ЭКОЛОГИЯ
Для этого в пробе окисляют органические загрязнители. Выделяющийся СО2
поглощают раствором щелочи. Оттитровав остаток щелочи кислотой, находят искомый показатель. Вычислив отношение
ХПК к общему углероду, получают показатель загрязненности сточных вод органическими веществами.
БПК – это количество кислорода, требующееся для окисления находящихся в воде веществ в аэробных условиях в
результате происходящих в воде процессов. Для его определения отбирают две пробы воды. В первой сразу же определяют
содержание растворенного кислорода. К пробе добавляют раствор соли Mn (II) и аммиак, в результате чего образуется
окислитель – гидратированная форма диоксида марганца:
O2 + 2Mn(OH)2 →2MnO2aq + 2H2O .
Далее вводят избыток иодида калия и выделившийся иод оттитровывают раствором тиосульфата:
MnO 4H I Mn I2 2H2O ;
2
2 aq + + → + + + − +
I + 2S O − →S O2− + 2I−
4 6
2
2 2 3
Вторую пробу закрывают и оставляют на 2, 3, 5, 10 или 15 суток. Далее, действуя описанным выше способом, находят
остаток кислорода. Разность между первым и вторым определениями дает БПК.
Приведенные примеры иллюстрируют применение в экологическом мониторинге классических химических методов
анализа. Особенно велика роль в экологическом мониторинге современных методов аналитической химии, называемых
инструментальными.
8.2.3 Пробоподготовка в анализе объектов окружающей среды
Специфика объектов окружающей среды как объектов химического анализа заставляет подчеркнуть их изменяющийся
состав, многокомпонентность и многофазность. Известным примером может быть ключевая роль оксидов азота в образовании
фотохимического смога, усиливающегося под влиянием азота и углеводородов. Множество протекающих в природной среде
химических, биохимических и биогеохимических процессов предопределяет чрезвычайную сложность химико-аналитических
исследований. Это необходимо учитывать при анализе жидких сред: растворов, суспензий, эмульсий, летучих и нелетучих
твердых веществ, газов; при определении различных неорганических и органических веществ, исследований живого вещества.
Принципиально важны пробоотбор, сохранение и консервация проб и пробоподготовка, необходимые для переведения всех
компонентов пробы в форму, удобную для проведения анализа. Для этого используют все способы, применяемые в химическом
анализе: измельчение твердых образцов, растворение, обработку реактивами, нагревание – все для полного извлечения
определяемых компонентов. Например, при учете всех форм нахождения металлов в водах можно определить растворимые,
суспендированные, общие и экстрагирующие металлы. Необходимо учитывать также способность ионов тяжелых металлов к
гидролизу и гидралитической полимеризации и лигандный состав природных вод – наличие гуминовых кислот и,
следовательно, формы существования в них металлов.
Сложность почв как объекта анализа определяется их гетерогенным и многофазным характером. Минеральная основа,
органические и биологические компоненты: гумусовые вещества, почвенные растворы и воздух – вот объекты анализа в
этом случае. К ним следует прибавить еще и оказывающие наиболее сильный загрязняющий эффект минеральные
удобрения, пестициды и продукты их превращения.
При определении следов веществ чувствительности применяемых инструментальных аналитических методов иногда
бывает недостаточно. В этом случае применяют различные способы аналитического концентрирования:
экстракционное концентрирование, дистилляцию, соосаждение, использование криогенных ловушек. Например,
органические загрязнители присутствуют в питьевой воде в очень малых количествах порядка 0,000001 мг/дм3. Для
выполнения определений их необходимо сконцентрировать. Летучие органические вещества извлекают из вод потоком
инертного газа и улавливают твердыми адсорбентами. Далее нагреванием осуществляют их термическую десорбцию и
переносят сконцентрированные компоненты и ловушки в газовый хроматограф. Нелетучие органические вещества
экстрагируют органическими растворителями. Экстракты анализируют методами высокоэффективной жидкостной
хроматографии. Экстракцию веществами, находящимися в сверхкритическом состоянии, упрощают приготовлением
концентрата, используют при извлечении полициклических ароматических и гетероциклических углеводородов, пестицидов,
диоксидов из твердых образцов, например почв.
8.2.4 Методы определения загрязняющих веществ
Для решения этой задачи используют инструментальные методы современной аналитической химии, основанные на
измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов химических превращений с помощью
физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую информацию, часто
называют аналитическим сигналом.
Спектроскопические методы анализа основаны на использовании взаимодействия атомов или молекул определяемых
веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергии. Это могут быть гамма-кванты, рентгеновское
излучение, ультрафиолетовое и видимое инфракрасное и радиоволновое излучение. Сигналом может быть испускание или
поглощение излучения. Важнейшими для экологического мониторинга, по-видимому, являются нейтронно-активационный,
рентгеноспектральный и атомно-эмиссионный анализы.
Ценную информацию в анализе вод представляют электрохимические методы анализа: потенциометрия,
полярографические и кулонометрические методы.
Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды – хроматографические
методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная
газожидкостная и ионная хроматография. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная хроматография хороша
при определении пестицидов и других органических соединений-загрязнителей. Газожидкостная хроматография эффективна
при анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение различных детекторов, например
малоизбирательного детектора по теплопроводности – катарометра и избирательных – пламенно-ионизационного,
электронного захвата позволяет достигать высокой чувствительности при определении высокотоксичных соединений.
Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей многих загрязняющих веществ.
Используя высокочувствительные детекторы, спектрофотометрические, флуориметрические, можно определять очень малые
количества веществ. При анализе смеси сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с инфракрасной
спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем случае роль детектора играет подключенный к
хроматографу масс-спектрометр. Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют
пестициды, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного
и анионного состава вод.
Для определения содержания SO2, NO2, CO и других газов в атмосферном воздухе применяют отечественные
газоанализаторы различных типов: «Платон-1» (AsH3); «Гамма-М» (бензол); «Палладий-М3» (CO); «Нитрон» (NO2);
«Сирена-2» (NH3).
Чтобы контролировать концентрацию загрязнителей меньше ПДК необходимы мощные информативные и
чувствительные методы анализа, ибо «отсутствие компонента» еще не означает его действительное отсутствие. Возможно,
концентрация настолько мала, что традиционными методами его определить невозможно. Действительно, охрана
окружающей среды – вызов аналитической химии.
9 ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ (ПМ)
9.1 Классификация природоохранных мероприятий
Промышленные предприятия и трудовые коллективы экономически не заинтересованы в осуществлении активной
природоохранной деятельности, в осуществлении мероприятий по рациональному природопользованию.
поглощают раствором щелочи. Оттитровав остаток щелочи кислотой, находят искомый показатель. Вычислив отношение
ХПК к общему углероду, получают показатель загрязненности сточных вод органическими веществами.
БПК – это количество кислорода, требующееся для окисления находящихся в воде веществ в аэробных условиях в
результате происходящих в воде процессов. Для его определения отбирают две пробы воды. В первой сразу же определяют
содержание растворенного кислорода. К пробе добавляют раствор соли Mn (II) и аммиак, в результате чего образуется
окислитель – гидратированная форма диоксида марганца:
O2 + 2Mn(OH)2 →2MnO2aq + 2H2O .
Далее вводят избыток иодида калия и выделившийся иод оттитровывают раствором тиосульфата:
MnO 4H I Mn I2 2H2O ;
2
2 aq + + → + + + − +
I + 2S O − →S O2− + 2I−
4 6
2
2 2 3
Вторую пробу закрывают и оставляют на 2, 3, 5, 10 или 15 суток. Далее, действуя описанным выше способом, находят
остаток кислорода. Разность между первым и вторым определениями дает БПК.
Приведенные примеры иллюстрируют применение в экологическом мониторинге классических химических методов
анализа. Особенно велика роль в экологическом мониторинге современных методов аналитической химии, называемых
инструментальными.
8.2.3 Пробоподготовка в анализе объектов окружающей среды
Специфика объектов окружающей среды как объектов химического анализа заставляет подчеркнуть их изменяющийся
состав, многокомпонентность и многофазность. Известным примером может быть ключевая роль оксидов азота в образовании
фотохимического смога, усиливающегося под влиянием азота и углеводородов. Множество протекающих в природной среде
химических, биохимических и биогеохимических процессов предопределяет чрезвычайную сложность химико-аналитических
исследований. Это необходимо учитывать при анализе жидких сред: растворов, суспензий, эмульсий, летучих и нелетучих
твердых веществ, газов; при определении различных неорганических и органических веществ, исследований живого вещества.
