Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Химические основы экологического мониторинга

Голосов: 3

Экологический мониторинг - система контроля антропогенных загрязнений окружающей среды. Природные экологические системы тесно взаимодействуют друг с другом. Это предопределяет сложность и необходимость учета различных природных и химических факторов при контроле качества окружающей среды методами классической и современной аналитической химии.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                            CHEMICAL BASIS               ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
                        OF ECOLOGICAL
                        MONITORING                   ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
                        V. V. KUZNETSOV              МОНИТОРИНГА
                        Ecological monitoring is a   З. З. дмбзЦсйЗ
                        control system of anthro-    кУТТЛИТНЛИ ıЛПЛНУ-ЪВıМУОУ„Л˜ВТНЛИ ЫМЛ‚В ТЛЪВЪ
                                                     ЛП. С.а. еВМ‰ВОВВ‚‡, еУТН‚‡
                        pogenic contamination of
                        the environment. Natural
                        ecological systems clo-             ЗЗЦСЦзаЦ
                        sely interact with one                 Экология, загрязнение окружающей среды, эко-
                        another. This predeter-             логический мониторинг, экологическая химия –
                                                            часто встречающиеся в наше время слова и сочета-
                        mines the complexity and            ния, выражающие всеобщую озабоченность состо-
                        the necessity of consider-          янием природной среды. Первопричина возникно-
                        ing the different natural           вения проблемы – обнаружение в экологических
                                                            системах, прежде всего в биосфере, интенсивных и
                        and chemical factors dur-           тревожных изменений, вызванных деятельностью
                        ing the monitoring of the           человека, антропогенных изменений. Из большого
                        environment using classi-           числа вредных факторов отметим выброс в биосфе-
                                                            ру химически чуждых природе веществ, физически
                        cal and modern analytical           активных частиц, пыли, аэрозолей, повышение тем-
                        chemical methods.                   пературы биосферы, энергетическое загрязнение,
                                                            физическое и биологическое воздействие на нее.
                                                            Для оценки степени негативных изменений осуще-
                        щНУОУ„Л˜ВТНЛИ ПУМЛЪУ-               ствляют экологический мониторинг – систему на-
                         ЛМ„ – ТЛТЪВП‡ НУМЪ УОfl             блюдений и контроля за изменениями в составе и
                                                            функциях различных экологических систем [1].
                        ‡МЪ УФУ„ВММ˚ı Б‡„ flБ-
                                                               Экологический мониторинг – это серьезная и
                        МВМЛИ УН ЫК‡˛˘ВИ Т В-               сложная проблема. Уровни его организации различ-
                        ‰˚. и Л У‰М˚В ˝НУОУ-                ны. Он может осуществляться в глобальном, нацио-
                        „Л˜ВТНЛВ ТЛТЪВП˚ ЪВТМУ              нальном, региональном или локальном масштабах.
                                                            Существует фоновый и импактный (уровень силь-
                        ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚Ы˛Ъ ‰ Ы„ Т              ного локального загрязнения) мониторинг. В то же
                        ‰ Ы„УП. щЪУ Ф В‰УФ В-               время изучение и контроль состояния окружающей
                        ‰ВОflВЪ ТОУКМУТЪ¸ Л МВ-              среды включают исследование таких природных ре-
                                                            сурсов, как разнообразные воды, атмосферный воз-
                        У·ıУ‰ЛПУТЪ¸ Ы˜ВЪ‡ ‡Б-               дух, почвы, совокупность этих систем с точки зре-
                        ОЛ˜М˚ı Ф Л У‰М˚ı Л ıЛ-              ния определения в них загрязняющих химических
                        ПЛ˜ВТНЛı Щ‡НЪУ У‚ Ф Л               веществ, нарушающих сложившееся экологическое
                                                            равновесие в природе. Здесь четко просматривается
                        НУМЪ УОВ Н‡˜ВТЪ‚‡ УН Ы-             химическая сущность обсуждаемой проблемы: с
                        К‡˛˘ВИ Т В‰˚ ПВЪУ‰‡-                этой точки зрения можно говорить и о химическом
                        ПЛ НО‡ТТЛ˜ВТНУИ Л ТУ-               мониторинге. Без химического анализа здесь не
                                                            обойтись. Поэтому в экологическом мониторинге
                        ‚ ВПВММУИ ‡М‡ОЛЪЛ˜ВТ-               активно используют различные химические, физи-
                        НУИ ıЛПЛЛ.                          ко-химические, физические и биологические мето-
© дЫБМВˆУ‚ З.З., 1999




                                                            ды анализа. Речь идет о неком глобальном химико-
                                                            аналитическом исследовании с помощью различ-
                                                            ных методов аналитической химии – науки о мето-
                                                            дах анализа [2].
                                                               Результаты аналитических определений и изме-
                                                            рений рассматривают уже в рамках экологического
                                                            мониторинга. Это дает информацию о загрязнении
                                                            биосферы различными несвойственными природе


                                                     дмбзЦсйЗ З.З. паеауЦлдаЦ йлзйЗх                            35


     загрязняющими веществами, которые собиратель-        загрязнение ими повсеместно. Это, например, ди-
     но называют ксенобиотиками. Данные экологичес-       оксид серы, монооксид углерода, пыль, что харак-
     кого мониторинга используют для всестороннего        терно для городского воздуха; нефтепродукты, по-
     анализа состояния окружающей среды и определе-       верхностно-активные вещества для природных вод;
     ния стратегии управления им, для регулирования ее    пестициды для почв. Обязательно следует контроли-
     качества, для определения так называемых допус-      ровать и самые токсичные вещества, отличающиеся
     тимых экологических нагрузок на природные сис-       наиболее низкими ПДК. Это позволяет сформиро-
     темы. Степень ответственности здесь очень велика,    вать список приоритетных загрязняющих веществ,
     поскольку указанные факторы, и в первую очередь      которые следует определять в первую очередь.
     химические, способны вызвать геофизические и гео-       Например, большинство нормируемых загряз-
     химические изменения: возможное изменение кли-       няющих веществ для воздуха имеют ПДК в пределах
     мата, закисление природных вод кислотными дож-       0,005–0,1 мг/м3. В них попадают пентаоксид вана-
     дями, загрязнение Мирового океана и нарушение        дия, неорганические соединения мышьяка (исклю-
     баланса углекислоты в нем, нарушение озонового       чая мышьяковистый водород), шестивалентный
     слоя. Можно определить различие между науками,       хром, некоторые органические вещества: ацетофе-
     вплотную занимающимися экологическими про-           нон, стирол и др. Для небольшого перечня веществ
     блемами. Так, экология – наука о закономерностях     ПДК еще меньше: металлическая ртуть 0,0003 мг/м3,
     взаимосвязей и взаимодействия организмов и их        свинец и его соединения 0,0007, карбонилникель
     систем друг с другом и со средой обитания. Эколо-    0,0005, бенз[а]пирен 0,000 001 мг/м3. Основное коли-
     гическая химия изучает процессы, определяющие        чество нормируемых загрязняющих веществ для во-
     химический состав и свойства объектов окружаю-       ды водоемов имеют ПДК 0,1–1 мг/л. Для многих ток-
     щей среды [3]. Химическую экологию интересует        сичных веществ установлена ПДК 0,001–0,003 мг/л.
     химическое взаимодействие между живой и нежи-        Это неорганические соединения селена, ртути, ор-
     вой природой [4].                                    ганические соединения – изомерные дихлорбензо-
