Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Несмотря на сложность учета многообразных факторов, связанных с метеорологическими, гидрогеологическими и гидродинамическими процессами, в настоящее время успешно разрабатываются прогностические физико-математические модели, удовлетворительно описывающие результаты как модельных опытов, так и натурных измерений.
Эти модели опираются на гипотезу о возможности прогнозирования концентраций веществ в объектах окружающей среды, при определенных физико-химических и кинетических параметрах.
§ 2.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Для анализа содержания загрязняющих веществ в природных объектах применяют все существующие физико-химические методы,
67
включая космические средства наблюдения. Тенденция развития информационной системы наблюдений такова, чтобы максимально автоматизировать процессы измерения, обработки и хранения данных по загрязнению среды наиболее опасными загрязнителями. Пока такой автоматизированной системы нет, большинство анализов делается вручную с применением различных физико-химических и аналитических методик. Мало того, что эти методы зачастую трудоемки и точность анализов недостаточно высока, но и проводятся эти анализы дискретно. В зависимости от сложности анализа время между последовательными измерениями может исчисляться неделями или даже месяцами. За это время значение измеряемого параметра может измениться настолько, что ценность результатов анализа падает. Зачастую измерения проводятся не непосредственно на природном объекте, а в лаборатории и возникают проблемы консервирования, хранения и транспортировки проб. Все это приводит к громоздкости, трудоемкости, малой информативности и, как следствие, низкой эффективности существующей службы наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды.
Общая схема контроля включает этапы: 1) отбор пробы; 2) обработка пробы с целью консервации измеряемого параметра и ее транспортировка; 3) хранение и подготовка пробы к анализу; 4) измерение контролируемого параметра; 5) обработка и хранение результатов.
Пробоотбор зачастую предопределяет результаты анализа, так как возможно загрязнение пробы в процессе ее отбора, особенно когда речь идет об измерении ничтожно малых количеств загрязняющего вещества. Здесь важен и выбор места и средства отбора, и чистота пробоотборников и тары для хранения пробы.
В изолированной от природной среды пробе начиная с момента ее взятия осуществляются процессы "релаксации" по параметрам экосистемы, значения которых определяются кинетическими факторами. Одни из параметров меняются быстро, другие сохраняются достаточно •долго. Поэтому необходимо иметь представление о кинетике изменения измеряемого параметра в данной пробе. Очевидно, чем меньше время от момента взятия пробы до ее консервации (или анализа), тем лучше. И все же лучше в параллельно отобранные пробы добавить эталон контролируемого загрязняющего вещества и консервировать эти контрольные пробы через разные временные интервалы. При измерении "эталонных" образцов одновременно можно получить и калибровочные графики. Такой метод "внутреннего стандарта" желательно использовать и для оценки других факторов, которые могут влиять на результаты анализа (хранение, транспортировка, методика подготовки пробы к анализу и т.д.). 68
Подготовка пробы к анализу может включать в себя либо концентрирование измеряемого ингредиента, либо его химическую модификацию с целью проявления аналитически наиболее выгодных свойств. Концентрирование достигается двумя путями: либо методами сорбции анализируемого компонента (на твердом сорбенте или при экстракции растворителем), либо методами уменьшения объема пробы, содержащей компонент, например путем вымораживания, соосаждения или выпаривания. Конечно, любая такая процедура чревата появлением различного рода артефактов, поэтому "внутренний стандарт" необходим.
Но вот проба подготовлена к анализу. Коротко охарактеризуем физико-химические методы анализа при осуществлении мониторинга в настоящее время и в перспективе.
Методы анализа можно подразделить на спектральные, электрохимические, хроматографические.
2.3.1. Спектральные методы анализа
Спектроскопические методы представляют наиболее широкую группу, поскольку охватывают огромнейший диапазон длин волн электромагнитных излучений. Методы анализа могут быть основаны как на поглощении излучения анализируемым веществом, так и на регистрации его излучения.
Основные методы, которые применяются в той или иной мере или могли бы применяться для оценки загрязнения объектов природной среды, представлены на схеме 1.
На базе наиболее жестких излучений основаны методы нейтронно-активационного анализа, ^-резонансной спектроскопии, рентгеноспект-рального и рентгенофлуоресцентного анализа.
Наиболее полную картину по валовому содержанию различных химических элементов (без указаний химической структуры) дает метод нейтронн о-а ктивационного анализа, основанный на облучении анализируемого образца потоком нейтронов. В результате взаимодействия с веществом появляются ядерные изотопы, анализируя которые можно идентифицировать практически все элементы Периодической системы. Метод этот крайне дорогой, нуждается в ядерном реакторе как источнике нейтронов, в сложной компьютерной технике. Тем не менее такие установки существуют и используются для проведения массовых анализов, главным образом на содержание тяжелых металлов в твердых образцах и биологических объектах. Так, метод нейтронно-активационного анализа был использован для выявления источников загрязнения Арктики твердыми аэро-
