Введение
Одним из самых замечательных и драгоценных ресурсов на нашей планете, несомненно, является естественный водный цикл, благословляемый и почитаемый во все века и признанный ныне регулятором различных энергетических процессов, важных для существования всего человечества[1]. Антропогенное загрязнение озер и морей началось еще в давние времена в Месопотамии и постоянно возрастало до настоящего времени, когда оно достигло планетарных масштабов. В прошлом это было в основном микробное загрязнение, но в последнее время индустриализация и интенсивное использование сельскохозяйственных химикатов привели к непредвиденному и прогрессирующему ухудшению качества вод, причем загрязнение иногда сохраняется на долгие годы уже после того как источник его был обнаружен и ликвидирован. Например, триазины (до недавнего времени широко и интенсивно используемые как гербициды при выращивании кукурузы) можно еще сегодня обнаружить в почве, в поверхностных и питьевых водах.
«Источники питьевой воды необходимо предварительно исследовать и убедиться в их пригодности... прежде чем начать пользоваться водой из ключей, бьющих на поверхности земли, понаблюдайте за местными жителями, и если они имеют крепкое телосложение, свежий цвет лица, твердую походку и ясные глаза, вода из этих ключей годна к употреблению. Если источник только что выкопали в земле, воду нужно собрать в коринфскую вазу или какой-нибудь другой сосуд из высококачественной бронзы и затем слить или прокипятить воду в бронзовом котелке и оставить на некоторое время и тоже слить. Если на поверхности бронзы не остается пятен, а на дне котелка песчинок или грязи, то воду можно считать хорошей». Рекомендации, приведенные в этой цитате, служили критериями пригодности воды для питья во времена Юлия Цезаря.
Водная среда, так же как и воздушная, загрязняется человеком. Это загрязнение нельзя объяснить только деятельностью промышленных предприятий, которые направляют свои выбросы в реки и океаны. Не менее интенсивно загрязняет природу и современное сельское хозяйство с его массовым содержанием скота, интенсивным внесением удобрений в почву и использованием средств зашиты растений от вредителей; удобрения и химические соединения попадают в грунтовые и поверхностные воды. Наконец, бытовые сбросы также вносят вклад в общее загрязнение вод.
В течение длительного времени бытовало мнение, что все вредные выбросы либо постепенно разрушаются в водах океана, либо оседают на дно. Впервые Тур Хейердал обратил внимание общественности на то, что во время его путешествия через Тихий океан на плоту «Кон-Тики» (1947 г.) повсюду по пути следования на поверхности воды приходилось видеть пятна нефти. Сегодня почти во всех районах мирового океана в результате аварий танкеров или неосмотрительного бурения нефтяных скважин можно обнаружить нефтяные загрязнения. Морские воды вблизи берегов загрязнены нитратами и фосфатами, что приводит к массовому росту водорослей и оскудению рыбных запасов, а также уменьшению концентрации кислорода в воде. Еще за десятилетия до появления видимых следов загрязнений в океанах вода во множестве рек была настолько загрязнена, что вымерли многие породы рыб.
Если судить по публикациям последних нескольких лет и перечню докладов, представляемых ежегодно на Питсбургской конференции по аналитической химии и прикладной спектроскопии в США, количество работ по определению загрязняющих веществ в воде неуклонно растет и существенно опережает число аналогичных публикаций по определению загрязнений воздуха, почвы, донных отложений, бытовых и промышленных отходов, растительности, биосред и других объектов. Очевидно это связано с важностью такого рода анализов для здоровья людей, особенно на фоне постоянно возрастающего загрязнения водных источников, в том числе и водопроводной воды.[2]
Растущая осведомленность имела следствием усиление обеспокоенности общества состоянием окружающей среды и, в особенности, качеством воды. Более столетия индустриальные районы, такие как Северная Америка, Западная Европа и Япония, успешно справлялись со значительными источниками микробиологического загрязнения, но позднее столкнулись с проблемами эвтрофикации, закисления и нитратного загрязнения. В последнее десятилетие было достигнуто единое мнение относительно опасности органических загрязнителей и тяжелых металлов, и многие крупные специалисты сейчас заняты решением данной проблемы.
Поэтому в некоторых странах составлены списки приоритетных загрязнителей природной среды, которые для различных матриц (воды, почвы, воздуха и др.) содержат примерно 100—150 наиболее опасных загрязнителей, постоянно встречающихся в объектах окружающей среды. Их определение необходимо для оценки качества воздуха и воды и степени загрязнения почвы (оценки экологической ситуации), а также для постоянного контроля загрязнителей при функционировании систем очистки и с целью выяснения динамики их роста (или снижения) и изучения возможных изменений (превращений) под действием различных факторов.
Такие списки есть в США в странах ЕС, но в России пока еще нет научно обоснованных (с точки зрения экологии, токсикологии, гигиены, клинической медицины и экоаналитики) перечней приоритетных загрязнителей для воды, воздуха или почвы, что затрудняет периодический рутинный контроль их содержания в различных природных средах.
Последнее обстоятельство осложняется еще и тем, что в России идеология экологического химического анализа по существу предполагает определение индивидуальных загрязнителей по индивидуальным методикам, что практически невыполнимо, так как таких методик (по количеству нормированных токсичных веществ в воздухе, воде, почве и биосредах) в России более 7000, и использование этого подхода представляется абсурдным. В самом деле, трудно представить, как будет действовать аналитик, определяя (например, в виде) по индивидуальной методике сначала бензол, затем толуол, ксилолы и т. д.
Такого рода анализы не имеют смысла, так как в воде (как и в других матрицах — воздухе, почве, донных осадках, твердых отходах и пр.) обычно присутствует целая группа органических загрязнителей одного класса: 20—30 алкилбензолов, столько же галогенуглеводородов и многих других органических соединений. В смеси загрязнителей из 100 и более компонентов невозможно за реальное время определить по индивидуальным методикам каждый из этих компонентов.
По этой причине зарубежные методики давно уже ориентированы на одновременное определение целых классов органических соединений с использованием традиционных для экоаналитики методов идентификации и количественного анализа (ГХ, ВЭЖХ, ГХ/МС, ВЭЖХ/МС, ГХ/ИК- фурьс и др.).
В отсутствие российских списков приоритетных загрязнителей можно, на наш взгляд, пользоваться аналогичными списками США и стран Европы (списки и методики ЕС, ЕРА, ASTM, NIOSH и OSHA[3]), тем более, что загрязнители воды практически одинаковы в различных странах, и их состав в основном определяется промышленными и коммунальными стоками [30].
В монографии мы постарались наиболее полно представить новые технологии анализа загрязненных вод (пробоподготовка и анализ), а также современные экоаналитические методики определения приоритетных загрязнителей воды — как официальные (стандартные), так и оригинальные методики, опубликованные в течение 2000—2008 гг.
Монография предназначена как для профессионалов, работающих в области аналитической химии, так и для аналитиков заводских и отраслевых лабораторий. Она может оказаться полезной студентам и аспирантам химических, медицинских и экологических специальностей вузов, а также всем специалистам, соприкасающимся с вопросами охраны окружающей среды.
Авторы выражают благодарность за представленные материалы Г.Г. Васиярову, В.А. Калинину, Н.К. Куцевой, Ю.М. Дедкову и фирме «Интерлаб» (США, Московское представительство).
- [1] Человек за свою жизнь выпивает около 70 т воды.
- [2] Около 50% населения России вынуждено пить воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по различным показателям.
- [3] ЕРА — Агентство по охране окружающей среды (США); NIOSH — Национальныйинститут профессиональной безопасности и здоровья (США); OSHA — Администрация(управление) профессиональной безопасности и здоровья (США); ASTM — Американскоеобщество испытания материалов.
