Мониторинг состояния окружающей среды на территориях объектов по размещению отходов

Объекты по размещению отходов – полигоны и свалки – являются источниками значительного загрязнения окружающей среды.
Так, свалка бытовых отходов, оборудованная с нарушением санитарных норм и правил и эксплуатируемая в течение нескольких десятилетий, является гигантским химическим реактором с разнообразнейшими реагентами (свыше 1,5 млн. различных соединений). Главным образом, это газообразные вещества, общий объем выбросов которых может достигать до 1 млн. м3 в год.
Вследствие различных химических реакций, а также микробиологической деятельности температура в различных местах тела свалки может колебаться от 50 до 100°С, вызывая самопроизвольные возгорания, приводящие к выбросу в окружающую среду полиароматических углеводородов – химических канцерогенов, занимающих ведущее место в возникновении раковых заболеваний.
При воздействии света на водные растворы ароматических соединений образуются соединения класса диоксинов.
Диоксин – это один из самых сильных известных в природе ядов, обладающий мутагенными, канцерогенными, тератогенными свойствами, крайне устойчивый во внешней среде.
В солнечную погоду под действием ультрафиолетовых лучей в воздухе происходят фотохимические реакции с продуцированием различных веществ с неизученными свойствами.
Токсичные газовые выделения со свалки способны распространяться на большие расстояния, главным образом – в направлении господствующих ветров, а также вступать в реакцию с выбросами окружающих промышленных объектов, усугубляя экологическую обстановку.
Атмосферные осадки приводят к миграции химических элементов, их проникновению в поверхностные и подземные воды.
При этом концентрация загрязняющих веществ может достигать значений, многократно превышающих предельно допустимые концентрации, накапливаться в донных отложениях и живых организмах.
Многие химические соединения (тяжелые металлы, полиароматические углероды, бифенилы и т. п.) обладают кумулятивными свойствами, т. е. могут накапливаться в организме, приводя к острым и хроническим отравлениям, вызывающим перерождение тканей, генетические отклонения, снижение активности иммунной системы, а в некоторых случаях и к летальным исходам.
Отсутствие контроля за составом захораниваемых отходов может привести к попаданию в тело свалки радиоактивных и токсичных отходов.
Свалки являются также местом обитания и размножения паразитов, особенно устойчивых к химическим препаратам. Согласно Санитарным правилам СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов» для полигона ТКО разрабатывается специальная программа производственного контроля за состоянием подземных и поверхностных водных объектов, атмосферного воздуха, почв, уровней шума в зоне возможного неблагоприятного влияния полигона. Технологические процессы должны обеспечивать предотвращение загрязнения грунтовых и поверхностных вод, атмосферного воздуха, почв, превышения уровней шума выше допустимых пределов, установленных в гигиенических нормативах.
Программа производственного контроля полигона ТКО разрабатывается владельцем полигона в соответствии с санитарными правилами по производственному контролю за соблюдением санитарно-эпидемиологических требований.
Система производственного контроля должна включать устройства и сооружения по контролю состояния подземных и поверхностных вод, атмосферного воздуха, почвы, уровней шума в зоне возможного влияния полигона.
По согласованию с санитарной службой и другими контролирующими органами производится контроль за состоянием грунтовых вод, в зависимости от глубины их залегания, проектируются шурфы, колодцы или скважины в зеленой зоне полигона и за пределами его санитарно-защитной зоны.
Контрольное сооружение закладывается выше полигона по потоку грунтовых вод с целью отбора проб воды, на которую отсутствует влияние фильтрата с полигона.
Выше полигона на поверхностных водоисточниках и ниже полигона на водоотводных канавах также проектируются места отбора проб поверхностных вод.
В отобранных пробах грунтовых и поверхностных вод определяется содержание аммиака, нитритов, нитратов, гидрокарбонатов, кальция, хлоридов, железа, сульфатов, лития, ХПК, БПК, органического углерода, рН, магния, кадмия, хрома, цианидов, свинца, ртути, мышьяка, меди, бария, сухого остатка; также пробы исследуются на гельминтологические и бактериологические показатели.
Если в пробах, отобранных ниже по потоку, устанавливается значительное увеличение концентраций определяемых веществ по сравнению с контрольным, необходимо, по согласованию с контролирующими органами, расширить объем определяемых показателей, а в случаях, если содержание определяемых веществ превысит ПДК, необходимо принять меры по ограничению поступления загрязняющих веществ в грунтовые воды до уровня ПДК.
Система производственного контроля должна включать постоянное наблюдение за состоянием воздушной среды.
В этих целях ежеквартально необходимо производить анализы проб атмосферного воздуха над отработанными участками полигона и на границе санитарно-защитной зоны на содержание соединений, характеризующих процесс биохимического разложения ТКО и представляющих наибольшую опасность.
Объем определяемых показателей и периодичность отбора проб обосновываются в проекте производственного контроля полигонов и согласовываются с контролирующими органами.
Обычно при анализе проб атмосферного воздуха определяют метан, сероводород, аммиак, оксид углерода, бензол, трихлорметан, четыреххлористый углерод, хлорбензол.
В случае установления загрязнения атмосферы выше ПДК на границе санитарно-защитной зоны и выше ПДК в рабочей зоне должны быть приняты соответствующие меры, учитывающие характер и уровень загрязнения.
Система производственного контроля должна включать постоянное наблюдение за состоянием почвы в зоне возможного влияния полигона.
С этой целью качество почвы контролируется по химическим, микробиологическим, радиологическим показателям.
Из химических показателей исследуется содержание тяжелых металлов, нитритов, нитратов, гидрокарбонатов, органического углерода, рН, цианидов, свинца, ртути, мышьяка.
В качестве микробиологических показателей определяется общее бактериальное число, колититр, титр протея, яйца гельминтов.

Методы и средства контроля воздействия отходов на окружающую среду

Быстрое развитие новых методов определения токсичных веществ в окружающей среде в последние десятилетия подняло на качественно новый уровень изучение процессов загрязнения воздуха, воды и почвы, физико-химических процессов трансформации веществ, гигиеническую оценку качества окружающей среды.
Мероприятия по защите окружающей среды от негативного воздействия отходов, как правило, требуют больших экономических затрат, поэтому к качеству контроля, его надежности, точности должны предъявляться очень высокие требования.
Для точного определения степени загрязнения объектов окружающей среды методы должны быть достаточно чувствительны и избирательны.
Надежность метода зависит, главным образом, от физико-химических свойств определяемого вещества, правильности выбора метода, его характеристик и др.
Однако она снижается из-за необходимости работать с чрезвычайно малыми концентрациями токсичных веществ, непостоянством их качественного и количественного состава при наличии в окружающей среде таких соединений, которые могут не только оказывать мешающее влияние, но и способствовать образованию новых веществ.
Отбор проб является важнейшей частью исследований, определяющей качество и надежность информации.
Это связано с тем, что природные среды являются гетерогенными многофазными системами, между которыми загрязняющее вещество распределяется в зависимости от различных условий.
Отбор пробы зачастую определяет результаты анализа, т. к. возможно загрязнение пробы в процессе ее отбора, особенно когда речь идет об измерении ничтожно малых количеств загрязняющих веществ.
Важен выбор места, средства отбора, чистота пробоотборников и тары для хранения пробы.
При анализе объектов окружающей среды необходимо учитывать возможные химические, фотохимические и биохимические превращения изучаемых веществ и миграцию загрязняющих веществ из одной среды в другую, особенности их распределения в каждой из этих сред.
Например, металлы в почвенном слое береговой линии могут находиться в связанном или подвижном состоянии, в виде ионов, которые будут мигрировать в водный объект.
В воде металлы присутствуют в виде растворимых и коллоидных веществ или осаждаются на дно в виде нерастворимых соединений, в зависимости от рН среды.
Проба воды, отобранная на различной глубине, покажет разное содержание металла.
Для комплексной оценки воздействия отходов данные о загрязнении одной среды (например, атмосферного воздуха) должны увязываться с данными о загрязнении других сред (например, воды в озерах и реках, почвы).
В настоящее время существует несколько классификаций средств измерений.
Так, средства экоаналитических измерений можно разделить на три группы:
− автоматические и неавтоматические,
− мобильные и стационарные (носимые, переносные, перевозимые),
− анализаторы и сигнализаторы.
Универсальные средства измерения предназначены для измерения содержания практически любых веществ различных классов (например, спектрофотометр), групповые – для анализа ряда сходных по свойствам веществ одного класса или группы (анализатор выхлопных газов автотранспорта) и целевые
– для специфичных к конкретным веществам (например, анализатор оксида углерода, анализатор паров ртути).
По анализируемой среде различают:
− газоанализаторы,
− акваанализаторы,
− анализаторы сыпучих тел.
По способу регистрации результатов различают аналоговые и цифровые приборы. Количественные методы химического анализа, используемые в современных лабораториях, занимающихся контролем окружающей среды, включают:
− различные варианты оптических методов анализа (например, спектрофотометрия в видимой УФ- и ИК-областях, атомно-абсорбционная и эмиссионная спектрометрия);
