Обзор современных методов контроля качества объектов окружающей среды

Для поддержания состояния экосистем в нормальных условиях функционирования необходимо контролировать загрязнение воды, воздуха и почвы в системах экологического мониторинга.

Основными методами контроля состояния объектов окружающей среды являются:

1) метод отбора проб с последующим химическим анализом;

2) метод стационарных датчиков – для одного-двух веществ в загрязнённых зонах;

3) методы лабораторного и натурного экологического эксперимента;

4) метод ландшафтно-индикационной оценки состояния природной среды – обобщение эколого-химического изучения природной среды;

5) метод биоиндикации;

6) автоматизированные методы контроля - (стационарные посты, подфакельные, фоновые).

Широкое распространение в производственных и исследовательских лабораториях получили оптические, электрохимические, радиометрические, хроматографические, спектрометрические и др. методы анализа.

Оптические методы – к ним относятся анализ по светопоглощению (фотоколориметрию, спектрофотометрию, абсорбционную спектроскопию); спектральный анализ; поляриметрию, рефрактометрию и т.д.

Анализ по светопоглощению основывается на законе светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера «Растворы одного и того же окрашенного вещества при одинаковых: концентрациях, толщине слоя, температуре, давлении поглощают одну и ту же долю падающего на них света или светопоглощение таких растворов одинаковое».

Например:

I₀→CuSO₄ (голубой цвет)→I

Математическое выражение этого закона

I = I₀ ∙ 10^{-ɛ ∙ c ∙ l}

I – интенсивность потока света, прошедшего через раствор;

I₀ – интенсивность потока света, падающего на раствор;

с – концентрация;

l – толщина слоя жидкости, через который прошёл свет;

e - природа вещества (CuSO₄, СuCl₂).

Если мы его прологарифмируем, то

lg = e∙ c ∙ l

или А = e∙ c ∙ l –Абсорбционность, поглощение. (прямая зависимость).

Порядок проведения фотоколориметрических измерений

Порядок проведения фотоколориметрических измерений следующий:

- приготовление окрашенного раствора,

- выбор светофильтра,

- выбор кюветы,

- построение калибровочного графика,

- нахождение концентрации анализируемого раствора.

Приготовление окрашенного раствора необходимо в том случае, если анализируемое вещество находится в неокрашенной или слабо окрашенной форме. Для его перевода в окрашенную форму проводят реакцию с фотометрическим реагентом (ФМР) – веществом, которое образует интенсивно окрашенные комплексные соединения с анализируемым ионом. ФМР должен обладать избирательным действием в выбранной реакции, то есть не должен давать мешающих окрашенных соединений с другими компонентами раствора. Реакция с ФМР должна проходить быстро, а её равновесие должно быть сдвинуто в сторону окрашенного продукта. Для этого ФМР берут в избытке, создают определенный рН среды, иногда раствор нагревают.

Необходимо иметь в виду, что со временем окраска может меняться, поэтому следует соблюдать постоянство выдержки раствора во времени до момента измерения оптической плотности.

Выбор светофильтра необходим для уменьшения погрешности измерений. Длина волны излучения, на которой проводятся измерения оптической плотности, должна соответствовать максимальному светопоглощению окрашенного раствора.

Если спектральные характеристики окрашенного вещества неизвестны, светофильтр для работы можно выбрать самостоятельно. Цвет раствора является дополнительным к цвету поглощения излучения. Поэтому измерение поглощения следует проводить в дополнительной для цветной реакции области спектра. Так, если раствор окрашен в сине-зеленый цвет, то нужно измерять поглощение этим раствором красного цвета.

Выбор кюветы, как и выбор светофильтра, влияет на погрешность измерений. Рабочая длина кювет определяет толщину поглощающего слоя раствора. Она должна быть такой, чтобы оптическая плотность анализируемых растворов на выбранном светофильтре лежала в пределах от 0,2 до 0,7. Для темно-окрашенных растворов используют кюветы длиной 1…3 мм, а для слабоокрашенных – 30…100 мм.