СТАНДАРТИЗАЦІЯ МЕТОДІВ І ЗАСОБІВ КОНТРОЛЮ СТАНУ ДОВКІЛЛЯ

ГОСТ 8558.1-78 регламентує визначення нитриту за допомогою фотоелектроколориметра із застосуванням стандартного розчину азотистокислого натрію для побудови градуювального графіка (встановлюється точність вимірювання і необхідні ЗВТ);

ГОСТ 8558.2-78 – визначення нитриту за допомогою фотоелектроколориметра із застосуванням стандартного розчину азотистокислого натрію для побудови градуювального графіка (встановлюється точність вимірювання і необхідні ЗВТ);

ГОСТ 26927-86 – визначення вмісту ртуті за допомогою атомно-абсорбційного спектрофотометра із застосуванням стандартного розчину ртуті та розчину йода для побудови градуювального графіка (встановлюється точність вимірювання і необхідні ЗВТ);

ГОСТ 26928-86, ГОСТ 26930-86 ... ГОСТ 26935-86 – аналогічно для визначення вмісту заліза, миш’яку, міді, свинця, кадмія, цинку і олова тощо.

Відоме велике різноманіття аналітичних методів контролю параметрів об’єктів довкілля, які широко використовуються у щоденній практиці. Коротко розглянемо основні характеристики найбільш розповсюджених методів і їх міжнародну стандартизацію.

Візуальні та органолептичні методи контролю використовуються при визначенні деяких параметрів повітря, води і грунту. Візуальні методи визначення кольору води стандартизовані ISO 7887, якісний метод визначення забруднення повітря частинками сажі (індекс чорного диму) регламентує ISO 9835. Запах повітря, води і грунту часто зумовлений наявністю в них деяких небезпечних забруднювачів, на вкус людина може визначити у воді надлишок магнію, кальцію, натрію, міді, заліза і цинку.

Хімічні методи контролю параметрів довкілля як і раніше широко використовуються у повсякденній практиці завдяки своїй надійності і ефективності. Найбільш застосовувані методи – гравиметричний і титриметричний, які використовуються для точного контролю вмісту забруднення у повітрі, воді та грунті.

Сутність гравиметричного метода полягає в осадженні речовини, її відділенні і визначенні маси осаду. Він відрізняється високою точністю визначення, обладнання для його лабораторної реалізації не дороге, але його застосування вимагає великих витрат часу. Для визначення сульфатів у всіх типах вод, включаючи морську, застосовують цей метод згідно міжнародного стандарту ISO 9280 (визначається концентрація SO₄^2- в діапазоні 10-5000 мг/л при об’ємі проби 10-200 мл); для визначення хлоридів у дощовій і сточній воді – згідно ISO 9297 (безпосереднє визначення у концентраціях 5-150 мг/л). За стандартом ISO 9096 вимірюється концентрація і масова швидкість течії частинок у димоходах і трубах (визначається концентрація частинок від 0,005 до 10 г/м³); ISO 11465 – визначаються сухі речовини і вода у грунті.

Сутність титриметричного метода основана на використанні реакції між речовинами з наступним визначенням невідомої концентрації однієї з речовин за допомогою розрахунків, якщо відомі концентрація та об’єм речовини, що була у реакції. Цей метод широко використовується у міжнародних стандартах з контролю якості води і при аналізі водяної витяжки з грунту. Стандарт ISO 5813 регламентує йодометричний метод визначення розчиненого у воді кисню; ISO 9963-1 – метод визначення лужності природних і стічних вод; ISO 9963-2 – карбонатної лужності природних вод і питної води; ISO 5664 – амонію у природній, питній і стічній водах; ISO 7934 – масової концентрації диоксиду сірки, який міститься у газових викидах промислових печей і обладнання  тощо.

