khimie.ru

Во второй половине 1970-х гг. вопросы, связанные с экологией точнее — с состоянием окружающей среды, стали во всем мире предметом серьезного беспокойства. Все последующие десятилетия люди, не переставая, обсуждали ряд тревожных природных явлений, которые угрожают не отдельным странам, а человечеству в целом.

1. Повышение средней температуры атмосферы. Считается, что оно связано с парниковым эффектом, вызываемым в свою очередь ростом концентрации углекислого газа в атмосфере.

2. Опасное усиление воздействия ультрафиолетовых лучей на живые организмы. По-видимому, усиленное солнечное облучение поверхности Земли, как и накопление в природе канцерогенных веществ (например, полиароматических углеводородов (ПАУ) и т. п.), ведут к повышению вероятности онкологических заболеваний. Полагают, что усиление ультрафиолетового облучения объясняется уменьшением концентрации озона в верхних слоях атмосферы. А последний эффект («озоновые дыры») в свою очередь считается результатом техногенного выброса озоноразрушающих веществ (фреонов, оксидов азота и др.) в атмосферу.

3. Кислотные дожди. В данном случае, в отличие от предыдущих, речь уже не идет о вероятностях и предположениях. Опасные для здоровья людей кислотные дожди, несомненно, являются прямым следствием техногенного выброса в атмосферу «кислотных газов» (диоксида серы, оксидов азота) и других веществ.

4. Постепенное ухудшение качества природной (а значит, и питьевой воды из-за сброса сточных вод в водоемы, а также из-за перехода в водоемы токсикантов из атмосферы. В природных водоемах содержание тяжелых металлов, фенолов и многих других токсикантов.

5. Радиоактивное загрязнение. Из-за возрастающего использования радиоактивных веществ и особенно из-за аварий на атомных электростанциях возрастает вероятность радиоактивного значения.

Эти и другие острые проблемы экологического характера вызвали к жизни мощные общественные движения, подтолкнули правительства к включению важных международных соглашений (Монреальский Киотский протоколы). Произошли определенные измененения в массовом сознании. Приняты соответствующие изменения в законодательстве, открыты экологические специальности в высших учебных заведениях, появилось и множество «экологических» книг и фильмов (иногда наивных и нелепых, иногда спекулятивных.

Для объективного рассмотрения всех перечисленных опасностей нужны и исключительно важны результаты химического анализа. Как видно из приведенного перечня, нужны данные по содержанию углекислого газа, озона, канцерогенных органических соединений, оксидов серы и азота, радиоактивных изотопов и множества других микропримесей. Определять эти вещества нужно в широком концентрационном диапазоне.

Анализом объектов окружающей среды аналитики начали заниматься довольно давно. Большой вклад в развитие соответствующих методов внесли отечественные аналитики: М. Т. Дмитриева, Е. А. Перегуд, Ю. Ю. Лурье и др. Однако в 1970-е гг. понадобилось определять множество ранее не определявшихся компонентов, прежде всего, органических веществ). Наиболее опасные из них, так называемые супертоксиканты (ПАУ, диоксины, некоторые пестициды), необходимо было определять на уровне 10^-8 — 10^-6 % и ниже. Этот уровень отвечает исследованию состава высокочистых веществ (полупроводниковых материалов). Но состав матрицы экологических объектов гораздо сложнее, и для определения супертоксикантов требуются более селективные и более сложные методики.

Совершенно новой проблемой стала необходимость регулярного (а лучше даже непрерывного) получения и переработки очень большого объема химико-аналитической информации, требуемой для всесторонней оценки загрязнения окружающей среды. Такие объекты анализа, как, например, «атомные» материалы или материалы электроники характеризовались гораздо меньшим числом показателей; исследовать надо было относительно небольшо число проб, состав которых был практически неизменным во времени. В случае же экологических объектов требуется анализировалось громадное число проб (из разных точек), обеспечивая представительность данных по каждому из множества показателей. Чтобы данные по разным точкам можно было сопоставлять, нужно бьло получать их по надежным и однотипным (или даже унифицированным) методикам. Причем в каждой точке надо отбирать новые и новые пробы — ведь состав объекта (например, атмосферного воздуха) непрерывно меняется. Поэтому потребовал автоматизированные аналитические системы, оценивающие загрязнение водной или воздушной среды по данным множества станций и постов, где стоят автоматизированные анализаторы. Здесь не только возможен, но и незаменим компьютерный анализ данных, накопленных за длительный срок: как меняется загрязнение, где источники выбросов, каковы объем и периодичность выбросов и т. п. Таким образом, чтобы поднять на новую ступень организацию аналитического контроля объектов окружающей среды, требовать не только новые методы анализа (чувствительные, селективные высокопроизводительные и экспрессные), но и новая методология эколого-аналитического контроля. Анализ объектов окружаюшей среды с конца 1970-х гг. стал, вероятно, самым популярным направлением нашей науки, полем деятельности многих тысяч аналитиков-исследователей и огромного числа работников контрольно-аналитических лабораторий. Статьи, посвященные анализу экологических объектов, стали занимать большое место в журналах по аналитической химии, вытесняя материалы по другим объектам. Были созданы и специальные журналы, например «International Journal of Environmental Аnа1уtica1 Сhemistrу». Частыми и многочисленными стали конференции по методам и результатам анализа экологических объектов, например регулярный Международный симпозиум по аналитической химии окружающей среды (International Symposium on Environmental Аnа1уtica1 Сhemistrу).

Напомним, что к объектам окружающей среды обычно относят воздух, воду, донные отложения, отчасти почвы (только в аспекте загрязнения последних вредными веществами, в основном антропогенного происхождения). Воздух как объект анализа включает практически все его «виды»: чистый атмосферный воздух в заповедниках, воздух в населенных пунктах, воздух рабочей зоны (в заводском цехе, шахте и т.д.), который всегда чем-то загрязнен. Разве что выдыхаемый воздух — объект скорее медицинский. То же самое можно сказать и о воде: это атмосферные осадки, пресные поверхностные воды рек, озер, прудов, морские воды, подземные воды разной минерализации, сточные воды. Только городские питьевые воды и водные технологические растворы не считаются объектами окружающей среды.

В практическом анализе объектов окружающей среды первостепенное значение имело и имеет нормирование, установление предельных допустимых концентраций тех или иных компонентов (или предельного объема выбросов). Другими словами тический анализ воздуха или воды — это контроль, проверка ответствия реальных содержаний некоторым заданным нормам. Нормы задают не аналитики: устанавливают их (на основании исследований), например, врачи-гигиенисты, а утверждают, придают им силу закона уполномоченные на то государственные органы. В СССР это было Министерство здравоохранения при участии Госкомгидромета, Госкомэкологии, в СЩА Агенство по охране окружающей среды. В СССР действовали нормы — предельно допустимые концентрации (ПДК.); их периодически пересматривали; от. дельные нормы устанавливали для объектов разного типа, напри. мер для вод рыбохозяйственного назначения, для питьевых вод и т.д. Сводки таких норм не раз издавались в виде отдельных книг

Ясно, однако, что и ненормируемые компоненты могут быть достаточно вредными, равно как и продукты химической трансфор. мации нормируемых веществ. Поэтому аналитики-исследователи все гда старались создавать методы и средства обнаружения и количе ственного определения широкого круга веществ, в том числе и не нормируемых в данный момент. Кроме того, обращали внимание на интегральные показатели (например, общая токсичность воды), обобщенные показатели содержаний (общее содержание органического вещества, фенольный индекс, сумма тяжелых металлов и т.д.), на технику пробоотбора и методологию скрининга проб. Все это, разумеется, развивалось и создавалось не сразу, за этим стояла история, во всяком случае — история второй половины XX в.