3.4. МЕТОДЫ ФОНОВОГО МОНИТОРИНГА

Методы фонового мониторинга обычно подразделяют на прямые и косвенные Прямые методы заключаются в отборе проб среды и аналитическом определении в них конкретных загрязняющих веществ Косвенные методы основаны на измерении неспецифических свойств среды, сравнении данных определенным образом подобранных фоновых станций, расчете переноса загрязняющих веществ и т.п.

Фоновые концентрации загрязнителей во многих случаях существенно ниже пределов их обнаружения современными аналитическими методами. Поэтому возникает необходимость отбирать очень большие пробы (до сотен кубометров или литров), проводить концентрирование определяемого загрязнителя и отделение его от мешающих анализу примесей, а при работе с почвами и биотоп - и от матрицы Особое внимание должно уделяться устранению возможности либо строгому учету внесения изучаемого загрязняющего вещества при отборе и транспортировке пробы, а также с реактивами, которые используются в анализе

Основные общие вопросы отбора, подготовки и транспортировки проб рассматривались в общем курсе (см часть 1) и более подробно - в разделе 1 части 2 настоящего пособия, ниже остановимся на некоторых вопросах анализа ряда конкретных загрязнителей

Озон. 
Наиболее перспективен спектрофотометрический метод, основанный на поглощении озоном УФ-излучения при длинах волн 250-280 нм Второй инструментальный метод - хемилюминесцентный. Возможно также применение классических иодометрического и бромметри-ческого методов.

Диоксид серы. 
Широко используется традиционный химический метод Веста-Гейке, основанный на измерении интенсивности окраски, получающейся при взаимодействии диоксида серы с динатрийтетрахлормеркуратом в присутствии кислого парарозалина и формальдегида Определению мешает диоксид азота. Из инструментальных методов используют кулономет-рию, флуоресцентную спектроскопию, пламенную фотометрию. На этих методах основаны и современные автоматические газоанализаторы.

Оксиды азота.
Определяются суммарно или раздельно. Хемилюминесцентный метод основан на измерении излучения в видимой области, возникавшего при взаимодействии оксида азота (II) с озоном. Для определения оксида азота (IV) его предварительно переводят в оксид азота (II) Химический метод Зальцмана сводится к фотометрическому определению нитрит-ионов, образующихся при пропускании воздуха через реактив Зальцмана. Мешающее влияние диоксида серы устраняется добавкой перекиси водорода

Тяжелые металлы. 
При анализе различных сред тяжелые металлы обычно концентрируют методами жидкостной экстракции, сорбции на неорганических или органических сорбентах, с помощью других специальных приемов (например, ртуть накапливается в амальгаматоре - кварцевой трубке, наполненной посеребренными стеклянными шариками) Для количественного определения используют нейтронную активацию, атомно-абсорбционную спектрофотометрию, эмиссионную спектрофото-метрию, рентгено-флюоресцентный анализ и другие инструментальные методы. В связи с широким перечнем тяжелых металлов, требующих определения в объектах окружающей среды, не представляется возможным останавливаться здесь на каждом из них. Некоторые подробности по этому вопросу даны в таблицах и тексте основного курса (см часть 1 пособия).
3,4-бенз(а)пирен, другиеПАУ. Из природных объектов они обычно экстрагируются органическими растворителями при комнатной либо повышенной температуре, оба эти варианта имеют как свои преимущества, так и недостатки Затем может потребоваться очистка адсорбцией в тонком слое или другим методом Для аналитическою определения используются инструментальные методы: газовая хроматография, жидкостная хроматофафия с разными детекторами, люминесцентная спектроскопия при комнатной температуре или температуре жидкого азота и др.

Хлорорганические пестициды.
Концентрируются и очищаются экстракцией при комнатной температуре. Наиболее перспективным методом определения является газо-жидкостная хроматография. Заслуживают также внимания разрабатываемые в последние десятилетия иммунохимические методы.

Диоксины.
В настоящее время систематически при проведении фонового мониторинга диоксины не определяются. Их фоновые концентрации в воздухе и воде могут быть на уровне десятых долей пикограмм на кубометр или литр соответственно. Из разных природных сред диоксины концентрируются экстракцией диметилсульфоксидом, дополнительно очищаются сорбцией на оксидах кремния и алюминия. Определение проводится хромато-масс-спектрометрическим методом Из-за низких концентраций определяемого вещества этот анализ является очень сложным и трудоемким, поэтому стоимость одного определения может составлять до 3000 долларов.

Рассмотрим некоторые косвенные методы фонового мониторинга.

Метод, основанный на измерении ослабления солнечной радиации.
Ослабление солнечной радиации определяется при длине волны 0,5 мкм и выражается через коэффициент мутности Шюппа (В), непосредственно измеряемый приборами. По данным наблюдений в 1972 г в Северной Америке В = 0,125, в Евразии В = 0,136, в СССР В = 0,104, в Англии, Ирландии, на Тайване и Филиппинах В = 0,138, в горной местности на высоте 1000 м над уровнем моря В = 0,052 (во всех случаях приведены средние значения коэффициента В по соответствующей территории) В то же время в СССР на региональных фоновых станциях коэффициент Шюппа лежал в пределах 0,02-0,17, а на Кавказе - 0,01-0,04. Величина В характеризует среднюю фоновую загрязненность атмосферного воздуха.

Метод парных станции.
Этот метод позволяет изучать влияние урбанизированных районов на региональный уровень фонового загрязнения атмосферы. Он заключается в проведении параллельных измерений конкретных загрязнителей в крупном городе и на региональной фоновой станции, расположенной в небольшом городе (или вблизи от него), удаленном от первого на 100-200 км и не имеющем мощных источников промышленных выбросов в атмосферу. «Разность» определенных величин загрязненности - локальная составляющая фонового загрязнения воздуха, обусловленная влиянием близлежащего крупного города. Подобные исследования были проведены, например, в сентябре 1979 г. в Венгрии. Первая станция была расположена в пригороде Будапешта, вторая - в городе Сарваши, находящемся в сельскохозяйственном районе в 160 км от первой. Оказалось, что среднесуточные концентрации оксида азота (IV) в Будапеште всегда выше, чем в Сарваши, однако максимумы и минимумы этих «пилообразных» кривых часто не совпадают по датам, что связано, видимо, с воздействием локальных источников, имеющихся в каждом из двух районов и различающихся по мощности. Изменения же среднесуточных концентраций сульфатов в этих двух районах имеют сходный характер, хотя в отдельные дни концентрации сульфатов в Сарваши были несколько выше, чем в Будапеште. Общее же сходство в этом случае говорит о наличии общего регионального фона по этому соединению, а его большее содержание в воздухе пригорода Будапешта вызвано окислением диоксида серы антропогенного происхождения. Использование метода парных станций позволяет находить районы с минимальным антропогенным воздействием, в которых и целесообразно располагать станции фонового мониторинга.

Оценить фоновый уровень загрязнения можно также на основе расчета дальнего переноса загрязняющих воздух веществ от группы источников с использованием различных моделей.
Из практики известно, что максимальная концентрация серной кислоты достигается на расстоянии 200-250 км от группы источников, выбрасывающих диоксид серы, а максимальная концентрация сульфатов -соответственно на расстоянии 600 км. При этом, если вблизи источника концентрация диоксида серы примерно равна ПДК, то максимальная концентрация серной кислоты будет составлять около 0,3 ПДК.

Для городов с населением до 250 тыс. человек при отсутствии в них значительных промышленных выбросов, если в них не проводятся регулярные наблюдения за загрязнением атмосферы, значения фоновых концентраций принимаются по диоксиду серы - 0,1 мг/м³, по оксиду азота (IV) 0,03 мг/м³, по оксиду углерода (II) - 1,5 мг/м³, по пыли - 0,2 мг/м³ по аналогии с другими подобными городами.