Сутність колориметричного метода базується на визначені концентрації досліджуваних речовин за кольоровими реакціями. Найбільш широко у практиці розповсюджений метод визначення pH води чи водної витяжки за допомогою індикаторного паперу. Ці методи розвиваються у напрямку підбору індикаторів для точної характеристики різних значень pH, однак їх точність обмежена і їх рекомендують застосовувати у польових умовах. Стандарт ISO 7393-2 встановлює метод визначення вільного і загального хлору у воді; ISO 8760 – масової концентрації окису вуглицю у повітрі робочих місць при концентраціях більше 10 мг/м³; ISO 8761 – масової концентрації диоксиду азоту у повітрі робочих місць в діапазоні  концентрацій 1-50 мг/м³.

Фізико-хімічні методи контролю параметрів довкілля дозволяють ефективно контролювати практично кожні забруднення повітря, води і грунту. Це найчисельна група методів контролю.

Електрохімічні методи основані на використанні ефекту взаємодії поверхні електрода з оточуючим його середовищем. Найбільш розповсюдженим методом цієї групи є потенціометричний метод, який базується на залежності електрорушійної сили комірки від концентрації досліджуваної речовини в розчині, що аналізується. Останній метод поділяється на іонометрію і потенціометричне титрування. Іонометрія широко застосовується при визначенні pH досліджуваних розчинів і при визначенні концентрації речовин за допомогою іоноселективних електродів.

Електрометричні методи визначення pH основані на вимірюванні електрорушійної сили електрохімічної комірки, яка складається з проби води, скляного електроду і електроду порівняння. Цими методами досягається стандартне відхилення при визначенні 0,05 чи менше. Стандарт ISO 10523 встановлює метод визначення pH всіх типів вод за допомогою pH-метра, в т. ч. стічних; ISO 10390 – pH водних сумішей грунту теж за допомогою pH-метра; ISO 5814 – розчиненого у воді кисню (вимірювання концентрації кисню у воді, відповідного насиченню від 0 до 100 %); ISO 6778 – амонію у природних і стічних водах із застосуванням аміакчутливих мембран потенціометричним методом.

Спектрометричні методи аналізу найбільш широко стандартизовані ISO.

Серед методів атомної емісійної спектрометрії представлена спектро­метрія полум’я. В цьому випадку полум’я слугує не тільки для автоматизації досліджуваної речовини, але і для збудження емісійних спектрів елементів. Зазначений метод використовується у стандарті ISO 9964-3 для визначення розчинених калію і натрію у неочищеній і питній воді. Сутність метода полягає у вимірюванні величини характерного випромінення калію і натрію у полум’ї.

Атомно-емісійна спектрометрія з індуктивно зв’язаною плазмою використовується для визначення розчинених і нерозчинених елементів, а також їх загальної кількості у питній воді та у природних і стічних водах. Цим методом, який регламентований ISO 11885, можна визначити дуже велику кількість металів. Однак, прилади, які застосовуються для реалізації цього методу, дуже дорогі і їх застосування виправдовується лише при великому потоці визначення металів, а також деяких неметалів.

Атомно-абсорбційна спектроскопія основана на ефекті резонансного поглинання квантів світла вільними атомами, які виникають при пропусканні світлового пучка через шар пароподібної досліджуваної речовини. Цей метод з атомізацією у полум’ї широко застосовується при кількісному хімічному аналізі об’єктів довкіллі у відповідності до стандартів ISO. Атомно-абсорбційний спектрометр з повітряно-ацитиленовою горілкою застосовують для визначення натрію і калію за ISO 9964-1 і ISO 9964-2; цей метод застосовують для визначення жорсткості води за ISO 7980, а також для визначення трьома методами кадмію, нікелю, міді, свинцю і цинку у воді за ISO 8288; двома методами кадмію — за ISO 5961; свинцю у навколишньому повітрі — за ISO 9855; середньозваженої масової концентрації свинця та його сполук у повітрі робочої зони — за ISO 8518 тощо.

Фотоколориметрія і спектрофотометрія основані на селективному поглинанні світла молекулами досліджуваної речовини. Фотоколориметри використовують полігармонічне світло у видимій області світла, а спектрофотометри – монохроматичний пучок світла. Вони мають просту конструкцію, і ними оснащені майже всі аналітичні лабораторії. Спектрофотометри хоча більш складні по конструкції, але завдяки властивості визначення концентрації речовин з вузькою смугою поглинання чи різними речовинами з близькими довжинами хвиль поглинання вони необхідні кожній промисловій чи санітарній лабораторії.

Стандарт ISO 6332 встановлює застосування фотометричного метода визначення заліза у природних і стічних водах (концентрації від 0,01 до 5 мг/л); ISO 10530 – метод визначення сульфидів у воді і у стічних водах (концентрації від 0,04 до 1,5 мг/л); ISO 7890 – нітратів у питній і природній воді (концентрації від 0,06 до 25 мг/л); ISO 9390 – бората у воді (концентрації від 0,01 до 1 мг/л); ISO 6595 – миш’яку у природних і стічних водах (концентрації від 0,001 до 0,1 мг/л); ISO 4221 – масової концентрації диоксиду сірки у навколишньому повітрі (від 3,5 до 150 мкг/м³ тощо.

Хроматографічні методи аналізу основані на розділі суміші досліджуваної речовини з наступним визначенням окремих з’єднань. У міжнародних стандартах найбільш широко застосовується газова хроматографія і високоефективна рідинна хроматографія. Більшу гнучкість застосування методів газової хроматографії забезпечують різноманітні детектори. Універсальним детектором є полум’я-іонізаційний, для галогенвмістовних з’єднань найбільш підходить електронозахватний детектор. Рідинна хроматографія отримала застосування для аналізу низьколетючих забруднювачів довкілля.

Стандарт ISO 8165 встановлює застосування газового хроматографа для аналізу фенольного забруднення води; цей метод також застосовується за ISO 6468 для визначення деяких хлорорганічних інсектицидів, поліхлорованих бифенілів і хлорбензолів, крім моно- і дихлорбензолів, у воді; ISO 8186 регламентує методи контролю окису вуглецю у повітрі хроматографічним методом; ISO 8762 встановлює метод визначення концентрації мономірів винилхлорида, який міститься у повітрі робочої зони при виготовленні різних виробів з полівинилхлорида тощо.

Хемілюмінесцентні методи визначення основані на застосуванні хемі­люмінесценції. Стандарт ISO 7996 встановлює застосування цього метода для визначення масового вмісту окислів азоту у навколишньому повітрі; ISO 10313 – масової концентрації озону у повітрі.

Радіометричні методи контролю основані на радіоактивності і стан­дартизовані поки що лише для контролю якості води. Стандарт ISO 9696 встановлює метод визначення сумарної альфа-активності несольоної води, яка містить альфа-активні радіонукліди, нелетючі при 350 °C; ISO 9697 – сумарної бета-активності несольоної води; ISO 9698 – активності тритированої води ([³H]H₂O) у воді рідинний сцинциляційним лічильником; ISO 12889 — ізотопів стронцію ⁸⁹Sr i ⁹⁰Sr у питній воді, поверхневих, морських і стічних водах. Радіометричні методи активно розробляються для стандартизації контролю параметрів грунтів.

Біологічні методи контролю застосовуються при контролі параметрів води і грунту. У зв’язку з наявністю великої кількості хімічних сполук, вплив яких на якість води і грунту неможливо оцінити хіміко-фізичними методами, все більше значення набуває їх біотестування відносно біологічних організмів і систем. За допомогою біотестування визначають ГДК нових хімічних сполук, проводять біохімічний і генотоксичний моніторинг водних систем. Результати, отриманні за допомогою хіміко-фізичних методів і біотестування, доповнюють один одного.

Стандарт ISO 7346 встановлює метод визначення гострої летальної токсичності речовин на звичайному акваріумному морському карасі; ISO 10712 – впливу різних забруднюючих речовин на розмноження бактерій Pseudomonas putida, які широко розповсюдженні у водоймах; ISO 8692 – впливу розчинених у воді токсичних речовин на швидкість росту прісно водних водоростей; ISO 9439 – граничної біодеградації органічних сполук активним намулом тощо.

Повітря, вода і грунт містять у собі різні мікроорганізми. На основі життєвого досвіду людина давно знала, що найбільшу небезпеку для питної води і грунту мають забруднення стічними водами і фекаліями. В ISO приділяється велика увага стандартизації методів контролю мікробіологічних забруднень. Для оцінки санітарно-гігієнічного стану повітря на здоров’я людини у стандарті ISO 7708 визначені методи підрахунку поступлення частинок в організм людини; ISO 6222 – встановлює методи підрахунку кількості мікроорганізмів у волі при різних температурах; ISO 14240 – надає два методи визначення біомаси.

Для розробки міжнародних стандартів в галузі якості повітря, включаючи терміни та визначення, методи відбору проб, вимірювання і подання характеристик повітря, ISO у 1971 р. створив ТК 146, секретаріат якого очолює Німеччина. До складу ТК 146 входять 24 країни активні члени (Р-члени) і 35 країн – пасивних членів (О-члени). Структура ТК 146 наведена на рис. 28.1.

В рамках ПК ТК 146 створено більше 30 РГ, які очолюються фахівцями США, Німеччини, Японії, Великобританії, Канади, Нідер­ландів, Італії, Бельгії, Франції, які розробляють стандарти з конкретних питань (визначення концентрації озону, окислів сірки, окислів азоту, парів органічних сполук, вмісту азбесту, методи планування якості повітря, способи подання даних, стратегія відбору проб тощо).

ТК 146 розроблено і впроваджено біля 40 міжнародних стандартів, які встановлюють терміни та визначення, параметри загальної якості повітря, атмосферного повітря і повітря робочої зони, вимоги до стаціонарних джерел викидів, зокрема до автоматичного моніторингу масових концентрацій частинок, різноманітні методи визначення окремих домішків у повітрі тощо.

Для розробки міжнародних стандартів в галузі якості води, включаючи методи відбору проб, ISO у 1971 р. створив ТК 147, секретаріат якого очолює Німеччина. До складу ТК 147 входять 34 країни активні члени (Р-члени) і 34 країни – пасивні члени (О-члени). Структура ТК 147 наведена на рис.28.2.

В рамках ПК ТК 147 створено більше 30 РГ, які очолюються фахівцями Австралії, Австрії, Великобританії, Німеччини, Канади, Нідерландів, Франції, Швеції, які розробляють стандарти з конкретних питань. ТК 147 розроблено і впроваджено більше 130 міжнародних стандартів, які встановлюють терміни та визначення, параметри якості води різного призначення, різноманітні методи визначення окремих домішків у воді.

Для розробки міжнародних стандартів в галузі якості грунтів, включаючи класифікацію, терміни та визначення, методи відбору проб, вимірювання та опису характеристик грунтів, ISO у 1985 р. створив ТК 190, секретаріат якого очолюють Нідерланди. Структура ТК 190 наведена на рис. 28.3.

В рамках ПК ТК 190 створено більше 20 РГ, які очолюються фахівцями Франції, Великобританії, Німеччини, Угорщини, Італії, Нідерландів, Польщі, які розробляють стандарти з конкретних питань. До складу ТК 190 входять 21 країна активні члени (Р-члени) і 38 країн – пасивних членів (О-члени). ТК 190 розроблено і впроваджено біля 30 міжнародних стандартів, які встановлюють терміни та визначення, різноманітні методи визначення окремих домішків у грунті.

Лише виконання вимог міжнародних стандартів, які регламентують різноманітні методи визначення інгредієнтів у повітрі, воді та грунті, дозволить досягти можливості міжнародної порівнювальності отриманих результатів аналітичних вимірювань і, відповідно, достовірної оцінки антро погенного впливу на довкілля.