6488

В последнее время чаще используется однолучевая схема.

Спектрофотометр принципиально отличается от фотометра (колориметра) тем, что имеет монохроматический пучок света не только на входе в фотометрируемый раствор, но и на выходе (в фиксирующей его измерительной схеме). Это позволяет «сканировать» спектр окрашенного соединения (получая зависимость интенсивности окраски от длины волны пропускаемого света), который принципиально более информативен, чем просто измеренная интенсивность поглощения при какой-то одной длине волны. СФ-метод сегодня большинством аналитиков считается среднечувствительным. Селективность спектрофотометрии также не является наилучшей и СФ-метод называют даже «спектрально неселективным», поэтому в спектрофотометрии селективность обеспечивают главным образом на стадии пробоподготовки – выбором реагента, наиболее селективно взаимодействующего с определяемым веществом, а также условиями проведения определения (варьирование рН, выбор растворителя, маскирование) и разделением уже окрашенных компонентов реакции.

Воспроизводимость результата СФ-определения также может характеризоваться как «средняя». Этому способствует большое число случайных погрешностей, возникающих при приготовлении анализируемых растворов, за счет неполноты перевода определяемого компонента в фотометрируемое соединение и влияния посторонних компонентов, погрешностей контрольного опыта, наличием «кюветной» погрешности, погрешности установления нужной длины волны, нестабильности работы источника освещения и приемно-усилительной системы прибора и др. Поэтому обычно относительная погрешность СФ-метрических (фото- и колориметрических) методик составляет в среднем около 20-25% (хотя приборная погрешность фотометра не превышает 1-2%).

Следует остановиться еще на одном типе приборов, относимых к спектроскопическим, но основанных на эффекте фотолюминесценции (свечение молекул, возникающее при внешнем облучении светом),

101

применяемом при методе люминесцентной спектроскопии (ЛМС). Этот метод, по сравнению с фотометрией, привлекает аналитиков прежде всего своей более высокой чувствительностью. ЛМС-метод в 10-100 раз более чувствителен, чем спектрофотометрический. В идеальных условиях удается достигать пределов обнаружения на уровне пикограммов в миллилитре (10-6 мкг/мл или мг/л).

Высокая чувствительность определения, а в ряде случаев и довольно большой диапазон определяемых содержаний (иногда до 4 порядков величин концентрации) при той же воспроизводимости результатов анализа, как и в молекулярной абсорбционной спектроскопии (спектрофотометрии) предопределили довольно бурное развитие ЛМС-метода анализа и наличие на экоаналитическом рынке соответствующих приборов.

Третий вопрос. Вторым признанным лидером по числу реализуемых методик анализа веществ в объектах окружающей среды (20-40%) в настоящее время являются приборы, основанные на хроматографии. Основной принцип хроматографии заключается в разделении веществ по их характерным физикохимическим свойствам (растворимости, сорбции, ионного связывания или полярного взаимодействия) на «неподвижных фазах» (носителях). Если через слой такой неподвижной фазы будет перемещаться смесь веществ, то за счет различной силы связывания компонентов этой смеси одни из них будут дольше задерживаться в ней, а другие – « уходить вперед». В результате компоненты будут «выходить» из слоя неподвижной фазы по очереди, т.е. произойдет их разделение. Растворы (или смеси) разделяемых веществ, проходящие через слой неподвижной фазы, называют «подвижной» фазой (элюентом).

Таким образом, хроматография в ее аналитическом применении - это динамический способ разделения смесей определяемых веществ с их последующим индивидуальным или групповым детектированием.

В зависимости от различных типов применяемых подвижной и неподвижной фаз основные виды хроматографии и, соответственно, хроматографы подразделяются на газовые, газожидкостные и жидкостные. Кроме того, они также бывают капиллярные и на основе сверхкритической

102

хроматографии.

Четвёртый вопрос. Атомно-абсорбционный спектральный анализ основан на селективном поглощении ультрафиолетового или видимого излучения атомами газа. Для перевода пробы в газообразное атомарное состояние применяются два вида устройств атомизации: пламенные и электротермические. В качестве источника излучения обычно применяют лампу с полым катодом из определяемого металла. Интервал длин волн спектральной линии, испускаемой источником света, и линии поглощения того же самого элемента в пламени очень узок, поэтому поглощение других элементов практически не сказывается на результатах анализа.

