Для получения объективной информации о состоянии и об уровне загрязнения различных объектов окружающей среды (атмосферного воздуха, воды, почвы) необходимо располагать надежными методами анализа. Эффективность любого метода оценивается совокупностью таких показателей, как селективность и точность определения, воспроизводимость получаемых результатов, чувствительность определения, пределы обнаружения элемента и экспрессность выполнения анализа. Кроме того, методы должны обеспечивать проведение анализа в широком интервале концентраций элементов (включая следовые). Это должно учитываться при выборе методов и средств наблюдений.
Фотометрический метод основан на сравнении оптических плотностей исследуемой и контрольной жидкостей. Разновидностями фотометрического метода являются фото колориметрический, спектрофотометрический, турбидиметрический, нефелометрический и флуориметрический (люминесцентный) методы. Современные фотоколориметры отечественного производства марок ФЭК-М, ФЭК-Н-5, ФЭК-Н-57, ФЭК-56, ФК-110, ФК-120 и другие представляют собой двухлучевые приборы с двумя фотоэлементами и имеют одинаковые принципиальные схемы. Чувствительность определения зависит от природы соединений и составляет для неорганических соединений 0,04... 20 мкг/мл пробы и для органических соединений — 0,02... 10 мкг/мл пробы.
Спектрофотометрический метод основан на тех же принципах, что и фотоколориметрический. Различие состоит в том, что в спектрофотометре используется поглощение монохроматического света. Для жидких сред применяются спектрофотометры марок СФ-4, СФ-4а, СФД-2, СФ-2М, СФ-5, СФ-8, СФ-9, СФ-10, СФ-14, СФ-19, С-605 и др. Чувствительность определения органических и неорганических соединений находится на уровне 0,08... 20 мкг/мл пробы.
Турбидиметрический метод применяется для определения количества веществ, которые находятся во взвешенном состоянии, посредством измерения интенсивности прохождения света через контролируемый раствор пробы. В качестве приборов могут быть использованы спектрофотометры любых марок. Для увеличения их чувствительности следует применять синий светофильтр. Турбидиметрический метод пригоден для измерения концентраций, уровень которых составляет несколько частиц на миллион.
Нефелометрический метод отличается от турбидиметрического тем, что в этом случае измеряется не прошедший через суспензию свет, а рассеянный, поэтому данный метод является более чувствительным для сильноразбавленных суспензий. Нефелометрический метод при благоприятных условиях позволяет получить точность, сравнимую с точностью колориметрических методов.
Возможность использования флуориметрического (люминесцентного) метода для аналитических целей обусловлена тем, что некоторые вещества при воздействии на них ультрафиолетового излучения флуоресцируют. Этот метод имеет ограниченное применение. Точным и чувствительным он является для интенсивно флуоресцирующих веществ.
Полярографический метод основан на восстановлении анализируемого соединения на ртутном капающем электроде и используется, как правило, при анализах следовых количеств веществ, находящихся в разных состояниях. Для анализа используются полярографы ППТ-1, ПУ-1, ПЛ-2, ПА-3, ПО-5122, чувствительность определения концентраций органических и неорганических соединений которых составляет 0,05... 1 мкг/мл пробы.
Газохроматографический метод основан на селективном разделении соединений между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна (жидкость или твердое тело), а другая подвижна (инертный газ-носитель). Этот метод позволяет определять ничтожно малые количества веществ, не обладающих специфическими реакциями, и анализировать смеси, состоящие из десятков и сотен компонентов с близкими свойствами. Для анализа используются хроматографы ЛМ-8МД5, ЛМ-8МД7, ЛХМ-80, «Газохром-1109», «Газохром-1106Э», «Газохром-1106Т», «Газохром-3101», «Цвет» (модели 101... ПО), «Сигма-1», хромато-масс-спектрометр
МХ-1307М и др.
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 являются малый объем пробы и высокая избирательность.
Спектрально-химический метод сочетает в себе две последовательные операции:
1.Соосаждение групп элементов из растворов с помощью 2,4-динитроанилина; отделение их и соосаждение из фильтра молибдена;
2.Спектральное определение соосажденных элементов в зольном остатке с использованием соответствующих искусственных стандартов.
В основе спектрально-эмиссионного метода лежит излучение световой энергии атомами, ионами и реже молекулами. Излучаемые атомами и ионами эмиссионные линейчатые спектры не зависят от вида химических соединений, из которых состоит исследуемое вещество, в связи с чем этот анализ применяется для определения элементарного состава проб воды и почвы. Универсальность, высокая чувствительность, хорошая точность и быстрота определения обусловили широкое распространение этого метода. При фотографической регистрации спектра метод позволяет одновременно анализировать до 30 элементов в одной пробе. В пробах почвы и воды могут быть определены очень низкие концентрации многих элементов (1... 10%).
Наиболее эффективным способом получения сведений о загрязнении атмосферы в большом масштабе является использование экологических спутников. Полученная с их помощью информация может быть использована в сочетании с реперными данными локальных измерений в различных точках земного шара, что позволит повысить точность дистанционного зондирования.
В настоящее время единственным микрокомпонентом атмосферы Земли, измерение концентрации которого производится в течение многих лет, является С02. По результатам измерения можно рассчитать последствия нарушения экологического равновесия при сжигании горючих ископаемых и достаточно точно оценить масштабы воздействия.
Дистанционные методы базируются на измерении и интерпретации характеристик электромагнитных полей на различных расстояниях от исследуемого объекта. Принципиально новые возможности, которые они открывают, связаны с наблюдением атмосферы с искусственных спутников Земли, пилотируемых кораблей и орбитальных станций, выполнением измерений в непрерывном режиме при изменяющихся условиях, в больших объемах воздуха на огромных территориях (десятки и сотни квадратных километров) с пространственным разрешением, в несколько десятков метров.
Методы абсорбционной спектрометрии широко применяются для дистанционных измерений концентрации микрокомпонентов атмосферы. За последние 15 — 20 лет получил распространение метод спектрометрии солнечного излучения, в частности определения микрокомпонентов тропосферы и стратосферы по данным аэростатных измерений инфракрасной солнечной радиации. Возможности регистрации спектра Солнца открыли перспективы для внедрения метода «затменного» зондирования стратосферы и мезосферы, а также для оценки фоновых концентраций СО, СН4, N02, N20 в вертикальном столбе атмосферы по спектрам солнечного излучения на уровне Земли.
Дистанционный метод определения концентрации оксида азота предназначен для измерения содержания N02 на фоне рассеянной солнечной радиации в атмосфере городов, в выбросах от предприятий, из отдельных труб заводов, а также из вулканов.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему