Введение
"Тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое", - обращался к воде Антуан де Сент-Экзюпери. Тот самый, что написал прекрасную сказку о маленьком принце. И там вода играла не последнюю роль: принц постоянно помнил, что надо поливать свою единственную розу, оставленную на далекой родной планете. Мы не можем прожить без воды и нескольких дней. Между тем долгие столетия люди не только не знали, что она собой представляет, но не знали даже, сколько ее на Земле. И уже совсем было неясно, как появилась она на планете.
До XIX века люди не знали, что вода - химическое соединение. Ее считали обычным химическим элементом. Лишь в 1805 году Александр Гумбольдт и Жозеф Луи Гей-Люссак установили, что вода состоит из молекул, каждая из которых содержит два атома водорода и один кислорода.
Благодаря их ним исследованиям и многолетним знаниям скопившихся за многие десятилетия, сейчас можно производя анализ, сказать не только из чего состоит вода, но и сказать, сколько и в каких количествах в ней содержится тех или иных элементов, соединений. Для чего это нужно? Анализ воды позволяет узнать качество воды. Позволяет удостовериться в ее чистоте и пригодности для питья, умывания, ежедневного применения, эксплуатации бытовой техники и сантехники или же разочароваться и начать изменять положение.
Важным показателем является - показатель чистоты воды. Это связано с тем, что любые растворённые в воде примеси меняют свойства самой воды. Чистота воды — это наличие в ней разных примесей, бактерий, солей тяжёлых металлов, хлора, минералов и т. д. Вода — универсальный растворитель, а это значит, что её насыщенность минералами зависит от почвы и залегающих под нею горных пород. Кроме того, вода подвижна, и, следовательно, на её состав влияют выпадающие осадки, таяние снегов, половодье и др. Микробиологический состав воды зависит от водной флоры и фауны, от лесов и лугов на берегах водоёма и ещё от множества других причин. Поэтому понятие чистоты неоднозначно. Для человека важным показателем должно служить то, что питьевая вода не содержит хлора и его органических соединений, солей тяжёлых металлов, нитратов, нитритов, пестицидов, ксенобиотиков, бактерий, вирусов, грибков, паразитов,простейших вредных органических веществ. Но даже в природно чистой воде живут микроорганизмы, потому что вода является их средой обитания. Только в горных реках, за счёт низкой температуры воды, количество простейших и бактерий значительно меньше.Наше тело состоит на 70-75 % из воды, мозг на 90 %, кровь на 95 %. Даже небольшое обезвоживание на 5-10 % ведет к тяжёлым последствиям. В условиях недостатка воды и обезвоживания — 66 % воды извлекается из объёма, содержащегося внутри клеток; 26 % — из окружающей клетки, а 8 % — из крови. За свою жизнь человек выпивает более 50-ти тонн воды. Роль воды в жизни и здоровья человека трудно переоценить.
Вода — универсальный растворитель. Она регулирует все функции организма, включая активность всех растворённых веществ. Все процессы зависят от рационального движения воды. Достаточное количество воды — единственный способ обеспечить доступ к наиболее важным органам переносимых водой элементов (гормонов, химических веществ и питательных веществ). Как только вода достигает обезвоженных клеток организма, она осуществляет жизненно важные физические, химические процессы. Осмотическое движение воды через мембрану в состоянии генерировать гидроэлектрическую энергию, которая преобразуется и хранится в энергетических резервуарах в форме АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов на Земле примерно в шесть раз превышает её количество во всех реках Земного шара. Установлено, что суточная потребность в воде взрослого человека 2-2,5 л.
Анализ нитрат-ионов в природной воде проводиться для контроля его концентраций. Загрязнение воды нитратами может быть обусловлено как природными, так и антропогенными причинами. В результате деятельности бактерий в водоемах аммонийные ионы могут переходить в нитрат-ионы, кроме того, во время гроз некоторое количество нитратов возникает при электрических разрядах–молниях. Основными антропогенными источниками поступления нитратов в воду являются сброс хозяйственно-бытовых сточных вод и сток с полей, на которых применяются нитратные удобрения. Наибольшие концентрации нитратов обнаруживаются в поверхностных и приповерхностных подземных водах, наименьшие – в глубоких скважинах. Очень важно проверять на содержание нитратов воду из колодцев, родников, водопроводную воду, особенно в районах с развитым сельским хозяйством. ГИЦ ПВ обязательно делается анализ воды на нитраты, если эта вода получена из поверхностных или приповерхностных источников - рек, ручьев, колодцев. Повышенное содержание нитратов в поверхностных водоемах ведет к их зарастанию, азот, как биогенный элемент, способствует росту водорослей и бактерий. Это называется процессом эвтрофикации. Процесс этот весьма опасен для водоемов, так как последующее разложение биомассы растений израсходует весь кислород в воде, что, в свою очередь, приведет к гибели фауны водоема. Опасны нитраты и для человека. Различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов, возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Снижается способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма
Фотометрический метод анализа
(Фотометрия), совокупность методов мол. абсорбционного спектрального анализа, основанных на избират. поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Бугера -Ламберта-Бера. Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Последняя отличается от спектрофотометрии тем, что поглощение света измеряют гл. обр. в видимой области спектра, реже - в ближних УФ и ИК областях (т. е. в интервале длин волн от ~ 315 до ~ 980 нм), а также тем, что для выделения нужного участка спектра (шириной 10-100 нм) используют не моно-хроматоры, а узкополосные светофильтры.
Приборами для фотоколориметрии служат фотоэлектроколориметры (ФЭК), характеризующиеся простотой оптической и электрической схем. Большинство фотометров имеет набор из 10-15 светофильтров и представляет собой двухлучевые приборы, в которых пучок света от источника излучения (лампа накаливания, редко ртутная лампа) проходит через светофильтр и делитель светового потока (обычно призму), который делит пучок на два, направляемые через кюветы с исследуемым р-ром и с р-ром сравнения. После кювет параллельные световые пучки проходят через калиброванные ослабители (диафрагмы), предназначенные для уравнивания интенсивностей световых потоков, и попадают на два приемника излучения (фотоэлементы), подключенные по дифференциальной схеме к нуль-индикатору (гальванометр, индикаторная лампа). Недостаток приборов - отсутствие монохроматора, что приводит к потере селективности измерений; достоинства фотометров - простота конструкции и высокая чувствительность благодаря большой светосиле. Измеряемый диапазон оптической плотности составляет приблизительно 0,05-3,0, что позволяет определять мн. элементы и их соед. в широком интервале содержаний - от ~ 10-6 до 50% по массе. Для дополнительного повышения чувствительности и селективности определений существенное значение имеют подбор реагентов, образующих интенсивно окрашенные комплексные соед. с определяемыми веществами, выбор состава р-ров и условий измерений. Погрешности определения составляют около 5%.
При т. наз. дифференциальном Фотометрическом анализе оптическая плотность анализируемого р-ра измеряют относительно оптической плотности (которая не должна быть меньше 0,43) раствора сравнения. Последний содержит определяемый компонент в концентрации, близкой к концентрации этого компонента в анализируемом растворе. Это позволяет определять сравнительно большие концентрации в-в с погрешностью 0,2-1% (в случае спектрофотометрии). При фотометрическом титровании получают зависимость оптич. плотности титруемого раствора от объема прибавляемого титранта (кривую титрования). По излому на этой кривой определяют конечную точку титрования и, следовательно, концентрацию исследуемого компонента в растворе.
Иногда Фотометрический анализ понимают более широко, как совокупность методов качественного и количественного анализа по интенсивности ИК, видимого и УФ излучения, включающую атомно-абсорбционный анализ, фотометрию пламени, турбидиметрию, нефелометрию, люминесцентный анализ, спектроскопию отражения и мол .-абсорбционный спектральный анализ.
В настоящее время для определения содержания концентрации различных веществ в растворах и определения параметров биологических сред в них широкое применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицины и для мониторинга окружающей среды находят фотоэлектрические фотометры. Одними из признанных и хорошо зарекомендовавшими на рынке приборов этого типа в настоящее время являются «Фотометр фотоэлектрический КФК-3» и его модификации, разработанные и серийно выпускаемые ОАО «Загорский оптико-механический завод». Приборы данного типа предназначены для измерения спектрального коэффициента направленного пропускания (СКНП), оптической плотности прозрачных жидкостных растворов, а также для определения скорости изменения оптической плотности и концентрации веществ в растворах. Фотометры являются приборами массового спроса и предназначены для: