Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с широким применением соединений тяхелых металлов в-различных отраслях народного хозяйства, а также их высокой -токсичностью возникает необходимость разработки высокочувствительных и селективных методик их определения в сельскохозяйственной продукции и в объектах окружающей среды. Описано значительное число методов определения тяжелых металлов. Однако только немногие из них отвечают современным требованиям. Это привело к тому, что рациональный ассортимент реагентов,рекомендуемых для селективного концентрирования и определения тяжелых металлов, весьма ограничен.
В аналитической практике анионообменная экстракция четвертичными аммониевыми солями (ЧАС) и четвертичными фосфониевыми солями (ЧФС) лежит в основе ряда экстракционно-фотометрических и экстракционно-атоино-абсорбционных методов определения различных металлов. ЧАС и ЧФС являются одними из наиболее распространенных электроактивных веществ ионселективных электродов (ИСЭ). Применение ЧАС и ЧФС наиболее эффективно для решения задач, связанных с выделением, концентрированием, либо определением металлов, способных образовывать высокогидрофобные анионные комплексы. В литературе практически отсутствуют данные об использовании этих реагентов в практике агрохимического анализа.
Использование гербицидов в сельском хозяйстве и создание новых современных гербицидов, отвечающих самым строгим требованиям сельского хозяйства, здравоохранения и экологии исключительно важная задача. -Ее решение во многом зависит от развития и совершенствования знаний в области аналитической химии гербицидов. Важное место при этом занимает создание ИСЭ по отношению к гербицидам, новых экспрессных селективных методик анализа.
Использование определенной связи между параметрами флуоресценции хлорофилловых пигментов, активностью фотосинтетического аппарата и продуктивностью растений позволяет оценивать продуктивность сортов и различных партий семян одного и того же сорта.
Работа выполнялась в соответствии с планом Республиканской программы РНТП 75.02 р "Охрана природы" раздел 04.05 " Разработать методики, сенсоры, приборы для ионометрического, ионохроматографи-ческого, атомно-абсорбционного и спектрофотометрического, флуоресцентного определения тяжелых металлов, микроэлементов, нитратов,
пестицидов и их использования для анализов объектов окружающей среды". Проводились совместные хоздоговорные исследования с институтом физики АН РБ, Могилевскин областным объединением хлебопродуктов, хозяйствами области. Ряд методик анализа созданы совместно с учеными кафедры аналитической химия Белгосуниверситета, НИИ физико-химических проблем и НИИ прикладных физических проблем, НИИ физики.
Цель и задачи исследований. Цель» работы является разработка теоретических основ взаимодействия жидких ионообменных экстракционных систем (ЧАС и ЧФС) с тяжелыми металлами и гербицидами и разработка на этой основе комплекса методик анализа для оценки качества сельскохозяйственной продукции и объектов окружающей среды. Ставились следующие задачи:
установить закономерности и особенности взаимодействия ЧАС и ЧФС с тяжелыми металлами и гербицидами;
повысить эффективность спектрофотометрических, атомно-абсорб-ционных и потенциометричесхих методик анализа тяжелых металлов и гербицидов в биологических объектах;
создать жидкостные ИСЭ по отнопенив к анионным комплексам тяжелых металлов и анионам гербицидов;
разработать методику оценки потенциальной продуктивности зерновых и зернобобовых по спектрам флуоресценции хлорофилла;
разработать унифицированный экспресс-метод определения остатков хлорорганических пестицидов в почвах и растениях, продуктах животноводства,, объектах окружающей среды.
Научная новизна. Изучен механизм взаимодействия жидких ионообменных экстракционных систем с анионными комплексами металлов и анионами гербицидов, что позволило разработать комплекс методик анализа, позволяющий экспрессно контролировать качество сельскохозяйственной продукции и объектов окружающей среды. Разработаны теоретические основы целенаправленного воздействия различных факторов на процесс анионообменной экстракции. Разработана группа ИСЭ по отно-венип к анионам гербицидов и анионным комплексам тяжелых металлов. Предложен метод оценки потенциальной продуктивности зерновых и зернобобовых по-спектрам флуоресценции хлорофилла и разработаны условия стандартизации.
