Анализ почвы на тяжелые металлы
Обновлено: 05.10.2024
1.2. Экспресс – методы оценки токсичности почвенной среды с помощью биотестов
Что такое биоиндикация. Методы биоиндикации
Большой вклад в развитие биоиндикации внес русский ученый почвовед В.В.Докучаев.
По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов. Термин «биоиндикация» чаще используется в европейской научной литературе, а в американской его обычно заменяют аналогичным по смыслу названием «экотоксикология». [13,14]
Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.), и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, заболачивание и т.п.), в том числе происходящие под влиянием человека.
Достоинство биологической индикации в том, что организмы могут характеризовать не только состояние среды в данный момент, но и её изменения за длительное время. Если предприятие выбрасывает в атмосферу и воду сразу десятки загрязнителей, оценить их влияние на природу порознь часто невозможно. По реакции организмов на загрязнение можно оценить вредоносность всего «комплекта».
Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьёзный недостаток – они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии. С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора.
Конечно, биоиндикация не заменяет детальных анализов. Разные загрязнители часто действуют одинаково, они могут усиливать действие друг друга. Тем не менее, во многих случаях оценивать действие экологических факторов методами биоиндикации очень полезно. Для такой оценки не нужны дорогостоящие приборы, возможно осуществление оперативного наблюдения (мониторинга) за состоянием условий среды и в особенности за режимом загрязнения атмосферы, воды и почвы. Именно потому, что биоиндикационный метод прост в применении.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.
Методы биоиндикации
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы.
Мониторинг с применением накапливающих биоиндикаторов зачастую требует применения сложных и дорогостоящих приборов, оборудования, трудоемких методик, что под силу только специальным лабораториям. Но в основном методы биоиндикации не требуют значительных затрат труда, сложного и дорогостоящего оборудования, а поэтому могут широко использоваться в школе. [13]
2. Экспериментальная часть.
2.1. Место и время проведения эксперимента.
Для выявления содержания тяжелых металлов были взяты образцы почв в разных частях города Люберцы. Образцы были взяты вдоль автодорог на ул. Урицкого, Наташинского парка, а также на пришкольной территории. Чтобы выявить накопление тяжелых металлов образцы были взяты летом (июнь) и осенью (сентябрь). Химический анализ образцов был проведен в лаборатории общей химии МГОУ под руководством Дмитрия Борисовича Петренко и аспиранта Вероники Юрьевны Дмитриевой. Исследование проводилось при помощи полярографа «Экотест-ВА» с трехэлектродной ячейкой.
Биоиндикация почвы была с помощью семян кресс-салата.
2.2. Описание использованных методик.
2.2.1 Методики определения тяжелых металлов в почве .
Высокая токсичность и низкие значения ПДК свинца и кадмия обусловливают необходимость применения для их определения в объектах окружающей среды чувствительных аналитических методов, среди которых наибольшее применение нашли атомно-абсорбционная спектрометрия, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и ряд других спектральных методов.
В последние 10-15 лет существенную конкуренцию указанным методам составил метод инверсионной вольтамперометрии. Метод инверсионной вольтамперометрии в сочетании с простыми и надежными методиками химической подготовки проб является весьма перспективным для определения свинца и кадмия, аккумулированных растениями, в целях оценки техногенного воздействия на окружающую среду. [8]Поэтому в наших исследованиях использовался метод вольтамерометрии.
2.2.2. Метод определения всхожести семян кресс-салата как показатель загрязнения почвы.
Цель биотестирования – выявление степени и характера токсичности тестируемой среды. Кресс- салат является индикатором загрязнения почв тяжелыми металлами. Этот фитоиндикатор обладает быстрым прорастанием семян и почти 100%-ной всхожестью при отсутствии загрязнения. Кроме того, побеги и корни кресс- салата под воздействием тяжелых металлов подвергаются заметным морфологическим изменениям. Они выражаются в задержке роста, искривленности побегов, а также в уменьшении длины и массы корней, числа и массы семян.
По результатам опыта почве присваивается один из 4 уровней загрязнения.
Загрязнение отсутствует. Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.
Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.
Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.
Сильное загрязнение. Всхожесть семян очень слабая (20%). Проростки мелкие и уродливые.
Результаты, полученные в ходе химического анализа, представлены в таблицах №2. В большинстве образцов почвы были обнаружен свинец и медь. Другие тяжелые металлы, в частности кадмий и цинк не обнаружены. Наличие свинца и меди в образцах свидетельствуют о содержании их в окружающей среде.
Анализ почвы на участке
Базовый физико-химический анализ почвы по 13 показателям, учитывающий нормы СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы». Включает в себя определение основного набора тяжёлых металлов, в т. ч. наиболее опасных кадмия, ртути и свинца, а также проведение испытаний на распространённые и опасные нефтепродукты и канцерогенный бенз(а)пирен.
Хорошо подходит для базовой оценки безопасности почв, грунтов, сыпучих материалов, некоторых отходов и донных отложений. Применяется для текущего контроля качества ввозимых грунтов, используемых для рекультивации и облагораживания территорий.
Сроки исполнения
от 10 до 15 рабочих дней
Для исследования почвы на участке рекомендуется набор «Продвинутый»
Преимущества
- подходит для базовой оценки безопасности химического состава почвы, грунта, донных отложений;
- включает определение концентраций тяжёлых металлов и металлоидов;
- позволяет принять решение об утилизации или замене верхнего слоя почвы или грунта;
- обладает высокой точностью, подтверждённой Межлабораторными Сличительными Испытаниями и поверками.
Ограничения
- не подходит для подтверждения полной безопасности для здоровья (лучше обратить внимание на набор «Продвинутая безопасность»);
- не включает радиологические исследования материала.
Показатели
| Определяемый показатель | Нормативный документ на методику |
|---|---|
| Обобщенные показатели | |
| pH / Водородный показатель солевой вытяжки | ГОСТ 26483-85 |
| Элементы (валовое содержание) | |
| Кадмий (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Кобальт (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Марганец (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Медь (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Мышьяк (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Никель (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Ртуть (общее содержание) | ПНД Ф 16.1:2:2.2.80-2013 |
| Свинец (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Хром (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Цинк (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Органические соединения | |
| Нефтепродукты | ПНД Ф 16.1:2.21-98 (изд. 2012 г.) |
| Полициклические ароматические углеводороды | |
| Бенз(a)пирен | ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.62-09 (изд. 2009 г.) |
Не нашли нужные показатели?
Технологии
Анализ проводится с использованием передовых методик и техник анализа, в том числе потенциометрии, жидкостной хроматографии, атомной абсорбции, масс-спектрометрии и флуоресцентного анализа, что обеспечивает высокую точность и низкие уровни риска получения недостоверных результатов. Для извлечения компонентов из твёрдой матрицы (почвы, грунта или отходов) используется приём микроволнового кислотного озоления в присутствии царской водки, перекиси водорода и, при необходимости, плавиковой кислоты.
за 1 показатель
Базовый
Физико-химический агрономический анализ почвы по 8 наиболее важным показателям, включает в себя основной набор элементов питания растений (подвижные фосфор и калий, доступный нитратный и аммонийный азот), определение содержания органического вещества (в том числе гумуса), которые оказывают существенное влияние на рост и развитие растений и условия обеспечения их микроэлементами. Анализ также содержит блок оценки основных кислотно-основных свойств почвы, который позволяет принять решение о необходимости известкования почвы.
Набор подходит для оценки агрономических свойств почв частных приусадебных участков, огородов, искусственных грунтов для цвето- и овощеводства, фермерских хозяйств, озеленителей.
- подходит для оценки обеспеченности растений основными элементами питания;
- позволяет определить необходимость известкования и дозу извести для улучшения кислотно-основных свойств почвы;
- позволяет подобрать удобрения для повышения обеспеченности азотом, калием и фосфором;
- обладает высокой точностью, подтверждённой Межлабораторными Сличительными Испытаниями и поверками.
