Средства контроля окружающей природной среды
Скачать 394.96 Kb.
|
Область применения методов биотестирования токсичности водной среды (по A.M. Никанорову и Т.А. Хоружей, 1999 г.)
Биотестирование ныне является основным приемом в разработке ПДК химических веществ в воде. При этом определяют такие параметры, характеризующие токсичность, как ЛК50 (летальная концентрация для 50% тест-организмов), ЭК50 (эффективная концентрация для 50% тест-организме в), МНК (максимально недействующая концентрация), ОБУВ (ориентировочно безопасный уровень воздействия), ОТД (острое токсическое действие), ХТД (хроническое токсическое действие) и ЛВ50 (время гибели 50% тест-организмов). Биотестирование применяют при оценке токсичности промышленных сточных вод на разных этапах их очистки, особенно при внедрении новых технологий, а также для разработки ПДС предприятий. Последние, как известно, включены в экологический паспорт предприятия. «Правилами охраны поверхностных вод» (1991 г.) биотестирование введено как обязательный элемент контроля указанных вод (озер, рек и т.д.). Его показатели включены в перечень показателей для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Экотоксикология и оценка риска антропогенного токсического загрязнения. Под экотоксиколопкй понимают новую науку, которая исследует воздействие поллютантов (загрязнителей) на окружающую природную среду и биоту. При этом человек признается наиболее важной частью биоты, а эффекты воздействия поллютантов на здоровье человека — центральным звеном в экотоксикологии. Как считают экологи, стратегия мониторинга токсического загрязнения ОПС должна основываться на современных научных достижениях, включающих прежде всего два главных направления: 1) экотоксикологический подход к анализу уровня и последствий антропогенного воздействия на ОПС; 2) применение концепции оценки возможного риска (анализа, оценки и управления риском). Ныне признается, что хотя экотоксикология и оценка риска и представляют собой относительно новые отрасли научного познания, именно они выдвинулись в авангард общемировых тенденций развития методологии контроля качества среды обитания человека и оценки экологической опасности, происходящей в результате хозяйственной и иной деятельности человечества. Экотоксикология, в отличие от классической токсикологии, рассчитывает отклик на воздействие поллютанта не отдельного организма, а популяции, сообщества или экосистемы. Важно также понять, что поллютанты воздействуют на один или более организмов-мишеней. Для того чтобы это оценить, следует на первом этапе установить (идентифицировать) природу указанных мишеней (сам человек, домашний скот, популяция, экосистема и т.д.) и далее исследовать тип воздействия. В качестве главных ныне признают следующие направления эко-токсикологии: идентификацию поллютантов, их форм и компонентов в экосистеме, в которую они поступили; выявление эффекта воздействия поллютантов, в частности биохимических, физиологических и анатомических, на отдельные организмы или небольшие группы отдельных видов (позволяет обнаружить мишени воздействия на уровне отдельного организма); изучение эффектов воздействия поллютантов на уровне популяции, сравнение с видовыми эффектами, выделение наиболее чувствительных видов и наиболее важных эффектов для этих видов (делает возможным выявление мишеней и точек приложения на популяционном уровне); количественное исследование миграции поллютантов в экосистеме, в том числе массы токсикантов, которые достигают мишени через воздух, воду, почву, времени циркуляции токсикантов в этих средах; изучение комбинированных эффектов воздействия поллютантов для интегрированной оценки их воздействия на окружающую среду. Рассмотренные принципы экотоксикологического подхода к анализу ОПС являются базой для национальных систем и программ мониторинга окружающей среды, в том числе мониторинга качества вод, а также международных программ. ^ . Методы анализа, используемые в современных лабораториях, занимающихся контролем окружающей среды, включают множество вариантов оптических методов анализа (например, спектрофотометрию в видимой, УФ-и ИК-областях), методов разделения на основе газовой, жидкостной и тонкослойной хроматографии, радиометрических методов (применяются ограниченно, так как требуют специально подготовленных лабораторий) и электрохимических методов, таких как вольтамперометрия и ионометрия, имеющих определенные преимущества с точки зрения низкой стоимости и необходимых расходов на эксплуатацию приборов. ^
Главной задачей, стоящей перед специалистами данной области, является разработка новых, более чувствительных, точных, селективных и не слишком дорогостоящих методов анализа. Лаборатории, в которых определяют субнанограммовые (10~21) содержания веществ, уже стали обычным явлением, а некоторые новые методы анализа настолько чувствительны, что позволяют определять до нескольких сотен отдельных атомов. Аппаратура, необходимая для проведения подобных анализов (например, для анализа мелких частиц, осажденных на поверхности других сопутствующих частиц), сложная и дорогостоящая (например, стереоэлектронные и поляризационные микроскопы, рентгеновские и дифракционные спектрометры, электронные и ионные микрозонды в сочетании с масс-спектрометрами, приборы радиоактивационного анализа, лазерная техника). Для работы с такой аппаратурой требуется специальная подготовка операторов. Тем не менее более простые методы анализа достаточно часто находят применение при повседневном контроле объектов окружающей среды. Например, рН-контроль почв и воды, контроль загрязнений в почвах, водах, атмосфере и живых организмах. Для оценки экологического состояния объектов окружающей среды широкое распространение получили оптические методы анализа, основанные на изучении взаимодействия электромагнитного излучения с атомами или молекулами исследуемого вещества, сопровождающегося излучением, поглощением или отражением лучистой энергии. В настоящее время к классическим методам анализа можно отнести фотометрические методы анализа, которые сочетают в себе простоту используемого оборудования с одной стороны, и высокую точность измерений с другой. Основными направлениями в развитии современных фотометрических методов анализа являются повышение чувствительности и селективности фотометрических реагентов. Кроме того, важное значение приобретает сочетание фотометрического анализа с экстракцией фотометрируемого соединения органическими растворителями (экстракционно-фотомегрический метод). Вместе с тем усиливается роль атомно-абсорбционной и эмиссионной (флуоресцентной) спектрометрии, то есть тех методов, которые уже сейчас позволяют определять большинство химических элементов в анализируемых пробах с низкими пределами обнаружения (10-14 г). Низкие значения определяемого минимума в флуоресцентном (люминесцентном) анализе достигаются обработкой анализируемых веществ специальными реактивами (хемилюминесценция). Вышеперечисленные методы позволяют идентифицировать количественный состав определяемых компонентов (загрязнителей) в различных объектах окружающей среды. Для установления структуры и исследования механизма протекающих процессов используют методы: рентгенофлуоресцентный, дифракционный анализ, молекулярную спектрометрию (ИК-, УФ-, ЯМР-, ЭПР-спектроскопия и др.). ^ занимают особое положение среди методов, используемых для аналитического контроля окружающей природной среды. Их использование в лабораториях контроля загрязнений окружающей среды ограничено, так как эти методы требуют специального оборудования и соблюдения множества требований безопасности. Однако в тех случаях, когда другие методы анализа не могут быть использованы, в основном из-за очень высоких требований к пределам обнаружения, применяют радиометрические. Например, дня определения следов элементов в биологических материалах используют изотопный стехиометрический анализ или нейтронно-активационный метод. Некоторые определения основаны на измерении радиоактивности изотопов, встречающихся в природе, например 40К. На этом основано радиометрическое определение калия в почве и в калийных удобрениях. Большое значение приобрел метод меченых атомов. Этим методом исследуют эффективность различных приемов внесения удобрений в почву, пути проникновения в организмы микроэлементов, нанесенных на листья растений. В настоящее время быстро совершенствуются методы разделения, особенно газохроматографические (в сочетании с ИК-, ЭПР-спект-рометрией), и методы жидкостной хроматографии (распределительной, ионнообменной, адсорбционной), а также электрофоретические методы. Для идентификации и количественного определения органических соединений со сходной структурой хроматографические методы часто оказываются незаменимыми. Многие задачи химического анализа при охране окружающей среды связаны с необходимостью определения следов неорганических и органических веществ, часто находящихся в пробах на уровне миллиардных долей и даже ниже. В таких случаях высокая чувствительность методов анализа должна сочетаться с достаточной селективностью, а также правильностью и воспроизводимостью результатов определений. Желательно, чтобы предварительная пробоподготовка не имела сложного характера, а длительность выполнения единичного определения была минимальной. Вывод Поскольку при контроле объектов окружающей среды чаще всего проводят серийные анализы, предпочтение отдают тем методикам, которые легко поддаются полной автоматизации начиная от отбора проб и кончая выдачей результатов анализа. При выборе метода анализа желательно, чтобы стоимость оборудования была доступна для большинства лабораторий, использующих этот метод. Достаточно часто контроль качества окружающей среды приходится проводить в полевых условиях, а это исключает работу с крупногабаритными приборами, даже если они удовлетворяют вышеуказанным критериям. Современные приборы и оборудование должны быть приспособлены для контроля широкой номенклатуры веществ и для определения по возможности нескольких компонентов проб. В наибольшей степени вышеуказанным требованиям удовлетворяют электрохимические методы, которые находят широкое применение в анализе почв, вод, атмосферы, биологических объектов. Электрохимические методы позволяют получать данные, объясняющие механизм химических реакций в контролируемых системах, одновременно с оценкой содержания участвующих в этих реакциях компонентов (например, при изучении циклов типа «загрязнение — окружающая среда — источник — человек»). К основным электрохимическим методам, имеющим широкое практическое применение, относятся вольтамперометрия (включая полярографию), потенциометрия (ионометрия), кулонометрия и кондуктометрия. Интересно отметить, что из всех электрохимических методов, только ионометрия с мембранными ионселективными электродами, явилась принципиально новой разработкой второй половины XX столетия. Все остальные методы известны давно и были просто модернизированы по мере усовершенствования аппаратурного оформления. Все дистанционные и наземные методы и уже освоенные, и вновь появившиеся, постоянно совершенствуются. В дальнейшем их совершенствование будет происходить в основном за счет применения аналоговых и цифровых устройств или их комбинаций, а также за счет автоматизации и миниатюризации аппаратуры и модернизации способов обработки больших выборок экспериментальных данных современными магематико-статистическими методами. Список литературы:
3. Гристон Т. «Контроль окружающей среды». – М.; Наука. 2002.
4. Шарова И. К. «Физическая география» - М.; Слово. 1999. 6. Никитин В. А. «Охрана среды». – Спб.; Специальная литература. 1998. |
Похожие:
 | Закон Украины «Об охране окружающей природной среды» определяет правовые, экономические и социальные основы организации охраны окружающей... | | Одной из задач данного совещания является рассмотрение вопросов охраны окружающей природной среды |
| Охрана окружающей природной среды, рациональное использование природных ресурсов, обеспечение экологической безопасности жизнедеятельности... | | В украине получило благодарность за подписью начальника государственного управления охраны природной окружающей среды в Днепропетровской... |
| Украине, как целевой фонд в составе местного бюджета с целью компенсации средств для финансирования природоохранных и ресурсосберегающих... | | Согласно Закону Украины "Об охране окружающей природной среды", статьи 26 Закону Украины "О местном самоуправлении в Украине", в... |
| Украины, Законом Украины «Об охране окружающей природной среды», постановлением Кабинета Министров Украины от 17. 09. 1996 №1147... | | О работе отдела по охране труда, окружающей природной среды, чрезвычайных ситуаций и гражданской защиты населения по выполнению Программы... |
| На протяжении 2009 года Управлением была проведена значительная работа в сфере охраны окружающей природной среды, которая имела системную... | | В связи с этим предприятие заставляют уплачивать сбор за загрязнение окружающей природной среды и вносить плату за размещение отходов... |