Атомно-абсорбционные элементные анализаторы относятся к современным селективным, высокопроизводительным и точным приборам, которые позволяют анализировать до 70 элементов в пробе с чувствительностью в интервале 10-4-10-9% масс. и пользуются заслуженной популярностью у химиков-аналитиков. Недостатками этого вида анализа являются необходимость использования горючих газов, невозможность одновременного определения в пробе нескольких элементов и др.

Вариантом атомной спектроскопии является атомно-эмиссионная (АЭС), отличающаяся от атомно-абсорбционной обратным способом регистрации - по оптическому спектру испускания возбужденных атомов. В этом варианте атомизатор и источник возбуждения совпадают, что несколько упрощает конструкцию. Наиболее перспективным считается вариант с индуктивно связанной плазмой (ИСП), не уступающий по чувствительности ААСанализаторам, но имеющий в 100-1000 раз более широкий диапазон определяемых содержаний. При этом АЭС-анализаторы позволяют одновременно определять в пробе несколько элементов, чего ААС-анализаторы в принципе не могут. Но, к сожалению, АЭС-анализаторы уступают ААС как по воспроизводимости результатов, так и по их селективности.

Еще одним вариантом эмиссионной спектроскопии, сочетающим оба вышеприведенных принципа, является атомно-флуоресцентная (АФС).

103

Аналитическим сигналом, как и в случае АЭС, служит интенсивность излучения в УФ или видимой области спектра, испускаемого возбужденными атомами. Однако механизмы возникновения излучений в АЭС и АФС различны.

В первом случае атомы излучают, будучи возбужденными под действием тепловой энергии. При АФС возбуждение атомов происходит под действием внешнего источника излучения. Но, поскольку необходимым условием для возникновения АФ-излучения является предварительное поглощение атомом кванта света подходящей энергии, то метод АФС, будучи по сути эмиссионным, имеет и много общего с АА-спектроскопией.

Главное достоинство метода АФС - его высокая селективность (наивысшая среди методов оптической атомной спектроскопии), обусловленная исключительной простотой спектров атомной флуоресценции и, в связи с этим, отсутствием наложения спектральных линий различных элементов. К сожалению, такие приборы на российском рынке отсутствуют.

Более 80 элементов (от Мg до U), правда с более низкой чувствительностью, позволяет определять в различных объектах еще одна группа эмиссионных приборов – рентгено-флуоресцентные спектрометры (РФС). Из всей серии методов рентгеновской спектроскопии (рентгенэмиссионный, рентгенабсорбционный и рентгенфлуоресцентный) последний обладает наибольшей чувствительностью (10-5 - 100%), а кроме того, позволяет изготавливать на его основе портативные приборы. Данные приборы незаменимы при полевом анализе (мониторинге) почв. Они позволяют в почвенных вытяжках и водах определять V, Вi, Fе, Mn, Сu, Ni, Рb, Сг и Zn в минимальном интервале концентраций 0,01-5,0 мг/л.

Пятый вопрос. Вольтамперометрический метод анализа (ВАМ) сегодня считается одним из наиболее перспективных среди ЭХ-методов благодаря его широким возможностям и хорошим эксплуатационным характеристикам.

Современная инверсионная вольтамперометрия, заменившая классическую полярографию, - высокочувствительный и экспрессный метод

104

определения широкого круга неорганических и органических веществ, обладающих окислительно-восстановительными свойствами. Это один из наиболее универсальных методов определения следовых количеств веществ.

Он основан на проведении специальной обработки («расшифровки») поляризационных кривых «ток-напряжение», получаемых с помощью специального электрода, через который пропускается постоянный или переменный ток. Несмотря на то, что такие электрохимические анализаторы стоят в несколько раз меньше атомно-абсорбционных, по своим аналитическим возможностям они почти им не уступают. Кроме того, ВАМ-анализаторы делают возможным одновременное определение нескольких компонентов (до 4-5) в одной пробе с довольно высокой чувствительностью.

