1.2. Методики аналізу стану компонентів навколишнього середовища

Проведення контролю за станом довкілля й отримання об’єктивної інформації є важливими ланками у розв’язанні екологічних проблем. Тому особливого значення набуває правильний вибір методики аналізу, відбір проб, проведення досліджень, статистична обробка результатів та інші операції. Особливе значення має правильність визначення великої кількості хімічних інгредієнтів, наявних в об’єктах природного середовища. Багато з них природного походження та завжди присутні у природному середовищі. В той же час велика кількість сполук надходить до середовища внаслідок дії антропогенних факторів. У більшості випадків такі речовини є токсичними і їх необхідно визначати на рівні дуже низьких концентрацій. Наявність великої кількості хімічних компонентів потребує ретельного вибору ефективних методик аналізу, результати яких є базою для обґрунтованого здійснення заходів, спрямованих на збереження навколишнього середовища. Раціональний вибір методики для визначення певного інгредієнта зумовлений, з одного боку, агрегатним станом та якісним і кількісним хімічним складом досліджуваних об’єктів, а з іншого – можливостями самої методики аналізу.

Основними етапами аналізу є вибір методики, відбір проби, підготовка проби до аналізу, виконання аналізу, вимірювання аналітичного сигналу та статистична обробка результатів аналізу.

Вибір оптимальної методики визначається величиною проби, яка залежить від очікуваного вмісту визначуваного інгредієнта та чутливості вимірюваного аналітичного сигналу.

Селективність обраної методики впливає на тривалість та точність аналізу. Чим більш селективною є обрана методика, тим менше часу витрачається на аналіз, тому що немає потреби у виключенні компонентів, які заважають аналізу. Наприклад, атомно-абсорбційне визначення мікроелементів, зокрема, міді, цинку, кобальту та інших, є значно селективнішими, ніж визначення фотометричною методикою.

Можливість виконання аналізу безпосередньо на місці відбору проби є важливою характеристикою методики тому, що хімічний склад природних вод, повітря, донних відкладів може змінюватися в процесі транспортування та зберігання проб. Наприклад, визначення рН та Eh води обов’язково треба на місці відбору проби з урахуванням її температури та інших показників.

Вибір методики аналізу також регламентується межею визначення та точністю аналізу. Тобто конкретні методики та засоби вимірювальної техніки мають нижню та верхню межу визначення та точність (отримання результату з певною похибкою). Таку інформацію можна отримати з характеристики методики виміру, а також з технічної характеристики приладів такої методики. Методики та прилади, вибрані для аналізу, повинні бути затвердженими у відповідних інстанціях саме для вибраних вимірювань.

1.2.1. Характеристика методик аналізу

Аналіз будь-якого об’єкта включає вимірювання аналітичного сигналу з використанням фізичних, хімічних і фізико-хімічних методик.

Фізичні методики ґрунтуються на вимірюванні сигналів, які виникають внаслідок збудження електронів в атомах або молекулах, а також ядерних перетворень (емісійна та атомно-абсорбційна спектроскопія, рентгеноспектральний аналіз, радіометричні методики тощо). Такі методики, як правило, не вимагають проведення хімічної реакції. До фізичних методик також належать оптичні методики (спектрофотометрична, фотометрична), якщо вони застосовуються без попереднього проведення хімічних реакцій окислення-відновлення, комплексо-утворення та ін.

Таблиця 1.1. Загальна характеристика методик аналізу об’єктів природного середовища

Показники	Методики аналізу
	Хімічні	Фізико-хімічні	Фізичні
Мінімальна визначувана концентрація, мг/л (без концентрування)	1,0-0,1	0,05-0,005	0,01-0,001
Точність аналізу, % відн.	0,01-0,5	1-10	2-20
Селективність	добра	Висока	дуже висока
Тривалість аналізу (без підготовки проби), хв.	30-200	15-60	10-30
Ціна вимірювальної апаратури у відносних одиницях	1	20-100	100-500
Можливість швидкого виконання масових аналізів	низька	Середня	висока
Необхідність обслуговуючого персоналу	не потрібна	Бажана	обов’яз­кова
Автоматизація процесів виміру	низька	Середня	висока

Хімічні та фізико-хімічні методики ґрунтуються на кількісному вимірюванні аналітичних сигналів, які виникають внаслідок хімічної реакції визначуваних компонентів з неорганічними та органічними реагентами або які є результатом окисно-відновних процесів на електродах.

Поділ методик на хімічні та фізико-хімічні є умовним. Однак поділ методик вимірювання аналітичного сигналу на три основні групи – фізичні, хімічні та фізико-хімічні є доцільним тому, що вони мають різні можливості, які слід врахувати при виборі оптимальних варіантів аналізу об’єктів навколишнього середовища.

Характеристику методик для аналізу стану довкілля наведено в таблиці 1.3.

Дані таблиці є орієнтовними тому, що окремі методики аналізу можуть бути більш або менш чутливими і точними, ніж зазначено в таблиці.