IV. Организация систем мониторинга и метрологическое обеспечение мониторинга загрязнения объектов опс

1. Методы анализа объектов ос и оценки экологической ситуации

Компонентный анализ заключается в установлении качественного и кол-го состава пробы (компонентами являются хим. элементы или соединения).

Динамический анализ – быстро и часто выполняемые определения для контроля за потоками веществ и для наблюдения изменения состава объектов во времени.

Локально-распределительный анализ – последовательное точечное исследование поверхностного слоя объекта. Для ряда точек получают информацию о природе и кол-ом содержанием составных частей. Возможен послойный анализ. Метод применяют для изучения распределения примеси на поверхности и в объеме анализируемого объекта с целью установления неоднородности объекта.

Контактные методы – методы, позволяющие получать аналитический сигнал при непосредственном контакте с анализируемыми объектами.

Контактные методы анализа, используемые в современных лабораториях, занимающихся контролем качества ОС, включают:

1. спектроскопические и другие оптические методы:

Спектроскопические методы анализа основаны на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Это взаимодействие сопровождается испусканием излучения, поглощением, отражением и рассеиванием излучения. Возникающие сигналы несут кач-ую и кол-ую информацию о веществе. Кач-ую информацию несет частота сигнала, связанная с природой вещества; кол-ую – интенсивность сигнала, зависящия от его кол-ва.

• фотометрический метод, основанный на сравнении оптических плотностей исследуемой и контрольной жидкостей. К разновидностям фотометрического метода относятся: фотоколоритмический, спектрофотометрический, турбидиметрический, нефелометрический и флуориметрический (люминесцентный).

• Спектрофотометрический метод основан на тех же принципах, что и фотоколоритмический, но в спектрометрическом используется поглощение монохроматического света.

• Турбидиметрический метод применяется для определения кол-ва веществ, которые находятся во взвешенном состоянии, посредством измерения интенсивности прошедшего света через контролируемый раствор пробы.

• Нефелометрический метод отличается от турбидиметрического тем, что измеряется на прошедший через суспензию свет, а рассеянный.

• Возможность использования флуорометрического (люминесцентного) метода для аналитических целей связана с тем, что некоторые вещества при возбуждении ультрафиолетовым излучением сильно флуоресцируют. Этот метод имеет ограниченное применение. Точным и чувствительным он является для интенсивно флуоресцирующих веществ. Люминесцентный метод анализа, позволяющий определять как суммарное содержание загрязняющих веществ, так и индивидуальные соединения, является надежным, экспрессным и высокочувствительным методом контроля супертоксикантов. Наибольшее применение находят фотолюминесцентные методы (флуоресценция и фосфоресценция), источником возбуждения в которых служат ртутно-кварцевые лампы

• атомно-эмиссионная спектроскопия основана на испускании излучения атомами, возбуждающими кинетическую энергию плазмы, дугового или искрового разряда. Данный спектральный анализ является наиболее экспрессным и универсальным методом определения токсичных микроэлементов в объектах ОС. В сочетании с предварительным концентрированием он применяется для определения большого числа элементов (до 35). При этом атомы и ионы переходят из возбужденного состояния в более энергетически низкое и излучают свет, что приводит к появлению характерных для каждого элемента спектральных линий.

• атомно-абсорбционная спектроскопия – основана на измерении поглощения резонансной линии свободными атомами определяемого элемента, находящимися в возбужденном состоянии, при прохождении света через пары исследуемого образца. Метод обладает высокой экспрессностью и точностью. В настоящее время этим методом можно определять концентрации более 70 хим. элементов в разных объектах.

• масс-спектрометрический метод заключается в ионизации газообразной пробы электронной бомбардировкой, после чего образующиеся ионы подвергаются воздействию магнитного поля. В зависимости от массы и заряда ионы отклоняются с различной скоростью и соответствующим образом разделяются. Особенностью метода является малый объем пробы и высокая избирательность.

2. хроматографические методы позволяют определять малые кол-ва веществ, не обладающих специфическими реакциями и анализировать смеси, состоящие из десятков и сотен компонентов с близкими свойствами; используют газовую хроматографию (капиллярную газовую хроматографию); высокоэффективную жидкостную хроматографию, тонкослойную, гель-хроматографию, хромато-масс-спектрометрию.

3. электрохимические методы: вольтамперометрия, потенциометрия, кулонометрия и др. – в решении проблем ОС занимают одно из первых мест. Особенность этой группы методов состоит в том, что аналитический сигнал возникает за счет протекания процессов, связанных с переносом электрических зарядов и определяется одним или несколькими параметрами: равновесным или неравновесным электродным потенциалом, потенциалом разложения (восстановления или окисления), током собственно электролиза, емкостью двойного электрического слоя и т.д.

Вольтамперометрический метод (ВАМ) основан на изучении вольтамперометрических кривых, получаемых в результате электролиза раствора анализируемого вещества при изменении напряжения и фиксировании при этом силы тока. Является одним из эффективных методов определения металлов в воде. Преимуществом данного метода применительно к анализу природных вод является то, что он позволяет наряду с определением концентрации идентифицировать и форму нахождения металлов в воде. Их идентификация и количественное определение позволяет качество воды, тем выше, чем между содержанием химических элементов в воде и ее токсичностью не существует однозначной связи. Токсичность прир.вод в большей степени определяется физико-хим. свойствами и формой нахождения элементов в них. Преимуществами ВАМ являются: универсальность, быстрота определения, возможность определения нескольких веществ без предварительного разделения, высокая точность, применимость к анализу небольших содержаний определяемого компонента. Недостатками являются: невысокая чувствительность и точность.

Метод прямой кондуктометрии основан на том, что в области разбавленных и умеренно концентрированных растворов электрическая проводимость растет с увеличением концентрации электролита. Кондуктометрические измерения дают информацию в основном лишь об общей концентрации ионов в растворе. Малая селективность данного метода является одним из его существенных ограничений.

В кулонометрических методах определяют кол-во электричества, которое расходуется в ходе электрохим.реакции. Данный метод позволяет определить очень небольшое содержание вещества с высокой точностью. Кулонометрия характеризуется также высокой селективностью, позволяя определить многие вещества в растворе без предварительного хим.разделения.