Меню

Приборы для измерения загрязнения почвы



1.2.2.3. Средства контроля почв

Третьей из важнейших групп средств экоаналитического контроля является семейство приборов, предназначенных для анализа почв, донных осадков (иногда условно относимых к контролю вод), других твердых веществ, материалов и поверхностей. По сравнению с газоанализаторами и средствами анализа жидкостей, приборы контроля почв наименее распространены, что определяется не столько меньшей потребностью в них, сколько сложностью данного вида анализов. Так, известны только отдельные представители таких портативных средств для контроля почв, примеры которых (всего три отечественных и один импортный) представлены в известном справочном издании [51]. К их числу относятся внесенные в Госреестр СИ анализаторы ртути (типа УКР-1 производства МП «ЭКОН», Москва; РА-915 производства НПФАП «ЛЮМЭКС», СПб.;

ЭГРА-01 ФГУ НПП «Геологоразведка», анализатор ртути «Юлия-2», а также АМА-254 производства фирмы «LECO», Чехия).

Кроме того, в геологоразведке применяется рентгено-радиометричес-кий анализатор химических элементов РПП-105, основанный на рентге-но-флуоресцентном методе анализа.
По литературным данным, для массового контроля параметров состояния почвы применяются практически только универсальные лабораторные приборы стационарного типа с соответствующими официальными методиками, в числе которых выделяют лабораторные и портативные приборы, предназначенные для измерения концентрации загрязняющих веществ (3В), и приборы для контроля физико-химических, механических и микробиологических параметров почвы. Классификация этих средств является традиционной.

По данным справочника [51], на универсальных стационарных приборах лабораторного анализа могут реализовываться более 80 международных стандартов [72] и примерно столько же официальных отечественных методик выполнения измерений (МВИ) в почвах. Для реализации допущенных к применению при выполнении работ в области контроля загрязнений почв (в том числе 20 — по РД 52.18.595-96 [45]) методик применяются:

• фотометрические приборы — около 26% (22 методики);

• ААС или АЭС-спектрометры — около 21% (20 методик);

• хроматографы (ГЖХ, ИХ) — около 40% (18 методик);

• электрохимические (П, ПЛ, К) — около 11% (9 методик);

• титраторы (объемное титр.) — около 7% (6 методик);

• хромато-масс-спектрометры — около 5% (4 методики);

• ИК, ФЛ-спектрометры — по 2,5% (по 2 методики);

• остальные (РФА, весы и др.) — около 3-4% (3 методики).

Таким образом, анализ методов и лабораторных средств контроля почв показывает, что и в этом случае «лидерами» среди приборов остаются все те же фотометры, атомные спектрометры и хроматографы, которые в сумме обеспечивают более 70% всех количественных измерений.
Как и в предыдущих случаях, целесообразно определить минимальный перечень приоритетных 3В с точки зрения мониторинга почв и кратко охарактеризовать наиболее часто применяемые для этих целей средства экоаналитического контроля.

Характерно, что несмотря на «депонирующий» характер почв, накапливающих в себе 3В, поступающие из других сред, по сравнению с атмосферой или водами обычно отмечается значительно меньше подлежащих контролю загрязняющих веществ и других показателей загрязнения почв. Известны несколько официальных перечней нормируемых в почве веществ, в основном по линии Санэпидемслужбы и Госстандарта России. Это Перечень химических веществ в почве, по которым установлены ПДК и ОДК (№6229-91 [73]), дополнение №1 к нему — Перечень ОДК тяжелых металлов и мышьяка (ГН 2.1.7.020-94 [74]), а также два стандарта -ГОСТ 17.4.1.02-83 [75] и ГОСТ 17.4.2.01-81 (СТ СЭВ 4470-84). Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния.

В первом, главном перечне приводится 108 значений ПДК и 70 — ОДК, а во втором — дополнительно еще 6 величин ОДК веществ в почве, что в сумме составляет около 180 нормируемых веществ. В основном это разнообразные пестициды (примерно 140), относительно полезные для почвы вещества — минеральные удобрения (около 10), 10 тяжелых металлов (Рb, Сd, Нg, Сr, Сu, Ni, Со, Мn, Zn, V), мышьяк (Аs), сурьма (Sb)), некоторые неорганические анионы (нитраты, сульфаты, фосфаты, хлориды, фто-риды), сера и сероводород, а также более 10 органических соединении, не относящихся к числу ядохимикатов (ацетальдегид, бензин, бензол, изопропилбензол, о-, м- и n-ксилолы, стирол, толуол, формальдегид) и другие.