Принципиально важны пробоотбор, сохранение и консервация проб и пробоподготовка, необходимые для переведения всех
компонентов пробы в форму, удобную для проведения анализа. Для этого используют все способы, применяемые в химическом
анализе: измельчение твердых образцов, растворение, обработку реактивами, нагревание – все для полного извлечения
определяемых компонентов. Например, при учете всех форм нахождения металлов в водах можно определить растворимые,
суспендированные, общие и экстрагирующие металлы. Необходимо учитывать также способность ионов тяжелых металлов к
гидролизу и гидралитической полимеризации и лигандный состав природных вод – наличие гуминовых кислот и,
следовательно, формы существования в них металлов.
Сложность почв как объекта анализа определяется их гетерогенным и многофазным характером. Минеральная основа,
органические и биологические компоненты: гумусовые вещества, почвенные растворы и воздух – вот объекты анализа в
этом случае. К ним следует прибавить еще и оказывающие наиболее сильный загрязняющий эффект минеральные
удобрения, пестициды и продукты их превращения.
При определении следов веществ чувствительности применяемых инструментальных аналитических методов иногда
бывает недостаточно. В этом случае применяют различные способы аналитического концентрирования:
экстракционное концентрирование, дистилляцию, соосаждение, использование криогенных ловушек. Например,
органические загрязнители присутствуют в питьевой воде в очень малых количествах порядка 0,000001 мг/дм3. Для
выполнения определений их необходимо сконцентрировать. Летучие органические вещества извлекают из вод потоком
инертного газа и улавливают твердыми адсорбентами. Далее нагреванием осуществляют их термическую десорбцию и
переносят сконцентрированные компоненты и ловушки в газовый хроматограф. Нелетучие органические вещества
экстрагируют органическими растворителями. Экстракты анализируют методами высокоэффективной жидкостной
хроматографии. Экстракцию веществами, находящимися в сверхкритическом состоянии, упрощают приготовлением
концентрата, используют при извлечении полициклических ароматических и гетероциклических углеводородов, пестицидов,
диоксидов из твердых образцов, например почв.
8.2.4 Методы определения загрязняющих веществ
Для решения этой задачи используют инструментальные методы современной аналитической химии, основанные на
измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов химических превращений с помощью
физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую информацию, часто
называют аналитическим сигналом.
Спектроскопические методы анализа основаны на использовании взаимодействия атомов или молекул определяемых
веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергии. Это могут быть гамма-кванты, рентгеновское
излучение, ультрафиолетовое и видимое инфракрасное и радиоволновое излучение. Сигналом может быть испускание или
поглощение излучения. Важнейшими для экологического мониторинга, по-видимому, являются нейтронно-активационный,
рентгеноспектральный и атомно-эмиссионный анализы.
Ценную информацию в анализе вод представляют электрохимические методы анализа: потенциометрия,
полярографические и кулонометрические методы.
Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды – хроматографические
методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная
газожидкостная и ионная хроматография. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная хроматография хороша
при определении пестицидов и других органических соединений-загрязнителей. Газожидкостная хроматография эффективна
при анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение различных детекторов, например
малоизбирательного детектора по теплопроводности – катарометра и избирательных – пламенно-ионизационного,
электронного захвата позволяет достигать высокой чувствительности при определении высокотоксичных соединений.
Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей многих загрязняющих веществ.
Используя высокочувствительные детекторы, спектрофотометрические, флуориметрические, можно определять очень малые
количества веществ. При анализе смеси сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с инфракрасной
спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем случае роль детектора играет подключенный к
хроматографу масс-спектрометр. Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют
пестициды, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного
и анионного состава вод.
Для определения содержания SO2, NO2, CO и других газов в атмосферном воздухе применяют отечественные
газоанализаторы различных типов: «Платон-1» (AsH3); «Гамма-М» (бензол); «Палладий-М3» (CO); «Нитрон» (NO2);
«Сирена-2» (NH3).
Чтобы контролировать концентрацию загрязнителей меньше ПДК необходимы мощные информативные и
чувствительные методы анализа, ибо «отсутствие компонента» еще не означает его действительное отсутствие. Возможно,
концентрация настолько мала, что традиционными методами его определить невозможно. Действительно, охрана
окружающей среды – вызов аналитической химии.
9 ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ (ПМ)
9.1 Классификация природоохранных мероприятий
Промышленные предприятия и трудовые коллективы экономически не заинтересованы в осуществлении активной
природоохранной деятельности, в осуществлении мероприятий по рациональному природопользованию.
