Тема лекции № 5. Распространенные методы анализа окружающей среды

План лекции: 1. Методы экоаналитического контроля

2. Определение токсичных микрокомпонентов

Цель лекции: Ознокомление более распространенными методами анализа окружающей среды

Конспект лекции:

В этой теме будет дана общая характеристика методов, используемых в экоаналитическом контроле. В курсе аналитической химии приводили следующую классификация методов определения:

1. Химические методы – основаны на химических и электрохимических реакциях определяемых компонентов с органическими и неорганическими реагентами. Сюда относят гравиметрические, титриметрические, электрохимические, фотометрические (и близкие к ним), кинетические, биохимические методы.

2. Физические методы – измеряют сигналы, возникающие вследствие физических процессов. Например, спектроскопические, масс-спектроскопические, радиоаналитические (ядерно-физические) методы.

3. Биологические методы.

На практике также широко применяют термин «инструментальные методы анализа». Инструментальными называют любые методы определения и обнаружения, в которых используют измерительные приборы (кроме аналитических весов). Научного обоснования такое определение не имеет. Под приведенное выше определение попадают и чисто физические методы (например, ядерно-физические), и методы, основанные на химических реакциях, например, полярография, т.е. почти все методы кроме классических химических (гравиметрия и титриметрия), да еще биологических, основанных на применении индикаторных организмов.

4. Физико-химические методы. Это инструментальные методы, связанные с применением химических реакций.

Классификация эта достаточно условная, но традиционная и имеет смысл при характеристике аналитических возможностей методов экоаналитической химии (табл. 1).

 

Таблица 1. Общая характеристика методов анализа объектов

окружающей среды

Показатель	Методы анализа
Химические	Физико-химические	Физические
Минимальная определяемая концентрация (без концентрирования), мг/л	0,1 – 1	0,005 – 0,05	0,001 – 0,01
Точность, отн.%	0,01 – 0,5	1 – 10	2 – 20
Селективность	хорошая	высокая	очень высокая
Длительность анализа (без подготовки пробы), мин	30 – 200	15 – 60	10 – 30
Стоимость измери- тельной аппаратуры в относит. единицах		20 – 100	100 – 500
Возможность быстрого выполнения массовых анализов	низкая	средняя	высокая
Необходимость обслуживающего персонала	не требуется	желательна	обязательна
Возможность автоматизации	низкая	средняя	высокая

 

Приведенные данные очень условны. Возможности измерения аналитического сигнала у того или иного метода часто зависят от химического состава объекта анализа. Видно, что наиболее точными и дешевыми являются химические методы анализа, но они длительны и малопродуктивны, не поддаются автоматизации. Наиболее чувствительными являются физические методы, но они требуют дорогой и сложной в эксплуатации аппаратуры. Наибольший удельный вес при экологическом контроле имеют физико-химические методы.

В ряде случаев (при анализе малодоступных и токсичных объектов, биологических проб) при классификации методов анализа важно учитывать массу вещества, которую необходимо взять для анализа. С этой точки зрения экоаналитические методы можно классифицировать следующим образом:

– макрометоды (для анализа требуется 0,1 г пробы и более);

– молумикрометоды (0,01 – 0,1 г);

– микрометоды (0,01 – 0,001 г);

– ультрамикрометоды (10–6 г);

– субмикрометоды (10–9 г).

Методы, в которых используют 10–3 г вещества и менее, применяют в анализе биологических проб, препаратов с высокой радиоактивностью, высокой токсичностью. Работу обычно проводят с использованием специальных манипуляторов, под микроскопом, в особых боксах.

Для экоаналитических методов очень важной характеристикой является возможность определять токсичные микрокомпоненты. Эту возможность того или иного метода характеризует предел обнаружения метода. Если содержание компонента в анализируемом объекте менее 0,01%, то такой компонент называется следовым. При содержании 10^–10-10^–13 г говорят о микроследах; 10^–13-10^–16 – наноследы и 10^–16-10^–18 – пикоследы.

Содержание следовых компонентов в экоаналитике принято выражать в следующих единицах:

1 ppm – часть на миллион (млн–1) = 1/10⁶ = 10^–4%

1ppb – часть на миллиард = 1/10⁹ = 10^–7%

1 ppt – часть на триллион = 1/10¹² = 10^–10%

Нижняя граница определяемых содержаний (характеристика абсолютного предела обнаружения) разных методов представлена в табл.2.2.

 

Таблица 2. Нижняя граница определяемых содержаний (НГОС)

экоаналитических методов

Метод анализа	НГОС, г
Радиофизические методы (радиоактива- ционный, метод изотопного разбавления, нейтронно-абсорбционный и др.	10^–16
Масс-спектрометрия	10^–14-10^–15
Лазерная спектроскопия	10^–14
Кинетические методы	10^–13
Газовая хроматография	10^–13
Электротермическая атомная абсорбция	10^–13-10^–14
Инверсионная вольтамперометрия	10^–12
Атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой	10^–11
Пламенная фотометрия	10^–11
Спектрофотометрия	10^–10-10^–11
Полярография	10^–10
Титриметрия	10^–9-10^–10
Рентгенофлуоресцентный метод	10^–9
Гравиметрия	10^–9

Анализ окружающей среды должен проводиться постоянно, т.к. его результатом является получение информации, на основе которой делаются оценки относительно текущего положения компании. Анализ окружающей среды предполагает изучение трех ее составляющих: внешней среды, непосредственного окружения и внутренней среды организации. Анализ внешней среды представляет собой процесс, посредством которого разработчики стратегического плана контролируют внешние по отношению к организации факторы, чтобы определить возможности и угрозы для фирмы. Анализ внешней среды включает изучение влияния экономики, правового регулирования и управления, политических процессов, природной среды и ресурсов, социальной и культурной составляющих общества, научно-техническое и технологическое развитие общества, инфраструктуры и т.п. Анализ внешней среды помогает получить важные результаты. Он дает организации время для прогнозирования возможностей, время для составления плана на случай непредвиденных обстоятельств, время для разработки системы раннего предупреждения на случай возможных угроз и время на разработку стратегий, которые могут превратить прежние угрозы в любые выгодные возможности. Угрозы и возможности, с которыми сталкивается организация, обычно можно выделить семь областей. Этими областями являются экономика, политика, рынок, технология, правовое регулирование, международное положение и социальное поведение. Экономические факторы. Текущее и прогнозируемое состояние экономики может иметь драматическое влияние на цели организации. Некоторые факторы в экономической окружающей среде должны постоянно диагностироваться и оцениваться.

Контрольные вопросы:

1. Опишите методы определения загрязняющих веществ

2. Характеристика спектроскопических методов анализа

3. Характеристика электрохимических методов анализа

4. Хроматографические методы анализа

Тема самостоятельной работы студентов (СРС):

1. Превращение плохорастворимого вещества в другое соединение.

2. Закон действующих масс. Константа равновесия химической реакция

 

Литература:

1. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 243 с.

2. Другов Ю.С., Родин А.А. Пробоподготовка в экологическом анализе. – С.-Пб.: Анатолия, 2002. – 755 с.