Практическая ценность работы. Разработанные и усовершенствованные способы экстракцин~6пределения ряда тяжелых металлов~и гербицидов явились основой комплекса методик для контроля качества сельскохозяйственной продукции. Расоирен рациональный ассортимент реагентов, которые можно использовать для селективного концентрирования к определения тяжелых металлов и гербицидов. Предложенные методики анализа можно использовать в аналитических и экологических лабораториях,
агрохимических лабораториях, при проведении лабораторных занятий со студентами по аналитической химии.
Предложения производству. Высшие ЧАС и ЧФС являются реагентами, которые эффективно мохно использовать в агрохимической анализеJ
""-" разработанные с использованием ЧАС и ЧФС методики экстракци-онно-спектрофотометряческого, экстракционно-люминесцентного, экстрак цяонно-атомно-абсорбциовного анализа природных металлов отличаются высокой селективностью, низким пределом обнаружения; ЧАС и ЧФС являются перспективными аниовообменниками для создания пленочных ИСЭ по отношению к анионным комплексам металлов и анионам гербицидов; следовые количества ЧАС и ЧФС усиливают интенсивность флуоресценции хлорофилла, предложена методика, позволяющая оценивать потенциальную продуктивность сортов и партий семян зерновых и зернобобовых культур.
Основные положения, выносимые на защиту: Теоретические основы целенаправленного воздействия различных факторов (рН, концентрация лиганда, природа лигавда, растворителя и противоиона) на процесс ан-. онообменной экстракции тяжелых металлов и гербицидов-ЧАС^ и ЧФС; механизмы взаимодействия тяжелых металлов и гербицидов с ЧАС и ЧФС; теоретические аспекты использования жидких ионообменных экстракцион ных систем в агрохимическом анализе в качестве реагентов для селективного выделения и определения тяжелых металлов и анионов гербицидов в различных объектах; методики селективного концентрирования тя хелых металлов я гербицидов; методики спектрофотометрического н ато но-абсорбциониого определения тяжеяых металлов; методики спектрофот метрического, люминесцентного и хроматографического определения гер бицидов; ионселективные электроды по отношению к анионным комплекса тяжелых металлов и анионам гербицидов; методики электрохимического определения тяжелых металлов и гербицидов; методики использования спектров флуоресцентного определения хлорофилла для прогнозирования потенциальной продуктивности.
Личный вклад соискателя. Лично соискателем разработаны основнь научно-теоретические положения и программы исследований. В работе приведены материалы экспериментальных исследований, в которых авто) принимал участие на 50-100Z. Совместно с автором в разные годы рабі тали: Е.М.Рахманько, Г.Л.Гулевич, А.К.Гурбан, В.В.Егоров, А.Ф.Янові кий и др. Их участие отражено в публикациях. Ряд реагентов, необхо димых для выполнения работы было синтезировано С.М.Лещевым, за что ему и всем соавторам выражается благодарность.
Апробация работы. Основные научно-теоретические и практические положения исследований докладывались на XII Менделеевском съезде п
общей и прикладной химии /Баку, 1981 г./; Международном симпозиуме по диагностике.минерального питания фруктовых деревьев /Варшава, 1989 г./; Международных конференциях, проводимых Польской академией наук /Ольштын, 1989, 1990 гг., 1991г./; Международной научно-практической конференции "Удобрение садов. Урожай и качество плодов /Бабтай, 1990г./; Международной конференции "Сельское хозяйство и качество воды" /Каунас, 1992г./; Международной конференции "Экстракция органических соединений" /Воронеж, 1992г./;.111 Всесоюзной конференции по аналитической химии /Минск, 1979г./; Уральской конференции " Новые физико-химические методы анализа материалов металлургической, машиностроительной промышленности и объектов окружающей среды /Свердловск, 1980г./; У1 Всесоюзной конференции по химии экстракции /Кемерово, 1981г./; Всесоюзной конференции "Методы-анализа органических соединений /промышленных токсикантов/ в воздухе и почве в связи с проблемой охраны природной среды" /Обнинск, 1982г./; Всесоюзной конференции по экстракции и экстрагированию /Рига, 1982г./; У Всесоюзной конференции "Органические реагенты в аналитической химии" /Киев, 1983г/; 1 Межвузовской научной конференции "Современные методы физико-химических исследований и химико-аналитического контроля в сельском хозяйстве" /Темень, 1984г./; У11 Всесоюзной конференции по химии экстракции /Москва, 1984г./; Уральской конференции "Современные методы анализа и исследования химического состава материалов металлургии, машиностроения, объектов окружающей среды" /Устинов, 1985г./; Межвузовской конференции "Применение ПАВ в анализе природных и промышленных объектов" /Саратов, 1986г./; У научной конференции по аналитической химии Прибалтийских республик, Белорусской ССР и Калининградской области /Вильнюс, 1986г./; Всесоюзном совещании "Исследования и практика по экстракции неорганических веществ /Апатиты, 198бг/; 111 Межвузовском совещании-семинаре молодых ученых по экстракции /Донецк, 1987г./; У111 Всесоюзной конференции по экстракции /Красноярск, 1987г/; Совещании, посвященному 100-летию санитарного контроля в Эстонии /Таллин-Тарту, 1988г./; Северо-Кавказском региональном совещании по химическим реактивам /Махачкала, 1988 г./; Заседании секции анализа объектов окружающей среды при Северо-Западном отделении Совета АН СССР по аналитической химии /Минск, 1984," 1988гг./; 111 Всесоюзной конференции по электрохимическим методам анализа /Томск, 1989г./; Всесоюзной конференции "Экстракция органических соединений" /Воронеж, 1989г./; 111 Всесоюзном совещании по химическим реактивам /Ашхабад, 1989 г./; Всесоюзной
конференции "Химические сенсоры" /Ленинград, 1989г./; Всесоюзной конференции молодых ученых по экстракции /Донецк, 1990г./; Всесоюзной конференции "Современные методы анализа металлов, сплавов, объектов окружающей среды""/Ижевск, 1990 г./; 111 Всесоюзной конференции по методам концентрирования в аналитической химии /Черноголовка, 1990г./; У1 научной конференции по аналитической химии Прибалтийских р"еспубл«к, Белорусской ССР и Калининградской области /Рига, 1990г./; Всесоюзной школе-конференции молодых ученых "Экологические проблемы в земледелии и почвоведении" /Курск, 1991г./; У1 Всесоюзной конференции по аналитической химии органических веществ /Москва, 1991г./; X Всесоюзной конференции по газовой хроматографии /Казань, 1991г./; Всесоюзной конференции "Экологическая безопасность и техногенный риск предприятий /Иркутск, 1991г./; Всесоюзной научно-практической конференции "Современные методы контроля качества окружающей среды и пищевых продуктов /Краснодар, 1991г./; Всесоюзной конференции "Аналитическая химия объектов окружающей среды" /Санкт-Петербург-Сочи, 1992г./; IX Всесоюзной конференции по экстракции /Москва-Адлер, 1992г./; 1У Межрегиональной школе-семинаре "Электрохимические методы анализа в сельскохозяйственном производстве /Уральск, 1992г./; Республиканской конференции молодых ученых-химиков /Минск, 1979, 1991 гг./; Республиканской научно-производственной конференции "Основные направления получения экологически чистой продукции растениеводства" /Горки, 1992г./; Республиканском семинаре "Химические и физико-химические методы анализа" /Минск, 1982г.,1990г./; Республиканском семинаре "Применение спектрального анализа в промышленности и научных исследованиях" /Гомель, 1986г./; Республиканском семинаре" "Новые методы анализа в экологии" /Горки, 1991г./; Республиканском совещании "Методические вопросы химических анализов почв, удобрений и растений" /Минск, 1988г./; Областной научно-технической конференции "Ученые и специалисты народному хозяйству области" /Могилев, 1989г., 1991г./; Научно-производственных конференциях по итогам'научно-исследовательских работ /Горки, 1985г. ,1987г.,1989г.,1990г./.
Публикации. По материалам исследований диссертации опубликованы 103 статьи и тезисы докладов, 18 авторских свидетельств. Всего автором опубликовано 2І0 научных и учебно-методических работ.
Похожие диссертации на Теоретическое обоснование и использование жидких ионообменных экстракционных систем в агрохимических исследованиях