        Таким образом, основой экологического мони-       лы, тиофос. Небольшое число веществ – соедине-
     торинга является совокупность различных химиче-      ния бериллия, диэтилртуть, тетраэтилолово имеют
     ских наук, каждая из которых нуждается в результа-   ПДК в пределах 0,0001–0,0002 мг/л. Для особенно
     тах химического анализа, поскольку химическое        опасных токсичных веществ, таких, как раствори-
     загрязнение – основной фактор неблагоприятного       мые соли сероводородной кислоты, активный хлор,
     антропогенного воздействия на природу. Целью         бенз[а]пирен, N-нитрозоамины, диоксины (напри-
     аналитической химии становится определение кон-      мер, чрезвычайно токсичный 2,3,7,8-тетрахлорди-
     центрации загрязняющих веществ в различных           бензо-4-диоксин), в качестве норматива установ-
     природных объектах. Ими являются природные и         лено полное отсутствие их в воде. В водоемах
     сточные воды различного состава, донные отложе-      рыбохозяйственного значения в воде не допускает-
     ния, атмосферные осадки, воздух, почвы, биологи-     ся наличие еще и ДДТ и других пестицидов.
     ческие объекты.                                         Отсюда следуют два вывода. Первый состоит в
                                                          том, что для оценки опасности загрязнения следует
     щдйгйЙауЦлдйЦ зйкеакйЗДзаЦ                           иметь некий образец для сравнения. Эту функцию
        Регулирование качества природной среды осно-      выполняют исследования, проводимые в биосфер-
     вано на определении экологически допустимого         ных заповедниках. Сводка об определяемых в них
     воздействия на нее, когда самоочищение природы       загрязняющих веществах представлена в табл. 1.
     еще способно работать. Определенными нормами         Второй вывод относится к аналитической химии:
     такого щадящего воздействия являются установ-        необходимо применять мощные, информативные и
     ленные медиками-токсикологами предельно допус-       чувствительные методы анализа, чтобы контроли-
     тимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК),       ровать концентрации, меньшие ПДК. В самом деле,
     не вызывающие нежелательных последствий в при-       что означает нормативное “отсутствие компонен-
     родной среде [5]. ПДК достаточно малы. Они уста-     та”? Может быть, его концентрация настолько мала,
     новлены для различных объектов – воды (питьевая      что его традиционным способом не удается опреде-
     вода, вода водоемов рыбохозяйственного значения,     лить, но сделать это все равно нужно. Действитель-
     сточные воды), воздуха (среднесуточная концент-      но, охрана окружающей среды – вызов аналитичес-
     рация, воздух рабочей зоны, максимально допусти-     кой химии [2].
     мая разовая ПДК), почв.
                                                          ДзДганауЦлдДь паеаь
        Перечень и количество выбрасываемых в окру-
                                                          а щдйгйЙауЦлдав ейзанйказЙ
     жающую среду загрязняющих веществ чрезвычайно
     велики, по некоторым оценкам, до 400 тыс. наиме-        Высокоэффективные методы контроля состоя-
     нований, включая радионуклиды. Прежде всего на-      ния окружающей среды исключительно важны для
     блюдению должны подлежать вещества, выброс ко-       диагностики токсикантов. Принципиально важно,
     торых носит массовый характер, и, следовательно,     чтобы предел обнаружения загрязняющих веществ