Наиболее перспективной в аналитической химии сегодня считается адсорбционная инверсионная вольтамперометрия (ИВА), основанная на предварительном адсорбционном концентрировании определяемого компонента на поверхности электрода и последующей регистрации вольтамперограммы полученного продукта.

Тема № 9 «Основные этапы работы с экологической информацией»

(4 часа)

1.Этапы работы с экологической информацией

2.Пути и методы сбора информации

Основная литература

1.Л. Н. Губанов, В. И. Зверева. Планирование экспериментальных исследований : учеб. пособие. - Н.Новгород : ННГАСУ, 2007.

2.А. П. Левич, Н. Г. Булгаков, В. Н. Максимов. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. - М. : НИА-Природа, 2004.

Дополнительная литература

1. Вязилов, Е. Д. Информационные ресурсы о состоянии природной среды. - М. : Эдиториал УРСС, 2001.

105

2. Голицын, А. Н. Основы промышленной экологии : учеб. для образов. учреждений нач. проф. образования. - М. : Изд. центр "Акад.", 2007.

Контрольные вопросы к теме:

1)Этапы работы с экологической информацией

2)Пути и методы сбора информации

Первый вопрос. Основные этапы работы с экологической информацией:

1)Постановка цели

2)Получение, сбор информации

3)Обработка, систематизация, документирование

4)Интерпретация

5)Предоставление информации

6)Распространение информации

7)Практические действия, основанные на результатах информационной

работы Второй вопрос. Приступая к работе с информацией, разумно поставить

цель этой работы. Она всегда состоит в приобретении и (или) распространении сведений, необходимых для осуществления конкретных действий, изменения поведения людей, принятия решений. Цель поможет определить основные параметры нужной информации: круг вопросов, на которые нужно найти ответы (“ широту” требуемой информации), и степень детализации, глубины проработки этих вопросов.

Исходя из представления о желаемой информации, следует решить, какими методами и из каких источников может быть получена такая информация. Существует множество путей получения информации, среди которых, например:

· работа с литературным материалом и составление обзоров; · запросы в организации-держатели информации (государственные и

общественные организации, предприятия); · привлечение к работе консультантов или экспертов; · поиск информации в Интернете;

106

· собственные наблюдения или измерения.

Выбор путей и методов получения информации, ее источников определяется конкретной ситуацией. В большинстве случаев целесообразным оказывается сочетание различных методов и источников.

Планируя информационный поиск, важно иметь в виду следующий принцип: тип источника должен быть адекватен характеру требуемой информации. Например, значения предельно допустимых концентраций вредных веществ следует искать в официальных изданиях СанПиНов, ГОСТов или в соответствующих справочниках. Адекватным источником сведений о загрязнении окружающей среды могут быть протоколы измерений, публикации организаций, занятых экологическим мониторингом, доклады различных уровней, подготовленные государственными органами, или собственные измерения, организованные и задокументированные надлежащим образом.

предполагается добиваться принятия решений от органов власти или предприятий, целесообразно соблюдать ряд требований формального характера к источникам информации, процедурам ее получения. Так, для проведения общественной экологической экспертизы необходима не просто официальная, но документированная информация о намечаемой деятельности, в то время как для организации кампании протеста по тому же поводу может оказаться достаточно неофициальной информации. Для того, чтобы добиваться принятия административных решений на основании сведений о загрязнении окружающей среды, лучше всего использовать данные государственных органов. Если же вы проводите с этой целью собственные наблюдения за состоянием окружающей среды, целесообразно соблюдать ряд требований к оборудованию и методикам. В то же время, чтобы принять для себя решение о том, можно ли купаться в водоеме, может оказаться достаточно очень простых методик или даже визуальных наблюдений.

107

Тема № 10 «Критерии оценки источника информации»

(2 часа)

1)Достоверность и полнота информации

2)Ссылки и обоснования. Культура работы с информацией

3)Принцип избыточности и принцип разумной достаточности

Основная литература

1.Л. Н. Губанов, В. И. Зверева. Планирование экспериментальных исследований : учеб. пособие. - Н.Новгород : ННГАСУ, 2007.

2.А. П. Левич, Н. Г. Булгаков, В. Н. Максимов. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. - М. : НИА-Природа, 2004.

