Введение к работе
Актуальность работы. Контроль гаї рязненич объектов окружающей среды, например, вод, подтверздаст в большинстве случаев тенденцию к увеличению степени загрязненности практически всеми нормируемыми компонентами. Унификация пробооїбора, проГ.оподгототен, методов контроля и координация методических работ способствуют улучшению точности результатов. В последние годы большие надежды возлагают на тесг-мсгоды как новый н доступный вариант использования селективных и чувствительных методов обнаружения и количественного определения многих неорганических веществ. Сочетание сорбциониого концентрирования микроэлементов с простыми и доступными методами детектирования сокращает пробоподготовку, анализ и расход используемых реагентов, традиционный путь которого состоит в регистрировании изменения цвета в результате хромогенних химических реакций с последующим визуальным - и по возможности пост-инсгрумеитальным определением. Тем не менее, при разработке теет-м его дик часто не учитывается субъективный фактор человеческого зрения, не существует объективных критериев в рациональном выборе содержания и цвета используемых в тест-реакциях хромогенних реагентов. Недостаточно адекватно оцениваются метрологические характеристики разработанных тест-методик, связанные с образованием окрашенных соединений.
В качестве альтернативного приема предлагается использовать цвегоизмерительные системы, основанные на расчете общего цветового различия сравниваемых образцов, что позволит находить содержание микроэлементов визуальным методом с заранее заданной в лабораторных условиях погрешностью измерений.
Работа выполнена в соответствии с проіраммой "Экологическая безопасность России" по темам: "Разработка экспрессных тест-методов обнаружения и определения токсичных веществ в почвах на уровне ПДК"(ісма 5.2.1.18) и "Разработка научных основ и практических подходов к тест-методам групповою и индивидуального дейсгвия"(тема 5.2.1.3),. а также приоритетных научных работ по грантам: "Экспресс-тесты контроля качества питьевой и технической воды в системе водопользования" (головная организация ГЕОХИ им. В.И. Вернадского РАН. тема 08.01.26) н "Теоретические основы иммобилизации н применение иммобилизованных органических реагентов при
тестировании и определении приоритетных загрязнителей в объектах окружающей среды" (юловная организация Томский государственный университет) направление 6.1, тема: "Фундаментальные проблемы охраны окр.ч'жающей среды и экологии человека".
Цель работы - разработка высокочувствительных сорбционно-спектроскопических экспресс-методов аншіиза расгворов с применением цвегомсгрического подхода. Для достижения поставленной цели исследовано изменение цвета в реэулыатг образования, сорбции скрашенных соединений и их состояния і фале сорбентов, разриботины методические ограничения используемых в экспресс-анализе цветных химических реакций.
Научная новизна. На основании изучения адсорбции молекулярных и конник форм гетероциклических азотсодержащих азосоединений стандартными сорбентами прослежено влияние структуры сорбента (кремнезема) на сорбцию органических реагентов, рассчитаны термодинамические константы сорбции.
Предложен и обоснован подход к разработке сорбцнишю-цвето-метрических методик определения микроэлементов с использованием визуального и ност-инеірумскталілгого детектирования.
На примере 1-(2-пиридилазо)-2- нафтола, сорбированного ш кремнеземе, сформ\"вфовакы критерии визуального онределениі окрашенного соединения я тест-образце.
. Предложено использовать щютомстрический подход для опредс ления KoiicihH.' ионизации окрашенных органических соединений.
Практическая ценность работы. Цветометрический подхо; позволяет оирсдслкіь константы кислотной диссоциации органически: реагентов {на примере 4-{2-г>иридидазо)резорцина и 1-(2-пиридилазо)-2 нафтола} в растворах и в фазе сорбента. Разработаны методически критерии для создаїнія индихатортлх тест-систем. Разработані селективные методики сорбционно-цветометрического олределени кобальта, меди и цинка с пределами обнаружения 0,01; 0,005; 0.00 мхг/мл нри использовании метода твердофазной спектре фотометрии : 0.03: 0.01: 0.01 мкг/мл при использовании метода спектроскопи диффузного оіраженич (V=20 мл, гаю^т= 0,5 г) соотвегственш Методики отличаются достаточно широким диапазоном определяемы содержаний (дпа порядка) if хорошей воспроизводимостью результате гпализа (Sr-0.03-0.09). Разработанные методики применены к анализ водопроводной, поверхностных и сточных вод.
Положения, _выносимые на защиту.
-
Результаты изучения сорбции различных молекулярных и ионных форм гетероциклических азотсодержащих азосоединенин на примере 4-(2-пирндилаг>о)рсзорцина (ПАР) и 1-(2-пнридилазо)-2-нафтола (ПАН) стандартными сорбентами класса цсллісло:: :; ггрсмнгягмоо.
-
Результаты спектроскопических и цветомстричеосих исследований состояния органических реагентов (ПАР и І1АН) и их комплексов с d- элементами IV группы Периодической системы Д.И. Менделеева в растворе я на поверхности сорбентов.
-
Методические основы количественных измерений при кветометри-псском подходе для создания экспресс- или тест-методов химического гяадгог.
-
Сорбцпотю-цзегсмегричсские .методики определения кобальта, меля
и иинха с пределами обнаружения 0,01:0,005; 0,005 мкт/ мл при
использования метода твердофазной спектрофотоистрии и 0,03; 0.01;
0,01 мкг/кл при использовании метода спектроскопии диффузного
отраженна соответственно. Апробаций работы. Основные результаты работ;.: доложены па международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы oxpsnu окружающей среды" (Томск, 1995), международной копференцил "Ленинские горы - 95" (Москзя, март 1995).
ИуВликатіии. По материалам диссертации опубликовано 3 статья и 1 тезисы докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. шести глав, выводов и списка литературы. Во введении обосновывается актуальность теми и цель работы, се новизна и практическая значимость. В обзоре литсрагуры (главы I и 2) рассмотрены общая характеристика сорбциошю-слсктрофотомгтрических методов анализа а варианте пропускания к диффузного отражения, а также аоэмоясяоетя измерения цвета окрашенных соединений, приведены примеры практической реализации. Во второй главе обобпдеяы данные о сорбнионных езойспзах и применению стандартных, используемых в химической практике сорбентов различной природы в неорганическом анализе; обсуждены теоретические вопросы количественных измерений спектроскопии свсгорассеиваюших материалов. В последующих главах изложены экспериментальные данные. Третья глава содержит описают? исходных веществ, аппаратуры и техники эксперимента. В четвертой главе" рассмотрены сорбционное извлечение и состояние исследуемых гетероциклических asorcoдержащих азосоединений в фазе сорбентов
