Класифікація та методика оцінки мілітарного забруднення грунтів: Схеми відбору проб ґрунту за мілітарного забруднення
Забруднювачі в ґрунті та інших твердих середовищах часто розподіляються нерівномірно за територією дослідження. Звичайні підходи до відбору проб ґрунту, які не враховують цю неоднорідність, можуть призвести до завищеної або заниженої оцінки концентрації забруднюючих речовин, що призведе до помилок у прийнятті рішень.
Під час дослідження забруднення потрібно визначити вибірку даних, концентрації речовин, на які відстані вони можуть бути поширені або глибиною від джерела [75-81]. Інформація з такої вибірки може бути використана як вхідні дані для уточнення меж зони експозиції (DU). SU визначають масштаб вибірки для відбору зразків ґрунту (ISM) та оцінки концентрації, тоді як DU визначають масштаб рішення на основі цієї вибірки. Одним із застосувань SU є збір інформації про середні концентрації забруднюючих речовин у ґрунті в підзонах DU, де концентрації в ґрунті, як підозрюється, відрізняються на основі CSM.
Однак такий підхід може бути невідповідним для місця зберігання боєприпасів, де є або були присутні елементи радіусу дії (райони ураження цілей, лінії вогню тощо) під час викиду забруднення. Для таких ділянок DU повинні бути визначені для кожної області, що представляє унікальний профіль вивільнення, щоб допомогти у характеристиці ділянок щодо природи та масштабу (N&E). Припускається, що площа та глибина ПВ мають відносно однорідні концентрації забруднюючих речовин або вони вже продемонстровані пілотними дослідженнями, що є результатом подібних механізмів вивільнення джерела або механізмів розсіювання.
Крок 3 DQO: ідентифікація вхідної інформації. У міру розробки плану вибірки та аналізу команда проекту повинна оцінити, яка конкретна інформація потрібна для оцінки цілей дослідження. Зокрема, при розробці підходу до вибірки вони повинні враховувати конкретну мету кожної частини зібраних даних. Зразки можна зібрати від DU або SU, але віднесення зони відбору проб до тієї чи іншої категорії залежить від того, для чого вона буде використовуватися.
Щоб зібрати значущі дані для вихідних територій, команда проекту може використовувати історичну інформацію про місце, аерофотознімки, супутникові зображення та інші історичні джерела, щоб допомогти визначити території, які необхідно дослідити. Для оцінки впливу необхідно розробити CSM (етап 1 DQO) та інтегрувати його з характеристиками ресурсів/середовища існування на ділянці, яка потенційно зазнає впливу. DU вихідної області.
Ґрунтові проби відбирають і досліджують для того, щоб визначити взаємозалежні фізичні, хімічні, біологічні і радіологічні параметри. Відбирання проб проводиться, коли неможливо дослідити ґрунтову товщу цілком. Відібрані проби повинні якомога повніше відбивати властивості того цілого, яке буде охарактеризоване, і щоб це забезпечити, потрібно зробити все можливе, щоб проби не зазнавали жодних змін в інтервалі між відбиранням проб і їхнім досліджуванням [22].
Існують такі типи проб:
- порушені проби (масово-пропорційне відбирання проб, проби, отримані без будь-якої спроби зберегти структуру ґрунту - зв'язок між частками ґрунту слабшає, і вони розділяються в процесі відбирання проб.);
- непорушені проби (пропорційне об’єму відбирання проб, проби отримані з використанням методу, призначеного для збереження структури ґрунту).
Відбирання проб багатофазних систем, таких як ґрунт, що містить воду чи гази, які природно не належать ґрунту, може бути особливо проблематичним [6].
Перш ніж розробити програму відбору проб, потрібно визначити мету, тому що вона є головним визначальним фактором, наприклад, положення і щільності точок відбору проб, часу відбору проб, методів відбору, наступної обробки і аналітичних вимог; від складання і виконання відповідної програми відбору проб залежить, чи досягне дослідження ґрунту цілком своїх цілей [9].
Основні цілі відбору ґрунтових проб:
- відбір проб для визначення загальної якості ґрунту;
- відбір проб для підтримки юридичної чи контролюючої дії;
- відбір проб як частина оцінки небезпеки чи ризику.
Діагональні схеми спрямовані на оцінку забруднення і однорідність розподілу речовин, придатні тільки для однорідно розвинутих площ. З частин площі, які мають відхилення, проби мають відбиратися окремо, рекомендується застосування більше ніж однієї діагоналі (наприклад, рівнобіжні чи X-форма); відстань між точками відбору проб однакова для кожної діагоналі, тобто на більш коротких діагоналях менше точок відбору проб: вибір точки відбору проб не залежить від місцевих характеристик. Точки бажано встановлювати, вимірюючи відстань кроками [62].
Рисунок 8. Схеми відбору проб ґрунту методом діагоналей
Схема відбору проб за зиґзаґоподібним перетинанням робиться для площ, на яких здійснюється постійний моніторинг, щоб одержати інформацію про довгострокові зміни унаслідок впливу людини в межах обраних ділянок [27].
Рисунок 9. Схема відбору проб за зиґзаґоподібним перетинанням
Порядок дій за відбору проб методом обертових діагоналей:
a) вибрати репрезентативну площу приблизно в 1000 м2;
b) розділити цю площу на чотири квадрати, кожний по 250 м2;
c) у межах кожного квадрата провести по дві діагоналі, уздовж кожної з який буде отримано дев'ять проб;
d) відібрати проби відповідно до певних вимог;
e) підготувати комплексні зразки 1, 2, і 3 шляхом:
-
-
- змішування одиничних проб на позиціях 1, 4, 7, 10, 13, і 16, щоб дати комплексний зразок 1;
- змішування одиничних проб на позиціях 2, 5, 8, 11, 14, і 17, щоб дати комплексний зразок 2;
- змішування одиничних проб на позиціях 3, 6, 9, 12,15, і 18, щоб дати комплексний зразок 3;
-
f) обертальний відбір проб на площі може проводитися шляхом:
-
-
- узяття проб у перетинаннях точок відбору проб (позиції від 1 до 18 на рисунку 10);
- обертання діагоналей за годинниковою стрілкою навколо центра квадрата кроками по 22,5 ° так, щоб у цілому могло бути виконано чотири серії відбору проб у незмінних положеннях.
-
Рисунок 10. Схема відбору проб за методом обертових діагоналей для районів постійного моніторингу
Коли снаряди вибухають, ці детонації призводять до утворення кратера в ґрунті при чому розмір вирв залежить від фізичних властивостей ґрунту. Іноді снаряд може спрацювати без детонації, що призведе до надводного або підповерхневого UXO. На ділянках, де ґрунт кам’янистий або дуже твердий, багато з цих предметів UXO можна побачити на поверхні. У відносно невеликій кількості випадків снаряд частково детонує під час удару, що призводить до так званої детонації низького порядку. У цьому випадку витрачається лише частина вибухової речовини, іноді залишаючи значну частину вибухової речовини в розірваній оболонці або поблизу неї. Іноді детонація високого порядку відбувається досить близько до поверхневого предмета, що не вибухнув, і предмет розірветься без детонації або з детонацією низького порядку.
Відбір проб ґрунту проводився в районах стрільб зі 105-мм гаубиць. Виявлено, що паливо, яке використовується для цих гармат, є одноосновним, а 2,4-ДНТ є залишком з найвищою концентрацією в усіх випадках. Ми не намагалися визначити концентрацію NC, оскільки він є полімерним і не створює проблеми для міграції за межі ділянки, що є головною проблемою для енергетичних залишків. Крім того, немає підтверджених методів для цієї сполуки, якщо вона диспергована в ґрунтовій матриці. Оскільки гранатометні стрільби невеликі, складені зразки, що складаються з 30 інкрементів, були визнані достатніми для отримання репрезентативних зразків поверхневих ґрунтів. На протитанкових ракетних стрільбах основним залишком у поверхневих ґрунтах у районі цілі є октоген із октолу, який використовується як бризантна вибухова речовина. в бойовій частині 66-мм ракет М72. Градієнт концентрації присутній у поверхневих ґрунтах відносно відстані від цілей. Концентрації октогену в поверхневих ґрунтах поблизу цілей зазвичай становлять від сотень до низьких тисяч мг/кг, а концентрація тротилу становить приблизно одну соту від концентрації октогену. Високий вміст октогену в ґрунті на протитанкових ракетних полігонах можна пояснити високою швидкістю руйнування та розриву ракет M72. Для відбору проб область удару повинна бути розділена на зони поблизу цілей, а також зони перед і позаду цілей. Просторова неоднорідність концентрацій залишків у цих місцях є високою, і для того, щоб отримати репрезентативні зразки, необхідно брати багаторазові проби з мінімум 30 приростами. -базова ракета, що використовується в 66-мм ракетах M72. Основне відкладення залишків відбувається за лінією вогню внаслідок зворотного удару цієї зброї. Концентрації, що вищі за низький відсотковий рівень, іноді виявляються в ґрунті на відстані до 25 м за лінією вогню. NG також знаходиться між лінією вогню та мішенню, але концентрація, як правило, на кілька порядків нижча, ніж за лінією вогню. Було встановлено, що багаторазові зразки забезпечують адекватну характеристику зразків із зон удару та вогневих точок на полігонах протитанкових ракет.
Оскільки залишки в цих зразках в основному присутні у вигляді частинок пропеленту, зразки повинні бути оброблені з використанням більших сит (10 меш, 2 мм), ніж рекомендовано в методах SW846 8330 і 8095. Ми також рекомендуємо ретельно подрібнити зразки за допомогою механічної шліфувальної машини перед відбором частин, щоб зберегти їх. репрезентативність частини зразка, яка буде використана для екстракції та аналізу. Більшість Загальна площа артилерійських полігонів, віддалених від вогневих точок і цілей, не забруднена залишками енергетичних сполук. На вогневих точках артилерії та мінометів енергетичними залишками зазвичай є або 2,4-DNT, або NG, залежно від типу палива, що використовується для конкретної вогневої платформи. Залишки можуть відкладатися на відстані до 100 метрів перед дульним зрізом. Для 105-мм гаубиць основним виявленим залишком є 2,4-ДНТ, який може накопичуватися в діапазоні мг/кг для фіксованих вогневих точок. Залишки однобазового палива, що використовується з цією зброєю, поширюються в основному у вигляді згорілих або незгорілих волокон пороху. Залишки відкладень від 155-мм гаубиць і мінометів – це в основному природний газ від дво- або трибазних палив. Здається, що НГ не накопичується до таких високих концентрацій, як для 2,4-ДНТ з одноосновних палив. Залишки пропеленту осідають на поверхні ґрунту, і найвищі концентрації залишаються на поверхні, якщо ґрунт не порушується. Як NG, так і 2,4-DNT осідають у матриці NC-волокна, тим самим, ймовірно, обмежуючи їх біодоступність і здатність до вимивання. Більшість детонацій боєприпасів поблизу цілей на дальності дії є детонаціями високого порядку, і, як виявили Hewitt et al. (2003), здається, вони відкладають дуже мало залишків. Основне відкладення енергетичних залишків відбувається через низькі (часткові) детонації, які можуть відкладати шматки чистої вибухової речовини. Залишкові концентрації в сотні або тисячі мг/кг часто знаходяться на поверхні ґрунту поруч із цими детонаціями. Основними залишками є тротил і гексоген із військового тротилу та композиція B, основні вибухові речовини, які використовуються в мінометах і артилерійських снарядах. Розподіл залишків у зоні ареалу, де відбуваються детонації, найкраще описується як випадково розподілені точкові джерела. Деякі з цих точкових джерел можуть бути спричинені детонаціями низького порядку, які є результатом удару поверхневих предметів, що не розірвалися. Наразі виявлення цих точкових джерел є візуальним, але ведуться дослідження, щоб спробувати розробити можливість виявлення майже в реальному часі. Збір репрезентативних зразків у зонах, які піддаються цим частковим вибухам, є серйозною проблемою, і підходи, що використовують багатокрокову вибірку, не є адекватними. Основними залишками, присутніми на полігонах бомбардування, є, як правило, тротил із тритоналу, який використовується як бризантна вибухівка в більшості бомб. Концентрації можуть становити від десятків до сотень часток на мільйон у воронках від бомб і поблизу них, де відбуваються детонації низького порядку.
Круглі сітки придатні для окреслення обмежених областей забруднення, таких як резервуари для зберігання, але також і вказувати наявність впливу навколо регіонального джерела викидів, наприклад, випадіння промислових підприємств. Відбір проб виконується в секціях концентричних кіл (радіуси яких залежать від передбачуваної площі забруднення) і за лініями восьми головних точок компаса [27].
Рисунок 11. Схема відбору зразків ґрунту методом «круглої сітки»
Рисунок 12. Вирва від розриву міни
Рисунок 13. Механічне пошкодження цілісності ґрунтового тіла з локальним хімічним забрудненням від вибуху снаряду
- Відбір проб, заснований на методі круглих сіток, може забезпечувати отримання різноманітної інформації, а саме:
- щодо концентрацій речовини в центрі сітки (максимальні значення);
- щодо розподілу забруднення (розміри окремої площі зі збільшеним забрудненням);
- форма розподілу забруднення.
Недоліками відбору проб ґрунту за методом круглих сіток, є:
- зіркоподібне (радіальне) місце розташування точок відбору проб є практичним, але не оптимальним. Обертання концентричних кіл на 22,5 ° призводить до більш високої якості схеми;
- відношення щільності точок відбору восьми проб близько до центра і точок відбору восьми проб на більшій відстані у будь-якому випадку не може бути оптимальним;
- круглі сітки припускають однорідний розподіл забруднення в усіх напрямках, а такого не буває;
- круглі сітки звичайно не застосовуються для взяття комплексних зразків.
За систематичного відбору проб ґрунту (так званих «правильних сіток») розміри сітки залежать від необхідного ступеня деталізації. Зазначений інтервал може змінюватись залежно від мети відбору проб. Цей метод використовують як для дослідження забруднення ґрунту, так і з метою визначення рівня родючості ґрунту [18].
Якщо застосовуємо методику правильної сітки, то потрібно провести статистичний аналіз результатів дослідження і розрахунки коєфіцієнту варіації показників.
Перевага методу «правильної сітки» полягає в тому, що її легко розміщати, а розміри сітки легко змінювати. Легко також і виконувати інтерполяцію між точками відбору проб, повертатися до сітки і виконувати більш детальний відбір проб на певних площах з метою встановлення локальних джерел забруднення [62]. Використання даного методу дозволяє установити точки відбору проб на перетині ліній сітки.
Рендомізований метод відбору проб використовується у випадках передбачуваного нерівномірного розташування забруднених зон. Однак за використання цього методу охоплення території дослідження виходить нерівномірним, а інтерполяція між точками відбору проб дещо ускладнюється.
Рисунок 14. Правильний розподіл точок відбору проб на правильній сітці (Ключ забруднення)
Точки відбору проб у межах ділянки відбираються з використанням випадкових чисел, що можуть бути знайдені по таблицях, включених у посібники зі статистики, або можуть бути отримані за допомогою комп'ютерних програм [18].
Рисунок 15. Схема рендомізованого відбору проб ґрунту без сітки
Стратифікований рендомізований відбір проб здійснюється таким чином: ділянка розподіляється на велику кількість чарунок сітки, і в кожній з них вибирається певна кількість рендомізовано розподілених точок відбору проб. Недоліком методу є складнощі щодо інтерполяції між точками відбору проб, адже наступний відбір проб з ділянки для ідентифікації забруднених місць, заснований на первісних точках відбору проб, є утрудненим [62].
Рисунок 16. Схема стратифікованого рендомізованого відбору проб
Нелінійний рендомізований метод відбору проб. За цим методом лише одна з двох координат вибирається випадково. Метод має недоліки щодо інтерполяції між точками відбору проб, адже наступний відбір проб з ділянки для ідентифікації забруднених місць, заснований на первісних точках відбору проб, є ускладненим [62].
Рисунок 17. Схема нелінійного рендомізованого відбору проб ґрунту за правильною сіткою [62]
Метод систематичного відбору проб ґрунту за не прямокутною сіткою використовується у випадку використання рівносторонньої трикутної сітки. Із кожною точкою сітки граничать три точки сітки на унікальній відстані dx. При цьому не існує інших суміжних точок. Вільна відстань між пов'язаними суміжними точками, на якій не відбираються проби, має радіус
На круглій площі (A) проби не відбираються, тому
Рисунок 18. Метод відбору проб з використанням трикутної сітки
Метод відбору проб ґрунту уздовж лінійного джерела. Типи залишків, їх концентрації та розподіли відрізняються залежно від типу стрільби та використовуваного боєприпасу. Найбільша концентрація хімічних залишків для всіх зон удару пов’язана з детонаціями, які поширюють частинки та більші рештки вибухової речовини над поверхнею ґрунту. Детонації низького порядку відбуваються або під час навчання з використання ручних гранат, або за локального роздування вибухових решток за допомогою вибухівки C4. Вибухівка C4, яка використовується для підриву заряду гранати, містить 91% військового RDX, з яких близько 10% становить октоген. Основними енергетичними залишками на стрільбищі ручних гранат є гексоген і тротил із складу B, заряд вибухівки в осколкових гранатах M67 і C13. Для діапазонів, де нещодавно відбулася часткова детонація, концентрації, як правило, знаходяться в діапазоні низьких значень (мг/кг), а розподіл є більш просторово однорідним, ніж в інших типах діапазонів впливу, завдяки тисячам окремих детонацій, які постійно перерозподіляють залишки. Використовується у випадку, якщо забруднення має лінійний характер. Відбір проб рекомендується здійснювати на відстані x один від іншого вище лінії. Наступні проби відбирають на більших відстанях (наприклад 2x) паралельно лінії [24].
Рисунок 19. Схема відбору проб ґрунту уздовж лінійного джерела забруднення
Методика відбору проб ґрунту представлена у ДСТУ 4287:2004, відповідно до якої усе поле потрібно поділити на рівномірні квадрати (5 га 20 га, або скільки Ви вирішите) з центрів яких відбирається одна проба. Далі потрібно для себе пронумерувати ділянки, щоб Ви потім узнали який зразок відповідає який точці або зробити GPS прив’язку. Наприклад, точки 001, 002 будуть відповідати першій точці відбору, яка знаходиться з правого краю поля (див. Стрілка). Якщо на центр поля приходиться виключка (замокає ділянка або не типова), то проба відбирається рядом із ним.
N", "S", "W" і "X" схеми відбору проб використовуються в сільськогосподарському (садівничому) дослідженні землі. Розподіл ґрунтових компонентів є відносно гомогенним, за контур такої схеми береться велика кількість проб, які потім можуть бути зсипані і змішані, щоб одержати один зразок для аналізу. При цьому загальна середня проба (яка віддається на аналіз) складалася з 14-20 точкових, які відібрані буром або лопатою з кола радіусом 3 м з глибини 0-30 см. Діагональна схема відображена на рисунку 20
Рисунок 20. Схема відбору зразків забрудненого грунту
Зразок ґрунту відбираються окремо з кожної глибини в коробочку або поліетиленовий пакет. Кожен зразок ґрунту оснащується биркою в який ручкою (не олівцем зазначається (господарство, область, район, поле, зразок №, глибина відбору, дата відбору). Бирку краще до ґрунту не класти (пакет у пакет і між ними бирку). Зразки у лабораторії зберігають за температури 4-80 С.
Зверніть увагу, що для оцінки забруднення окрім зразків з забрудненої території (вирви, стоянки техніки, капоніри тощо) відбирається також контрольна проба грунту [67] - проба, відібрана за межею зони забруднення на суміжній сформованій (несформованій) земельній ділянці з цільовим призначенням або видом угідь, аналогічними із забрудненою земельною ділянкою. У разі відсутності такої суміжної земельної ділянки проба відбирається на найближче розташованій від зони забруднення сформованій (несформованій) земельній ділянці з цільовим призначенням або видом угідь, аналогічними із забрудненою земельною ділянкою.
Попердній розділ
Наступний розділ
До змісту