- не включает анализ на микроэлементы, контролирующие процессы цветения и образования плода и иммунитет растений;
- не даёт представления о составе почвенного поглощающего комплекса, в котором могут содержаться опасные для растений и человека элементы.
| Определяемый показатель | Нормативный документ на методику |
|---|---|
| Обобщенные показатели | |
| pH / Водородный показатель водной вытяжки | ГОСТ 26423-85 |
| pH / Водородный показатель солевой вытяжки | ГОСТ 26483-85 |
| Зольность / Зола (массовая доля) | ГОСТ 27784-88 |
| Органическое вещество (массовая доля) | ГОСТ 26213-2021 (п. 1) |
| Органическое вещество (массовая доля) (расчетный показатель) | ГОСТ 26213-2021 (п. 2) |
| Неорганические соединения | |
| Азот аммония / Азот аммонийный (обменная форма) | ГОСТ 26489-85 |
| Азот аммония и нитратов (суммарно) (расчетный показатель) | — |
| Азот нитратов / Азот нитратный | ГОСТ 26951-86 |
| Калия соединения / К₂О (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП, п. 3.8.1 (ГОСТ 26205-91 (п. 4.1))); ГОСТ 20851.3-93 (п. 4.5.1) |
| Калия соединения / К₂О (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП, п. 3.8.1 (ГОСТ Р 54650-2011 (п. 9.1))); ГОСТ 20851.3-93 (п. 4.5.1) |
| Фосфора соединения / P₂O₅ (подвижная форма) | ГОСТ 26205-91 |
| Фосфора соединения / P₂O₅ (подвижная форма) | ГОСТ Р 54650-2011 |
Для оценки плодородия применяют технику жидкостной экстракции и ротации. Анализ проводится с использованием передовых методик и техник анализа, в том числе фотометрии, ионной хроматографии, масс-спектрометрии и титрования, что обеспечивает высокую точность и низкие уровни риска получения недостоверных результатов.
Продвинутый
Развёрнутый физико-химический и радиологический анализ почвы по 17 показателям учитывающий нормы СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы». Включает в себя определение полного набора тяжёлых металлов и металлоидов, в т. ч. мышьяка, кадмия, свинца и ртути, анализ на нефтепродукты и канцерогенный бенз(а)пирен. Дополнен изучением удельной активности радия-226, тория-232, радиоактивного калия-40 и цезия-137 – радиологическое загрязнение является не менее опасным, чем химическое.
Подходит для проведения развёрнутой оценки безопасности грунтов, почв, отходов, донных отложений и других твёрдых материалов. Позволяет принять решение об утилизации грунта или почвы, помогает назначить класс опасности для отходов. Используется для подробной оценки качества ввозимых грунтов, оценки безопасности сельскохозяйственных почв и почв, контактирующих с человеком (детские площадки, парки).
- подходит для полной оценки безопасности химического состава почвы, грунта, донных отложений;
- включает определение концентраций тяжёлых металлов и металлоидов;
- включает радиологические исследования;
- позволяет принять решение об утилизации или замене верхнего слоя грунта или почвы;
- обладает высокой точностью, подтверждённой Межлабораторными Сличительными Испытаниями и поверками.
- анализ может занимать много времени и требует относительно большой массы образца – 1,5 кг.
| Определяемый показатель | Нормативный документ на методику |
|---|---|
| Обобщенные показатели | |
| pH / Водородный показатель солевой вытяжки | ГОСТ 26483-85 |
| Элементы (валовое содержание) | |
| Кадмий (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Кобальт (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Марганец (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Медь (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Мышьяк (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Никель (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Ртуть (общее содержание) | ПНД Ф 16.1:2:2.2.80-2013 |
| Свинец (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Хром (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Цинк (валовое содержание) | ФР.1.31.2006.02149 |
| Органические соединения | |
| Нефтепродукты | ПНД Ф 16.1:2.21-98 (изд. 2012 г.) |
| Полициклические ароматические углеводороды | |
| Бенз(a)пирен | ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.62-09 (изд. 2009 г.) |
| Радиологические показатели | |
| Калия-40 удельная активность | Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «ПРОГРЕСС» |
| Радия-226 удельная активность | Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «ПРОГРЕСС» |
| Тория-232 удельная активность | Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «ПРОГРЕСС» |
| Цезия-137 удельная активность | Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «ПРОГРЕСС» |
Анализ проводится с использованием передовых методик и техник анализа, в том числе потенциометрии, жидкостной хроматографии, атомной абсорбции, масс-спектрометрии, флуоресцентного анализа и определения удельной активности ЕРН (гамма-спектрометрия), что обеспечивает высокую точность и низкие уровни риска получения недостоверных результатов. Для извлечения компонентов из твёрдой матрицы (почвы, грунта или отходов) используется приём микроволнового кислотного озоления в присутствии царской водки, перекиси водорода и, при необходимости, плавиковой кислоты.
Развёрнутый физико-химический агрономический анализ почвы по 19 информативным показателям, который включает в себя:
- основной набор элементов питания растений (подвижные фосфор и калий, доступный нитратный и аммонийный азот);
- определение содержания органического вещества (в том числе гумуса), которые оказывают существенное влияние на рост и развитие растений и условия обеспечения их микроэлементами;
- блок оценки основных кислотно-основных свойств почвы, который позволяет принять решение о необходимости известкования почвы;
- определение содержание доступных микроэлементов, в т. ч. бора, меди, цинка, кобальта, молибдена, которые регулируют цветение, плодоношение и иммунитет растений;
- оценку состава почвенного поглощающего комплекса, информация о котором является важной при принятии решения о выборе типа и дозы удобрения;
- определение содержания физической глины, основополагающей гидрофизической характеристики.
Идеально подходит для оценки агрономических свойств почв частных приусадебных участков, огородов, искусственных грунтов для цвето- и овощеводства, фермерских хозяйств, крупных агрохолдингов, создания системы точечного земледелия, озеленителей, ландшафтных дизайнеров, тепличных хозяйств.
- подходит для оценки обеспеченности растений основными элементами питания;
- подходит для оценки обеспеченности растений микроэлементами;
- позволяет определить необходимость известкования и дозу извести для улучшения кислотно-основных свойств почвы;
- позволяет подобрать удобрения для повышения обеспеченности растений азотом, калием, фосфором и микроэлементами;
- помогает подобрать программы мульчирования и улучшения гидрофизических свойств почвы;
- даёт представления о составе почвенного поглощающего комплекса, в котором могут содержаться опасные для растений и человека элементы, особенно алюминий;
- обладает высокой точностью, подтверждённой Межлабораторными Сличительными Испытаниями и поверками.
- анализ может занимать много времени и требует увеличенной массы образца (1,5 кг).
| Определяемый показатель | Нормативный документ на методику |
|---|---|
| Обобщенные показатели | |
| pH / Водородный показатель водной вытяжки | ГОСТ 26423-85 |
| pH / Водородный показатель солевой вытяжки | ГОСТ 26483-85 |
| Гидролитическая кислотность | ГОСТ 26212-2021 |
| Зольность / Зола (массовая доля) | ГОСТ 27784-88 |
| Органическое вещество (массовая доля) | ГОСТ 26213-2021 (п. 1) |
| Органическое вещество (массовая доля) (расчетный показатель) | ГОСТ 26213-2021 (п. 2) |
| Неорганические соединения | |
| Азот аммония / Азот аммонийный (обменная форма) | ГОСТ 26489-85 |
| Азот аммония и нитратов (суммарно) (расчетный показатель) | — |
| Азот нитратов / Азот нитратный | ГОСТ 26951-86 |
| Калия соединения / К₂О (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП, п. 3.8.1 (ГОСТ 26205-91 (п. 4.1))); ГОСТ 20851.3-93 (п. 4.5.1) |
| Калия соединения / К₂О (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП, п. 3.8.1 (ГОСТ Р 54650-2011 (п. 9.1))); ГОСТ 20851.3-93 (п. 4.5.1) |
| Фосфора соединения / P₂O₅ (подвижная форма) | ГОСТ 26205-91 |
| Фосфора соединения / P₂O₅ (подвижная форма) | ГОСТ Р 54650-2011 |
| Элементы (подвижная/обменная форма) | |
| Алюминий (обменная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Алюминий (обменная форма) (расчетный показатель) | — |
| Бор (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Кальций (обменная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Кальций (обменная форма) (расчетный показатель) | — |
| Кобальт (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Магний (обменная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Магний (обменная форма) (расчетный показатель) | — |
| Марганец (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Медь (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Молибден (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
| Цинк (подвижная форма) | М-МВИ-80-2008 (метод АЭС-ИСП) |
Для оценки плодородия применяют технику жидкостной экстракции и ротации. Анализ проводится с использованием передовых методик и техник анализа, в том числе потенциометрии, фотометрии, ионной хроматографии, масс-спектрометрии и титрования, что обеспечивает высокую точность и низкие уровни риска получения недостоверных результатов. Содержание физической глины проводят с применением продвинутого метода лазерной дифрактометрии.
Анализ почвы на безопасность
Для исследования почвы на безопасность рекомендуется набор «Продвинутый»
Анализ почвы на тяжелые металлы
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Почва - это поверхностный слой суши. Она образовалась из смеси минеральных веществ, при распаде горных пород и органических веществ (перегноя) в результате разложения растительных и животных останков.
Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что ценность почвы определяется не только ее значением для производства продуктов питания и сырья для промышленности, но и экологической ролью, которую играет почва в жизни биосферы. Через почвенный покров суши идут сложнейшие процессы обмена веществом и энергией между земной корой, атмосферой, гидросферой и всеми живущими в почве организмами.
Цель:
Исследовать почву пришкольного участка на наличие тяжелых металлов (железа, меди, свинца) и кислотность, сравнить результаты исследования с контрольным участком за городом.
Задачи:
1.Провести отбор проб почвы и определить содержание тяжелых металлов и кислотность.
2. Сделать выводы о причинах загрязнения почв тяжелыми металлами.
3.Изучить и проанализировать литературу о влиянии на живые организмы тяжелых металлов.
Объекты исследования: два участка – на территории школы: 1 – прилегающий к стадиону (не обрабатывается), 2 –перед школой (выращиваются цветы); 3 – на территории удаленной от города на 27 км.
Методы: 1) Работа с литературой. 2) Сбор материалов. 3) Химический эксперимент.
2. Источники загрязнения почвы.
Проблема загрязнения окружающей среды является одной из главных проблем современности. В настоящее время в биосферу поступает свыше 500 тыс. разновидностей химических веществ – продуктов хозяйственной деятельности человека, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы. Тяжелые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность 5 г/см3, с относительной массой более 40.
Как попадают в почву тяжелые металлы?
Почва служит конечным накопителем токсичных веществ. Она повсеместно загрязняется ядовитыми компонентами выхлопных газов транспортных двигателей, нефтью, смазочными материалами, обмывочными водами, металлической и синтетической пылью. Человек загрязняет почву как за счет промышленных и бытовых отходов, а также в результате внесения в почву пестицидов и минеральных удобрений.
В связи с наличием на территории города Владикавказ свинцового цеха наблюдается выброс вредных веществ в атмосферу, содержащих свинец и их накопление во всех компонентах природной среды.
Для села Хумалаг характерно интенсивное загрязнение газообразными и твердыми выбросами. Загрязнение воздушного бассейна дает асфальтный завод и автотранспорт. Загрязнение почв тяжелыми металлами сильное с повышением фона местами в 5-10 раз.
3. Методика выполнения исследования.
3.1. Отбор проб почвы и подготовка к химическому анализу.
Наша школа находится в центральной части села Хумалаг рядом с проезжей частью. Это оживленная улица с большим потоком легкового и грузового транспорта. Образцы почв отбирались с трех участков, отличающихся по видам агротехнической обработки и по расположению относительно оживленной автотрассы.
Для проведения химического анализа отбираем почву методом конверта с глубины 10см, так как именно в верхнем ее горизонте накапливаются тяжелые металлы. Рекомендуется взять участок площадью 100 м2 (10x10м). Берем средние пробы почвы из 5-8 индивидуальных проб, взятых в различных точках участка. На практике для отбора почвенных образцов часто используют метод “конверта”, т.е. в каждой из пяти точек, как указано на рисунке, необходимо взять образец почвы с помощью лопатки, а затем смешать эти 5 индивидуальных образцов, и полученный средний образец использовать для проведения исследования.
