методик применяются:
• фотометрические приборы — около 26% (22 методики);
• ААС или АЭС-спектрометры — около 21% (20 методик);
• хроматографы (ГЖХ, ИХ) — около 40% (18 методик);
• электрохимические (П, ПЛ, К) — около 11% (9 методик);
• титраторы (объемное титр.) — около 7% (6 методик);
• хромато-масс-спектрометры — около 5% (4 методики);
• ИК, ФЛ-спектрометры — по 2,5% (по 2 методики);
• остальные (РФА, весы и др.) — около 3-4% (3 методики).
Таким образом, анализ методов и лабораторных средств контроля почв показывает, что и в этом случае «лидерами» среди приборов остаются все те же фотометры, атомные спектрометры и хроматографы, которые в сумме обеспечивают более 70% всех количественных измерений.
Как и в предыдущих случаях, целесообразно определить минимальный перечень приоритетных 3В с точки зрения мониторинга почв и кратко охарактеризовать наиболее часто применяемые для этих целей средства экоаналитического контроля.
Характерно, что несмотря на «депонирующий» характер почв, накапливающих в себе 3В, поступающие из других сред, по сравнению с атмосферой или водами обычно отмечается значительно меньше подлежащих контролю загрязняющих веществ и других показателей загрязнения почв. Известны несколько официальных перечней нормируемых в почве веществ, в основном по линии Санэпидемслужбы и Госстандарта России. Это Перечень химических веществ в почве, по которым установлены ПДК и ОДК (№6229-91 [73]), дополнение №1 к нему — Перечень ОДК тяжелых металлов и мышьяка (ГН 2.1.7.020-94 [74]), а также два стандарта -ГОСТ 17.4.1.02-83 [75] и ГОСТ 17.4.2.01-81 (СТ СЭВ 4470-84). Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния.
В первом, главном перечне приводится 108 значений ПДК и 70 — ОДК, а во втором — дополнительно еще 6 величин ОДК веществ в почве, что в сумме составляет около 180 нормируемых веществ. В основном это разнообразные пестициды (примерно 140), относительно полезные для почвы вещества — минеральные удобрения (около 10), 10 тяжелых металлов (Рb, Сd, Нg, Сr, Сu, Ni, Со, Мn, Zn, V), мышьяк (Аs), сурьма (Sb)), некоторые неорганические анионы (нитраты, сульфаты, фосфаты, хлориды, фто-риды), сера и сероводород, а также более 10 органических соединении, не относящихся к числу ядохимикатов (ацетальдегид, бензин, бензол, изопропилбензол, о-, м- и n-ксилолы, стирол, толуол, формальдегид) и другие.
Если обратиться к перечням уже существующих методик и просуммировать количество указанных в них веществ, то получается следующее. Список методик количественного химического анализа почв (в том числе сельхозугодий), допущенных к применению по РД 52.18.595-96 [45], включает около 30 веществ или их групп. В аналогичном перечне известного справочного пособия «Экометрия» [51] можно обнаружить уже более 90 веществ, гигиенически нормируемых в почве и обеспеченных методиками анализа.
Сопоставление перечней нормируемых веществ в воде и в почвах показывает их достаточно существенное совпадение. При этом «водный» перечень значительно больше и практически полностью «накрывает» почвенный. Разница отмечается по группе пестицидов и других «супертоксикантов», а также по ненормируемым в почве (и нормируемым в воде) нескольким десяткам других загрязняющих веществ. Таким образом, сводный перечень приоритетных при контроле почв 3В составляет, по нашему мнению, примерно 30 веществ.
Анализируя отдельные образцы приборов и комплектов для контроля почв, в первую очередь следует отметить те из них, которые применяются при поиске мест наибольшей загрязненности и для «оконтуривання» загрязненных участков (первая стадия технологического цикла). Речь идет о быстродействующих универсального типа приборах, измеряющих содержание или сигнализирующих о наличии 3В в паровой фазе. Примером такого прибора, в частности, является фотоионизационный анализатор почвенных газов ЕСОРRОВЕ 4 производства фирмы «RS DYNAMICS» (Чехия), пока редко используемый в России. Как и отечественные приборы типа «Колион» (см. 1.2.2.1), он способен с высокой чувствительностью (до 0,01 ррm) измерять концентрации более чем 100 (принципиально — до 1000) легколетучих органических соединений и некоторых неорганических веществ, обладающих окислительно-восстановительными свойствами.
Наличие в памяти прибора внутренних калибровок позволяет за время, не превышающее 2 мин, получить результат, который может быть считан по показывающей шкале или на экране сопрягаемого портативного компьютера. Отстройка нуля (с учетом «остаточной памяти» датчика) осуществляется автоматически, что значительно повышает надежность результатов, а быстродействующая интегрирующая измерительная схема позволяет настроенному прибору работать в циклическом режиме со скоростью 1 образец в секунду. При этом на дисплее компьютера возможно построение трехмерной модели распределения 3В в приземном слое над исследуемым рабочим участком почвы. Для изучения газов в толще почвы прибор снабжается специальным щупом-пробоотборником.
К сожалению, прямых отечественных аналогов данному прибору не известно. Выше названные приборы серии «Колион» позволяют решать лишь часть выполняемых монитором ЕСОРRОВЕ 4 задач (определение уровня и глубины загрязнения в приземном слое и глубину проникновения 3В в почву по паровой фазе в специально пробуриваемых шурфах).
Другой группой средств, применяемых для контроля почв, являются портативные полевые лаборатории. К ним относятся, например, портативная лаборатория DREL/2010 в комплектации для анализа почв (ориентировочная цена — до 7 000 у.е.), а также портативный измерительный комплект NРК-1 (около 1 000 у.е.).
Примерно такая же ситуация складывается и с обеспеченностью техническими средствами второй стадии технологического цикла контроля — отбора проб почвы. Отечественная промышленность не выпускает специальных пробоотборников для почвы, поэтому чаще всего используются простые самодельные устройства (типа ручного бура, совков и т.д.) или дорогие зарубежные образцы.
Так, известно оборудование для ручного отбора проб производства голландской фирмы Eijkelkamp (от 400 до 3 000 у.е.), в комплект которого входит набор буров для различных видов почв (в т.ч. сложных — каменистых и вязких), наращиваемые стержни (для бурения на глубину до 8-10 м) и специальная рукоятка.
Что касается последующих стадий — пробоподготовки и количественного анализа проб почвы, то их приборное оснащение мало чем отличается от аналогичного при контроле вод (см. предыдущий раздел).
Среди портативных приборов для целей группового экспресс-анализа почв на содержание в них элементов наиболее приспособлены рентгено-флуоресцентные спектрометры (РФС), иногда их называют РФ-анализаторы (РФА). Известно несколько типов РФС, наиболее дешевыми из которых являются приборы серии «СПЕКТРОСКАН» (№13422-97 Госреестра СИ) производства НПО «Спектрон» (Санкт-Петербург). Наиболее дешевая модель «СПЕКТРОСКАН-U» (около 14 000 у.е.) позволяет с высокой точностью определять более 70 тяжелых элементов в интервале от Са до U. Более дорогая (до 43 000 у.е.) и высокочувствительная лабораторная модель «СПЕКТРОСКАН-V» позволяет определять в интервале от Nа до U более 80 элементов. Для контроля параметров окружающей среды с помощью этих приборов разработаны и аттестованы специальные методики, в том числе для определения валового содержания металлов в порошковых пробах почв (МВИ №2420/201-97/201) с чувствительностью порядка 0,7-1,0 м кг/см 2 анализируемой поверхности.
Производители в Москве (НПФ «АналитИнвест» совместно с АООТ «НПО Химавтоматика» и предприятием ООО «ИНЛАН») поставляют для комплектации стационарных и передвижных химических лабораторий новый вид средств измерения, представляющий собой совокупность технических средств, методического и программного обеспечения — химико-аналитические комплексы (ХАК) — рентгено-флуоресцентный, спектрально-оптический, газо — и ионохроматографический, включенные в Госреестр СИ. В частности, рентгено-флуоресцентный комплекс «ИНЛАН-РФ» (ТУ 4215-001-18044127) позволяет с помощью специальной аттестованной методики (МВИ 2420/31-97) при относительной погрешности ± 25% определять в почве 8 наиболее распространенных тяжелых металлов (Сг, Мn, Со, Ni, Сu, Рb, Нg, Zn) с чувствительностью 1-1500 мг/кг. Стоимость РФ-ХАК, размещаемого на отечественной многоцелевой автомобильной экоаналитической лаборатории «Экомобиль», ориентировочно составляет 23-25 тыс. у.е. Известны и более дешевые портативные РФ-спектрометры: РФА «ЭЛАН» (стоимость от 18 000 у.е.) и «ПРИМ-1М» (стоимость от 21 000 у.е.).
Источник
Инструкции и советы по применению приборов для анализа почвы
Измерители влажности, кислотности PH, плодородия NPK и освещённости почвы.
Как пользоваться приборами. Инструкция по применению.
Приборы ЭПА-101, ЭПА-102 и ЭПА-103 созданы для анализа свойств почвы, наделены чувствительными электронными датчиками, способными определять характеристики грунта и химический состав почвы.
Измерительные приборы ЭПА-101, ЭПА-102 и ЭПА-103 не требуют для своей работы батареек и других элементов питания. Точность измерений приборов очень высокая. Отклонение показаний приборов от дорогостоящих лабораторных анализов не более 3%.
Помните, что эти приборы были разработаны специально для анализа почвы и точность измерений в любой другой среде не гарантируется.
Измерительные приборы очень простые в использовании. Выбираете на приборе переключателем ту опцию, которую вы хотите измерить, погружаете прибор в грунт на глубину 10-15 см (не прикладывая чрезмерных усилий). Подождите 1-2 минуты и снимите показания с прибора.
Внимание. ПЕРЕД КАЖДЫМ ИЗМЕРЕНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЩУПЫ ПРИБОРА ТЩАТЕЛЬНО ЗАЧИСТИТЬ МЕЛКОЙ НАЖДАЧНОЙ БУМАГОЙ .
Для измерения PH и плодородия почвы, обильно полить почву в том месте, куда будите погружать прибор. Оптимально делать не менее 3-4 измерений в разных местах, среднее арифметическое и будет точным значением PH или плодородности вашей почвы, в зависимости от того что вы хотите измерить. После каждого измерения очищайте зонды приборов влажной салфеткой.
ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ ПРИБОРАМИ ЭПА-101 и ЭПА-103
(прибор ЭПА-103 перевести переключатель в положение MOIST ).
Показания считываются по стрелочному индикатору в диапазоне от 1 до 10.
КРАСНАЯ ЗОНА 1-3 (сухая почва): Оптимальная влажность почвы для растений: Алоэ, Кактус, Молочай, Инжир, Фиговое дерево, Герань, Гибискус, Плющ, Мускус, Пуансеттия, Суккуленты и других растений засушливых зон.
ЗЕЛЁНАЯ ЗОНА 4-5 (чуть влажная почва): Оптимальная влажность почвы для растений: Бромелиад, Агава, Эхеверия, Пеперомия, Криптантус, Денежное дерево (Толстянка), Филодендро, Фикус, Хойя, газонные травы, ландшафтные растения, кустарники, деревья, томаты, картофель, зеленные культуры.
ЗЕЛЁНАЯ ЗОНА 5-6 (влажная почва): Оптимальная влажность почвы для растений: Фиалка, Ардисия, Самшит, Филодендрон, Кукуруза, Диффенбахия, Коланхойэ, Колеус, Кротон, Шеффлера, Сципдантус, Спатифиллум, Фиттония, Бересклет, Хойя, Импатиенс, Арбуз, Дыня, и большинство овощей…
ЗЕЛЁНАЯ ЗОНА 6-7 (очень влажная почва): Оптимальная влажность почвы для растений: Лилия, Азалия, Аралия, Аглаонемы, Бегония, Гардения, Каладиум, Каллы, Камелия, Колеус, Кротон, Драцена, Ирис, Папоротники, Календула, Фуксия, Жасмин, Каланхоэ, Орхидеи, Кофе, Олеандр, Барвинок, Маранта, Камнеломка, Вербена, Подокарп, Пальмы, Арека, Бамбук, Кентия, большинство тропических растений и произрастающих на болотистой почве.
СИНЯЯ ЗОНА 8-10 (почва насыщена водой): Полив не требуется, почва влажная.
ИЗМЕРЕНИЕ КИСЛОТНОСТИ ПОЧВЫ PH ПРИБОРАМИ ЭПА-102 и ЭПА-103
(перевести переключатель приборов в положение PH ).
Снять верхний слой почвы на глубину 5 см, разрыхлить почву на глубину до 15 см и очистить от органических примесей, которые будут влиять на результат измерений, такие как листья, корни, и т.д.
Обильно полить почву до насыщения влагой. Лучше использовать дождевую воду.
Погрузить зонды прибора в грунт на глубину 10-15 см, не прикладывая чрезмерных усилий. Показания считываются через 1-2 минуты.
После каждого измерения тщательно очищайте зонды приборов влажной салфеткой.
Сняв показания с прибора, сопоставляем их с оптимальными значениями PH . Если значения отличные от оптимальных, то производим корректировку кислотности почвы:
Для того, чтобы понизить кислотность почвы, необходимо добавить в почву известь, гашёную известь из расчёта: 150 гр. извести на 1 кв.м. одна единица уровня PH.
Для того, чтобы повысить кислотность почвы, необходимо добавить удобрения, содержащие кислоты: суперфосфат, сернокислый амоний из расчёта: 80 гр. на 1 кв.м. одна единица уровня PH, куриный помёт, неперепревший навоз, перегной.
Оптимальные значения PH для некоторых видов растений :
ИЗМЕРЕНИЕ ОСВЕЩЁННОСТИ ПРИБОРОМ ЭПА-103
(перевести переключатель прибора в положение LIGHT )
Зонд прибора воткнуть в землю около растения или на месте предполагаемой высадки. Направить лицевой стороной прибор в сторону света и при измерении не загораживать руками.
Источник