Вопрос 26

Оценка загрязнения почв тяжелыми металлами. Методы контроля. Применение спектрального анализа.

Ответ:

Параметры, характеризующие природное содержание рассеянного металла в почве, являются весьма ответственными ландшафтно-геохимическими показателями. Они играют роль исходных данных для других показателей. В силу этого определение параметров геохимического фона почвы должно быть стандартизовано и учитывать приборно-инструментальную специфику метода анализа.

Определение концентрации металла в почве широко используемым методом эмиссионной спектроскопии или нейтронно-активационным методом дает

представление о валовом (суммарном) содержании всех форм соединений определяемого металла. Методы определения концентрации металла н экстракционном растворе позволяют оценивать содержание тех или иных форм нахождения соединении металла в почве в зависимости от состава и методики экстракции. Вполне понятно, что валовые значения концентрации металла значительно выше. чем значения концентрации отдельных форм. определяемые и растворах обычно методом атомно- абсорбционной спектроскопии . Распределение значений валовой концентрации чаще аппроксимируется логорифмически – нормальным законом Гауса , распределение значении концентрации отдельных форм – нормальным законом Гауса . Без характеристики геохимического поля невозможна диагностика загрязнения почвы тяжелыми металлами. Признаками загрязнения могут служить 1) Повышенное среднее значение (модальное, среднеарифметическое, среднегеометрическое) концентрации металла по сравнению с фоновым значением: 2) расширение пределов разброса аналитических данных за счет значений, превышающих среднее статистическое, наглядно проявляющееся в асимметрии гистограмм в сторону больших значений.

Выявление загрязнения почв тяжелыми металлами производят прямыми методами отбора почвенных проб на изучаемых территориях и их химического анализа на содержание тяжелых металлов. Эффективно также использовать для этих целей ряд косвенных методов: визуальная оценка состояния фитогенезов, анализ распространения и поведения видов – индикаторов среди растений, беспозвоночных и микроорганизмов

Для контроля содержания в почве тяжелых металлов применяется метод атомно-адсорбционной спектрометрии.

Метод основан на поглощении ультрафиолетового или видимого излучения атомами газов. Чтобы провести пробу в газообразное атомное состояние, ее впрыскивают в пламя. В качестве источника излучения применяют лампу с полым катодом из определяемого металла. Интервал длин волн спектральной линии, испускаемой источником света, и линии поглощения того же самого элемента в пламени очень узок, поэтому мешающее поглощение других элементов практически не сказывается на результатах анализа.

Вопрос 27

Спектральные методы анализа токсикантов в окружающей среде. Устройство атомно - адсорбционного спектрометра.

Ответ:

Спектральные методы анализа - это методы, основанные на определении химического состава и строения веществ по их спектру.

Спектром вещества называют упорядоченное по длинам волн электромагнитное излучение, испускаемое, поглощаемое, рассеиваемое или преломляемое веществом. Методы, основанные на получении и изучении спектров испускания (эмиссии) электромагнитного излучения (энергии), называют эмиссионными, поглощения (абсорбции) - абсорбционными, рассеяния - методами рассеяния, преломления - рефракционными.

Спектр вещества получают, воздействуя на него температурой, потоком электронов, световым потоком (электромагнитной энергией) с определённой длиной волны (частоты излучения) и другими способами. При определённой величине энергии воздействия вещество способно перейти в возбуждённое состояние. При этом происходят процессы, приводящие к появлению в спектре излучения с определённой длиной волны (табл.2.2.1).

Излучение, поглощение, рассеяние или рефракция электромагнитного излучения может рассматриваться как аналитический сигнал, несущий информацию о качественном и количественном составе вещества или о его структуре. Частота (длина волны) излучения определяется составом исследуемого вещества, а интенсивность излучения пропорциональна числу частиц, вызвавших его появление, т.е. количеству вещества или компонента смеси.

Каждый из аналитических методов обычно использует не полный спектр вещества, охватывающий диапазон длин волн от рентгеновских излучений до радиоволн, а только определённую его часть. Спектральные методы обычно различают по диапазону длин волн спектра, являющемуся рабочим для данного метода: ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские, инфракрасные (ИК), микроволновые.

Методы, работающие в УФ, видимом и ИК диапазоне называют оптическими. Они больше всего применяются в спектральных методах вследствие сравнительной простоты оборудования для получения и регистрации спектра.

В результате изменения энергии атома или молекулы они переходят из основного состояния с минимально возможной внутренней энергией в возбужденное состояние. Внутренняя энергия является величиной дискретной (квантовой), поэтому переход атома или молекулы из основного состояния в другое всегда сопровождается скачкообразным изменением энергии, то есть получением или отдачей порции (кванта) энергии.

Атомно-абсорбционный спектрометр состоит из источника первичного излучения, который дает поглощаемое излучение, источника свободных атомов с соответствующей системой вводы пробы, оптической диспергирующей системы, детектора и электроники для сбора, обработки и редактирования данных. Наличие свободных атомов должно быть обеспечено на пути между источником первичного излучения и детектором.