Дополнительная литература

1.Вязилов, Е. Д. Информационные ресурсы о состоянии природной среды. - М. : Эдиториал УРСС, 2001.

2.Голицын, А. Н. Основы промышленной экологии : учеб. для образов. учреждений нач. проф. образования. - М. : Изд. центр "Акад.", 2007.

Контрольные вопросы к теме:

1)Достоверность и полнота.

2)Ссылки и обоснования. Культура работы с информацией.

3)Принцип избыточности и принцип разумной достаточности.

Первый вопрос. Достоверность подразумевает, что информация, содержащаяся в источнике, должна соответствовать действительности.

Важно, однако, понимать, что один источник может содержать сведения самой разной природы – могут быть наблюдаемые факты, обобщения и выводы, сделанные на их основе, гипотезы, предложенные для объяснения этих фактов, общепринятые научные теории. Поэтому, например, в одном источнике достоверные факты могут соседствовать с некорректными выводами. В других случаях на основе одного и того же набора фактов могут быть сделаны различающиеся выводы.

Полнота означает, что источник информации должен отражать все

108

существенные стороны проблемы, значимые факты. При этом требования к полноте источника определяются целью его подготовки, и определение “ существенные” означает “ существенные с точки зрения поставленной цели”.

Вообще, полнота не является необходимым условием применимости источника информации. Однако для использования источника, содержащего неполную информацию, необходима предварительная оценка его полноты, понимание того, в чем он неполон, какие аспекты проблемы пропущены авторами. То же касается и использования источников, содержащих, например, некорректные выводы наряду с достоверными фактами.

Как правило, полнота и достоверность источника информации не могут быть оценены “ изнутри”, без обращения к ряду других источников, их сопоставления — или без глубокого понимания предметной области, основанного на опыте предшествующей работы. Поэтому следует еще раз подчеркнуть важность обращения к специалистам при отборе источников информации и их оценке.

Второй вопрос. Для научных публикаций наличие ссылок на использованные источники, описаний примененных методик или ссылок на такие описания является необходимым требованием. В материалах другого типа, например газетных публикациях, оформление ссылок по строгим правилам может оказаться неуместным. Тем не менее, указание на происхождение приводимых сведений является достоинством источника информации в любом случае.

Если же в ходе изложения автор материала переходит от исходных положений к каким-либо выводам, важна целостность логического вывода, отсутствие пропущенных звеньев в обосновании . Так, переход от краткого описания какой-либо технологии к заявлению о ее экологической безопасности, не может считаться обоснованным, если пропущено рассмотрение ее воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

Источники информации могут устаревать по мере накопления новых знаний. Изменениям подвержены не только научные представления, но и

109

характеристики состояния окружающей среды, принятые нормативы и законы и т.д. Поэтому современность источника информации имеет прямое отношение к возможности его применения.

При оценке источника информации целесообразно обратить внимание на то, кем он подготовлен и издан.

Весьма вероятно, что не будучи знакомы с проблематикой источника в целом, вы сможете оценить качество одной из частей или отдельного фрагмента. Резонно предположить, что качество целого адекватно отражается частью.

Третий вопрос. Принцип избыточности и принцип разумной достаточности.

С рассмотренными проблемами качества информации тесно связано следующее правило, справедливое для любого исследования и для работы с информацией вообще. Если вы используете только один метод, один источник для получения информации, сведения, полученные вами, могут оказаться односторонними, неполными или попросту недостоверными. Во всяком случае, вы оказываетесь в полной зависимости от источника, не имея возможности проверить его полноту и достоверность.

Необходимость использования нескольких источников при получении одной и той же информации можно рассматривать, как проявление своеобразного “ принципа избыточности”. Еще одно проявление этого принципа можно кратко сформулировать следующим образом: нужно знать больше, чем вы собираетесь сказать. Смысл этого положения состоит в том, что информацию следует собирать и анализировать с некоторым запасом, с превышением того объема, который непосредственно нужен вам для сообщения аудитории или для ответа на конкретные вопросы, интересующие вас. Естественным ограничителем здесь должен служить принцип разумной достаточности — достаточности с точки зрения поставленной цели. Успех всей информационной работы существенным образом зависит от нахождения правильного баланса между принципами избыточности и разумной

110