− хроматография (газовая, жидкостная и др.);
− электроаналитические методы (вольтамперометрия, ионометрия и др.).
Ни один из перечисленных методов не является универсальным, некоторые из них пригодны для определения только органических веществ, другие – неорганических. Оптические методы, в частности классические фотометрические и спектрофотометрические, основанные на образовании определяемыми компонентами окрашенных соединений с разнообразными реагентами, издавна и широко применяются для целей мониторинга окружающей среды.
В последние десятилетия все большее значение приобретают также атомно-абсорбционная и эмиссионная (флуоресцентная) спектрометрия, методы, позволяющие определить большое число химических элементов с крайне низкими пределами обнаружения (при абсолютных содержаниях приблизительно 10–14 нг). Хроматографические методы анализа обладают наибольшим спектром возможностей для контроля загрязнения различных объектов окружающей среды.
Они основаны на сорбционных процессах – поглощении газов, паров или растворенных веществ твердым или жидким сорбентом.
Сущность всех хроматографических методов состоит в том, что разделяемые вещества вместе с подвижной фазой перемещаются через слой неподвижного сорбента с разной скоростью вследствие различной сорбируемости.
Электроаналитические методы основаны на использовании электрохимических процессов, протекающих в электролитической ячейке, состоящей из контактирующих между собой электродов и электролитов.
Они часто уступают по чувствительности методам газовой и жидкостной хроматографии, атомно-адсорбционной спектрометрии.
Однако в этом случае используется более дешевая аппаратура, иногда даже в полевых условиях.
Основными электроаналитическими методами, применяемыми в анализе воды, являются вольтамперометрия, потенциометрия и кондуктометрия.
Оценить степень токсичности отходов только по химическим показателям часто не представляется возможным из-за наличия в них многих и часто неизвестных веществ (исходные токсиканты, промежуточные продукты распада, образующиеся в процессе биохимического окисления), обуславливающих токсичность отходов.
Поэтому возникает необходимость применять методы биотестирования, являющиеся интегральными.
Данные методы являются незаменимыми при подтверждении класса опасности отходов производства и потребления экспериментальным путем. Биотесты, разработанные в России и за рубежом, весьма многочисленны.
Чаще всего для целей биотестирования применяют два тест-объекта, принадлежащие к разным систематическим группам: водоросли – Scenedesmus quadricauda и беспозвоночные – Daphnia magna, которые отличаются друг от друга по своей биологии, физиологии, требованиям к среде обитания.
Биотестирование проводится по методикам, внесенным в Государственный реестр методик количественного химического анализа и оценки состояния объектов окружающей среды, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга.

Требования к лабораториям,

осуществляющим аналитическое исследование отходов

Достоверность и объективность результатов испытаний и измерений, выполняемых в экоаналитических лабораториях, может быть достигнута только на основе строгого соблюдения метрологических правил и норм по обеспечению единства и требуемой точности измерений, определенных Федеральным законом Российской Федерации от 26 июня 2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».

Подзаконные акты и нормативные документы по метрологии постоянно совершенствуются с учетом опыта внедрения российского законодательства об обеспечении единства измерений, федеральных за- конов международного опыта в этой области.

Так, с принятием в декабре 2002 г. Федерального закона № 184-ФЗ от 27.12.2002 г. «О техническом регулировании» и введением с 1 ноября 2002 г. прямого применения шести международных стандартов ИСО 5725 под общим заголовком «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений» (ГОСТ Р ИСО 5725- 1- 2002 – ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002) в 2002–2003 гг. внесены необходимые изменения в основополагающие стандарты ГОСТ Р 8.563-96 «ГСИ. Методики выполнения измерений» (Изменение № 2 – ИУС № 10, 2002 г.), ГОСТ Р 1.11-99 «ГСС Российской Федерации. Метрологическая экспертиза проектов государственных стандартов» (Изменение № 1, 2003 г.), а также подготовлены к принятию изменения в терминологические нормативные документы ГОСТ 16504, РМГ 29-99, ГОСТ Р 1.12-2004 с целью введения в них терминов по ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Основные положения и определения».

Общие требования к компетентности лабораторий в проведении испытаний и/или калибровки, включая отбор образцов, испытания и калибровку, проводимые по стандартным методам, нестандартным методам и методам, разработанным лабораторией, установлены в стандарте ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий», введенном в действие с 01.07.2007 г.

Одним из самых серьезных требований к лабораториям, осуществляющим аналитическое исследование отходов и биотестирование их водных вытяжек, во многих случаях является обеспечение юридической силы результатов измерений в связи с тем, что они являются основанием для начисления платежей, штрафов, возбуждения исков и др.

Для того чтобы результаты экоаналитических измерений удовлетворяли перечисленным требованиям, необходимо обеспечить соблюдение норм и требований, регламентирующих использование средств измерений, вспомогательного и испытательного оборудования, разработку, аттестацию и применение методик выполнения измерений.

К средствам измерений (СИ), применяемым при экоаналитических работах, предъявляются достаточно жесткие требования.

Средства измерений включаются в установленном порядке в Государственный реестр средств измерений. Сертификат на СИ установленного типа выдается на определенный срок (не более 5 лет).

При эксплуатации средства измерения необходимо соблюдать установленную в его техническом паспорте область применения.

От этого зависит как долговечность работы прибора, так и юридическая обоснованность результатов, получаемых с его помощью. Нормативными документами установлен нижний предел обнаружения загрязняющего вещества в объектах окружающей среды – обычно он составляет от 0,1 ПДК (для почвы) до 0,8 ПДК (для атмосферного воздуха).

При выборе СИ этот факт также необходимо учитывать.

Особое внимание следует уделить соблюдению в процессе измерений установленных нормативными документами норм погрешности измерений.

Для средств измерений универсального назначения (спектрофотометры, полярографы, хроматографы и т. д.) большое значение имеет их обеспеченность аттестованными методиками выполнения измерений.

К вспомогательному оборудованию относят устройства и приспособления, которые не применяются непосредственно для получения аналитического сигнала, но используются в процессе отбора проб и подготовки их к анализу.

В качестве желательных характеристик можно указать долговечность, надежность в работе, невысокие водо- и энергопотребление, легкость монтажа, отсутствие побочных эффектов при работе, компактность, безопасность для персонала.

Испытательное оборудование – оборудование, воспроизводящее какие-либо внешние воздействия на анализируемый образец или пробу, если величины этих воздействий определены методиками.

Примером внешних воздействий, воспроизводимых с помощью испытательного оборудования, может служить нагревание образца при определенной температуре и влажности, облучение ультрафиолетовым излучением определенной длины волны и т. д.

В отличие от вспомогательного лабораторного оборудования, требования к испытательному оборудованию достаточно четко сформулированы ГОСТ Р 8.568-97.

К средствам метрологического обеспечения экоаналитического контроля относятся: стандартные образцы, эталоны сравнения, поверочные газовые смеси (ПГС), различные генераторы, разбавители веществ и т. д.

Требования к ним установлены ГОСТ Р 8.315-97 «Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения».

Поверочные газовые смеси и стандартные образцы должны быть внесены в соответствующий раздел Государственного реестра СИ. Ст. 9 Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» устанавливает ограничение на применение только аттестованных методик измерения. В ГОСТ 8.563-96 «ГСИ. Методики выполнения измерений» изложены требования к разработке, аттестации и применению методик. Особые требования, предъявляемые к средствам пробоотбора, связаны с необходимостью обеспечения репрезентативности и воспроизводимости при отборе проб объектов окружающей среды, а также с возможностью потери части информации при транспортировке и хранении проб.

Требования к средствам пробоотбора установлены действующими нормативными документами.

Комплексная оценка состояния измерений в структурных подразделениях, осуществляющих аналитический контроль с учетом всех вышеперечисленных требований, проводится в ходе процедур подтверждения технической компетентности лабораторий, выполняющих химико-аналитические работы.

В настоящее время в РФ существует два вида оценки технической компетентности аналитических и испытательных лабораторий: аккредитация испытательных и аналитических лабораторий и оценка состояния измерений.

Полностью регламентирует порядок подтверждения технической компетентности экоаналитических лабораторий нормативный документ «Аттестация специализированных инспекций аналитического контроля и аккредитация экоаналитических лабораторий», разработанный в 1995 г. Госкомэкологии России совместно с Госстандартом РФ.

Аккредитация испытательной лаборатории – это официальное признание полномочным органом компетентности (способности) лаборатории проводить конкретные испытания или конкретные виды испытаний в определенной области деятельности.

После проведения процедуры аккредитации предприятие получает документ – аттестат аккредитации, выданный аккредитующим органом, который регистрирует факт официального признания компетентности испытательной лаборатории в определенной области аккредитации (один или несколько видов работ, на выполнение которых лаборатория аккредитована).

Лаборатория вносится в государственный реестр аккредитованных лабораторий.

С этого момента она имеет право проводить заявленные виды испытаний как для себя, так и для других предприятий и физических лиц с выдачей протоколов запрашиваемых испытаний. Общие правила по проведению аккредитации в Российской Федерации утверждены Постановлением от 30 декабря 1999 г. № 72 Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии.

Процедура аккредитации включает следующие этапы:

− подготовка области аккредитации на заявленные виды работ;

− разработка паспорта лаборатории, положения и руководства по качеству;

− проведение экспертизы документов, представленных для аккредитации на соответствие требованиям, предъявляемым к аккредитованным лабораториям, и проверка готовности и оснащенности лаборатории;

− по результатам проверки выездной комиссии составление акта о готовности лаборатории к аккредитации;

− выдача аттестата аккредитации лаборатории.

Общие требования к порядку аккредитации (в том числе аттестации) испытательных и измерительных лабораторий установлены стандартом ГОСТ Р 51000.4- 96 «Система аккредитации в Российской Федерации. Общие требования к аккредитации испытательных лабораторий».

В настоящее время при изложении в Руководствах по качеству основных требований к процедурам контроля точности получаемых результатов по конкретным методикам выполнения измерений лабораториям следует учитывать требования ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 и ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.

Наряду с контролем стабильности результатов измерений, получаемых в условиях повторяемости, необходимо предусмотреть периодический контроль промежуточной прецизионности результатов измерений, получаемых в условиях повторяемости, и периодический контроль (не реже одного раза в год) предела воспроизводимости результатов измерений идентичных проб, выполненных по одной и той же методике в разных лабораториях с использованием различного оборудования.

Начиная со второго полугодия 2003 г., состояние внедрения стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 в испытательных лабораториях проверятся аккредитующими органами при проведении инспекционного контроля за деятельностью лабораторий.

Внедрение международных стандартов ИСО/МЭК 17025-2000 и ИСО 5725:1994:1998 в деятельности лабораторий промышленных предприятий особенно актуально в связи с вступлением в силу с июля 2003 года Федерального закона Российской Федерации «О техническом регулировании», в статье 42 которого впервые установлена ответственность аккредитованной испытательной лаборатории и экспертов за недостоверность и необъективность результатов исследований (испытаний) и измерений.

Весьма полезными для российских аналитиков являются документы, разработанные организациями EURACHEM (Сотрудничество по аналитической химии в Европе) и CITAC (Международное сотрудничество по единству измерений в области аналитической химии).