Розділ 2. Мікроелементи

До цієї групи компонентів природних вод належать сполуки важких металів і деяких неметалів (фтору, йоду, бору та ін.), вміст яких у поверхневих водах суходолу коливається в межах кількох десятків мікрограмів на 1 дм³ і менше. Деякі з них − манган, мідь, цинк, кобальт і молібден входять до складу так званих біометалів, які є каталізаторами біохімічних процесів в організмі людини, тварин і рослин, зокрема гідробіонтів, і без яких живі істоти не можуть розвиватись. Однак, якщо їх концентрації перевищують гранично допустимі, то ці елементи виявляють токсичні властивості. Тому систематичний моніторинг біометалів у поверхневих водах суходолу є якщо не обов'язковим, то вельми бажаним.

Інші мікроелементи, особливо такі, як ртуть, свинець, кадмій, хром тощо, є антропогенними забруднювачами і виявляють токсичні властивості. їх визначають в основному в районах змішування природних вод зі стічними водами промислових зон та окремих господарських об'єктів.

У природних водах значна частка мікроелементів входить до складу зависей та колоїдів, тому при збільшенні каламутності води вони практично повністю можуть міститись у зависях і колоїдах. До складу зависей входять переважно катіони металів, які утворюють малорозчинні оксиди та гідроксиди − оксид мангану, гідроксиди свинцю, кадмію, ртуті, міді та ін. Амфотерні елементи, які у природних водах містяться у вигляді оксоаніонів, наприклад МоО₄^2-, VO₃^- та аніони неметалів, сорбуються на зависях гірше. У міру підвищення рН води сорбція мікроелементів збільшується.

У зв'язку з цим під час еколого-гідрохімічних досліджень вміст мікроелементів визначають як у розчиненому, так і в завислому стані. При виконанні спеціальних досліджень мікроелементи визначають у розчиненому, колоїдному та завислому стані.

Розчинні форми мікроелементів у природних водах є досить різноманітними. Залежно від рН води та концентрації неорганічних й особливо органічних речовин іони важких металів зв'язуються в комплексні сполуки в основному з високомолекулярними гумусовими речовинами та з аніонами низькомолекулярних карбонових і оксикарбонових кислот. Утворення комплексних сполук найменш характерне для іонів мангану та молібдену. Інші метали зв'язані в комплексні сполуки більшою мірою (на 20 − 90 %), а іони ртуті в умовах природних вод практично повністю входять до складу комплексів. Найхарактерніші молекулярні маси комплексних сполук мікроелементів наведено в табл. 2. Більшість мікроелементів утворює високомолекулярні комплексні сполуки; для іонів ртуті характерні низькомолекулярні комплекси.

Таблиця 2. Середній ступінь зв'язування іонів деяких мікроелементів у комплексні сполуки з органічними речовинами природних вод, %

Іон мікроелемента	Молекулярна маса комплексних сполук, кДа
	> 100		100 − 10	10 − 1	<1
Мn2+	15,1		26,3	31,0	27,6
Сu2+	15,0		23,2	43,8	18,0
Zn2+	−		27,5	39,0	33,5
Со2+	−		37,5	46,5	16,0
Ni2+	−		33,0	18,0	49,0
Сd2+	25,7		22,7	14,0	37,6
РЬ2+	36,7		30,6	15,2	17,5
Hg2+	5,7		6,4	43,6	44,3

Зв'язування іонів металів у комплексні сполуки заважає їх визначенню.Тому перед аналізом потрібно зруйнувати комплексні сполуки за допомогою таких методів, як фотохімічна деструкція, мікрохвильова деструкція, метод «мокрого спалювання», опроміненням ультразвуком.

Токсичність іонів металів, які не входять до складу комплексів, для гідробіонтів, як правило, значно вища, ніж токсичність їхніх комплексних сполук, особливо з високомолекулярними органічними речовинами природного походження. Тому під час еколого-токсикологічних досліджень по можливості потрібно визначати не тільки загальний вміст металів, а й вміст вільних іонів, не зв'язаних у комплексні сполуки. Для цього використовують кінетичні та інверсійно-вольтамтерометричний методи.

Під час визначення вмісту мікроелементів особливу увагу потрібно приділити очищенню реагентів та їхніх розчинів від важких металів. Для приготування й розбавляння розчинів слід використовувати тільки бідистильовану воду, перегнану в кварцовому дистиляторі, або деіонізовану воду.

Щоб очистити мембранні та паперові фільтри, їх витримують упродовж 10 − 12 год при 60 °С у розчині соляної кислоти кваліфікації х.ч. за рН~3, промивають бідистильованою водою до видалення хлорид-іонів (контроль за допомогою розчину АgNO₃) і висушують за кімнатної температури.