Полярография ( и вольтамперометрия). Полярография - одно из элктрохимических методов анализа. Полярограмма - зависимость силы тока от величины приложенного напряжения на электроды.При этом методе не происходит физического разделения смеси на отдельные компоненты.В качестве катода чаще всего применяют ртутный капающий электрод (РКЭ), поверхность которого непрерывна обновляется, что позваляет получать полярограммы и проводить анализ с высокой воспроизводимостью результатов.
Прямое определение возможно лишь при наличие веществ, способных восстанавливаться на РКЭ: ионы металлов, органические соединения, содержащие галоид-, нитро-, нитрозогруппы, карбонильные соединения, пероксиды, эпоксиды, дисульфиды, и т. д.Это несколько ограничевает возможности метода, однако при определение полягрофических активных соединений позволяет достичь высокой слективности определения без предворительнонго разделения сложных смесей на отдельные компоненты.
Основные типы полярографии - постоянно-токовая (классическая) и переменно-токовая.Прследняя имеет различные названия (подразделы): в зависимости от формы амплитуды переменного тока - квадратно-волновая, трапецеидальная и др.; в зависимости от полярности электрода, который используют как индикаторный, - катодная (восстановления) или анодная (окисления). Последнюю иногда называют вольтамперометрия.В анодной полярографии в отличие от катодной используют только твердый электрод (например,графитовый).
Применяют фоноваый или индифферентный электролит (называемый просто - фон), т.е. раствор кислоты, соли, буферный раствор более сложного состава, в котором растворяют анализируемую пробу.
Анализ атмосферного с помощью газоанализаторов (определение SO2,NO,CO и других газов). Газоанолизаторы в отличие от стационарных приборов (хроматографы, полярографы и др.) не позволяют дастигнуть столь же высмокой чувствительности, точности и селективности.Однако при неопходимости оперативного контроля содержания примесей загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и особенно в воздухе рабочей зоны и в промышленных выбросах они могут быть полезны и необходимы.Характеристики наиболее применяемых и даступных отечественных газоанализаторов приведены в табл.1.
1.3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НАБЛЮДЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
ЗА СОСТОЯНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Для получения объективной информации о состоянии и об уровне загрязнения различных объектов окру-
жающей среды необходимо располагать надёжными средствами и методами экологического контроля. Повы-
шение эффективности контроля за состоянием природной среды может быть достигнуто повышением произво-
дительности, оперативности и регулярности измерений, увеличением масштабности охвата одновременным
контролем; автоматизацией и оптимизацией технических средств контроля и самого процесса.
Средства экологического наблюдения и контроля подразделяются на контактные, неконтактные (дистан-
ционные), биологические, а контролируемые показатели – на функциональные (продуктивность, оценка круго-
ворота веществ и др.) и структурные (абсолютные или относительные значения физических, химических или
биологических параметров – концентрация загрязняющего вещества, коэффициент суммарного загрязнения и
др.).
1.3.1. КОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Контактные методы контроля состояния окружающей среды представлены как классическими методами
химического анализа, так и современными методами инструментального анализа. Классификация контактных
методов контроля приведена на рис. 1.8.
Наиболее применяемые спектральные, электрохимические и хроматографические методы анализа объек-
тов окружающей среды (представлены на рис. 1.9 – 1.11).
Контактные методы
анализа
Химические Физические
Физико-химические
Гравиметри- Титриметри-
ческие ческие
Магнит- Масс- Рент-
ная спек- гено-
Спек- Электро- Хромато- спек- тро- спек-
тральные химиче- графиче- тро- метрия траль-
ские ские скопия ный
анализ
Рис. 1.8. Структура контактных методов наблюдения и
контроля за состоянием окружающей среды
Спектральные
методы анализа
Атомная Молекулярная
спектроскопия спектроскопия
Жёсткие УФ-видимая Фотометрия Люминес- Методы структурного
излучения спектроско- центные анализа
пия методы
Радиоволновая ИК-
Нейтрон- Рентге- Эмисси- Атомно- УФ-видимая Флуо- спектроскопия спектро-
ноактива- носпек- онный абсорб- спектроско- ресцент- скопия
ционный траль- спек- ционный пия ный
анализ ный и тральный спек- анализ ЭПР ЯМР
рентге- анализ тральный
нофлуо- анализ
Хемилю-
ресцент-
минес- ИК- Спектры
ный
центный спектры комбина-
анализ
анализ поглоще- ционного
ния рассеива-
ния
Рис. 1.9. Спектральные методы анализа объектов окружающей среды
Электрохимические методы анализа
Методы без протекания электродной реакции Методы, основанные на протекании электродной реакции
Прямые Кондуктометри-
В отсутствии Под действием
кондуктометрические ческое
тока тока
измерения титрование
Потенцио- Электрохи- Вольтамперо- Амперомет- Кулономет-
метрические мические метрические рическое рические
методы сенсоры методы титрование методы
Электронно- Ион-
обменные селективные
электроды электроды
Рис. 1.10. Электрохимические методы анализа объектов
окружающей среды
Хроматографические методы анализа
Подвижная фаза – газ (пар) Подвижная фаза – жидкость
Газовая Газожидкостная Высокоэффективная Тонкослойная
хроматография хроматография жидкостная хроматография
хроматография
Нормально- Обращённо-
фазовая фазовая
Хроматомасс-
спектроскопия
Рис. 1.11. Хроматографические методы анализа загрязняющих веществ
Общая схема контроля включает этапы: 1) отбор пробы; 2) обработка пробы с целью консервации изме-
ряемого параметра и её транспортировка; 3) хранение и подготовка пробы к анализу; 4) измерение контроли-
руемого параметра; 5) обработка и хранение результатов.
Пробоотбор зачастую предопределяет результаты анализа, так как возможно загрязнение пробы в процессе
её отбора, особенно когда речь идёт 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 её взятия, осуществляются процессы «ре-
лаксации» по параметрам экосистемы, значения которых определяются кинетическими факторами. Одни из
параметров меняются быстро, другие сохраняются достаточно долго. Поэтому необходимо иметь представле-
ние о кинетике изменения измеряемого параметра в данной пробе. Очевидно, чем меньше время от момента
взятия пробы до её 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 градуи-
ровочные графики. Такой метод «внутреннего стандарта» желательно использовать и для оценки других факто-
ров, которые могут влиять на результаты анализа (хранение, транспортировка, методика подготовки пробы к
анализу и т.д.).
Подготовка пробы к анализу может включать в себя либо концентрирование измеряемого ингредиента,
либо его химическую модификацию с целью проявления аналитически наиболее выгодных свойств. Концен-
трирование достигается двумя путями: методом сорбции анализируемого компонента (на твёрдом сорбенте или
при экстракции растворителем), методами уменьшения объёма пробы, содержащей компонент, например путём
вымораживания, соосаждения или выпаривания. Конечно, любая такая процедура может влиять на результат
анализа, поэтому «внутренний стандарт» необходим.
Эффективность любого метода наблюдений и контроля за состоянием объектов окружающей среды оце-
нивается следующей совокупностью показателей:
• селективностью и точностью определения;
• воспроизводимостью получаемых результатов;
• чувствительностью определения;
• пределами обнаружения элемента (вещества);
• экспрессностью анализа.
Основным требованием к выбранному методу является его применимость в широком интервале концен-
траций элементов (веществ), включающих как следовые количества, в незагрязнённых объектах фоновых рай-
онов, так и высокие значения концентраций в районах технического воздействия.
1.3.2. ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Контактные методы наблюдений и контроля за состоянием природной среды дополняются неконтактными
(дистанционными), основанными на использовании двух свойств зондирующих полей (электромагнитных, аку-
стических, гравитационных): осуществлять взаимодействия с контролируемым объектом и переносить полу-
ченную информацию к датчику. Зондирующие поля обладают широким набором информативных признаков и
разнообразием эффектов взаимодействия с веществом объекта контроля. Принципы функционирования средств
неконтактного контроля условно подразделяют на пассивные и активные. В первом случае осуществляется
приём зондирующего поля, исходящего от самого объекта контроля, во втором производится приём отражён-
ных, прошедших или переизлученных зондирующих полей, созданных источником.
Неконтактные методы наблюдения и контроля представлены двумя основными группами методов: аэро-
космическими и геофизическими. Основными видами аэрокосмических методов исследования являются оптиче-
ская фотосъёмка, телевизионная, инфракрасная, радиотепловая, радиолокационная, радарная и многозональная