Тяжелые металлы в окружающей среде
ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ АНАЛИТИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ПОЧВ
жүктеу/скачать 6.49 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ключевые слова
| ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ АНАЛИТИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ПОЧВ,
РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ К ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С.В. Темерев, В.А.Петухов Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образова- ния «Алтайский государственный университет» г. Барнаул, Россия Ключевые слова: тяжелые металлы, почвы, растения, животные, инструментальный метод анализа, пробоподготовка. В статье обобщены современные методы подготовки образцов к анализу инструмен- тальными методами на примере тяжелых металлов. Рассмотрены экстракционные системы с катионами пиразолония как перспективные для приготовления концентратов ртути, тяжелых металлов, мышьяка, селена, ртутеподобных элементов, а также фенолов, нитритов и других веществ, нормируемых в химическом мониторинге экосистем. Аналитическая процедура предполагает строгий регламент на каждой стадии. Пробо- отбор зависит от задачи химического мониторинга, количество проб в серии должно пред- ставлять химический состав компонентов живой системы. Приготовление аналитических об- разцов предполагает сокращение, экстрагирование, жидкофазную экстракцию аналита (ана- литов) в малый объем экстрагента. Регистрация аналитических сигналов в концентратах реа- лизуется инструментальными методами. Часто для достоверности результатов химико- аналитического контроля ртути и тяжелых металлов пользуются на практике независимыми методами анализа, например оптическим и электрохимическим. Подготовка образцов к ана- лизу инструментальными методами – главнейшая стадия, определяющая на 40-60% резуль- тат процедуры анализа (Другов, 2002; Карпов, 2003). Особую значимость приобретает про- боподготовка в случае сложных по химическому составу аналитических образцов биологи- ческих объектов природных и живых систем. На результат аналитической процедуры оказы- вают решающее влияние внутренние факторы: сложная матрица, органические и неоргани- ческие формы веществ, побочные реакции с лигандами. В сложных по составу, восприимчи- вых к температуре химических формах аналита увеличивается значимость методов концен- трирования (Золотов, Кузьмин, 1982), сокращается число предварительных стадий разделе- ния как жидкофазного, так и твердофазного, связанных с потерей определяемого вещества, возрастает роль эффективности концентрирования, селективности извлечения целевого ком- понента in situ в соответствии с современными требованиями «зеленой» (Петров и др., 2015) аналитической химии в системах без органического растворителя, реализации на практике тест систем химико-аналитического контроля с применением методов цветометрии (Рудако- ва и др., 2012), сенсоров типа электронный «нос» (Коренман, Калач, 2002), электронный «язык» (Коренман и др., 2008). Несмотря на современное развитие цифровой обработки ана- литического эксперимента с целью выявления достоверного аналитического сигнала, метод подготовки образцов к анализу определяется физико-химическими принципами метода реги- страции аналитического сигнала (Физико-химические методы …, 1988). Термин «тяжелые металлы» введен в практику эколого-химических исследований токсикологами и предполагает в первую очередь химико-аналитический контроль безопас- ности и соответствия почв, растений и животных в условиях техногенных химических нагрузок на компоненты экосистем в отношении этой группы токсикантов. В перечень нор- мируемых в экосистемах тяжелых металлов включают в первую очередь ртуть, кадмий, во вторую: медь, свинец, цинк, в третью очередь - мышьяк, селен. В случае необходимо- сти вещественного анализа: алкилированных форм ртути, олова, мышьяка, кадмия, свинца и других металлорганических форм необходимы современные гибридные методы: термохро- матография, газовая (жидкостная) хроматография, масс-спектрометрия. Гибридные методы предполагают экстракционное концентрирование и разделение сложных объектов дереватизацией по группам. При этом объединение элементов в группу «тяжелых металлов» происходит по нестрогому свойству токсичности и в одном ряду оказы- ваются железо вместе с сидерофильными элементами Co, Ni, полупроводниковым мышья- ком и неметаллическим селеном (Перельман, 1989). Цель настоящей работы – обобщить современные методы подготовки образцов к ана- лизу инструментальными методами на примере «тяжелых металлов». Особое внимание об- ратить на перспективные экстракционные системы с катионами пиразолония как перспек- тивные для приготовления концентратов ртути, тяжелых металлов, мышьяка, селена, ртуте- подобных элементов, а также фенолов, нитритов и других веществ, нормируемых в химиче- ском мониторинге экосистем. Традиционным способом подготовки образцов природных, геологических и техниче- ских объектов к элементному анализу считается «сухое» озоление (Бок, 1984). Существен- ным потери легколетучих соединений происходят в результате «сухого» озоления или dry ashing в муфельной печи образцов при температурах свыше 500 0 C. К существенным потерям приводит пробоподготовка природных образцов с значительным содержанием органических и элементорганических соединений легколетучих, гидридообразующих элементов. Особую тщательность следует соблюдать при подготовке к анализу образцов биоты, почв и донных осадков с высоким содержанием органических веществ (Loon, 1985). Подготовка образцов к элементному анализу путем озоления сухим способом не под- ходит для определения легколетучих элементов (табл. 1). Температурная обработка свыше 500 ◦C приведет к полной или частичной потере элементов. В клинических и биологических образцах образуются элементорганические соединения, которые также могут разлагаться при отжиге в муфельной печи. Температурная неустойчивость галогенидов используется не только для отгонки гало- генидов элементов (кремния, германия (Loon, 1985)) для устранения мешающих влияний, но и в особочистых нанотехнологических процессов эпитаксии в современных планарных тех- нологиях изготовления больших интегральных схем. Неустойчивость гидридов элементов используется как метод подготовки образцов к анализу мышьяка, ртути, сурьмы, селена, олова, висмута и других гидридообразующих рту- теподобных элементов. В качестве восстановителя применяют щелочной раствор борогидри- да натрия, который при взаимодействии гидролизуется с образованием атомарного водорода, борана BH 3 и диборана B 2 H 6 . 2NaBH 4 + 2HCl 2NaCl + B 2 H 6 + 4H + + 4e B 2 H 6 BH 3 + 2e 2 BH 4 - + 2H + B 2 H 6 + 2H + H 2 На примере мышьяка можно представить схему образования арсина с последующей атомизацией при 900 ◦C восстановленной формы мышьяка до атомного пара элемента и га- зообразного водорода 4 AsO - 2 + 3 NaBH 4 + 4 H + 4 AsH 3 +3NaBO 2 + 2 H 2 O 106 107 2AsH 3 2As 0 + 3H 2 (900 ◦C, табл. 2). Температура атомизации гидрида определяется прочностью связи элемента с водородом, ртуть (II) из хлоридных растворов восстанавлива- ется до элементного состояния (Loon, 1985) HgCl 2 + 2NaBH 4 = Hg(BH 4 ) 2 + 2NaCl Hg(BH 4 ) 2 = HgH 2 + 2 BH 3 HgH 2 Hg 0 + H 2 Применение борогидрида натрия в качестве восстановителя позволяет на порядок улучшить предел обнаружения ртути (II) в сравнении с SnCl 2 . Таблица 1 жүктеу/скачать 6.49 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|