Автор: Никоненко Инна Сергеевна

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №24 (128) ноябрь 2016 г.

Дата публикации: 20.11.2016

Статья просмотрена: 85 раз

Библиографическое описание:

Никоненко И. С. Экспресс-методы определения ионов меди и кадмия в окружающей среде // Молодой ученый. — 2016. — №24. — С. 121-124.



Понятие тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получило в последнее время значительное распространение. Тяжелые металлы занимают второе место по степени опасности, по прогнозам они станут более опасными чем отходы АЭС и твердые бытовые отходы. Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжелые металлы и их соединения выделяются распространением, высокой токсичностью, многие из них — также способностью к накоплению в живых организмах.

Кадмий и медь являются наиболее важными металлами при изучении проблемы загрязнения, так они широко распространены в мире, обладают токсичными свойствами, а также способны накапливаться в живых организмах. Поэтому очень важно уметь вовремя определить их содержание в окружающей среде. Существует множество методов определения ионов меди и кадмия, но в последнее время идет интенсивная разработка методов и средств для проведения анализа объектов окружающей среды «на месте».

Анализ «на месте» имеет много плюсов. Экономия времени и средств на доставку проб в лабораторию и на сам лабораторный анализ. При анализе «на месте» обычно снижаются требования к квалификации исполнителя, так как используются более простые средства анализа. Но самое главное то, что часто анализ в лаборатории вообще не может быть выполнен или не имеет никакого смысла, так как, например, изменяются формы существования компонентов. Анализ «на месте» осуществляется почти или точно в режиме реального времени: это позволяет быстрее начать действовать по удалению источников и / или последствий, не дожидаясь проведения анализа в лаборатории и соответствующих лабораторных данных.

Практически все задачи вне лабораторного анализа могут быть решены и решаются с помощью экспресс — систем. Экспресс — методы для химического анализа представляют собой простые, портативные, легкие и дешевые методики для нахождения веществ без значительной пробоподготовки, без использования сложных стационарных приборов, лабораторного оборудования, без самой лаборатории, без сложной обработки результатов, а также подготовленного персонала; в большинстве случаев используются автономные средства одноразового использования.

Во многих случаях экспресс — методы используют для предварительной оценки наличия и содержания компонентов. Очень удобные экспресс — методы для оценки общих показателей исследуемого объекта или суммы тяжелых металлов в водоемах. По мере их совершенствования экспресс — методы служат и будут служить единственным и завершающим методом анализа.

Эти методы включают в себя методику и простые средства — бумажные полоски, порошки, трубки, таблетки, ампулы, капельницы и прочее. Они позволяют проводить широкий скрининг проб, например, объектов окружающей среды. Пробы, давшие положительный результат, отделяются от тех, что показали отсутствие компонента. В случае образцов, для которых результат был положительный, возможно и более глубокое изучение, в том числе в лаборатории с использованием дорогостоящих приборов. Другая область применения — контроль технологических процессов; иногда достаточно оценить близость контролирующей концентрации к предельной, причем это надо делать быстро и у технологического агрегата. Лабильные, изменяя свои свойства пробы часто вообще бессмысленно доставлять в лабораторию, их нужно быстро оценивать на месте.

В последнее время химический анализ постепенно перемещается из лаборатории к тем местам, где находится анализирующий объект. В большинстве случаев экспресс — методы позволяют выявить один компонент или единственный параметр. Также существуют экспресс — методы, которые позволяют выявить два и более компонентов, но число таких методов невелико. Использование нескольких, а тем более многих экспресс — методов одновременно для выявления ряда компонентов не очень удобно.

Для определения меди в сточных водах, в природных и питьевых водах, атмосферных осадках, технологических растворах были предложены индикаторные трубки. Экспресс — средство представляет собой стеклянную трубку (длина — 50 мм, внутренний диаметр — 1–2 мм), заполненную индикаторным порошком. При пропускании пробы через трубку с помощью медицинского шприца образуется окрашенная зона. Длина окрашенной зоны пропорциональна концентрации меди. Эту концентрацию определяют с помощью шкалы длин или уровней гранулированного графика. В основу положена цветная реакция меди (II) с 1 — (2 — пиридилазо) — 2 — нафталом, который включен в состав индикаторного порошка. Высокая селективность определения происходит за счет проведения реакции в кислой среде.

Тест — средство включает:

– Индикаторные трубки, заполненную индикаторным порошком.

– Ампулы, содержащие 0.2 мл 0.1 М раствора соляной кислоты (раствор 1)

– Медицинский шприц

– Пробирку с пробкой для перемешивания раствора.

Проведение анализа. До 2 мл исследуемого раствора добавляют раствор 1 и перемешивают. Полученный раствор пропускают с помощью медицинского шприца через индикаторную трубку. Измеряют длину окрашенной в фиолетовый цвет зоны и определяют содержание кадмия с помощью шкалы длин.

Характеристика методики. Диапазон определения содержания 0.06–0.3 мг / л для трубок с внутренним диаметром 1.0 мм, 0.12–0.4 мг / л для трубок с внутренним диаметром 2.0 мм. Относительное стандартное отклонение 0.06–0.08. Определению не мешают (в кратных количествах): K, Na (1 × 104), Ca (300), Mg (75) Al (25), Ni (40), Zn (30), Pb (50).

Для определения небольшого количества меди используют способ нанесения на пенополиуретановые (ППУ) кубики диэтилдитиокарбомината свинца. Для этого в 1–2 мл исследуемого раствора с концентрацией меди 0.05–10 мг / л помещают кубики ППУ и ​​встряхивают. Цвет кубика меняется от бесцветного к желто — красный. Пробы с концентрацией 0.01–0.05 мг / л меди анализируют пропусканием 100 мл пробы через колонку, заполненную ППУ кубиками. Длина окрашенной зоны кубиков пропорциональна концентрации меди. Определению мешают серебро, ртуть и йодиды.

Анализ содержания подвижных форм кадмия также проводили по специально разработанным экспресс — методам, которые представляют собой упрощенные примеры и приспособления для быстрого выявления и оценки количества кадмия в различных условиях, чаще всего вне лабораторных.

Для определения ионов кадмия предложен экспресс — метод с использованием бумаги, импрегнированном дитизонатом цинка. Определение кадмия проводили при рН 3–7. В присутствии кадмия протекает обменная реакция:

Zn (ДТС) 2 + Cd2 + → Cd (ДТС) 2 + Zn2 +,

при этом малиновая бумага становится оранжевой.

Конечно точность такого анализа невысокая, но целью является не точное определение содержания подвижных форм кадмия, только экспресс — оценка их наличия с целью проведения дальнейших исследований.

Определение кадмия с помощью индикаторных трубок. Тест — средство представляет собой стеклянную палочку (длина — 50 мм, внутренний диаметр — 1 мм), заполненную индикаторным порошком. После добавления комплексообразующих реагентов к анализируемой пробе и пропуске с помощью медицинского шприца полученного окрашенного раствора через индикаторную трубку в ней образуется окрашенная зона, длина которой пропорциональна концентрации кадмия в анализированном растворе. Эту концентрацию определяют с помощью шкалы длин или уровней гранулированного графика. В основу положена цветная реакция кадмия с 1, 10 — фенантролином и бромпирогаллоловим красным и сорбция образованного окрашенного соединения в индикаторной трубке.

Тест — средство включает:

– Индикаторные трубки, заполненную индикаторным порошком.

– Ампулы, содержащие 0.3 мл 2.5 × 10–5 М раствора бромпирогаллолового красного (раствор 1)

– Ампулы, содержащие 0.3 мл 9 × 10–5 М раствора 1, 10 — фенантролина (раствор 2)

– Ампулы, содержащие 0.4 мл боратного буферного раствора (раствор 3)

– Медицинский шприц

– Пробирку с пробкой для перемешивания раствора.

Проведение анализа. К 1 мл исследуемого раствора добавляют раствор 1, раствор 2, раствор 3 и перемешивают. Полученный раствор пропускают с помощью медицинского шприца через индикаторную трубку. Измеряют длину окрашенной в фиолетово — малиновый цвет зоны и определяют содержание кадмия с помощью шкалы длин.

Характеристика методики. Диапазон определения содержания 1–10 мг / л. Относительное стандартное отклонение 0.06–0.08. Определению не мешают (в кратных количествах): Al (50), Ni (25), Zn, Co, Vn (II) (10), Pb (2).

В ходе эксперимента определяли содержание подвижных форм меди с помощью экспресс — методов и стандартными методиками (табл. 1). Для проведения эксперимента с помощью КФК — 2 был построен калибровочный график (рис. 1).

Таблица 1

Погрешность измерения экспресс— методов определения подвижных форм меди

Определение содержания меди, мг/кг

Стандартным методом

ППУ кубики

Индикаторные трубки

0.082

0.1

0.091

0.016

0.2

0.19

0.42

0.5

0.47

0.83

1

0.92

1.61

2

1.79

2.36

3

2.53

Разница между результатами, полученными экспресс — методами и в лабораторных условиях составляет около 10–20 %

Безымянный

Рис. 1. Зависимость концентрации подвижных форм меди от оптической плотности

В ходе эксперимента определяли содержание подвижных форм кадмия с помощью экспресс — методов и стандартными методиками (табл. 2). Для проведения эксперимента с помощью КФК — 2 был построен калибровочный график (рис. 2).

Таблица 2

Погрешность измерения экспресс— методов определения подвижных форм кадмия

Определение содержания кадмия, мг / кг

Стандартным методом

Бумага, импрегнированная дитизонатом цинка

Индикаторные трубки

0.41

0.5

0.46

0.84

1

0.93

1.67

2

1.89

2.44

3

2.95

3.25

4

3.65

4.23

5

4.53

Разница между результатами, полученными экспресс — методами и в лабораторных условиях составляет около 10–20 %

Безымянный1

Рис. 2. Зависимость концентрации подвижных форм меди от оптической плотности

Разработка экспресс — методов характеризуется достаточно высокой точностью и могут широко использоваться в полевых условиях.

Таким образом предложенные экспресс — методы позволяют оперативно реагировать на санитарно-гигиеническое и экологическое состояние окружающей среды.

Литература:

  1. Другов Ю. С. Экологическая аналитическая химия. — М.: 2000. — 432 с.
  2. Золотов Ю. А., Иванов В. М., Амелин В. Г. Химические тест — методы анализа. — М.: Едиториал УРСС, 2002. — 304
  3. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. — М.: Химия, 1984.
  4. Шицкова А. П. Методы определения вредных веществ в воде водоемов. — М.: Медицина, 1981. — 376 с.
  5. Смирнова Н. В., Шведова Л. В. Невский Л. В. Влияние свинца и кадмия на фитотоксичность почвы// ЭКИП.- 2005.- № 4.- С.32–35.
  6. Ягодин Б. А. Тяжелые металлы в системе почва — растение// Химия в сельском хозяйстве. — 1996. — № 5. — С. 43
Основные термины (генерируются автоматически): помощью шкалы длин, подвижных форм кадмия, помощью медицинского шприца, помощью экспресс, определения ионов меди, «на месте», пропорциональна концентрации меди, содержание кадмия, подвижных форм меди, Определение кадмия, содержания подвижных форм, индикаторную трубку, перемешивания раствора, Диапазон определения содержания, определения ионов кадмия, Длина окрашенной зоны, содержание подвижных форм, пропорциональна концентрации кадмия, Относительное стандартное отклонение, Анализ «на месте».

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос