Атмосферні опади

Атмосферні опади здебільшого створюють надходження забруднювачів в екосистему і можуть бути розділені на сухі і вологі осадження.

Сухі осадження неможливо виміряти безпосередньо і їх величина може бути розрахована, виходячи з концентрації в приземному шарі атмосфери газоподібних і часткоподібних забруднювачів і швидкостей осадження, а вологі осадження можуть бути виміряні лабораторним аналізом проб опадів.

Місця для збирання атмосфеpних осаджень закладаються на галявині, що забезпечує вільне надходження дощу або снігу в колектори, які pекомендується захищати від сонячного світла і застосовувати сітку для відвернення попадання комах, листя, хвої і т.п. усередину посудини для відбору проб.

Колектори розташовуються на висоті 120 см над землею.

Для аналізу вмісту важких металів в атмосферних опадах треба спеціально відбирати окремі проби вологих осаджень.

Всі пробовідбірні пристрої повинні підлягати спеціальним процедурам очистки (включаючи промивання кислотним розчином).

Відібрані проби безпосередньо підкислюються в пробовідбірних посудинах розчином азотної кислоти концентрацією до 0, 5%.

Діаметр отвору колектора повинен бути в межах від 20 до 40 см, а об'єм колектора достатньо великим, щоб вміщувати максимально очікувану кількість опадів за тиждень.

Матеріал лійки і посудина для відбору і транспортування проб не повинен хімічно взаємодіяти з відібраними опадами. Прикладом відповідного інертного матеріалу є поліетилен.

Дощові і снігові колектори для запобігання попадання пташиного посліду повинні бути обладнані захисним поліетиленовим кільцем.

Проби для визначення сухих і вологих осаджень треба відбирати в окремі, але ідентичні посудини, які слід опорожнювати щомісячно чи, що переважно, щотижня. В кінці встановленого періоду пробовідбірні посудини опорожнюються і замінюються чистими посудинами. При цьому лійки повинні завжди промиватись деіонізованою водою.

У випадку відбору проб снігу мірна посудина зі снігом щільно закривається і надсилається в лабораторію або сніг розтоплюється і отримана в результаті вода обробляється, як і дощові проби.

Чеpез низьку концентрацію ЗР в пробах все обладнання (колектор, транспортувальна посудина, лійка) повинно бути ретельно вимите і поводитись з ним треба дуже обережно для запобігання його забруднення. Після відповідної процедури очистки обладнання промивається в деіонізованій воді (при відбиранні проб для аналізу важких металів використовується 0, 5%-й розчин азотної кислоти), висушується в безпиловому місці і зберігається в пластикових мішках доти, поки не буде знову використано.

Для запобігання забруднення поверхню обладнання, яка входить в безпосередній контакт з пробою, рекомендується використовувати пластикові рукавиці.

Проби треба перевезти в лабораторію якомога швидше (бажано в охолоджувальних ящиках) і зберігати в темному і холодному місці (при температурі 4⁰C) до проведення аналізу. При цьому тривалість зберігання проб повинна бути скорочена до мінімуму.

Пpи лабоpатоpному аналізі пpоб сухих і вологих осаджень перевагу треба віддавати стандартним аналітичним методам, наприклад, атомно-абсорбційній спектрометрії (ААС) і емісійній спектрометрії з використанням методу індуктивно зв'язаної плазми (ІЗП) чи мас-спектрометрії з використанням методу індуктивно зв'язаної плазми (ІЗП–МС).

Наявність сірки чи фосфору аналізується в лабоpатоpії за допомогою автоматизованого обладнання або ж методами спектрофотометрії чи іонної хроматографії, а кислотно-лужний показник визначається електрометричним способом.

Контрольованими параметрами є такі:

– загальна кількість опадів (мм, з точністю до однієї десяткової цифри);

– pH (з точністю до двох десяткових цифр);

– питома провідність (мСм/м, з точністю до однієї десяткової цифри);

– сірка сульфата (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– азот нітрата (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– азот аміаку (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– фосфор фосфата (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– хлорид (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– калій (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– кальцій (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– магній (мг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– кадмій (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– свинець (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– цинк (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– нікель (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– миш'як (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– хром (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– алюміній (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр);

– ртуть (мкг/л, з точністю до двох десяткових цифр).

Довгочасне надходження в екосистему важких металів, що пpисутні в атмосфеpних опадах, можна визначити за допомогою лабоpатоpного аналізу мохів, які збиpають поблизу від місць відбоpу пpоб атмосфеpних осаджень.

Мохи особливо придатні для аналізу емісії і затримання важких металів, оскільки їх життєдіяльність виключно залежить від надходження води із атмосфери. Мохи, що мають ярусну особливість проростання, дозволяють оцінювати осадження важких металів протягом 2–3 років.

Мохи для відбору проб можна виявити на відкритих лісових ді-лянках або в молодих насадженнях. Місце відбору проб повинно знаходитись на відстані, принаймні, 5 м від ближчого дерева, щоб не підлягати прямому впливу води стовбурного стоку. Якщо подібні місця для відбору проб виявити не вдається, тоді відбір проб треба проводити на відкритих верескових і торфяних ділянках, на яких можна виявити мохи поблизу від чагаpників.

Перевагу треба віддавати двом видам мохів: Pleurozium schreberi і Hylocomium splendens. В тому випадку, якщо присутні обидва вказані види мохів, пріоритет треба віддавати першому виду. Взагалі, відібрана проба повинна вміщувати тільки один із двох видів мохів – їх змішування недопустиме.

Відбирати треба принаймі три складених проби мохів, для чого найбільш слушним періодом є раннє літо. Одна складена проба повинна вміщувати від п'яти до десяти поодиноких проби, розподілених навколо місця пробовідбору атмосфеpних опадів. Для аналізу необхідно біля двох літрів матеріалу мохів (кінцева суха вага очищеного матеріалу складає біля 20 г).

Матеріал мохів треба розташовувати боком або верхом один до одного у великих (ємкістю 5 дм S0₃) паперових чи пластикових мішках і старанно закрити мішки для запобігання забруднення під час перевезення якомога швидше в лабораторію, де потрібно висушити його при температурі 40⁰C і зберігати в паперових мішках в сухому місці. В тому випадку, якщо матеріал мохів зберігається в пластикових мішках (вологі проби), його перекладають в паперові мішки після повітряної просушки або ж він повинен зберігатись замороженим до наступного оброблення.

З проб треба вилучити весь зів'ялий і пошкоджений матеріал та опади з деpев, щоб залишились лише зелені (або коричнево-зелені) пагони останніх трьох років, тобто три повністю розвинуті ділянки покриву мохів, за винятком напіврозвинутої ділянки останнього періоду росту. Під час роботи з пробами їх треба розміщувати на чистому лабораторному папері, скляних захисних пластинках або чистому поліетилені.

Проби треба висушити при температурі 40⁰C до постійної ваги, яка використовується як еталонна при розрахунках. Невикористаний для аналізу висушений матеріал треба старанно закрити і зберігати для подальших досліджень.

Після спалювання висушених чи гомогенізованих мохів використовується тільки волога зола в закритих посудинах, оскільки деякі метали (особливо, миш'як) можуть звітpюватись із сухої золи.

Для пpоведення лабоpатоpного аналізу 1–5 г моху кип'ятять в концентрованій азотній кислоті або в змішаному у відношенні 4: 1 розчині концентрованих кислот HNO S₁₃ і HCLO S₁₄. До аналізу розчини фільтруються і зберігаються в поліетиленових посудинах.

При аналізі викоpистовують аналітичні методи: ААС в полум'ї і графітовій печі або ІЗП чи активацію нейтронами.

Контрольованими параметрами є такі:

– кадмій (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри);

– мідь (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри);

– свинець (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри);

– миш'як (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри);

– нікель (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри);

– загальний хром (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри);

– залізо (мг/кг, з точністю до однієї десяткової цифри).

Підповерхневі води (води зони аерації)

Просочування кислих вод через грунт розчиняє мінерали і викликає вивітрювання і вивільнення катіонів основ для поглинання поживних речовин, просочування в більш глибокі шари грунту, виносу в річкові, озерні і грунтові води. Аналіз підповерхневих вод є однією з найбільш важливих контрольних процедур для поняття їх геохімічного взаємозв'язку з біологічними/ мікробіологічними компонентами.

Розміщення лізиметрів на полігоні для збирання підповерхневих вод треба проводити з урахуванням характеру місцевості (каміння, низький вихід води), яка вибирається в районі водозбору. На кожному з контрольованих шарів грунту встановлюється шість лізиметрів. При цьому можуть застосовуватись чашеподібні пробовідбірники різної форми: з пористим матеріалом, розташованим на дні, з боків чи по всьому пробовідбірнику. Відкритий кінець пробовідбірника, як правило, прикріплюється до непористого трубопроводу, через який утворюється вакуум і відбирається вода.

Невеликі чашеподібні всосувальні лізиметри треба встановлювати у верхньому шарі грунту (елювіальний горизонт на глибині біля 20 см) і нижче кореневої системи (B–горизонт підзолей на глибині біля 40 см). Установка лізиметрів виконується за допомогою грунтового бурава, щоб звести до мінімуму порушення грунту. При цьому треба забезпечити добрий контакт лізиметра з грунтом, наливши через отвір суспензію з місцевого грунтового матеріалу і дистильованої води.

Далі треба забезпечити безперервне всосування під тиском 0, 3–0, 6 бар протягом періоду від 18 годин до двох тижнів в залежності від виду використаних в лізиметрі чаш. Всосувальні лізиметри, об'єднані з великими вакуумними посудинами (ємкістю 2 літри), здібні підтримувати такий тиск без допоміжної підкачки.

Просторова мінливість хімічних сполук у відібраних пробах вод оцінюється протягом короткого періоду, коли відбір проб проводиться за допомогою 15–25 лізиметрів, встановлених на кожному грунтовому горизонті. Це має важливу роль для порівняння результатів вимірів, одержаних від відносно невеликої кількості (6) звичайних лізиметрів, з середнім грунтовим розчином в районі установки лізиметрів.

Треба застосовувати промиті в кислотному розчині пробовідбірні посудини і замінювати їх кожного разу, коли проводиться відбір нових проб.

Проби підповерхневих вод фільтруються (мембранним фільтром товщиною 0, 40–0, 45 мкм) і зберігаються в промитих в кислотному розчині поліетиленових посудинах, вміщених в пластиковий мішок і перевозяться в лабораторію (бажано в охолоджувальних ящиках). Підпроби для аналізу NO S₁₃ і розчиненого вуглецю треба законсервувати розчином HgCl S₁₂.

Проби для визначення металів методом ІЗП консервуються добавленням 0, 5 мл концентрованої азотної кислоти високої очистки на 100 мл проби. Посудини з пробами зберігаються в темному і холодному місці (при температурі 4⁰C) до аналізу. Період перевезення і зберігання проб треба скоротити до мінімуму.

Аналітичні методи визначень підповерхневих вод

Переважність треба віддавати стандартним аналітичним методам, наприклад, методу ААС в полум'ї (в графітовій печі для аналізу металів) і емісійній спектрометрії з використанням методу індуктивно зв'язаної плазми (ІЗП) чи методу ІЗП–МС, зокрема:

– наявність сірки, фосфору і вуглецю аналізується чи за допомогою автоматичного обладнання, чи за допомогою спектрометрії або ж іонної хроматографії;

– визначення рухливого алюмінію може бути проведене пірокатехолфіолетовим методом аналізу нагнічуваного потоку (FIA);

– кислотно–лужний показник (pH) завжди аналізується електрометричним методом.

Контрольованими параметрами є:

– сірка сульфата (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– азот нітрата (мг/л; з точністю до двох десяткових цифр);

– азот аміаку (мг/л; з точністю до двох десяткових цифр);

– кальцій (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– натрій (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– калій (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– магній (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– хлорид (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– загальний фосфор (мкг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– розчинний органічний вуглець (мкг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– загальний алюміній (мкг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– рухомий алюміній (мкг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– марганець (мкг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– залізо (мкг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– кремній (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– pH рідин (з точністю до двох десяткових цифр);

– питома електропровідність (мСм/м; з точністю до однієї десяткової цифри);

– лужність (мг/л; з точністю до однієї десяткової цифри);

– сток підповерхневих вод (л/с · км²);

– насиченість грунту вологою (м³/м³).