Затем почву высушиваем. Измельченный материал тщательно перемешиваем и рассыпаем тонким ровным слоем в виде квадрата, разделяя его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасываем, а два оставшихся снова смешиваем.
После многократных повторений оставшуюся пробу высушиваем в хорошо проветриваемом помещении или сушильном шкафу при 30-40C, рассыпав тонким слоем на кальке, а затем измельчаем в ступке и просеиваем через сито.
3.2. Приготовление вытяжки.
Почвенный раствор готовим за два дня до практического занятия следующим образом. Сухую измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем и упариваем фильтрат до необходимого объема.
Для определения содержания тяжелых металлов в почвенной вытяжке необходимо знание качественных реакций на ионы данных металлов
3.3. Качественное обнаружение ионов железа Fe 3+ .
а) Раствор, содержащий ионы железа Fe 3+ образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:
б) Ионы железа Fe 3+ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в кроваво-красный цвет роданид железа (ΙΙΙ) Fe(SCN)3
В две пробирки внесла по 2 мл вытяжки. В первую налила 1 мл раствора желтой кровяной соли, во вторую – 10% раствор роданида калия. Появившееся синее окрашивание в первой и красное во второй свидетельствуют о наличии в почве соединений железа.
3.4. Качественное обнаружение ионов свинца Pb 2+ .
а) При взаимодействии ионов свинца с раствором иодида калия образуется желтый осадок иодида свинца
Pb 2 + + 2 I = PbI3
б) Растворы едких щелочей осаждают из растворов, содержащих ионы свинца, белый осадок гидроксида свинца Pb(OH)2
В две пробы по 2 мл добавляют 3% раствор иодида калия, а во вторую щелочь гидроксид калия. Если в первой выпал желтый осадок, а во второй – белый, то в растворе присутствуют соединения свинца.
3.5. Качественное обнаружение ионов меди Cu 2+
а) При добавлении аммиака к растворам солей меди выпадает зеленый осадок, растворимый в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH3)4] 2+, окрашенных в интенсивно-синий цвет.
б) При добавлении щелочи в раствор с ионами меди образуется нерастворимое основание гидроксид меди Cu(ОН)2, окрашенный в синий цвет.
В две пробирки налила по 2 мл фильтрата. В первую добавила раствор аммиака NH3•H2O, а во вторую – щелочь. Появление синего окрашивания в обоих пробирках свидетельствует о наличии ионов меди.
3.6 Определение кислотности почвы.
Для этого необходимы: контрольная шкала образцов окраски растворов, раствор универсального индикатора, пипетка - капельница (0, 10 мл), пробирка с меткой «5 мл».
1. В пробирку наливаем 5 мл ( до метки) почвенного раствора.
2. Добавляем в пробирку пипеткой - капельницей 4-5 капель (около 0.10 мл) раствора универсального индикатора.
3. Содержимое пробирки перемешиваем, покачивая ее.
4.Окраску раствора сразу же сравниваем с контрольной школой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ СЕЛЬХОЗУГОДИЙ И ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
(издание 2-е, переработанное и дополненное)
Зам. Министра сельского хозяйства Российской Федерации А.Г.Ефремов
10 марта 1992 г.
B настоящих методических указаниях изложены методы отбора проб, подготовки их к анализам и определения тяжелых металлов (цинка, меди, свинца, кадмия и ртути) в пробах почв, продукции растениеводства и кормах.
Методические указания предназначены для использования в работе проектно-изыскательских станций химизации сельского хозяйства и их филиалов и других учреждений, определяющих содержание тяжелых металлов в указанных объектах.
При переработке методических указаний учтены замечания Калининградской, Красноярской, Сумской, Херсонской, Хабаровской областных и Эстонской республиканской станций химизации.
Методические указания подготовили: канд. хим. наук А.В.Кузнецов, канд. с.-х. наук А.П.Фесюн, канд. с.-х. наук С.Г.Самохвалов (ЦИНАО); канд. физ.-мат. наук Э.П.Махонько (НПО "Тайфун").
Первая редакция методических указаний утверждена заместителем Председателя Госагропрома СССР Г.А.Романенко 16.01.89 г.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. В последние годы уделяется особое внимание проблеме загрязнения окружающей природной среды тяжелыми металлами (ТМ) и другими токсичными элементами.
В связи с возрастающими масштабами техногенного загрязнения окружающей среды ряд тяжелых металлов и токсичных элементов включен в международные и отечественные списки загрязняющих веществ, подлежащих контролю.
По степени опасности химические элементы подразделяются на три класса (ГОСТ 17.4.1.02-83) [1]:
1 - вещества высокоопасные;
2 - вещества умеренноопасные;
3 - вещества малоопасные.
Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов, к классам опасности
Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен
Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон
Класс опасности химических веществ устанавливается не менее чем по трем показателям в соответствии с приложением 1.
1.2. Специалисты агрохимической службы, научно-исследовательских институтов, проектно-изыскательских станций химизации сельского хозяйства и их филиалов, районных и межрайонных агрохимических лабораторий осуществляют систематический контроль за загрязнением почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства тяжелыми металлами в следующих случаях:
1.2.1. При использовании отходов промышленности и коммунального хозяйства в качестве средств химизации сельского хозяйства - известьсодержащие отходы, фосфогипс, осадки сточных вод, компосты из твердых бытовых отходов (ТБО);
1.2.2. При комплексной природоохранной оценке технологий использования средств химизации, в первую очередь при комплексном агрохимическом окультуривании полей;
1.2.3. При интенсивном загрязнении почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства выбросами промышленных отходов предприятий, определенном на основании данных инвентаризации источников загрязнения;
1.2.4. При использовании сточных вод, содержащих ТМ и другие токсичные примеси, для орошения сельскохозяйственных угодий.
1.3. Работы по контролю за использованием отходов сточных вод и загрязнением почв сельскохозяйственных угодий техногенными выбросами (п.1.2.1-1.2.3.) проводятся, как правило, по договорам с предприятиями, являющимися источниками загрязнения, а при проведении природоохранной оценки технологий использования средств химизации сельского хозяйства (п.1.2.4.) - по договорам с областными (краевыми, АССР) агропромышленными объединениями.
2. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ, ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА И КОРМАХ
2.1. Работы по определению содержания ТМ в почвах, продукции растениеводства и кормах проводятся проектно-изыскательскими станциями химизации сельского хозяйства и их филиалами по программам, согласованным с республиканскими объединениями "Сельхозхимия", республиканскими и региональными научно-методическими центрами и областными (республиканскими, краевыми) агропромышленными объединениями.
Работа включается в производственно-финансовый план станции химизации и оплачивается в соответствии с утвержденными нормами выработки и расценками.
2.2. Для обоснованного планирования работ по выявлению и предотвращению накопления ТМ и других токсичных элементов в почве сельскохозяйственных угодий, продукции растениеводства и кормах с целью безопасного и высокопроизводительного ведения сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения проектно-изыскательские станции химизации должны располагать полной информацией о предприятиях - источниках загрязнения и используемых и планируемых к использованию в качестве средств химизации отходах.
2.3. В первую очередь обращается внимание на известь и гипссодержащие отходы (их смеси), отходы промышленности и коммунального хозяйства, используемые в качестве органических удобрений, отходы, применяемые как макро- и микроудобрения. При этом учитывается значимость каждого вида отхода для использования в условиях области (АССР, края, зоны обслуживания).
Проводится максимально возможный сбор информации о физических свойствах, химическом составе отходов, наличии токсичных элементов.
2.4. Планирование работ по изучению загрязнения почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства токсичными выбросами предприятий осуществляется на основании следующих показателей:
- снижения урожайности и ухудшения качества урожая сельскохозяйственных культур;
- изменения роста и развития растений;
- негативного влияния выбросов на состояние почвенного плодородия (физико-химические свойства почвы, воздействие на почвенную микрофлору и фауну и др.).
С этой целью проводится сбор информации о выбросах промышленных предприятий. Материалы по запросу областного (краевого, АССР) агропромышленного объединения получают на предприятиях-источниках загрязнения, областных (районных) санитарно-эпидемиологических станциях.
Возможно использование материалов областных (краевых, АССР) территориальных схем охраны природы (ТЕРСКОП), которые в настоящее время составлены для многих областей (материалы имеются в облисполкомах, санэпидемстанциях).
2.5. Проводится оценка существующих условий воздушного переноса промышленных выбросов за длительный период, для чего по данным местных метеостанций строится "роза ветров", а также за период вегетации растений.
Особое внимание уделяется предприятиям цветной и черной металлургии, энергетики, горнодобывающей и химической промышленности.
3. ОТБОР ПРОБ ПОЧВЫ И РАСТЕНИЙ ПРИ ОБЩИХ И ЛОКАЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЯХ
3.1. Общие положения
Термины и определения, используемые в методических указаниях, и их пояснения приведены в приложении 2.
Отбор проб почвы и растений проводится в районах воздействия промышленных, сельскохозяйственных, хозяйственно-бытовых и транспортных источников загрязнения при контроле санитарно-гигиенического состояния с.-х. угодий и растительной продукции.
3.2. Аппаратура, материалы, реактивы:
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 19596-87. - Примечание изготовителя базы данных.
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 23707-95. - Примечание изготовителя базы данных.
- ножи из полиэтилена или полистирола;
- сита почвенные с диаметром отверстий 2 мм по ГОСТ 3584-73*;
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 6613-86. - Примечание изготовителя базы данных.
- ступки и пестики фарфоровые по ГОСТ 9147-80;
- банки стеклянные широкогорлые с притертыми пробками вместимостью 500, 800, 1000 см;*
* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
- банки или коробки из пищевого полиэтилена, полистирола;
- шпатели металлические по ГОСТ 19126-79*;
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 19126-2007, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
- шпатели пластмассовые по ГОСТ 19126-79;
- бумага оберточная по ГОСТ 8273-75;
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 892-89. - Примечание изготовителя базы данных.
- пакеты или пленка полиэтиленовая;
- сушильный шкаф, обеспечивающий поддержание заданного температурного режима 40-150 °С с погрешностью ±5 °С;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
Инструменты, используемые при отборе проб, должны быть тщательно очищены от ржавчины. Не следует употреблять оцинкованные ведра, медные изделия, эмалированные тазы, окрашенные инструменты, содержащие тяжелые металлы.
Особого внимания заслуживает правильный выбор упаковочного материала для предотвращения загрязнения тяжелыми металлами проб, взятых в поле. Пробы почв помещают в мешочки из отбеленной хлопчатобумажной ткани. Мокрые пробы отбирают в полиэтиленовые мешочки и после доставки с поля незамедлительно сушат в проветриваемом помещении.
3.3. Отбор проб почвы
3.3.2. Образцы почв отбираются два раза в год: весной - после схода снега и осенью - во время уборки урожая. Для контроля загрязнения ТМ отбор проб почв проводят не менее 1 раза в 3 года.
3.3.3. В каждом хозяйстве обследуется 3-5 полей занятых основными культурами. Размер пробной площадки при однородном почвенном покрове колеблется от 1 до 5 га, а при неоднородном почвенном покрове - от 0,5 до 1 га. С каждой из этих площадок отбирается не менее 1 объединенной пробы.
3.3.4. На пахотных почвах точечные пробы отбирают на глубину пахотного слоя, на сенокосах и пастбищах - на глубину до 25 см через интервалы 0-5, 5-10, 10-20 (25) см. Для контроля загрязнения легкомигрируюшими веществами точечные пробы отбирают по генетическим горизонтам на всю глубину почвенного профиля [3]. При отборе проб под зерновыми и пропашными культурами, а также под виноградниками необходимо в равной мере захватить рядки и междурядья. В садах пробы отбирают примерно в 1 м от ствола дерева.
Читайте также: