Лекции по физико-химическим методам анализа. Лекции по физикохимическим методам анализа. Лекции по физикохимическим методам анализа

• Название: Лекции по физикохимическим методам анализа. Лекции по физикохимическим методам анализа
• Дата: 28.01.2020
• Размер: 281.5 Kb.
• Имя файла: Лекции по физико-химическим методам анализа.doc
• Тип: Лекции; #106261
• страница: 7 из 11

ЛЕКЦИЯ 7. Обзор методов анализа окружающей среды.

7.1. АТМОСФЕРА

Атмосфера загрязнена неорганическими газами (CO, NO, NO₂, NH₃, SO₂ и др.), парами органических веществ, а также аэрозолями (пыль, туман, дым). Фотохимические реакции, протекающие под действием света, приводят к образованию дополнительных токсичных веществ.

Контроль состава воздуха осуществляется с помощью автоматических газоанализаторов, определяющих содержание отдельных компонентов. Лазерные дистанционные анализаторы (лидары) могут определить концентрацию различных газов в воздухе и концентрацию озона в верхних слоях атмосферы. Они представляют собой спектрометры, источник излучения - лазер с перестраиваемой длиной волны, детектор находится на расстоянии либо луч отражается специальным удалённым зеркалом и попадает в детектор. Можно изучать спектр поглощения до расстояния нескольких километров. Измеряется спектр поглощения в диапазоне ИК или изучается спектр комбинационного рассеяния, собираемого параболическим зеркалом. Промышленность выпускает приборы, способные определять одновременно до 10 газов, таких как CO₂, O₃, NH₃, C₆H₆, SO₂, SF₆, фреоны. Определению не мешает пыль, пары воды и аэрозоли.

Другие методы требуют отбора проб воздуха жидкими поглотительными растворами или зернеными сорбентами (кремнезем, активированный уголь, полимерные сорбенты). Аэрозоли собирают на бумажных, мембранных или стеклянных фильтрах. Жидкие поглотители имеют различный состав: вода, кислоты, органические растворители, смешанные растворители.

Если концентрация исследуемого вещества мала, прокачивают большие объемы воздуха через трубку, заполненную сорбентом (уголь, кремнезем, цеолиты, полимерные сорбенты, а также K₂CO₃, CuSO₄, CaCl₂ и др.). Твердые сорбенты селективно поглощают отдельные вещества; например, цеолиты избирательно улавливают различные углеводороды. Для анализа нестабильных соединений применяют замораживание (криогенное концентрирование ) жидким азотом или другими охладителями.

Пыль отделяют электростатическим осаждением. Сконцентрированные на твердом сорбенте вещества далее разделяют с помощью экстракции и других методов. Для анализа применяют хроматографию, атомно-эмиссионную и атомно-абсорбционную спектроскопию, масс-спектрометрию.

7.2. ПРИРОДНЫЕ И СТОЧНЫЕ ВОДЫ.

Содержат большое число неорганических и органических веществ, как в виде раствора, так и в виде коллоидных растворов, суспензий и эмульсий. Вредные примеси - соли тяжелых металлов, пестициды, фенолы, нефтепродукты и др. Тяжелые металлы определяют методом атомно-абсорбционной спектрометрии и спектрофотометрии. Анионы определяют методами ионометрии и ионной хроматографии. Микроэлементы предварительно концентрируют и разделяют методами экстракции, сорбции, соосаждения, реже применяют электрохимические методы и флотацию.

Органические вещества определяют хроматографическими методами с последующей идентификацией масс-спектроскопическим методом, ИК-спектроскопией и др. Это наиболее сложная проблема. Даже питьевая вода содержит до 100 различных органических веществ. Родственные группы органических веществ извлекаются экстракцией, сорбцией, перегонкой. Их идентификация осуществляется с помощью хроматографии, фотометрии, люминесцентного анализа.

7.3. ПОЧВЫ

Макроэлементы - Si и O - составляют 80 - 90% массы почвы. Другие макроэлементы - Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C - содержатся в сравнительно больших количествах (проценты). Промежуточная группа - Ti, Mg, N, P, S, H - содержатся в долях %.

Микро- и ультрамикроэлементы составляют менее тысячных долей %: B, Cu, I, Mn, Mo, Zn, Cl, Cr, Ni, V и др. Вредные загрязнители - избыточные количества As, Cd, Hg, Pb, F и др.

Важную часть почвы составляют почвенные коллоидные частицы, состоящие из глин, соединений Si, Al, Fe, продуктов жизнедеятельности и распада растений и животных. На поверхности сорбированы ионы.

Для анализа образцы почв предварительно обрабатывают кислотами или щелочами, а далее анализируют химическими и инструментальными методами. Для определения микроэлементов их предварительно концентрируют и разделяют, используя сорбцию, экстракцию, соосаждение и электрохимические методы.

Для определения органических веществ последовательно обрабатывают образцы почвы различными растворителями - кислотами, щелочами, спиртом, бензолом. Анализ проводится методами молекулярной спектроскопии, масс-спектрометрии, ЯМР.

Почвенный раствор - жидкая фаза почвы в природных условиях. Определение концентрации (активности) ионов проводят с помощью ион-селективных электродов. Щелочные и щелочноземельные элементы определяют методом пламенной фотометрии. Другие элементы определяют методом атомно-абсорбционной спектроскопии.

Вреднейшие загрязнители почвы - диоксины. Это хлорпроизводные некоторых ароматических соединений, нерастворимые в воде, но растворимые в неполярных растворителях. Образуются при лесных пожарах, но в основном образуются при сжигании мусора, особенно резины, в металлургических и цементных производствах. Обнаружить диоксины можно лишь с помощью масс-спектрометрии+хроматографии.