Экология
Анализ почвы
Основные области применения РФА в экологии – это определение токсичных элементов в почвах (грунтах, донных отложениях), природных и сточных водах и воздушных пробах. Наиболее полные сведения по используемым в промышленности неорганическим и элементоорганическим вредным веществам и их допустимым концентрациям в различных средах приведены в книге Н.В. Лазарева, Вредные вещества в промышленности/ Том 3. Неорганические и элементорганические соединения. М., 2013. Стр. 608.
Для почв сельскохозяйственного назначения нормативными документами регламентированы содержания ряда токсичных металлов. К ним относятся Pb, Cd, Hg, As, Zn, Cu, Ni и Cr. Соответствующие допуски составляют 130, 2, 2.1, 10, 220, 132, 80, 6 мкг/г.
Для почв важны не только содержания токсичных элементов, но и та их часть, которая растворима в почвенных водах (подвижные формы). Допуски к подвижным формам установлены для Pb, Zn, Cu и Ni. Они составляют 6, 23, 3 и 4 мкг/г соответственно. Подвижные формы после их извлечения могут быть определены по методике анализа вод. Общие содержания токсичных элементов в почвах, грунтах и в донных отложениях определяются в соответствии с методикой анализа горных пород или, после растворения образца, по методике анализа вод.
Анализ воды: природных, питьевых и сточных вод
Предельно допустимые концентрации (ПДК) токсичных металлов в питьевых водах приведены в таблице:
| Элемент | Ni | Cu | Zn | As | Se | Sr | Cd | Ba | Hg | Pb |
| ПДК, мг/дм3 | 0.1 | 1.0 | 5.0 | 0.1 | 0.05 | 7.0 | 0.03 | 1.0 | 0.001 | 0.01 |
Как следует из таблицы, для большинства этих элементов эти концентрации очень малы, поэтому практически каждый из них до последнего времени контролировались своему ГОСТу. Методика этих ГОСТов основана на атомной абсорбции, атомной эмиссии или фотоколориметрии.
Однако известны методики выполнения измерений для определения массовой концентрации V, Bi, Fe, Co, Mn, Cu, Ni, Pb, Cr, Zn в питьевых, природных и сточных водах рентгенофлуоресцентным методом после концентрирования на целлюлозных ДЭТАТА фильтрах с использованием РФА. В таблице даны сведения по метрологическим характеристикам некоторых таких методик
| Компонент | Диапазон измерений |
|---|
| Вода(мг/дм3) | Воздух(мг/м3) | Почва (мг/кг) |
|---|
| Хром | 0,01 - 1,0 | 0,0005 – 1,0 | 3,0 – 10,0 |
| Железо | 0,005 – 1,0 | 0,005 – 1,0 | Не регламентируется |
| Висмут | 0,005 – 1,0 | 0,0005 – 1,0 | Не регламентируется |
| Марганец | 0,005 – 1,0 | 0,0005 – 1,0 | 300 – 1500 |
| Кобальт | 0,005 – 1,0 | >0,0005 – 1,0 | 2,0 – 10,0 |
| Никель | 0,005 – 1,0 | 0,0001 - 1.0 | 2,0 - 8,0 |
| Медь | 0,005 – 1,0 | 0,0005 – 1,0 | 1,5 – 6,0 |
| Свинец | 0,005 – 1,0 | 0,0001- 1.0 | 3,0 – 10,0 |
| Цинк | 0,005 – 1,0 | 0,005 – 1,0 | 10,0 – 40,0 |
| Ртуть | 0,005 – 0,1 | Не регламентируется | 1,0 – 4,0 |
Примечание. При анализе воздуха требуется озоление воздушного фильтра и растворение остатка. Для почв возможен как анализ подвижных форм, так и определение общего содержания (после растворения образца).
Приведенные данные получены на волнодисперсионном спектрометре, однако, в связи с высокой чувствительностью БРА-135, аналогичные результаты относятся и к этому прибору.
Определение тонкодисперсной пыли в воздухе.
ПДК ряда тяжелых металлов в воздухе приведены в таблице.
| Элемент | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Cd | Hg | Pb |
| ПДК, мг/м3 | 0.01 | 0.3< | 6.0 | 0.5< | 0.05 | 0.5 | 0.5 | 0.05 | 0.1 | 0.01< |
Отбор проб воздуха выполняется откачиванием воздуха через специальные воздушные фильтры площадью порядка 20 – 40 см2 с контролируемой скоростью 10 – 20 дм3/с. Из-за большой площади фильтров и неравномерности распределения контролируемого элемента на их поверхности, на обычном рентгеновском спектрометре их надежное измерение невозможно. После озоление фильтра и растворения золы содержания тяжелых металлов могут быть найдены по методикам РФА вод [70]. В существующих ГОСТах для анализа воздушных фильтров после их озоления и растворения золы рекомендуются методы, что и для анализа вод.
Анализ промышленных отходов
Федеральный закон РФ от 24 июня 1998 г. N 89-ФЗ г. определяет правовые основы обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов производства и потребления на здоровье человека и окружающую среду, а также вовлечения таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья. Особое внимание уделяется отходам, содержащим токсичные вещества, прежде всего металлы Cd, Hg, Be, As, Sb, Pb, Cr, Co, Ni, Cu и др. Основными источниками промышленным опасных отходов являются горно добывающие, обогатительные, металлургические, машиностроительные и химические предприятия, бытовых отходов – использованные батарейки и аккумуляторы (Cd, Ni, Pb) и энергосберегающие люминесцентные лампы (Hg). Конечно, даже обсуждать возможность об анализе полигонов, свалок, особенно не санкционированных, бессмысленно. Однако вполне целесообразен энергодисперсионный РФА вскрышных пород рудных месторождений, хвостов обогатительных фабрик и шлаков металлургических заводов.
Геоэкологические исследования
Многофункциональные рентгеновские дифрактометры ДРОН-7, ДРОН-7М и ДРОН-8
Рентгеновские дифрактометры ДРОН-7, ДРОН-7М и ДРОН-8 незаменимы для мониторинга состояния памятников культуры и архитектуры, находящихся под вредным воздействием урбанистической среды, а также для контроля твердых промышленных отходов, осадков сточных вод и почв в районах вредных производств.