При проведении оценки качественных и токсикологических показателей почв и грунтов руководствовались нормативными документами и особый упор делали на исследования валовых форм, подвижных форм, качественных и токсикологических показателей [103-105, 111-114,117, 124-127, 133-139]. Необходимо обратить внимание, что единой системы к проведению химического состава донных отложений нет и поэтому руководствовались методами оценки, базирующимися на проведении контроля показателей химического состава вод, почв, грунтов и минеральных веществ.  При проведении оценки химических показателей и показателей активности радионуклидов донных отложений использовались практически тех же методов анализа, как и в случае проведения химического контроля почв, грунтов и вод [104-106, 111-113, 141]. 

В качестве основных методов контроля физико-химических показателей почв, грунтов, донных отложений были использованы ситование с целью определения размеров зерен фракций, гравиметрия, объемный анализ, спектрофотометрический контроля, атомная адсорбция, титрование, и рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектральный метод анализа. Каждый из методов направлен на обеспечение необходимых показателей точности результатов измерений по идентифицируемым показателям контроля. 

При проведении лабораторного контроля калибровку аналитического оборудования, а также методов контроля, производили с использованием стандартных образцов свойств и состава почвенных материалов, донных отложений, горных пород с известным содержанием химических компонентов. Это позволяет обеспечить точность измерений согласно нормативным документам. При проведении исследований были использованы стандартные образцы с целью калибровки измерительного оборудования и оценки качества проводимых испытаний:

1. ГСО 11369-2019 Чернозем южный среднесуглинистый.  СО состава САЧюжП-02,
2. ГСО 11941-2022 Чернозем типичный карбонатный легкосуглинистый. САЧП-05/2022,
3. ГСО 11571-2020 (САДПП-07/2020) СО состава почвы дерново-подзолистой тяжелосуглинистой 
4. ГСО 2156-81 СО состава руды слюдисто-полевошпат-гентгельвиновой.  
5. ГСО 7185-95 СО состава почвы дерново-подзолистой (ПДП). 
6. ГСО 7187-95 СО состава почвы лессовый суглинок (солончак) (ПСТ)
7. ГСО 3132-85 СО состава терригенного фонового ила типа СГХ-3;
8. ГСО 7126-94СО состава байкальского ила типа БИЛ-1 (); 
9. ГСО 7176-95СО состава донных отложений озера Байкал типа БИЛ-2;
10. ГСО 3333-85СО состава Щелочного агпаитового гранита типа СГ-3;
11. ГСО 3192-85СО состава Полевошпат-содержащего доломита типа СИ-3.

В целях дальнейшего проведения аналитических работ все образцы почв/грунтов, донных отложений были подвергнуты высушиванию  при температуре 110-120 гр С и предварительному измельчению комковых слипшихся форм. Далее донные отложения подвергались дополнительному ситованию с целью определения размеров зерен гранулометрического состава. 

При проведении оценки гранулометрического состава предпочтительно использовать готовые нормативные документы [133-134], которые устанавливают порядок проведения оценки массового содержания частиц различной крупности методами ситования по ГОСТ 12536-79, ГОСТ 12536 – 2014 [133-134]. Ситовой метод подразумевает использование набора сит с различными диаметрами отверстий ячеек и специального встряхивателя или вибропривода. В настоящем исследовании были предложены сита с широким диапазоном оценки зернового состава. Набор сит был укомплектован ситами со следующими размерами ячеек (в мм): 2.50, 1.60, 1.00, 0.63, 0.40, 0.315, 0.20, 0.16, 0.10, 0.063, 0.050. Это позволяет провести более детальное исследование фракционного состава зерен частиц грунтов. В качестве встряхивающего устройства для набора сит использовался вибропривод типа ВП-50 производства ООО "ВИБРОТЕХНИК" (Россия). Перед проведением ситового анализа пробы просушивают до сухого состояния при температуре 105°С– 110°С. Далее взвешенную пробу грунта просеивают сквозь набор сит с поддоном ручным или механизированным способом. Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхиванием каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжают до тех пор, пока частицы не перестанут выпадать на бумагу.

В целях проведения оперативной оценки химического содержания валовых и основных породообразующих форм элементов в образцах почв, грунтов и донных отложений использовали рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектральный метод анализа согласно СТ РК 2.273-2013 «Методики выполнения измерений рентгеноспектральные. Общие требования» и ГОСТ 33850-2016 «Почвы. Определение химического состава методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии», что позволяет значительно повысить скорость проводимых исследований [103-104]. При этом качество и точность проводимых измерений химических показателей соответствует метрологическим требованиям. При проведении измерений в качестве эталонов сравнения использовали стандартные образцы химического состава близких по типу почв и силикатных горных пород. По результатам лабораторных исследований были получены показатели общих (валовых) форм содержания химических элементов, включая содержание таких компонентов как Al2O3, SiO2, Fe (в перерасчете на Fe2О3), Р, S, K (в перерасчете на K2О), Ca, Mg, Mn,  Ti (в перерасчете на TiО2), Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Pb, др.. 

Наиболее простая пробоподготовка образцов для проведения рентгенфлоуресцентного спектрального анализа включает в себя следующие операции:

1. просушивание образцов до сухого состояния при температуре 105°С– 110°С;  
2. тщательное перемешивание сухих образцов с целью гомогенизации состава проб;
3. измельчение проб до размеров зерна не более 1 мм;
4. истирание измельченных проб до порошка с размером зерна в пределах 0,05-0,063 мм с использованием мельницы вибрационного типа (возможный вариант PARATUSmill M102);
5. насыпание порошка в кюветы (марка Chemplex 1330-SE) с дном в виде майларовой пленки толщиной 3-5 микрон;
6. изоляция и хранение кювет в чистом эксикаторе с плотно закрытой крышкой. 

Для достижения более высокой степени однородности и плотности фазового состава проб возможно использовать пресса специальные для подготовки проб под проведение рентгенфлоуресцентного спектрального анализа. Нами использовался пресс с гидравлический усилием на 40 тонн типа Atlas Autotouch 40T Specac (Великобритания).

РФСА анализ проводили с использованием таких приборов как Olympus VANTA С (производство США) и Shimadzu EDX 7000P (Япония). 

При проведении оценки рН среды проводят путем извлечения водорастворимых солей из почвы дистиллированной водой при отношении почвы к воде 1:5 и определении удельной электрической проводимости водной вытяжки с помощью кондуктометра и рН-метра. 

Органическое вещество (гумус) в почве определяют фотометрическими и гравиметрическими методами согласно ГОСТ 26213-91, основанными на окислении органического вещества раствором двухромовокислого калия в серной кислоте и последующем определении трехвалентного хрома, эквивалентного содержанию органического вещества [138]. Содержание нитратов определяют ионометрическим методом.  Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу проводят по методу Мачигина в модификации ЦИНАО, основанном на извлечении подвижных соединений фосфора и калия из почвы раствором углекислого аммония и последующем определении фосфора в виде синего фосфорно-молибденового комплекса на фотоэлектроколориметре и калия — на пламенном фотометре. 

Определение подвижной серы, включая общее содержание сульфатов и гидросульфатов, проводят по методу ЦИНАО, сущность которого заключается в извлечении подвижной серы из почвы раствором хлористого калия, осаждении сульфатов хлористым барием и последующем турбидиметрическом определении их в виде сульфата бария по оптической плотности взвеси [127]. 

Определение минерализации и удельной электрической проводимости, проводят согласно ГОСТ 26423-85. 

Определение большей части показателей подвижных форм металлов и проводили с использованием также атомно-эмиссионных методов контроля и соответствующей подготовки образцов.  

При проведении оценки содержания тяжелых элементов, металлов в виде валовых и подвижных форм применяли рекомендации СТ РК 2.377-2015 [141]. Стандарт предназначен для применения в геологоразведке, лабораториях охраны окружающей среды, санитарных лабораториях промышленных предприятий при осуществлении экологического контроля, а также научных исследованиях, и устанавливает практически удобные аналитические формы выполнения измерений массовой доли ванадия, кадмия, кобальта, марганца, меди, мышьяка, никеля, ртути, свинца, хрома и цинка в пробах почв, грунтов и донных отложений методом атомно-абсорбционной спектроскопии.  В зависимости от способа извлечения элементов из пробы результаты анализа выражаются либо как валовое содержание соответствующего элемента, либо как содержание кислоторастворимых форм или подвижных форм.

ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3.78-2013 также устанавливает оптимальные методы экстракции и последующего определения атомно-адсорбционным методом содержания подвижных форм металлов: меди, цинка, свинца, кадмия, марганца, никеля, кобальта, хрома в почвах, грунтах, донных отложениях, осадках сточных вод. Необходимо отметить, что наиболее оптимальным методом стабилизации подвижных форм металлов в экстрактах водных почвенных вытяжек является ацетатно-аммонийным буферный раствор с pH = 4,8. Данный буфер рекомендован для экстракции рядом нормативных документов.

Авторы исследования считают, что данный буферный раствор является наиболее удобным для отражения реальной концентрации подвижных форм, так как применение растворов азотной или серной кислот приводит к разрушению связанных валовых форм элементов и выделению их в подвижные формы. Реальная рН почв, грунтов и донных отложений как правило близка к нейтральной или имеет слабо щелочной характер. 

[Источники]