36                                                           лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹1, 1999


Таблица 1. Химические вещества, подлежащие определе-
нию в природных средах в биосферных заповедниках [1]                                                          Атмосфера
                                                                                                                       CO2
                                                    Среда




                                                    и подземные воды
                                                                                                    Водные                                                  2–




                                                    поверхностные
                                                                                                                                                  –
     Измеряемые                                                                                    растения           CO 2   H 2 CO 3        HCO 3      CO 3
      примеси                         атмосферные
                          атмосфера


                                      осадки
                                                                                        Растворенные



                                                                       почва


                                                                               биота
                                                                                        органические
                                                                                          вещества
                                                                                                                      Животные          Вода
Взвешенные частицы1        +
Диоксид серы               +
                                                                                                 Остатки                                 CaCO3     CaCO3
Озон                       +                                                                   организмов                               (крист.) (раствор)
Оксид углерода             +
Оксиды азота               +
Углеводороды               +                                                            Органические вещества                                   CaCO3(тв)
Бенз[а]пирен               +             +               +             +       +
Хлорорганические со-       +             +               +             +       +
                                                                                                       Донные отложения
единения2
Тяжелые металлы3           +             +                                                Рис. 1. Схема обмена углерода между его соеди-
                                                                                          нениями в океане [4]
Диоксид углерода           +                             +             +       +
Фреоны                     +
                                                                                       кислорода [4]. Подчеркнем наличие и других пока-
Биогенные элементы4        +             +               +             +       +
                                                                                       зателей качества океанической воды: концентрация
Анионы и катионы5                        +               +                             катионов и анионов (см. табл. 1), содержание био-
Радионуклиды                             +                                             генных элементов, входящих в состав организмов,
1
 Аэрозоли. 2 ДДТ, полихлорированные бифенилы. 3 Ртуть, сви-                            растворенных газов, микроэлементов, органических
нец, кадмий, мышьяк. 4 Азот, фосфор. 5 Сульфаты, хлориды, ам-                          веществ.
моний, нитраты, нитриты, кальций, магний, натрий, калий, тя-
желые металлы, ионы водорода (рН)                                                         Глубоким содержанием наполнен перечень обоб-
                                                                                       щенных показателей при мониторинге вод, харак-
                                                                                       теризующих их общую загрязненность. Ими явля-
аналитическими методами был не ниже 0,5 ПДК.
                                                                                       ются химическое потребление кислорода (ХПК),
Кроме того, например, при определении основных
                                                                                       биохимическое потребление кислорода (БПК),
компонентов атмосферного воздуха – кислорода,
                                                                                       общий органический углерод, растворенный орга-
диоксида углерода, озона – требуется высокая точ-
                                                                                       нический углерод, общий азот, адсорбирующиеся
ность. Многокомпонентность объектов окружаю-
                                                                                       органические галогениды, экстрагирующиеся ор-
щей среды предопределяет большие сложности в
                                                                                       ганические галогениды.
качественном обнаружении и количественном оп-
ределении загрязняющих веществ. Ключевая роль                                             Рассмотрим важнейшие из них – ХПК и БПК.
принадлежит химическим, физическим и физико-                                           ХПК (COD – Chemical Oxygen Demand) – мера об-
химическим методам аналитической химии. В свя-                                         щей загрязненности воды содержащимися в ней ор-
зи с чрезвычайно большим количеством выполняе-                                         ганическими и неорганическими восстановителя-
мых анализов все большее значение приобретают                                          ми, реагирующими с сильным окислителем. Ее
автоматические и дистанционные методы анализа.                                         обычно выражают в молях эквивалента кислорода,
                                                                                       израсходованного на реакцию окисления примесей
   Примером является аналитическая химия при-                                          избытком бихромата:
родных и сточных вод. Так, актуальность определе-
                                                                                                        2−        +                     3+
ния рН вод Мирового океана иллюстрирует схема                                                      Cr 2 O 7 + 14H + 6e           2Cr         + 7H 2 O
на рис. 1. Видно, что существует совокупность слож-
ных процессов между находящимися в воде ионами                                            Остаток бихромата оттитровывают стандартным
и молекулами, атмосферным углекислым газом и                                           раствором соли Fe(II):
твердым карбонатом кальция. Это приводит к обра-                                        6Fe
                                                                                              2+             2−
                                                                                                   + Cr 2 O 7 + 14H
                                                                                                                       +
                                                                                                                             2Cr
                                                                                                                                   3+
                                                                                                                                        + 6Fe
                                                                                                                                                3+
                                                                                                                                                     + 7H 2 O
зованию буферной системы с рН 8,0–8,4. Отклоне-
ние от этого естественно-оптимального значения                                            Поскольку ХПК не характеризует все органиче-
рН может привести к крайне нежелательным по-                                           ские загрязнители, окисляемые до углекислоты и
следствиям, если учесть, что фитопланктон океана                                       воды, проводят еще определение общего органиче-
производит почти половину всего атмосферного                                           ского углерода. Для этого в пробе в жестких условиях


дмбзЦсйЗ З.З. паеауЦлдаЦ йлзйЗх щдйгйЙауЦлдйЙй ейзанйказЙД                                                                                                       37


