Флуометрия в анализе объектов окружающей среды (стр. 4 из 6)
Испытано два приема приготовления СО: осаждение порошкового препарата на фильтр; введение порошка в раствор полимера и получение из смеси тонкой пленки. В качестве носителя частиц аэрозоля использован материал ГСО почв с добавками соединений тяжелых металлов. Первый прием оказался мало пригодным из-за потерь определяемых компонентов и неоднородности распределения порошка по фильтру: при нагрузке менее 5 мкг/см2 (соответствует пробам аэрозолей) погрешность получения СО характеризуется относительным стандартным отклонением, равным 0,3. Для пленочных СО эта погрешность, обусловленная неоднородностью пленки по составу и толщине, не превышает 0,07.
Изучено влияние крупности D частиц порошкового препарата в пленочном образце на интенсивность Ii флуоресценции в области средних и коротких длин волн. Установлено, что для пленок на основе мономинеральной фракции при уменьшении D от 60 до 5 мкм Ii возрастает на 60 %. Для смеси минералов это изменение не превышает 30 %, для ГСО почв зависимость Ii =f(D) выражена слабо. Рекомендовано порошок, используемый при изготовлении СО доизмельчать со спиртом в агатовой ступке в течение 3 ч.
Для учета различия физико-химических свойств пленочных СО и реальных проб аэрозолей испытаны способы РФА, использующие в качестве корректирующих параметров интенсивность I рассеянного излучения, измеренного на различных участках рентгеновского спектра и интенсивность Iп флуоресценции атомов подложки, помещенной под анализируемый образец. Даны рекомендации по выбору оптимальных условий градуирования методики РФА аэрозолей.
2.2 Проблема ПАУ и их содержание в природных средах Кузбасса
ПАУ (полициклические ароматические углеводороды) образуются при неполном сгорании органических веществ. Воздействие ПАУ на человека происходит при вдыхании загрязненного воздуха, табачного дыма, приеме загрязненной воды и пищи, а также при попадании на кожу сажи, смолы, нефти. Долгое время предполагалось, что ПАУ представляют только потенциальную опасность для здоровья человека; теперь установлено, что многие представители этого класса являются канцерогенами и (или) мутагенами. Из 16 соединений этой группы, подлежащих определению, наиболее распространенным является нафталин, а наиболее токсичным 3,4-бенз(а)пирен (его ПДК в воде составляет 0.005 мкг/л, в почве 0.02 мкг/л, в воздухе 0.1 мкг/100м3). Из-за высокой токсичности 3,4-бенз(а)пирена его определение входит в программы глобального мониторинга загрязнений ОС.
Поступление ПАУ в окружающую среду обусловлено, в основном, сжиганием каменного угля, работой мусоросжигающих печей и двигателей на бензине или дизельном топливе. Много их накапливается в атмосфере при лесных пожарах, в результате вулканической деятельности.
По данным постов наблюдения Гидрометеослужбы в Кузбассе за 1996 год высокое загрязнение атмосферы 3,4-бенз(а)пиреном наблюдалось в городах Кемерово, Новокузнецк, Прокопьевск. В частности, в Кемерово среднегодовая концентрация 3,4-бенз(а)пирена превышала ПДК в 5,4 раза. Наибольшее загрязнение этой примесью отмечается в правобережной части города (Кировский район), находящейся под влиянием выбросов промышленных предприятий Заводского и Кировского районов. На посту данного района средняя концентрация составила 7,3 ПДК; максимальная за год по Кузбассу отмечена здесь же (20,4 ПДК). Нафталин обнаружен не был. Наибольшее загрязнение наблюдается в период отопительного сезона. В 1995 г. было отмечено превышение ПДК в 7,9 раз, в 1990 г. - в 3,9 раз (данные по Кировскому району). В Новокузнецке наибольшее загрязнение данным ПАУ наблюдается в центре города (до 9,7 ПДК), в целом по городу средняя концентрация составляет 4,3 ПДК. Таким образом, основные источники загрязнения 3,4-бенз(а)пиреном в Кузбассе - крупнейшие металлургические предприятия, котельные и ГРЭС, отопительные печи частного сектора и транспорт.
Сведения о содержании ПАУ в воде и почве крайне ограничены. Для определения ПАУ международными стандартами рекомендуются следующие методы: КГХ\МС, ВЭЖХ\УФ и/или ВЭЖХ с флуоресцентным детектированием. В работе приводятся данные по отработке методики определения нафталина и 3,4-бенз(а)пирена в воде на жидкостном хроматографе фирмы Varian с использованием УФ детектора на диодной матрице и флуоресцентного детектора.
Применение спектрофлуориметра Fluorolog FL3-22 для определения типов нефтепродуктов в окружающей среде по спектрам их люминесценции.
На сегодняшний день существует несколько методов для качественного и количественного определения нефтепродуктов в различных компонентах окружающей среды, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. К сожалению, только немногие из этих методов (например, газовая хроматография) дают возможность определить конкретный тип нефтепродукта, что важно при определении источника загрязнения.
В докладе будет описано применение спектрофлуориметра Fluorolog FL3-22 (Jobin Yvon Inc., Германия), позволяющего получать спектры люминесценции растворов при комнатной температуре, для исследования различных типов нефтепродуктов (дизельного топлива, масел, мазута, битума). Проведенные эксперименты выявили возможность определения типа нефтепродукта по спектрам излучения и поглощения их гексановых растворов. Преимущества данного метода - полная сохранность вещества в процессе анализа, отсутствие температурного воздействия на образец, относительно небольшая продолжительность исследования – могут сделать его альтернативой методу газовой хроматографии в области качественного анализа нефтепродуктов - загрязнителей окружающей среды.
ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Применимость к разнообразным объектам, высокая чувствительность и селективность методов люминесцентного анализа сочетаются с возможностью реализации их на относительно недорогой и компактной аппаратуре.
3.1 PHYTO-PAM
Анализатор фитопланктона
Флуориметр Walz PHYTO-PAM – это четырехволновой измеритель флуоресценции хлорофилла для ультрачувствительного измерения содержания хлорофилла в фотосинтезирующих объектах, состава и фотосинтетической активности образцов фитопланктона в поверхностных водах естественной среды обитания, а также для работы с такими образцами как бентос, перифитон (microphytobenthos, periphyton) и другими.
Уникальными особенностями прибора являются:
· возможность дифференциации между зелеными водорослями, диатомовыми и цианобактериями
· возможность измерений эффективности квантового выхода и скорости электронного транспорта (electron transport rate, ETR)
· автоматическая регистрация кривых светового отклика (light response curves) значений выхода и электронного транспорта
· специальное программное обеспечение PhytoWin для контроля системы, сбора данных и их анализа с помощью компьютера
Доступны три альтернативных варианта исполнения флуориметра PHYTO-PAM, оснащенных излучающими и детектирующими модулями различного типа:
PHYTO-PAM I - для работы в лаборатории с использованием стандартных кювет размером 10x10 мм. Комплектуется оптическим модулем ED-101US и отдельными массивами светоизлучающих элементов LED для измерения и для освещения образцов (Actinic Light). Эта система рекомендуется для всего спектра исследований благодаря хорошо отъюстированной оптике.
PHYTO-PAM II - для работы в полевых условиях (может применяться и в условиях лаборатории) с использованием 15 мм кювет в универсальном модуле PHYTO-ED, в который интегрированы все оптические и электронные компоненты для минитюаризации прибора.
PHYTO-PAM III - для работы с такими образцами как бентос, перифитон (microphytobenthos и periphyton) и другими, комплектуется специальным оптоволоконным измерительным модулем PHYTO-EDF.
Доступные аксессуары:
· миниатюрная магнитная мешалка (PHYTO-MS) (для PHYTO-PAM I)
· модуль контроля температуры (US-T) (для PHYTO-PAM I)
· мешалка (WATER-S) (для PHYTO-PAM II)
· сферический квантовый микросенсор (US-SQS/B) (для PHYTO-ПАМ I и PHYTO-PAM II)
Технические характеристики:
Система Walz PHYTO-PAM I для работы в лаборатории
Контрольный блок PHYTO-C
Микроконтроллер: RISC-процессор, интерфейс: управляющий компьютер типа IBM PC под управлением MS Windows, ПО PhytoWin. Интерфейс для подсоединения к компьютеру типа RS 232 (19200). Встроенная клавиатура. Встроенный цифровой дисплей. Вывод данных: на экран и на печать через компьютер. вывод аналоговых данных флуоресценции по четырем каналам (0-5 Вольт). Источник питания: встроенная перезаряжаемая свинцовая батарея 12 Вольт / 7,2 Ач; зарядное устройство для батареи MINI-PAM/L (100 - 240 Вольт). Потребление: 350 mA; при включении всех светодиодных источниках света максимально до 800 mA. Размеры (Ш х В х Д): 31 x 16 x 33,5 см. Вес: 6,1 кг.
Программное обеспечение PhytoWin.
Семь программных окон для вывода и анализа данных. Деконволюция информации по флуоресценции для зеленых водорослей, диатом и цианобактерий (на основе записанных заранее референсных спектров). Вывод данных: полный отчет включая все измеренные параметры и установки измерений; возможность экспорта в другие программы. Графический вывод световых кривых, и кривых зависимости ETR от PAR.
Оптический блок ED-101US/MP
Алюминиевый корпус, кюветное отделение 10 x 10 мм, материал кюветы – стекло. Порты для подсоединения измерительного светодиодного блока и детекторного фотоумножительного блока.
Три дополнительных оптических порта для подсоединения источника актиничного света (опция), миниатюрной магнитной мешалки (опция); светонепроницаемого экрана с инжекционным отверстием. В комплекте штатив-подставка ST-101. Вес 850 г.