Атомно-адсорбционный спектрохимический анализ тяжелых металлов в почве (стр. 3 из 5)

	(1)
где Vк	объем разбавленной пробы, см3;
Vа	аликвотная порция исходной пробы, взятая для разбавления, см3.

Разработка методического обеспечения атомного оптического спектрального анализа почв и биологических материалов для экологической экспертизы на токсичные металлы[23]

Разработан простой и экспрессный способ кислотного разложения почв и биологических объектов при воздействии ультразвуком для определения ртути, свинца и других тяжелых металлов из одного раствора. На этой основе предложены новые экспрессные методики последовательного атомно-абсорбционного определения ртути на ртутном анализаторе “Юлия-2” и свинца, цинка, меди – на пламенном атомно-абсорбционном спектрометре “AAS-1“ в пламени пропан-воздух.

Проблему повышения чувствительности определения свинца и многоэлементного анализа решали спектрографическим методом на дифракционном спектрографе ДФС 8–1 после упаривания раствора пробы с углеродным коллектором и введением сухого концентрата в дуговой разряд воздушной струей на спектральной установке “Полюс –2”.

Методики были применены к анализу почв, донных отложений и волос человека.

Было изучено распределение Hg , Pb, Zn , Cu в почвах и в выделенных из них гуминовых кислотах по разрезу учебного полигона ИГУ, разрабатываемого совместными усилиями преподавателей и студентов биолого-почвенного, географического и химического факультетов.

Проведена экспертиза почв Усольского района, находящихся под несанкционированной свалкой УПО “Химпром”, и было выявлено загрязнение по натрию, бору и хрому.

Представлены содержания Hg , Pb и Zn в волосах детей 6 и 12 лет Академгородка г.Иркутска, которые были исследованы с целью медико-экологического мониторинга в рамках довузовской программы со школьниками “Экология и здоровье”.

Выполнен аттестационный анализ разработанных в Институте геохимии СО РАН стандартных образцов состава донных отложений оз. Байкал БИЛ–1 и БИЛ–2 на ртуть. Определены содержания исследуемых металлов в донных отложениях Братского водохранилища. Подтверждены данные о повышении содержания ртути (ртутная проблема водохранилищ).

Квантовохимическое моделирование и исследование пиролиза серусодержащих хелатов меди, кадмия свинца атомно-абсорбционным методом[22]

Серусодержащие комплексообразующие модификаторы матрицы позволяют устранить влияние основы, улучшить воспроизводимость и снизить предел обнаружения при атомно-абсорбционном (АА) определении меди, кадмия, свинца и др. элементов в сложных объектах. Эффективность добавки определяется высокотемпературным процессом пиролиза комплексов в графитовых печах на доатомизационных станциях. АА методом установлено влияние на аналитический сигнал свинца (II), меди (II) и кадмия (II) добавок диэтилдитиокарбамата натрия и бензтиазолилмеркаптометилсульфида. Вышеуказанные хелаты были выделены в твердом виде, подтвержден их состав и дериватографическим методом установлено, что их разложение носит ступенчатый характер и завершается к 500 С. Квантовохимическое моделирование позволило оценить вероятный путь пиролиза хелатов. Поиск оптимальной конфигурации ядерного остова выполнялся в приближении Девидона-Флетчера. расчет электронной структуры выполнен в полуэмпирическом приближении МО ЛКАО. Использован комплекс квантовохимических программ МОРАС 6. Для диэтилдитиокарбамата свинца с точки зрения величины теплоты возможного процесса наиболее вероятным представляется радикальный пиролиз с разрывом связи Pb–S и образованием связанного с сухим углеродным остатком свободного радикала, стабилизированного системами конденсированных колец образующихся при карбонизации углеродсодержащих соединений. Другими продуктами пиролиза являются промежуточный хелат с меньшим, по сравнению с исходным, содержанием диэтилдитиокарбамата и, вероятно, сероводород. Аналогично протекает пиролиз и бензтиазолилмеркаптометилсульфида меди. Диэтилдитиокарбамат кадмия при разложении также образует свободный радикал, сульфид кадмия и газообразные продукты, состав которых существенно изменяется в зависимости от условий нагрева атомизатора, содержания кислорода в инертном газе, от состояния поверхности печи и т.д.

Предложенные модели пиролиза экспериментально подтверждены дериватографическим, рентгенофазовым методами, ЭПР-спектроскопией, исследованием молекулярных спектров АА методом. Обнаруженная общая стадия высокотемпературного разложения серусодержащих комплексов с образованием свободных радикалов изменяет функцию испарения и переноса металлов в графитовой печи, что способствует термостабилизации и объясняет изменение метрологических характеристик АА методик в присутствии добавки.

Изучение поведения токсичных элементов в природных средах методом атомной абсорбции.[21]

Проведено комплексное исследование загрязнения воздушного пространства, снега, почв, водных источников на основе атомно-абсорбционного определения токсичных элементов в каменных углях, золе уноса Беловского района Кемеровской области.

В качестве базовой информации были использованы результаты аналитических исследований 100 образцов твёрдых веществ в снежном покрове в период максимального влагозапаса, твёрдых веществ, содержащихся в приземном воздухе, 48 образцов воды из питьевых источников, 130 образцов почв, 30 образцов листьев древесных растений, 70 образцов растительных кормов сельскохозяйственных животных, 120 образцов пищевых продуктов человека. Всего было выполнено более 9000 элементо-определений с целью обнаружения в них Cu, Be, Hg, Zn, Cd, Pb, As, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.

Определение химических элементов проводили на спектрофотометрах Сатурн-2М и ААS-1N, с пределами обнаружения в мкг/мл: 0,002 для Ве и Аs; 005 для Mn и Cu; 0,01 – Zn, Cd ,Cr; 0,02 – Ni; 0,05 – Cr; 0,1 для Hg.

Осуществлён анализ проблемы загрязнений воздушного бассейна теплоэнергетическими объектами. Обосновано приоритетное значение твёрдых атмосферных выбросов теплоэнергетических объектов для местных экосистем и популяций человека. Изучен состав токсичных химических веществ в кузбасских каменных углях и рассчитан их баланс в процессе сжигания твёрдого топлива на Беловской ГРЭС. Установлено, что на ГРЭС с золой уноса в воздушный бассейн поступает 3-39% массы токсичных веществ, а 61-97 % этих веществ ассоциируется с золошлаковой смесью и сбрасывается в золоотвал. Техногенная химическая нагрузка на изучаемую территорию определена по содержанию вредных элементов в снежном покрове в период максимального влагозапаса. Эти данные использованы для расчёта доз химических токсикантов, поступающих в организм местных жителей.

Определение форм тяжелых металлов в снежном покрове после экстракции тиопирином[20]

В работе представлены экспериментальные результаты снегосъемки 2002-2003 гг. на опорных площадках промышленного центра и в области его влияния. Методом атомно-абсорбционного анализа водной и кислотной вытяжек из почвогрунтов, а также экстрактов из твердой компоненты снега и образцов после их мокрого озоления количественно определены различные формы свинца. В работе было показано, что оптимальное количество тиопирина для извлечения катионов металлов составляло 4*10^-3 моль при фиксированном количестве трихлоруксусной кислоты 2*10^-2 моль.Тиопирин хорошо растворим в воде при нагревании. Данный реагент склонен к протонизации с образованием катионной формы: Тиопирин и его аналоги обладают сочетанием ярко выраженных свойств ароматических соединений и алифатических аминов. Это объясняется наличием в гетероцикле секстета p - электронов, т.к. в молекуле тиопирина неподеленные p - электроны атомов азота включаются в общую p - электронную систему тиопиринового цикла. Вследствие этого атомы азота теряют свои электрондонорные свойства, а атом серы получает значительный отрицательный заряд. Таким образом, донорным атомом служит атом серы. Тиопирин является монодентным лигандом, взаимодействующим с неорганическими катионами Pb(II), хемосорбированными на частицах твердого аэрозоля и пылевых выпадений в виде неорганических солей с анионом X ^{2 -} ( сульфид, сульфат, карбонат). При этом образование комплекса со свинцом зависит от pH

C₁₁H₁₂N₂S + PbX +2H⁺ + 2CCl₃COO ^- « [C₁₁H₁₂N₂SPb] (CCl₃COO)₂ + HX^- + H⁺

При этом протоны водорода могут встраиваться во внутреннюю сферу комплекса.

Таким образом установлено, что на поверхности твердых частиц снежной массы преобладает на 80 - 90% неорганический свинец, на органические формы свинца приходится 3 - 9 %, в том числе 2 - 5 % антропогенного происхождения. Метод определения соотношения форм предлагается использовать для экологического контроля за состоянием атмосферы и снежного покрова в зимний лей.

Спектрометрические характеристикирастворов гумуса, исследование их комплексообразования с металлами[19]

Исследование комплексообразующих (КО) свойств гуминовых веществ (ГВ) проводят с целью их использования для уменьшения токсичности тяжёлых металлов в природных объектах, что представляет интерес для агрохимии, почвоведения и курортологии. Сложный состав ГВ, большая зависимость их строения от географического положения объекта, из которого они выделены (почвы, уголь, торф, сапропель, вода), не позволяют распространять результаты исследований и методологические подходы ко всем ГВ.

Методом ААС установлено, что в образцах ГВ содержатся: К, Са, Mg от 1 до 10%; Fe, Zn, Na от 10^-2 до 10^-1%; остальные металлы от 10^-4 до 10^-3%. Определяющее влияние на процесс КО ГВ с Cu²⁺ и Pb²⁺ оказывает присутствие металлов первой группы. Обработка ГВ 0.1н HCl в течение 12 часов ведет к потере К и Са. Использование Н-формы ГВ более перспективно для КО с металлами.