     окисляют органические загрязнители. Выделяю-           исследований. Это необходимо учитывать при ана-
     щийся CO2 поглощают раствором щелочи. Оттит-           лизе жидких сред: растворов (они могут быть истин-
     ровав остаток щелочи кислотой, находят искомый         ными, коллоидными, насыщенными), суспензий,
     показатель. Вычислив отношение ХПК к общему            эмульсий, летучих и нелетучих твердых веществ, га-
     органическому углероду, получают показатель за-        зов; при определении различных неорганических и
     грязненности сточных вод органическими веще-           органических веществ, исследовании живого веще-
     ствами.                                                ства. Принципиально важны пробоотбор, сохране-
        БПК (BOD – Biochemical Oxygen Demand) – это         ние и консервация проб и пробоподготовка, необ-
     количество кислорода, требующееся для окисления        ходимая для переведения всех компонентов пробы
     находящихся в воде органических веществ в аэроб-       в форму, удобную для проведения анализа. Для это-
     ных условиях в результате происходящих в воде          го используют все способы, применяемые в хими-
     биологических процессов. Для его определения от-       ческом анализе: измельчение твердых образцов,
     бирают две одинаковые пробы воды. В первой сразу       растворение, обработку различными химическими
     же определяют содержание растворенного кисло-          реактивами, нагревание, один из наиболее совре-
     рода. К пробе добавляют раствор соли Mn(II) и ам-      менных приемов – микроволновое и ультразвуко-
     миак, в результате чего образуется окислитель – гид-   вое облучение – все для полного извлечения опре-
     ратированная форма двуокиси марганца:                  деляемых компонентов. Например, при учете всех
                                                            форм нахождения металлов в водах можно опреде-
            O2 + 2Mn(OH)2          2MnO2 aq + 2H2O          лить растворимые металлы (в фильтрате пробы,
       Далее вводят избыток иодида калия и выделив-         подкисленном азотной кислотой), суспендирован-
     шийся иод оттитровывают раствором тиосульфата:         ные металлы (после кислотного озоления – “мок-
                                                            рого сожжения” кислотами-окислителями осадка
          MnO2 aq + 4H+ + I−       Mn2+ + I2 + 2H2O,        на фильтре), общие металлы (после мокрого со-
                                                            жжения всей пробы), экстрагирующиеся металлы
                              2−       2−         −
                 I 2 + 2S 2 O 3    S 4 O 6 + 2I             (анализ фильтрата после обработки пробы смесью
                                                            азотной и соляной кислот). Необходимо учитывать
         Вторую пробу закрывают и оставляют на 2, 3, 5,     также способность ионов тяжелых металлов к гид-
     10 или 15 суток. Далее, действуя описанным выше        ролизу и гидролитической полимеризации и ли-
     способом, находят остаток кислорода. Разность меж-     гандный состав природных вод – наличие гумино-
     ду первым и вторым определениями дает ХПК. О           вых кислот и, следовательно, формы существования
     других показателях можно прочитать в [3, 4].           в них металлов.
         Приведенные примеры иллюстрируют приме-
     нение в экологическом мониторинге классических            Сложность почв как объекта анализа определя-
     химических методов анализа. Особенно велика роль       ется их гетерогенным и многофазным характером.
     современных методов аналитической химии, часто         Минеральная основа, органические и биологичес-
     называемых инструментальными [2, 6]. Лишь совре-       кие компоненты: гумусовые веществ, почвенные
     менные методы анализа, среди них спектроскопиче-       раствор и воздух – вот объекты анализа в этом слу-
     ские, электрохимические, хроматографические и          чае. К ним следует прибавить еще и оказывающие
     др. (среди них отметим масс-спектрометрию), поз-       наиболее сильный загрязняющий эффект мине-
     воляют достигать необходимых низких пределов           ральные удобрения, пестициды и продукты их пре-
     обнаружения, высоких чувствительности и избира-        вращений.
     тельности определений. Ввиду важности этой про-
     блемы многие фирмы насыщают рынок приборами                При определении следов веществ чувствитель-
     простыми и сложными, специально приспособлен-          ности применяемых инструментальных аналитиче-
     ными для решения задач мониторинга различных           ских методов иногда бывает недостаточно. В этом
     объектов.                                              случае применяют различные способы аналитичес-
                                                            кого концентрирования: экстракцию органически-
                                                            ми растворителями, не смешивающимися с водой,
     икйЕйийСЙйнйЗдД З ДзДгабЦ                              сорбционное концентрирование, дистилляцию, со-
     йЕцЦднйЗ йдкмЬДыфЦв лкЦСх
                                                            осаждение, использование криогенных ловушек.
        Специфика объектов окружающей среды как             Например, органические загрязнители, как прави-
     объектов химического анализа заставляет подчерк-       ло, присутствуют в питьевой воде в очень малых ко-
     нуть их изменяющийся состав, многокомпонент-           личествах порядка ppb (part per billion – часть на
     ность и многофазность. Известным примером может        миллиард, 0,000 001 мг/л). Для выполнения опреде-
     быть ключевая роль оксидов азота в образовании         лений их необходимо сконцентрировать. Летучие
     фотохимического смога, усиливающегося под влия-        органические вещества извлекают из вод потоком
     нием озона и углеводородов [3]. Множество протека-     инертного газа и улавливают твердыми адсорбента-
     ющих в природной среде химических, биохимичес-         ми. Далее нагреванием осуществляют их термичес-
     ких и биогеохимических процессов предопределяет        кую десорбцию и переносят сконцентрированные
     чрезвычайную сложность химико-аналитических            компоненты из ловушки в газовый хроматограф.


38                                                             лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹1, 1999


Нелетучие органические вещества экстрагируют                 Eh
органическими растворителями. Экстракты ана-           1,0                      Зо                     Eh
лизируют методами высокоэффективной жидко-                                    ва на о                В =
                                                                                                 ус ерх 1,22
                                                                                 на ки               т
стной хроматографии. Экстракцию веществами,                                          ди сл                 н
                                                       0,8                              ев ен ойчи ий п – 0,0
находящимися в сверхкритическом состоянии (на-                Ру                           ых ия            во ре 59
                                                                 дн                 Об         ру             ст де pH
пример, диоксидом углерода), упрощающую приго-                 во ичны                  ста       д       Зо и во л
                                                                  ды е                       но          св  на       ды
товление концентрата, используют при извлечении        0,6                  До           с а вка
                                                                                             тм н           ин оки
                                                                               жд                              цо сл
полициклических ароматических и гетероцикличе-                                     ь            ос а к            вы ен
                                                                                                   фе он             х р ия
ских углеводородов, пестицидов, полихлорирован-                                        Ре              ро так           уд
                                                                                          ки              й     те
ных бифенилов, диоксинов из твердых образцов,          0,4                                     Но
                                                                                                   рм
                                                                                             ок
например почв.                                                                Пе                еа ал
                                                                                                   ни ьн
                                                                      Бо          ре             во чес ая
                                                                         ло          хо              да кая Пр
                                                       0,2                              дн
                                                                       во тны               ая                      о
                                                                                                                 в ве
еЦнйСх йикЦСЦгЦзаь                                                Об      ды е                 ср             эв аем три
                                                                     ста                          ед             ап ые -
бДЙкьбзьыфап ЗЦфЦлнЗ                                                                   Гру            а             ор
                                                                         но                 н                          ит
                                                       0,0                  вка          во товы                          ы
   Для решения этой задачи используют инстру-                           На      ,и           ды е
                                                                           сы      зо
                                                                       во
                                                                          до щен
                                                                                      ли
ментальные методы современной аналитической                                              ро
                                                      –0,2            Ни й поч ные           ва
                                                                                                нн
химии [2, 6], основанные на измерении различных                          жн       вы       З       а
                                                                            ий         мо аст я от
физических свойств определяемых веществ или                                    пр          рс ой          атм
продуктов их химических превращений (аналити-                                Eh едел кие вные                 о
                                                      –0,4                       =–       ус        од Бо сфе
                                                                                      0,0 той          ы    гат     ры
ческих реакций) с помощью физических и физико-                                                             со ые
                                                                                         59 чи               ле ор
химических приборов. Результат измерения, несу-                                              pH во              ны га
                                                                                                        сти        е в ник
щий химико-аналитическую информацию, часто            –0,6                                                  во
                                                                                                               ды
                                                                                                                      од ой
                                                                                                                        ы
называют аналитическим сигналом.
   Спектроскопические методы анализа основа-          –0,8
ны на использовании взаимодействия атомов или
молекул определяемых веществ с электромагнит-
ным излучением широкого диапазона энергий.            –1,0
                                                                    2        4         6        8       10        12      14
Это могут быть (в порядке уменьшения энергии)                                              pH
гамма-кванты, рентгеновское излучение, ультра-
фиолетовое и видимое, инфракрасное, микровол-           Рис. 2. Распределение природных обстановок в
новое и радиоволновое излучение. Сигналом мо-           различных водах по соотношению Eh–pH [4]
жет быть испускание или поглощение излучения.
Важнейшими для экологического мониторинга, по-       шее значение приобрели тонкослойная, газожидко-
видимому, являются нейтронно-активационный,          стная и высокоэффективная жидкостная и ионная
рентгеноспектральный, атомно-абсорбционный и         хроматография [3]. Будучи несложной по технике
атомно-эмиссионный анализ, спектрофотометри-         выполнения, тонкослойная хроматография хороша
ческий и флуориметрический методы, инфракрас-        при определении пестицидов и других органических
ная спектрометрия [2–4].                             соединений-загрязнителей. Газожидкостная хрома-
   Ценную информацию в анализе вод предостав-        тография эффективна при анализе многокомпо-
ляют электрохимические методы анализа: потенцио-     нентных смесей летучих органических веществ.
метрия, полярографические и кулонометрические        Применение различных детекторов, например ма-
методы. В качестве примера на рис. 2 приведена по-   лоизбирательного детектора по теплопроводности –
пулярная диаграмма Eh–рН (окислительно-восста-       катарометра и избирательных – пламенно-иониза-
новительный потенциал) как результат потенцио-       ционного, электронного захвата, атомно-эмиссион-
метрических измерений. Как видно из рис. 2, эти      ного, позволяет достигать высокой чувствительнос-
параметры для различных вод неодинаковы. Eh и        ти при определении высокотоксичных соединений.
рН контролируются такими важнейшими фактора-         Высокоэффективную жидкостную хроматографию
ми, как фотосинтез дыхания и разложения, окисли-     применяют при анализе смесей многих загрязняю-
тельно-восстановительные реакции с участием се-      щих веществ, прежде всего нелетучих. Используя
ры, железа и углерода, рассмотренный ранее баланс    высокочувствительные детекторы: спектрофотомет-
между растворенной углекислотой и карбонатом         рические, флуориметрические, электрохимические,
кальция в природных водах и другие факторы хими-     можно определять очень малые количества веществ.
ческой экологии гидросферы.                          При анализе смесей сложного состава особенно эф-
   Исключительно мощное средство контроля за-        фективно сочетание хроматографии с инфракрасной
грязнения различных объектов окружающей среды –      спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией.
хроматографические методы, позволяющие анали-        В последнем случае роль детектора играет подклю-
зировать сложные смеси компонентов. Наиболь-         ченный к хроматографу масс-спектрометр. Обычно


дмбзЦсйЗ З.З. паеауЦлдаЦ йлзйЗх щдйгйЙауЦлдйЙй ейзанйказЙД                                                                     39


     приборы такого типа оснащены мощным компью-                2. Золотов Ю.А. Окружающая среда – вызов анали-
     тером. Так определяют пестициды, полихлориро-              тической химии // Вестн. РАН. 1997. Т. 67, № 11.
     ванные бифенилы, диоксины, нитрозоамины и дру-             С. 1040–1041.
     гие токсичные вещества. Ионная хроматография               3. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в
     удобна при анализе катионного и анионного соста-           экологическую химию. М.: Высш. шк., 1994. 398 с.
     вов вод.
                                                                4. Богдановский Г.А. Химическая экология. М.: Изд-во
                                                                МГУ, 1994. 237 с.
     бДдгыуЦзаЦ                                                 5. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допусти-
                                                                мые концентрации химических веществ в окружаю-
        Химическая информация о качестве окружаю-               щей среде: Справочник. Л.: Химия, 1985. 528 с.
     щей среды очень важна. Однако даже все аналити-            6. Основы аналитической химии. М.: Высш. шк.,
     ческие методы не в состоянии охватить функцио-             1996. Кн. 2: Методы химического анализа / Под ред.
     нальное разнообразие загрязняющих веществ. Не              Ю.А. Золотова. 462 с.
     дают они и прямой информации об их биологичес-
     кой опасности. Это задача биологических методов.
     Результаты наблюдений за изменениями состояния                                  * * *
     биосферы используют для оценок и прогноза. Эта              Владимир Витальевич Кузнецов, доктор хими-
     грандиозная и одна из серьезнейших проблем пред-        ческих наук, профессор, декан отдела бакалавриа-
     определяет высокую требовательность к правиль-          та и магистратуры, действительный член Междуна-
     ности результатов химико-аналитического иссле-          родной академии наук высшей школы. Область
     дования природной среды.                                научных интересов – проточно-инжекционный ана-
                                                             лиз, мембранные оптические сенсоры, внешне-
     ганЦкДнмкД                                              сферные ассоциаты, хемометрика, химико-анали-
                                                             тическое образование. Автор свыше 200 научных
        1. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния при-   публикаций, соавтор монографии и двух учебников
        родной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.      по аналитической химии.




40                                                              лйкйлйЗлдав йЕкДбйЗДнЦгъзхв ЬмкзДг, ‹1, 1999



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика