5.2. Ионометрический метод.

5.2.1. Водородный показатель( рН)

Водородный показатель в этом курсе используется с целью демонстрации студентами зависимости этого показателя от других изучаемых параметров среды. В частности, связь концентрации водородных ионов в водной среде с бикарбонатной системой, и как уже было упомянуто ранее с образованием органического вещества.

Покажем схему, по которой происходит естественное закисление озера. В таких случаях озеро может перейти в дистрофную стадию развития.

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃

Из реакции следует, что если СО₂ не будет расходоваться на образование органического вещества в процессе фотосинтеза, то количество угольной кислоты в водоеме будет расти и при ее диссоциации концентрация водородных ионов будет увеличиваться, и следовательно, уменьшаться рН среды. Основным фактором, влияющим на закисление озер, является нехватка в экосистеме фосфора.

Экспериментальные данные, полученные после обработки проб с озер, расположенных на территории верхового болота, демонстрируют процесс естественного закисления среды. От студентов требуется описание экотонов таких систем с целью выявления закономерностей.

В рамках данного курса применяется электрохимический способ определения водородного показателя с помощью рН-метра (модель Аквилон рН-410) и автоматического зонда YSI 6600-D.

5.2.2. Изучение динамики рН и других параметров в течение дня на озере.

Студенты проводят измерение рН и других параметров в течение светового дня на выбранном водном объекте. После получения результатов необходимо построить график зависимости рН от времени. Проводится сравнение с параллельными экспериментами по динамике кислорода, перманганатной окисляемости, минерального фосфора, аммония, температуры с целью выявления закономерностей.

5.2.3. Изучение закономерности изменения рН и других параметров от глубины.

Проводится измерение рН и других параметров на достаточно глубоком водном объекте (желательно с выраженной стратификацией) на различных горизонтах. Строятся графики зависимости изучаемых параметров от глубины. Ход кривых будет зависеть от стратификации, прозрачности изучаемых водоемов и степени развития фитопланктона на различных горизонтах.

6. Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии (аас).

Принцип метода. Метод основан на поглощении излучения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра невозбужденными атомами элементов, находящихся в газообразном состоянии.

АА спектрофотометры имеют набор ламп, из которых каждая предназначена для определения одного (или нескольких) элемента. У ламп, которые служат источником электромагнитного излучения, имеются полые катоды из определенных элементов. Длины волн спектральных линий, излучаемые лампой и линии поглощения элемента в пробе соответствуют друг другу. Поглощение световой энергии, или атомную абсорбцию измеряют с помощью фотодетектора. Определяемые элементы переводят в газообразное атомное состояние. Это достигается двумя способами- или атомизацией в пламени, или атомизацией электрическим током в графитовой кювете. При пламенном способе “кюветой” служит пламя. Для получения пламени чаще всего применяют ацетилен, смешиваемый с воздухом. Воздушно-ацетиленовое пламя имеет температуру 2200-2400⁰ С. Длина поглощающего слоя пламени должна быть постоянной. Для этого используются специальные щелевые горелки. Атомное облако просвечивается специальной лампой.

Аппаратура. ААС с набором ламп на интересующие исследователя элементы (железо, марганец, цинк, никель, свинец, кадмий, и т. д).

Реактивы. Стандартные образцы растворов солей элементов (железо, марганец, цинк, никель, свинец, кадмий) для построения калибровочных графиков. Готовятся преподавателем.

Ход определения. Производится отбор и консервирование проб с целью проведения качественного и количественного анализа на присутствие в водоемах следующих элементов: железо, марганец, медь, цинк, никель, свинец. Анализы проб осуществляются на атомно-абсорбционных спектрофотометрах в 2-х лабораториях - лаборатории экспедиционных исследований кафедры экологической безопасности и устойчивого развития регионов и лаборатории кафедры геоэкологии и природопользования (СПбГУ, факультет географии и геоэкологии).

Создают таблицу аналогичную таблице 4 (п. 5.1.1.1) и строят калибровочные графики в координатах

1-T – концентрация элемента (мг/л). Затем создают таблицу 5.

Таблица 5. Рабочая таблица для определения концентрации металлов.

Элемент	ПДК в воде водоемов	Лимитиру-ющий показатель вредности	Коорди-наты отбора Пробы	1-T, где Т-величи-на пропус-кания света	Концентра-ция элемента (мг/л) (определяется по калиброво-чному графику)
железо	0,3 мг/л	органолеп-тический
марганец	0,1 мг/л	органолеп-тический
медь	1 мг/л	органолеп-тический
цинк	1 мг/л	общесани-тарный
никель	0,1 мг/л	санитарно-токсиколо-гический
свинец	0,03 мг/л	санитарно-токсиколо-гический
кадмий	0,001 мг/л	санитарно-токсиколо-гический

Далее интерпретируют полученные результаты. Атомно-абсорбционный метод позволяет определять только общую концентрацию определяемых химических элементов.