Промышленная экология

  Использование пестицидов регламентируется законодательством во всех странах. В Российской Федерации широко используют более 100 индивидуальных пестицидов, при этом гидрометеослужбы и агрохимические службы контролируют остаточное содержание в почве только около 30 видов пестицидов.

  При подготовке к наблюдению за загрязнением почв пестицидами в полевых условиях необходимо изучить имеющийся материал о физико-географических параметрах объекта исследования, длительности применения пестицидов в хозяйствах изучаемого объекта; выявить так называемые выборочные хозяйства — наиболее интенсивно (по объему) применявшие ядохимикаты в течение последних 5—7 лет; проанализировать материалы об урожайности сельскохозяйственных культур и т. д.

  Исследование  загрязнения почв пестицидами проводят на постоянных и временных пунктах наблюдений. Постоянные пункты создают в различных хозяйствах района обследования не менее чем на 5-летний период. Численность постоянных пунктов зависит от количества и размеров хозяйств. В их задачи входит контроль уровня загрязнения почв на территории выборочных хозяйств, а также молокозаводов, мясокомбинатов, элеваторов, плодоовощных баз, птицеферм, рыбхозов, лесхозов и т. д.

  На  временных пунктах наблюдения контроль за загрязнением почв ядохимикатами осуществляют в течение одного вегетационного периода или года.

  В целях оценки фонового загрязнения  почв пестицидами выбирают участки, удаленные от сельскохозяйственных угодий и промышленных предприятий, находящиеся в «буферной зоне» заповедников.

  Для оценки загрязнения почв инсектицидами, гербицидами, фунгицидами, дефолиантами пробы почвы отбирают 2 раза в год: весной после сева и осенью после уборки урожая. При установлении многолетней динамики остаточного содержания пестицидов в почве или их миграции в системе «почва—растения» наблюдения проводят не менее 6 раз в год: фоновые — перед посевом, 2—4 раза во время вегетации культур и 1—2 раза в период уборки урожая.

  Как правило, в каждом хозяйстве обследуют 8—10 полей под основными культурами. В каждом крае и области ежегодно необходимо обследовать несколько (не менее двух) хозяйств, равномерно распределенных по территории.

  Для оценки площадного загрязнения почв обычно составляют смешанную пробу, в которую входят 25—30 проб (выемок), отобранных в поле по диагонали. Пробы-выемки должны быть близки между собой по окраске, структуре, механическому составу и т. д. Необходимо отметить, что для разных категорий местности и почвенных условий площади поля, загрязнение которого характеризует одна смешанная проба почвы, неодинаковы.

  Пробы отбирают либо тростевым почвенным  буром, который погружают в почву  на глубину пахотного слоя (0—20 см), либо лопатой. Почву, попавшую в пробу  из подпахотного слоя, удаляют.

  Если  наблюдения за загрязнением почв пестицидами  проводят в садах, то пробы отбирают на расстоянии 1 м от ствола дерева.

  В целях изучения вертикальной миграции пестицидов, как правило, закладывают  почвенные разрезы, размеры (глубина) которых зависят от мощности почвенного слоя. Под почвенными разрезами следует  понимать глубокие шурфы, пересекающие всю серию почвенных горизонтов и открывающие верхнюю часть  подпочвы, т. е. неизмененные или слабоизмененные материнские породы.

  В выбранном месте на поверхности  земли очерчивают форму шурфа  — четырехугольник со сторонами, приблизительно равными 0,8 х 1,5—2,0 (м). Одна из коротких сторон шурфа к моменту описания должна быть обращена к солнцу. Эта стенка будет «лицевой» (рабочей), она предназначена для изучения разреза почвы.

  Перед взятием проб проводят краткое описание места расположения разреза и  почвенных горизонтов (их влажности, окраски, механического состава, структуры, сложения, новообразований, включений, развития корневых систем, следов деятельности животных, наличия мерзлоты). Пробы отбирают на «лицевой» стороне, начиная с нижних горизонтов. С каждого генетического горизонта почвы отбирают один образец толщиной 10 см.

  Отобранные  любым способом простые пробы  ссыпают на крафт-бумагу, затем тщательно перемешивают и квартуют 3—4 раза. После квартования почву вновь тщательно перемешивают и делят на 6—9 частей, из центров которых отбирают примерно одинаковое количество почвы в полотняный мешочек или крафт-бумагу. Масса полученной смешанной пробы должна составлять 400—500 г. Этот образец снабжают этикеткой и регистрируют в полевом журнале, в который записывают следующие данные: порядковый номер образца, место отбора, рельеф, вид сельскохозяйственного угодья, площадь поля, дату отбора, кто отбирал.

  Смешанные пробы почв анализируют в естественно-влажном состоянии. Если по каким-либо причинам провести анализ в течение одного дня не представляется возможным, то пробы высушивают до воздушно-сухого состояния в защищенных от солнца местах. Из воздушно- сухого образца методом квартования в лаборатории отбирают среднюю пробу массой 200 г. Из нее удаляют корни, камни, инородные включения, затем растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито с отверстиями диаметром 0,5 мм. После чего из этой пробы берут навески массой 10—50 г для химического анализа.

7. Основные виды  прогнозов и методы  прогнозирования.

  В зависимости от продолжительности  упреждаемого периода прогнозы состояния  окружающей среды, как и другие виды прогнозов, делят на долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные. Особенность прогнозирования состояния окружающей среды состоит в том, что прогноз дают не на конкретный промежуток времени, а на конкретную ситуацию, которая может возникнуть в будущем. По масштабу исследования все прогнозы можно подразделить на:

• глобальные, охватывающие всю географическую оболочку или крупнейшие ее части, например Северное или Южное полушарие;
• региональные — многочисленная группа прогнозов для отдельных стран — чаще всего это анализ вероятностных последствий воздействия промышленного или иного объекта на окружающую среду.

  Прогнозы  состояния окружающей природной  среды, как правило, охватывают множество  объектов и лишь в некоторых случаях  могут быть отнесены к одному объекту или нескольким объектам соизмеримых масштабов.

  На  достоверность прогноза существенное влияние оказывает метод прогнозирования. Существует три основных метода прогнозирования: экспертных оценок, экстраполяции и моделирования.

   Метод экспертных оценок относится к числу наиболее разработанных. В основе метода лежит система получения и специализированной обработки прогностических оценок объекта мониторинга путем целенаправленного опроса высококвалифицированных специалис- тов-экспертов в узких областях науки, техники и производства.

   Методы  экстраполяции применяют выборочно, в основном для составления краткосрочных прогнозов. Они основаны на изучении количественных и качественных показателей исследуемого природного объекта за ряд предшествующих лет с последующим приложением выявленной тенденции их изменений к прогнозируемому периоду. Данные методы применимы в том случае, когда развитие ситуации в течение длительного времени происходит без значительных скачкообразных изменений.

   Методы  моделирования пользуются в настоящее время наибольшей популярностью, их применяют для составления самых разнообразных прогнозов. Существуют методы физического и математического моделирования, последние находят гораздо большее применение вследствие более широких возможностей. При создании прогностической модели требуется выполнение трех основных условий:

1. выявление факторов, имеющих существенное значение для предсказания будущего состояния окружающей среды;
2. определение действительного отношения факторов к прогнозируемому явлению (выявление формы взаимосвязи);
3. разработка алгоритма и программы.

   Практически все глобальные прогнозы загрязнения

воды  и воздуха построены с помощью  методов математического моделирования, причем модели все более усложняются; с увеличением объема информации все шире используют компьютеры. Однако какой бы сложной ни была модель, она всегда упрощает объект, поэтому особенно успешно методы математического моделирования используют для прогнозирования состояния отдельных компонентов природной среды.

  При прогнозировании экологических  последствий антропогенного загрязнения  природной среды модели удобно подразделять на:

• модели переноса и превращения загрязняющих веществ в окружающей среде (географические модели);
• модели изменения состояния экосистемы под влиянием загрязнения (экологические модели).

  Глобальные  и региональные модели загрязнения  природных сред позволяют прогнозировать изменение состояния природных геофизических сред с учетом процессов переноса, перехода загрязняющих веществ из одной среды в другую, их накопления, а также физической, химической и биологической трансформации и деструкции.

  Прогнозирование сдерживается целым рядом обстоятельств. Прежде всего нужно учитывать, что в любых реальных природных процессах присутствуют три составляющие:

• детерминированная, которая поддается точному расчету на период, достаточный для целей прогнозирования;
• вероятностная, которая выявляется в процессе изучения прогнозируемого объекта или явления, причем точность предсказания во многом зависит от успешного выявления закономерностей развития процесса;
• случайная, которая при современном уровне развития науки практически не поддается предсказанию.

  Специфика прогнозирования состояния окружающей среды заключается в том, что  в подавляющем большинстве случаев приходится сталкиваться с вероятностными и случайными составляющими процесса развития, что приближает качество прогнозов к уровню гипотез (в наибольшей степени это относится к глобальным прогнозам). Кроме того, при составлении прогнозов приходится сталкиваться как с естественными, так и с социально-экономическими процессами. Их точный совместный учет, а тем более прогнозирование представляют чрезвычайно сложную методологическую задачу.

  Из  сказанного следует, что необходимо совершенствовать существующие методы прогнозирования, усложнять модели, а также уточнять прогнозы.Степень обогащения пробы целевыми компонентами может быть при этом очень высокой (100—1000 раз и более). Однако применение такого способа извлечения примесей из воздуха затрудняет предварительное удаление влаги, которая, конденсируясь в ловушках, мешает газо- хроматографическому определению примесей и увеличивает предел их определения. Эффективность криогенного извлечения примесей из воздуха очень высока — от 91 до 100%. Этот метод целесообразно использовать для извлечения таких примесей, которые при обычной температуре могут взаимодействовать с материалом ловушек, что делает пробоотбор невозможным.

Отбор проб в контейнеры

  Этот  метод рекомендуется для отбора летучих веществ, содержащихся в  воздухе в значительных концентрациях, а также для анализа методом  газовой хроматографии, обладающим достаточно высокой чувствительностью. Для отбора проб воздуха применяют шприцы, газовые пипетки и бутыли.

К недостаткам  этого метода отбора можно отнести:

• ограниченный набор определяемых соединений;
• ограниченный предел обнаружения примесей;
• сорбцию компонентов на стенках контейнеров;
• возможность протекания химических реакций при хранении пробы в контейнере в присутствии влаги и кислорода воздуха.

Концентрирование  на фильтрах

  Вещества, находящиеся в воздухе в виде высокодисперсных аэрозолей (дымов, туманов, пыли), концентрируют на различных фильтрующих волокнистых материалах: перхлорвиниловой ткани, ацетилцеллюлозе, полистироле, стекловолокне. Перспективными являются фильтры, состоящие из волокнистого фильтрующего материала, имп- регнированного тонкодисперсным активным утлем. Большой интерес также представляют фильтры, импрегниро- ванные твердым сорбентом, с добавлением химических реагентов.

  Так, для улавливания паров и аэрозолей  ртути и паров йода применяют  тканевые фильтры; в качестве основы используют ткань, на которую нанесен  сорбент, обработанный нитратом серебра (для йода) или йодом (для ртути). Такие фильтры позволяют проводить отбор проб воздуха как при положительных, так и при отрицательных температурах и высоких скоростях аспирации воздуха.

  Таким образом, следует еще раз отметить, что отбор проб воздуха является существенным этапом в исследовании, так как результаты самого точного тщательно выполненного анализа теряют всякий смысл при неправильно проведенном отборе проб. Выбор адекватного способа отбора определяется прежде всего агрегатным состоянием веществ, а также их физико-химическими свойствами.