Методы анализа и методы определения загрязняющих веществ

На этапе анализа объектов среды при определении в них элементов и загрязняющих веществ применяются различные методы анализа и методы определения.

Метод анализа (или метод определения) - это качественно-количественное определение (идентификация) элемента, вещества, объекта, по их характерным, индивидуальным физическим, химическим, физико-химическим, биологическим свойствам.

Многие свойства элементов, веществ используются для получения сигналов, по которым определяют данные компоненты. Например, атомы, вещества обладают свойством поглощать или испускать излучения с определенными, только им характерные длины волн, по которым проводят качественно-количественный анализ.

Качественный анализ - это идентификация данного элемента, вещества, объекта по их характерным, индивидуальным признакам.

Количественный анализ - это определение количества элемента, вещества, объекта путем измерения величины сигнала от содержания определяемого компонента. Соотношения между составом и его свойством устанавливают в виде калибровочного графика, по которому находят неизвестные количества.

В зависимости от определяемого свойства элемента, вещества, объекта существуют физические, химические, физико-химические, биохимические, биологические методы анализа. Например, к физико-химическому методу относится определение излучения элементов, молекул, а к биологическому - метод определения сероводорода в воздухе по изменению интенсивности свечения бактерий.

Физические и физико-химические методы анализа называются еще инструментальными, т.к. они основаны на применении инструментов, приборов, для измерений, которые называют средствами измерений.

Главными свойствами методов анализа, учитываемых при их выборе, являются:

1. Чувствительность (предел обнаружения, диапазон содержания) метода - наименьший сигнал, который может быть принят данным методом. Чувствительность метода тем выше, чем меньше то количество компонента, от которого удается принять сигнал. Обычно выбирают метод, чувствительность которого в 10-15 раз превышает измеряемые содержания элемента, вещества. Чувствительность метода можно повысить путем концентрирования пробы. С чувствительностью связан такой параметр как предел обнаружения.

2. Предел обнаружения - это наименьшая концентрация, при которой исчезает аналитический сигнал. 2. Пределы обнаружения зависят от многих факторов (элемента и его содержания, пробоподготовки), но от метода анализа в значительной степени. Например, пределы определения веществ группы полициклических ароматических углеводородов спектрофотометрическим методом составляют порядка 10^-5.

 2. Точность метода - его способность обеспечить прямое и специфичное измерение аналитического сигнала определяемого компонента с хорошей воспроизводимостью результатов анализа.

  3. Производительность - возможность просто, быстро, точно проводить анализ.

4. Автоматизация - самоуправляемость анализа.

5. Стоимость метода и его прибора.

Аналитическая техника значительно изменилась в последние 25 лет. С развитием более чувствительных и селективных инструментальных методов аналитик получил возможность детектировать и идентифицировать следовые количества вещества и получать достоверные сведения о составе сложнейших композиций загрязняющих воздух веществ, содержащих сотни индивидуальных компонентов. Это привело к необходимости более точной классификации токсичных веществ, изучения долгосрочных эффектов действия химических соединений при экспозициях на низком уровне, т. е. при их концентрации значительно ниже ПДК. Разработка новой методологии анализа загрязнений воздуха является динамическим процессом, однако необходима тщательная проверка новых методов, особенно при определении соединений высокой токсичности, представляющих серьёзную угрозу здоровью людей.

Газовая хроматография - идеальный метод исследования микропримесей летучих органических соединений.

Не утратил своего значения фотоколориметрический метод анализа атмосферного воздуха. Фотоколориметрический метод анализа основан на измерении интенсивности света, прошедшего через окрашенный раствор. Это измерение и проводят с помощью специального оптического прибора - фотоколориметра. Часть светового потока, проходя через раствор, поглощается прошедший через раствор световой поток, попадая на фотоэлемент, вызывает в нем электрический ток (фототок), сила которого измеряется гальванометром. Сила тока прямо пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент света. Пользуясь предварительно построенным графиком, определяют концентрацию окрашенного соединения в растворе.

Лабораторные методы определения вредных веществ в воздухе включают в себя отбор проб воздуха в намеченных местах и последующий их анализ в лаборатории. Для этого используют поглотительные сосуды (рис.2.1), заполненные соответствующим реагентом и установку-аспиратор для забора воздуха на анализ (рис.2.2).

Рисунок 2.1 – Поглотители:

a – Петри; б – Полежаева; в – Зайцева; г – с микропористой пластинкой.

Для отбора проб воздуха на анализ используются аспираторы.

Наиболее простыми аспирационными устройствами являются водяные аспираторы (рис.2.2), через которые можно протягивать небольшой объем воздуха в тех случаях, когда нельзя использовать электроэнергию.

Водяные аспираторы состоят из двух бутылей вместимостью 3 - 5 л или металлических сосудов, соединенных между собой резиновой трубкой. Для измерения протянутого воздуха они должны быть отградуированы и представлять собой герметически замкнутую систему.

Рисунок 2.2 – Водяной аспиратор

Бутыли герметически закрывают резиновыми пробками, в них просверливают два отверстия, в которые вставляют две различной длины стеклянные трубки диаметром 0,7 — 0,8 см. Один конец длинной трубки вводят внутрь бутыли почти до дна, а другой ее короткий наружный конец сгибают под прямым углом. Один конец короткой трубки также вводят внутрь бутыли, но оставляют почти под пробкой, а другой, наружный конец, сгибают также под прямым углом и натягивают на него резиновую трубку длиной 0,5 — 0,7 м. Наружные концы длинных трубок соединяют между собой резиновым шлангом линой 1,0 — 1,5 м с надетым на него винтовым зажимом. протянутого воздуха.