<<
>>

4.3.2. Методы измерения контролируемого параметра

Проводится различными методами анализа, которые можно подразделить на спектральные, электрохимические,

хроматографические.

Спектральные методы:

Основаны как на поглощении излучения анализируемым веществом, так и на регистрации его излучения.

Наиболее полную картину по валовому содержанию различных химических элементов без указания химической структуры дает метод нейтронно-активационного . анализа, основанный на облучении анализируемого образца потоком нейтронов.

В результате взаимодействия с веществом появляются ядерные изотопы, анализируя которые можно идентифицировать практически все элементы Периодической системы. Метод этот крайне дорогой, нуждающийся в ядерном реакторе как источнике нейтронов, в сложной компьютерной технике. Тем не менее такие установки существуют и используются для проведения массовых анализов, главным образом на содержание тяжелых металлов в твердых образцах и биологических объектах.

В частности, этот метод был использован для выявления источников загрязнения Арктики твердыми аэрозольными частицами, содержащими тяжелые металлы. Каждый источник таких частиц имеет характерное только для него соотношение различных элементов. Этим исследованием было установлено, что загрязнение Арктики происходит в основном от Норильского горнообогатительного комбината.

Этот же метод используется для оценки загрязнения окружающей среды по содержанию металлов в волосах жителей различных территорий.

Эмиссионный спектральный .анализ основан на регистрации спектра испускания света веществом, находящимся в состоянии плазмы ("атомного пара").

Атомно-абсорбционный . метод по технике эксперимента близок к эмиссионно-спектральному, но кванты не излучаются, а поглощаются.

Фотометрический метод основан на поглощении видимого света анализируемым веществом.

Флуоресцентный метод . основан на электронном возбуждении молекул при поглощении УФ-света и последующем испускании квантов света.

Одним из наиболее распространенных методов изучения структуры органических соединений служит метод _ИК- спектрометрии. . По ИК-спектру можно установить строение неизвестного соединения, содержание в нем тех или иных групп атомов.

Информацию о тонкой структуре органических молекул может быть получена методами радиоволновой спектрометрии - ЭПР и ЯМР.

Явления электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса заключается в индуцировании электронных и ядерных переходов из нижнего состояния в верхнее, что достигается с помощью дополнительного переменного поля, расположенного перпендикулярно постоянному магнитному полю.

Метод ЭПР . широко используется для анализа строения и свойств свободных радикалов и комплексов ионов переходных металлов. В частности, методом ЭПР можно анализировать почвенные экосистемы, поскольку гумусовые вещества почвы содержат стабилизированные свободные радикалы и парамагнитные ионы металлов.

Этот метод применяется также для изучения природных окисл3,ельно-восстановительных процессов с участием ионов меди и марганца.

Метод ЯМР . дает наиболее полную информацию о структуре органических веществ, в том числе и пространственной. В настоящее время техника ЯМР шагнула настолько далеко, что в недалеком будущем на смену рентгеновским аппаратам придут безопасные ЯМР- томографы, позволяющие получить объемное изображение органической материи.

Томография - рентгенологический метод исследования объекта с получением на рентгенограмме изолированного теневого изображения любого слоя объекта.

Электрохимические методы . 2 Оанализа основаны на использовании электрохимических процессов, протекающих в электролитической ячейке, состоящей из контактирующих между собой электродов и электролитов.

В состав электролитической ячейки входят два или три электрода: индикаторный, действующий как датчик, реагирующий на состав раствора или другой фактор воздействия, либо рабочий электрод, если под действием тока в электролитической ячейке происходит значительное изменение состава раствора, электрод сравнения и иногда вспомогательный электрод.

Электрод сравнения служит для создания измерительной цепи и поддержания постоянного значения потенциала индикаторного (рабочего) электрода. Вспомогательный электрод включают вместе с рабочим в цепь, через которую проходит электрический ток.

Электрохимические методы анализа основаны на использовании зависимости электрических параметрах ячейки от концентрации, природы и структуры веществ, участвующих в электродной реакции или в электрохимическом переносе заряда между электродами. Аналитическими сигналами служат электрические параметры, как сила тока, напряжение, сопротивление.

Известны две разновидности электрохимических методов: 1.

без протекания электродной реакции (кондуктометрия) 2.

основанные на электродных реакциях: -

в отсутствие тока (потенциометрия) -

под током (вольтамперометрия, кулонометрия, электрогравиметрия)

Кондуктометрические методы основаны на взаимосвязи между проводимостью раствора и концентрацией ионов в растворе. Электрическая проводимость раствора и является измеряемым аналитическим сигналом.

Прямые кондуктометрические измерения используют для оценки чистоты воды, определения общего солевого состава морских и минерализованных вод.

Кондуктометрическое титрование основано на химической реакции, в результате которой происходит резкое изменение электрической проводимости раствора. Хотя чувствительность метода невысока, он позволяет осуществить дифференцированное титрование смесей нескольких кислот и оснований, титрование мутных и окрашенных растворов, а также титрование, сопровождающееся образованием гидролизующихся солей.

Наиболее широкое применение находят потенциометрические методы.

В потенциометрии используются два класса индикаторных электродов: электронно-обменные, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов; ион-селективные, на межфазных границах которых протекают реакции с участием ионов (мембранные или ионообменные).

Хроматографические методы анализа обладают наибольшим спектром возможностей для контроля загрязнения различных объектов окружающей среды.

Основаны на сорбционных процессах - поглощении газов, паров или растворенных веществ твердым или жидким сорбентом.

Сущность всех хроматографических методов состоит в том, что разделяемые вещества вместе с подвижной фазой перемещаются через слой неподвижного сорбента с разной скоростью вследствие различной сорбируемости.

В газожидкостной хроматографии подвижной фазой является газ или пар, а неподвижной служит слой жидкости, нанесенной на инертный твердый носитель. Детекторы, применяемые в хроматографии - катарометры и по теплопроводности. Высокоэффективная жидкостная хроматография с применением высокого давления начала широко применяться с 70-х годов (ВЭЖХ). Детекторами в ВЭЖХ обычно служат обычно спектральные датчики.

Для анализа смесей неизвестного состава применяют хроматомасс-спектрометры - газовые или жидкостные хроматографы с масс-спектрометрическим датчиком. Т.е. очень удачное сочетание возможности техники хроматографического разделения веществ и масс-спектрометрической идентификации веществ.

<< | >>
Источник: Л.Н. Бельдеева. Экологический мониторинг: Учебное пособие./АлтГТУ им. И.И.Ползунова.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ.122 с.. 1999

Еще по теме 4.3.2. Методы измерения контролируемого параметра:

  1. Методы измерения Я-концепции
  2. Измерение черт: факторный анализ
  3. Измерение с помощью вопросников
  4. Балловый метод
  5. 3.1. Понятие и классификация методов разработки и принятия решений
  6. 4.1.2. Законы организации Законы организации первого уровня Закон синергии
  7. 16.1. ИЗМЕРЕНИЕ ПРОГРЕССА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
  8. 2.8. Статистические методы измерения эластичности спроса и предложения
  9. 7.6. ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ВЫБОРОЧНОГО МЕТОДА (СТАТИСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВАМИ ИЗУЧЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВНУТРИСМЕННОГО ВРЕМЕНИ РАБОЧИХ)
  10. 5. Способы измерения социальной (политической) напряженности
  11. 4.3.2. Методы измерения контролируемого параметра
  12. 4.1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ СТРАТЕГИИ И МЕТОДЫ
  13. 4.1.2. Законы организации Законы организации первого уровня Закон синергии
  14. 3.1. Понятие и классификация методов разработки и принятия решений
  15. Методы контроля результатов деятельности предприятий
  16. Организация ядерных испытаний
  17. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