Особенности определения супертоксикантов

Проблемой в анализе следовых количеств вещества является отсутствие методов, в одинаковой мере специфичных и чувствительных для соединений различных классов. Ряд компонентов удается идентифицировать только благодаря применению взаимно дополняющих методов, например, газо-жидкостная хроматография – масс-спектрометрия БЖХ - МС, газо-жидкостная хроматография – фурье-спектроскопия в инфракрасной области (ГЖХ – ИК-ФС).

С помощью хромато-масс-спектрометрии можно определить молекулярную массу вещества и получить данные о его структуре, но метод мало информативен при идентификации функциональных групп. В то же время такая информация легко может быть получена методом ГЖХ–ИК–ФС.

Методы скрининга в анализе супертоксикантов

Т.к. анализ следовых количеств веществ чрезвычайно дорог, очень часто появляется необходимость в быстрых и достаточно простых методах обнаружения загрязняющих веществ (суперэкотоксикантов). В таких случаях применяют методологию скрининга, которая допускает неправильные положительные («+») результаты, но полностью исключает неправильные отрицательные («–») результаты. При этом пробы, давшие «+» результат, анализируются далее с применением более современных и чувствительных методов, в то время как «–» результаты скрининга принимают без дополнительной проверки. Таким образом, удается значительно сократить объем работы и удешевить стоимость аналитического контроля.

Обязательным условием скрининга является наличие «+» аналитического сигнала в тех случаях, когда загрязняющее вещество присутствует в пробе на уровне ПДК.

Надежность результатов скрининга повышается при использовании двух независимых методов, например, иммунохим. анализа и тонкослойной хроматографии.

Кроме методов инструментального анализа для определения суперэкотоксикантов применяют также микро- и ультрамикрометоды обнаружения, основанные на ферментативных и иммунохим-х реакциях. Основная сфера применения ферментативных и иммунохим-х методов ограничивается веществами, угнетающими ферментные системы и вызывающими в живом организме образование антител (именно к ним относится большинство суперэкотоксикантов). Предел обнаружения ферментативных и иммунохим-х методов очень низок. При этом механизм получения информации о составе анализируемых объектов аналогичен прир.процессам.

Развитие методов определения суперэкотоксикантов направлено на увеличение их чувствительности, точности, специфичности и воспроизводимости, а также на упрощение техники измерений. При выборе наиболее подходящего метода руководствуются следующими критериями: способность метода обеспечивать непосредственное и специфичное измерение аналитического сигнала определяемого соединения; чувствительность, рабочий диапазон концентраций, предел обнаружения, информативность; влияние мешающих компонентов и факторов; возможность автоматизации.

Радиоизотопный анализ

Для контроля за содержанием радионуклидов в прир.объектах в основном находят применение методы радиохимии и -спектрометрии, реже – - и -спектрометрии. Для идентификации радиоактивных изотопов и определения изотопного состава образца оценивают набор энергий излучений, испускаемых радионуклидами образца, т.е. получают данные об энергетических спектрах радиоактивных изотопов. С помощью различных детекторов можно проводить спектрометрию -, - и -излучений, но наиболее широко используется -спектрометрия.

Методы биоиндикации – методы, позволяющие обнаруживать и определять биологически и экологически значимые антропогенные нагрузки на основе реакций на них живых организмов и их сообществ.

Концентрирование хим. элементов живыми организмами обусловлено их собственными физиологическими потребностями. На участках с повышенным содержанием хим. элементов конкретные организмы, или биоиндикаторы, могут аккумулировать те или иные элементы, содержащиеся в повышенных кол-вах. При выборе биоиндикаторов исходят из конкретных задач биоиндикации, учитывая, что каждая группа организмов имеет свои преимущества и недостатки.

К особенностям биоиндикаторов относятся следующие:

• реакция на относительно слабые нагрузки следствие эффекта кумулляции дозы (суммирования вредных эффектов от воздействия загрязнителей; увеличение, собирание, сосредоточение действующего начала);

• суммирование действия различных антропогенных факторов;

• не требуется регистрация химических и физических параметров, характеризующих состояние окружающей среды;

• фиксация скорости проходящих изменений в окружающей среде;

• обнаружение тенденций развития окружающей среды;

• обнаружение возможных путей попадания токсикантов в пищевые цепи;

• возможность оценки и контроля степени воздействия загрязняющих веществ на живые организмы и человека.

Биоиндикационные исследования проводят на основе наблюдений над отдельными видами и группами растений, особенно эпифитными лишайниками, культурными растениями, древесными породами.

В качестве биоиндикаторов можно использовать животных, особенно почвенную фауну, составляющую до 99% биомассы и 95% всех видов. Входящих в наземный зооценоз. Главные требования при выборе животных индикаторов: высокая чувствительность, интенсивный обмен веществ, интенсивное размножение, легкость отбора, чувствительность к изучаемому фактору.

Биотестирование – один из приемов определения степени токсического действия физ-х, хим-х и биол-х неблагоприятных факторов среды, потенциально опасных для живых организмов экосистем, в контролируемых экспериментальных лабораторных или натурных условиях путем регистрации изменений биол-и значимых показателей исследуемых объектов ОС с последующей оценкой их состояния в соответствии с выбранным критерием токсичности.

При биол-м тестировании используемое хим.вещество или смесь веществ в определенной концентрации помещаю в среду обитания животных или растений (тест-объектов) и на протяжении фиксированных промежутков времени наблюдают за этими организмами. Концентрация испытуемых веществ, при которой животные или растения не погибают в течение длительного периода времени, и не происходит заметных изменений в скорости их роста и развития, считается безвредной.

Применение биохим-х и генетических тест-систем для слежения за присутствием ксенобиотиков в ОС является дополнением к химико-аналитическим методам.

Дистанционные методы исследования ОС – методы изучения качества ОС и природных ресурсов с помощью космической техники, самолетов и др. технических средств, позволяющие вести наблюдения на различном удалении от объекта.

Дистанционные методы основаны на том, что любой объект излучает и отражает электромагнитную энергию в соответствии с особенностями его природы. Различия в длинах волн и интенсивности излучения используются для познания свойств удаленного объекта без непосредственного контакта с ним. Иногда регистрируемое в определенном спектральном диапазоне излучение несет информацию о единственном интересующем исследователя свойстве объекта и позволяет выделить этот объект из общего фона. Современная техника дистанционных съемок позволяет регистрировать интенсивность излучения в узких и в широких спектральных диапазонах.

Дистанционные методы позволяют получать информацию об интегральных признаках – характеристиках экол.систем, осредненных в крупных масштабах в пространстве и во времени.

В целях контроля техногенных загрязнений применяют пассивные (основываются на измерении излучения естественных объектов: Солнца, Луны, звезд, земной поверхности и детектируемых компонентов атмосферы) и активные (основаны на зондировании атмосферы) дистанционные методы.

По этим данным проводят качественное и кол-ое определение компонентов. К числу пассивных относятся методы абсорбционной и эмиссионной спектрорадиометрии. Средства дистанционного контроля на основе этих методов, как правило, достаточно просты, надежны, компактны и дешевы. Однако возможности их применения ограничены: по времени использования в течение суток; по направлениям трасс излучения; по возможности интерпретации данных, получаемых при измерениях; по номенклатуре загрязняющих компонентов.

Методы идентификации примесей в атмосферном воздухе

После отбора проб воздуха, извлечения, концентрирования, разделения примесей возникает необходимость проведения их идентификации установление тождества неизвестного соединения с др-м, известным, на основе составления физ., физ.-хим. и хим. свойств, или кол-го анализа. Идентификацию микропримесей проводят различными способами. Надежными можно считать результаты идентификации, полученные двумя или тремя независимыми методами. Наиболее простыми являются методы, основанные на использовании чувственных цветных реакций на функциональные группы.

Идентификация с использованием хроматографии – наиболее надежным способом идентификации является метод газовой хроматографии в сочетании с др. методами исследований. Идентификацию по параметрам удержания – проводят по удерживаемому объему или по времени удерживания веществ. Эти величины являются характеристикой веществ и неподвижной фазы. Метод идентификации по эталонным веществам – основан на сравнении времени (объема) удерживания неизвестного компонента и известного вещества, проанализированного в тех же условиях. Идентификация методом реакционной хроматографии – основана на хим.взаимодействии компонентов смеси непосредственно в хроматографической системе, вне ее, до или после разделения компонентов анализируемой смеси.

Способ вычитания основан на реакции селективного образования каким-либо из компонентов разделяемой смеси нелетучих соединений с реагентом, помещенным непосредственно в аналитическую колонку или короткую трубку (реакционную петлю) до или после аналитической колонки. «Вычитание» может быть осуществлено в результате необратимо протекающих хим.реакций либо из-за необратимой сорбции компонентов неподвижной фазой. Сопоставление хроматограмм, полученных до и после удаления из исходной смеси тех или иных компонентов, позволяет провести их групповую идентификацию.

Идентификация с использованием селективных детекторов – один из наиболее эффективных способов идентификации. Детекторы избирательно регистрируют определенный класс соединений.

Также используют идентификацию с использованием хромато-масс-спектрометрии.

Линейно-колористические экспресс-методы оценки загрязненности воздуха рабочих зон (использование индикаторных трубок).

Определение вредных веществ в воздухе с применением индикаторных трубок основано на линейно-колористическом принципе, отражающем зависимость длины окрашенного слоя от концентрации вещества. Концентрацию вредного вещества находят по шкале, прилагаемой или нанесенной на трубку.

Анализ атмосферного воздуха с помощью автоматических средств контроля

В целях диагностики состава атмосферы, для оснащения автоматических станций и газоаналитических лабораторий приняты два типа рабочих инструментальных комплексов: специальные автоматические средства (САС), обеспечивающие контроль микрокомпонентов, имеющих национальное и глобальное значение (приоритетные компоненты) со шкалами в единицах концентрации измеряемого компонента; универсальные лабораторные автоматизированные средства (УЛАС), обеспечивающие контроль микрокомпонентов регионального (локального) значения (неприоритетные компонент).