CC BY
21
-------------------------------------- © С.В. Темерев, Б.И. Петров,
2009
УДК 543.3
С.В. Темерев, Б.И. Петров
ПОДГОТОВКА АНАЛИТИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ БЕЗ ОРГАНИЧЕСКОГО РАСТВОРИТЕЛЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПИРАЗОЛОНОВ - ОСНОВА МОНИТОРИНГА КРУПНЫХ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Унификация пробоподготовки достигается использованием систем без органического растворителя вода — производное пиразолона — твердая органическая кислота, соответствует жестким требованиям «зеленой химии», обеспечивает удовлетворительные метрологические характеристики экстрагирования, экстракции, соосаждения при извлечении и концентрировании неорганических и органических нормируемых токсикантов из комонентов водных объектов.
Ключевые слова: пиразолоны, расслаивающиеся системы, мониторинг объектов окружающей среды.
Современная оценка взаимодействия Оби с сосредоточенными и рассредоточенными источниками на базе представительного мониторинга микроэлементов актуальна как в фундаментальном, так и в практическом плане, особенно для бассейнов крупных рек мира.
Наличие природных и антропогенных источников, различных по спектру и мощности, при огромной территории водосбора усложняет оценку взаимодействия главного водотока с химическими источниками на водосборе.
В этой связи актуальной проблемой качества речных вод бассейна Оби является оценка такого взаимодействия методом химических индикаторов - микроэлементов. Унификация методик анализа микроэлементов и других нормируемых компонентов химического состава поверхностных вод определяет достоверность экологических оценок состояния водоемов и водотоков по химическим показателям качества вод.
Разработанный на кафедре аналитической химии Алтайского государственного университета комплекс методик подготовки аналитических образцов с применением расслаивающихся без органического растворителя позволяет получать концентрат аналита
in situ в виде плотной органической фазы после добавления к анализируемой воде твердых аналитических реагентов: пиразолона и органической кислоты. Концентрат, приготовленный таким образом на месте отбора, доставляют в лабораторию, либо анализируют на содержание токсиканта на месте отбора оптическим или электрохимическим методами.
На основании результатов исследований экосистем бассейна Оби установлено, что главная опасность загрязнения поверхностных вод связана не с природными, а с антропогенными органическими веществами, которые поступают с водосборов крупных притоков Томи, Чулыма и, особенно, Иртыша. Загрязненность вод Оби после впадения притоков и в местах расположения промышленных центров заметно увеличивается. В речных взвесях и донных отложениях наблюдается повышенное накопление ряда нормируемых металлов. Приоритетными в этой группе являются железо, марганец, цинк, медь, свинец и кадмий. Влияние притоков на химический состав вод Оби проявляется и на других интегральных показателях (БПК5, фенолы, нефтепродукты, азотные соединения). Могут влиять на качество вод и вторичные источники загрязнения нефтепродуктами донных осадков на участках реки в районах нефтяных месторождений (г. Сургут, Нижневартовск).
Разработаны перспективные новые способы пробоподготовки при анализе микроэлементов в водных экосистемах. О перспективности предложенных способов пробоподготовки свидетельствует возможность регистрации аналитических сигналов микроэлементов в концентратах расслаивающихся систем вода - пиразолон - твердая органическая кислота как электрохимическими, так и оптическими методами. Внедрены в практику аналитической химии экологичные водные расслаивающиеся системы без органического растворителя, отличающиеся экспрессностью и высоким абсолютным концентрированием нормируемых токсикантов. Эти системы позволяют реализовать простые методики полиэлементного концентрирования с селективным извлечением неорганических форм микроэлементов на стадии подготовки биологических образцов. При уменьшении объема концентрата до микрофазы выполняются жесткие экологические требования к методам концентрирования in situ в комбинации с современными инструментальными методами анализа микрофазы.
Впервые представлена комплексная экологическая оценка состояния Оби - главного водотока, аккумулирующего твердый и жидкий сток химических веществ с соответствующих водосборов крупных и мелких притоков. Для выявления критических участков бассейна и закономерностей взаимодействия водотока с водосбором комплексно исследованы участки Верхней, Средней и Нижней Оби, естественные и искусственные водоемы, в том числе модельные с различным уровнем химической нагрузки. На модельных участках Верхней Оби впервые изучены закономерности формирования и распределения химической нагрузки в экстремальные фазы водного режима - снеговые паводки и осеннюю межень.
Установлено, что влияние хозяйственной деятельности и эко-лого-химическая оценка состояния водных систем Обь-Иртышского бассейна наиболее показательна в лимитирующие периоды их водного режима, т.е. в гидрологические сезоны осенней и зимней межени.
Рекомендации
Последующие исследования следует направить на мониторинг участков бассейна с повышенным риском для экосистемы рек (Обь от Ханты-Мансийска до Белогорья; Иртыш, территория Казахстана). Именно в этих частях бассейна в условиях повышенных температур воды вероятна трансформация микроэлементов в токсично метилированные соединения с последующим накоплением ртути и других токсикантов в гидробионтах, в том числе в рыбах. Следует особо контролировать нефтяное загрязнение рек, так как ареал его неуклонно расширяется. Кроме того, в условиях невысоких температур воздуха и воды на севере Западной Сибири, снижающих интенсивность процессов самоочищения вод, нефтяное загрязнение является наиболее тяжелым по своим последствиям для водных экосистем.
Представительный мониторинг фенолов в крупных водных системах требует концентрирования органических веществ непосредственно на месте отбора проб. Для решения этой задачи рекомендуется использовать расслаивающиеся системы без органического растворителя с единственным жидким компонентом - водой, позволяющие количественно извлекать фенол в органическую фазу. Системы перспективны в плане технологичности (пиразолон и сульфокислота - твердые вещества, добавляемые в виде навесок в воду), отвечают требованиям «зеленой химии», так как менее ток-
сичны, чем хлороформ, рекомендуемый международным стандартом для оценки фенольного индекса вод.
Рекомендуется использовать разработанный комплекс методик экстракционной вольтамперометрии Hg, Zn, Cd, Pb, Cu, Fe, который может быть недорогой альтернативой, например, эмиссионным методам.
Дальнейший гидролого-гидрохимический мониторинг следует акцентировать на период осенней межени и направить на изучение наиболее актуальных для современности вопросов, связанных с выявлением отдельных участков р. Оби и ее притоков, характеризующихся повышенной экологической напряженностью. Это позволит принять своевременные решения и разработать мероприятия по предотвращению их кризисного водно-экологического состояния. гагате
Temerev S. V., Petrov B.I.
BASIS OF MONITORING OF LARGE NATURAL OBJECTS
IS THE PREPARATION OF ANALYTICAL SAMPLES
WITHOUT THE ORGANIC SOLVENT WITH APPLICATION
OF PYRAZOLONES
The unification ofpreparation of samples is achieved by using without the organic solvent systems: water - derivative pyrazolones - solid organic acid. This corresponds to the hard requirements “ of green chemistry “, provides satisfactory metrological characteristic of extraction, coprecipitation with extraction and concentration of inorganic and organic normalized toxicants from compartments of water objects.
Key words: pyrazolones, bottom systems, ivironmantal monitoring.
— Коротко об авторе --------------------------------------------------
Темерев Сергей Васильевич - доктор химических наук, заведующий кафедрой аналитической химии химического факультета Алтайского государственного университета, E-mail: temerev@mail.ru,
Петров Борис Иосифович - доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии химического факультета Алтайского государственного университета.