Если обратиться к перечням уже существующих методик и просуммировать количество указанных в них веществ, то получается следующее. Список методик количественного химического анализа почв (в том числе сельхозугодий), допущенных к применению по РД 52.18.595-96 [45], включает около 30 веществ или их групп. В аналогичном перечне известного справочного пособия «Экометрия» [51] можно обнаружить уже более 90 веществ, гигиенически нормируемых в почве и обеспеченных методиками анализа.

Сопоставление перечней нормируемых веществ в воде и в почвах показывает их достаточно существенное совпадение. При этом «водный» перечень значительно больше и практически полностью «накрывает» почвенный. Разница отмечается по группе пестицидов и других «супертоксикантов», а также по ненормируемым в почве (и нормируемым в воде) нескольким десяткам других загрязняющих веществ. Таким образом, сводный перечень приоритетных при контроле почв 3В составляет, по нашему мнению, примерно 30 веществ.

Читайте также:  Как измерить температуру воздуха с помощью смартфона

Анализируя отдельные образцы приборов и комплектов для контроля почв, в первую очередь следует отметить те из них, которые применяются при поиске мест наибольшей загрязненности и для «оконтуривання» загрязненных участков (первая стадия технологического цикла). Речь идет о быстродействующих универсального типа приборах, измеряющих содержание или сигнализирующих о наличии 3В в паровой фазе. Примером такого прибора, в частности, является фотоионизационный анализатор почвенных газов ЕСОРRОВЕ 4 производства фирмы «RS DYNAMICS» (Чехия), пока редко используемый в России. Как и отечественные приборы типа «Колион» (см. 1.2.2.1), он способен с высокой чувствительностью (до 0,01 ррm) измерять концентрации более чем 100 (принципиально — до 1000) легколетучих органических соединений и некоторых неорганических веществ, обладающих окислительно-восстановительными свойствами.

Наличие в памяти прибора внутренних калибровок позволяет за время, не превышающее 2 мин, получить результат, который может быть считан по показывающей шкале или на экране сопрягаемого портативного компьютера. Отстройка нуля (с учетом «остаточной памяти» датчика) осуществляется автоматически, что значительно повышает надежность результатов, а быстродействующая интегрирующая измерительная схема позволяет настроенному прибору работать в циклическом режиме со скоростью 1 образец в секунду. При этом на дисплее компьютера возможно построение трехмерной модели распределения 3В в приземном слое над исследуемым рабочим участком почвы. Для изучения газов в толще почвы прибор снабжается специальным щупом-пробоотборником.

К сожалению, прямых отечественных аналогов данному прибору не известно. Выше названные приборы серии «Колион» позволяют решать лишь часть выполняемых монитором ЕСОРRОВЕ 4 задач (определение уровня и глубины загрязнения в приземном слое и глубину проникновения 3В в почву по паровой фазе в специально пробуриваемых шурфах).

Другой группой средств, применяемых для контроля почв, являются портативные полевые лаборатории. К ним относятся, например, портативная лаборатория DREL/2010 в комплектации для анализа почв (ориентировочная цена — до 7 000 у.е.), а также портативный измерительный комплект NРК-1 (около 1 000 у.е.).

Примерно такая же ситуация складывается и с обеспеченностью техническими средствами второй стадии технологического цикла контроля — отбора проб почвы. Отечественная промышленность не выпускает специальных пробоотборников для почвы, поэтому чаще всего используются простые самодельные устройства (типа ручного бура, совков и т.д.) или дорогие зарубежные образцы.

Так, известно оборудование для ручного отбора проб производства голландской фирмы Eijkelkamp (от 400 до 3 000 у.е.), в комплект которого входит набор буров для различных видов почв (в т.ч. сложных — каменистых и вязких), наращиваемые стержни (для бурения на глубину до 8-10 м) и специальная рукоятка.

Что касается последующих стадий — пробоподготовки и количественного анализа проб почвы, то их приборное оснащение мало чем отличается от аналогичного при контроле вод (см. предыдущий раздел).
Среди портативных приборов для целей группового экспресс-анализа почв на содержание в них элементов наиболее приспособлены рентгено-флуоресцентные спектрометры (РФС), иногда их называют РФ-анализаторы (РФА). Известно несколько типов РФС, наиболее дешевыми из которых являются приборы серии «СПЕКТРОСКАН» (№13422-97 Госреестра СИ) производства НПО «Спектрон» (Санкт-Петербург). Наиболее дешевая модель «СПЕКТРОСКАН-U» (около 14 000 у.е.) позволяет с высокой точностью определять более 70 тяжелых элементов в интервале от Са до U. Более дорогая (до 43 000 у.е.) и высокочувствительная лабораторная модель «СПЕКТРОСКАН-V» позволяет определять в интервале от Nа до U более 80 элементов. Для контроля параметров окружающей среды с помощью этих приборов разработаны и аттестованы специальные методики, в том числе для определения валового содержания металлов в порошковых пробах почв (МВИ №2420/201-97/201) с чувствительностью порядка 0,7-1,0 м кг/см 2 анализируемой поверхности.

Производители в Москве (НПФ «АналитИнвест» совместно с АООТ «НПО Химавтоматика» и предприятием ООО «ИНЛАН») поставляют для комплектации стационарных и передвижных химических лабораторий новый вид средств измерения, представляющий собой совокупность технических средств, методического и программного обеспечения — химико-аналитические комплексы (ХАК) — рентгено-флуоресцентный, спектрально-оптический, газо — и ионохроматографический, включенные в Госреестр СИ. В частности, рентгено-флуоресцентный комплекс «ИНЛАН-РФ» (ТУ 4215-001-18044127) позволяет с помощью специальной аттестованной методики (МВИ 2420/31-97) при относительной погрешности ± 25% определять в почве 8 наиболее распространенных тяжелых металлов (Сг, Мn, Со, Ni, Сu, Рb, Нg, Zn) с чувствительностью 1-1500 мг/кг. Стоимость РФ-ХАК, размещаемого на отечественной многоцелевой автомобильной экоаналитической лаборатории «Экомобиль», ориентировочно составляет 23-25 тыс. у.е. Известны и более дешевые портативные РФ-спектрометры: РФА «ЭЛАН» (стоимость от 18 000 у.е.) и «ПРИМ-1М» (стоимость от 21 000 у.е.).

Читайте также:  Чувствительность шкалы измерения это

Источник

Способы измерения кислотности почвы: популярные модели измерителей

Состав почвы на участке определяет качество и количество урожая, которое сможет собрать садовод. На состояние растений влияют такие показатели, как наличие вредных и полезных микроорганизмов, тяжелых металлов, различных примесей, а также уровень кислотности.

Именно этот показатель определяет, какая флора взойдет на участке, а какая будет слабой и болезненной. Для того, чтобы узнать состав земли лучше понадобится измеритель кислотности почвы. О том, какими измерителями пользуются садоводы сегодня и как их использовать поговорим в этой статье.

Способы измерения

Существует несколько вариантов:

  • Лакмусовая бумага.
  • Электронные анализаторы.
  • Народные средства.
  • Растения, реагирующие на изменение почвенного состава.
  • Отправка образца почвы в лабораторию для исследования.

Лакмусовая бумага

Индикаторные полоски считаются одним из наиболее точных способов анализа почвы!

Главными преимуществами лакмусовой бумаги являются доступность, небольшая цена и простота в обращении.

Для того, чтобы проверить землю с помощью лакмусовой бумаги, нужно совершить несколько шагов:

  1. 3-4 горсти земли залить чистой водой и перемешать до однородного состояния.
  2. Спустя 15 минут субстанцию следует перемешать повторно.
  3. Дождаться образования слоя жидкости в верхних слоях.
  4. Приложить лакмусовую бумагу к жидкости.

К индикаторным полосам прикладываются инструкции по применению, дающие определение цветам, которые обретает бумага после контакта с почвой.

Для большинства полос интерпретация цветов, следующая:

  • Красный цвет – повышенный уровень кислотности (рН >5.0).
  • Оранжевый цвет – умеренный уровень кислотности (рН

5.0).
Желтый цвет – низкий уровень кислотности (рН Электронные анализаторы

Бытовые измерители кислотности являются упрощенными вариантами лабораторных приборов.

Благодаря созданию таких узкоспециализированных устройств с интуитивным управлением, узнать состав почвы теперь может каждый садовод. Ценовой диапазон у данных метров широк – можно найти модели как за 300 рублей, так и за 20 000. Однако большая часть приборов не выходит за рамки 3 000 рублей, что делает их очень доступными.

Все электронные анализаторы делятся на две больших группы:

  • Приборы, оснащаемые зондом-электродом – работают непосредственно с землей. Для получения результата садоводу не требуется брать на пробу горсти земли – достаточно опустить зонд в любой точке на участке;
  • Универсальные приборы – работают по принципу лакмусовой полоски. С участка берется образец земли и растворяется в воде, после чего в субстанцию опускается устройство. Такие анализаторы работают с разными типами жидкостей.

Анализаторы с электродом

В связи с тем, что у разных производителей анализаторы могут иметь свои технические нюансы, дать универсальную характеристику этим приборам невозможно.

Мы рассмотрим метр с внешним электродом. Наличие этого электрода делает возможным его применение без участия элементов электропитания.

Устройство прекрасно подходит для определения уровня кислотности в следующих вариантах:

  • Приусадебные участки.
  • Комнатные горшки с цветами.
  • Теплицы и оранжереи.

При работе с данным анализатором важно соблюдать четкую последовательность действий:

  1. Вырыть в нескольких местах участка ямы, глубиной в 10 сантиметров.
  2. Налить в ямы кипяченую чистую воду.
  3. Обождать несколько минут – вода должна пропитаться почвой.
  4. В полученный раствор вставить щуп и обождать минуту.
  5. Получить итоговые данные на индикаторе.

Важно делать замеры не только по всему участку, но и в разное время. Кислотность почвы – это непостоянная величина, которой свойственны колебания. Чтобы узнать все особенности земли на участке, необходимо проверять ее с определенной периодичностью.

Универсальные анализаторы

В число универсальных анализаторов входят большинство экспресс-метров, направленных на получение быстрого результата. Многие универсальные устройства помимо определения кислотности имеют и прочие функции, такие как измерение температуры жидкости.

Большинство моделей данного типа просты в эксплуатации и состоят из:

  • Дисплея, на котором отображаются значения.
  • Кнопок включения/выключения и переключения режимов.
  • Датчика, погружаемого в жидкость.

Среди преимуществ экспресс-анализатором отметим основные:

  • Автоматическая калибровка с помощью специальной кнопки.
  • Корпус, устойчивый к попаданию влаги.
  • Небольшие размеры, позволяющие метру легко уместиться в руке.
  • Наличие режима автономной работы.

Советы по применению

Перед тем, как приступать к измерениям нужно убедится в том, что почва находится в подходящем состоянии. Нередко садоводы получают неправильные данные не из-за неисправности техники, а из-за некорректного пользования устройством.

Чтобы избежать неполадок, следуйте нескольким простым правилам:

  • Нельзя измерять кислотность почвы после внесения каких-либо удобрений. Чтобы показания прибора были точны, нужно обождать 4-5 дней после внесения удобряющих компонентов. Лучше всего производить замер до этой процедуры.
  • За один подход необходимо сделать три замера, после чего рассчитать среднее значение – оно и будет конечным результатом.
  • Стержень анализатора должен быть чистым. После каждого применения его надлежит протирать тканевыми салфетками.

Популярные модели

ETP111 PH метр с внешним электродом

Данный прибор одинаково годится для анализа почвы как на участке, так и в комнатном горшке. Подходит для использования в температурных рамках от +5 до 50 градусов. Внешний электрод крепится к корпусу устройства с помощью провода, что делает его применение более удобным. Диапазон измерения метра составляет 2.5.-9.0.

ETP307 PH метр 3 в 1

Прибор позволяет измерить кислотность, степень влажности почвы, а также степень освещенности. Стоимость такого устройства, не доходящая до тысячи рублей, делает его очень выгодным приобретением для садоводов, которым требуются показатели всех трех категорий. Измеритель работает без батарей и снабжен щупом, длина которого составляет 16 сантиметров. Перед применением прибора необходимо предварительно увлажнить почву. Диапазон измерения метра составляет от 3.0. до 8.0.

АМТ-300 Электронный анализатор уровня PH

Как и предыдущий экземпляр, данный электронный анализатор предоставляет информацию сразу о трех характеристиках почвы – кислотность, освещенность, температура. Благодаря компактным размерам и простоте в обращении, устройство является одним из самых популярных на рынке. Подходит для всех типов почвы. Диапазон измерения метра составляет 3.4.-9.0.

HM Digital PH-80

Функционирует с помощью электрода, который располагается в самом корпусе устройства. Метр работает только с жидкостями, потому для получения актуальных показателей, почву нужно предварительно разводить в воде. Калибровка метра производится автоматически – достаточно одного нажатия кнопки. Большие размеры дисплея делают анализатор удобным в эксплуатации. Прибор обладает одним из самых больших диапазонов измерения: 0.0.-14.0.

pH метр Milwaukee MW101

Полупрофессиональное устройство, позволяющее получить всеобъемлющую информацию о почве, маслах, жирах и эмульсиях. Анализатор пригоден для использования как в тепличных, так и в полевых условиях. В комплектации к метру идут все необходимые аксессуары – электрод, батарея, отвертка и раствор для калибровки, а также удобный кейс для переноски. Рабочий диапазон температуры – от 0 до 50 градусов. Диапазон измерения метра составляет от 0.0. до 14.0.

Пользование народными средствами не дает точного результата, как в случае с анализаторами, однако позволяет получить общие сведения о земле.

Народные методы

Еще до развития технологий садоводы умели определять кислотность почвы – для этого им не требовались никакие покупные средства.

К подручным средствам, реагирующим на кислотность почвы, относятся:

  • Уксус. Чтобы продукт подействовал, его нужно распределить по разным частям участка. Если на выбранных участках появятся пузыри, то это будет указывать на нейтральную почву. Если же никаких изменений не произойдет, значит почва имеет повышенную кислотность. При этом, если уксус перемешать с содой, то он начнет пузыриться уже на кислой почве;
  • Листья смородины (вишни). Из листьев нужно приготовить настой, заваривая их на протяжении 15 минут в небольшой емкости. После того, как заварка закончится, в емкость нужно погрузить горсть земли и следить за изменением цвета жидкости. Красный цвет говорит о повышенной кислотности, зеленый – о нейтральности, а синий – о слабощелочной реакции;
  • Красная капуста. Листья растения тонко нарезаются и помещаются в кастрюлю с кипящей водой, а затем стоят на газу на протяжении нескольких минут. В результате вода должна окраситься в фиолетовый оттенок. Раствор снимается с газа и остывает, после чего в него опускают почву. Порозовение оттенка свидетельствует о кислом составе земли, появление синего или зеленого оттенка указывает на щелочную реакцию.

Лаборатория

Анализом почвы занимаются и бюджетные, и частные организации. К их числу относятся как центры санитарно-эпидемиологических заключений, так и межобластные ветеринарные лаборатории. Стоимость такой услуги варьируется от 400 до нескольких тысяч рублей.

Для того, чтобы направить почву на анализ, нужно либо направить ее в лабораторию, либо дождаться приезда специалистов, которые осуществят забор материала.

В лабораторных условиях возможны следующие варианты исследований:

  • Механический анализ (определение типа почвы, а также соотношение в ней грунта, песка и т.д.)
  • Химический анализ (определение состава почвы, концентрации питательных веществ, тяжелых металлов, уровня кислотности, общего уровня загрязненности и т.д.)
  • Микробиологический анализ (определение наличия в составе почвы бактерий, грибов и прочих микроорганизмов).
  • Минералогический (определение в составе почвы первичных и вторичных минералов, определение илистой, коллоидной и глиняной составляющих грунта).

Анализ почвы на уровень кислотности – это простая процедура, научится которой не составит особого труда. Наиболее надежными принадлежностями для проверки земли на участке являются электронные анализаторы или лакмусовые полоски. Народные методы также дают важную информацию о состоянии почвы, но их целесообразнее использовать в качестве вспомогательного варианта.

Видео-обзор: какой лучше выбрать анализатор почвы. Сравнение 10 моделей

Источник