ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПОЧВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ЗЕЛЕНОГРАДСКОГО АО И МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПОЧВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ЗЕЛЕНОГРАДСКОГО АО И МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

DETERMINATION BY THE METHOD OF STRIPPING VOLTAMMETRY OF SOIL OBJECTS OF ZELENOGRAD AO AND MOSCOW REGION

ЁШ

УДК-504.54

Ларионов Николай Михайлович, Профессор, НИУ «МИЭТ», РТУ МИРЭА Суханова Лилия Семеновна, Доцент, НИУ «МИЭТ», РТУ МИРЭА Кузьмичев Николай Юрьевич, старший преподаватель, НИУ «МИЭТ», РТУ МИРЭА

Кузьмичева Анна Николаевна, Студентка, НИУ «МИЭТ», РТУ МИРЭА

Larionov Nikolay Mikhailovich, Professor, NRU "MIET", RTU MIREA Sukhanova Lilia Semyonovna, Assistant professor, NRU "MIET", RTU MIREA Kuzmichev Nikolay Yurievich, Senior Lecturer, NRU "MIET", RTU MIREA Kuzmicheva Anna Nikolaevna, Student, NRU "MIET", RTU MIREA

Аннотация

В данной статье приведены результаты анализов содержания токсичных ионов тяжёлых металлов (цинка, кадмия свинца, меди) в почвах Зеленоградского АО и Подмосковья методом инверсионной вольтамперометрии (ИВА), проведённые с 2013 по 2015 год. Представлена методика подготовки почвы к анализу. Показаны диаграммы содержания токсичных металлов в различных районах Зеленограда и Подмосковья.

Annotation

This article presents the results of analyzes of the content of toxic ions of heavy metals (zinc, lead cadmium, copper) in the soils of the Zelenograd Autonomous Okrug and the Moscow Region by the method of stripping voltammetry (IVA), carried out from 2013 to 2015. The technique of soil preparation for analysis is presented. Diagrams of the content of toxic metals in various districts of Zelenograd and the Moscow region are shown.

Ключевые слова: токсичные ионы, метод инверсионной вольтамперометрии, почва

Key words: toxic ions, stripping voltammetry method, soil

Методом инверсионной вольтамперометрии (ИВА) на приборе СТА проведён анализ почвы на содержание экотоксикантов Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+. Для этого нужно было приготовить почву для анализа [1].

В бюксе взвешивают 60 г воздушно-сухой почвы (средняя проба) и взбалтывают в мерной колбе на 500 мл с 300 мл бидистиллированной воды. Получают гетерогенную систему, в которой отношение почвы к воде равно

1: 5 (60 г: 300 г). По окончании взбалтывания всю суспензию почвы с водой, не давая ей отстояться, осторожно и быстро фильтруют. Фильтрование проводят через сухой беззольный фильтр, на который сверху помещают второй сухой складчатый фильтр из фильтровальной бумаги; в качестве приемника используют сухую мерную колбу емкостью 250 мл. Все количественные определения из водной вытяжки необходимо проводить сразу после ее приготовления [2,3]. После того, как провели фильтрацию почвы и приготовили вытяжку из почвы проводят анализы на приборе СТА.

Метод инверсионной вольтамперометрии Схема анализа

Подготовка

прибора, электродов, растворов и т.д.

Фотохимическая пробоподготовка

Съемка ВА-кривой пробы

Проверка электрохимической ячейки

Рис. 1. Представлен прибор СТА и поэтапное проведение анализа пробы почвы

В таблице 1 приведены данные содержания экотоксикантов в почве, полученные на приборе СТА методом инверсионной вольтамерометрии. Табл. 1. Содержание экотоксикантов в почве в Зеленограде.

Наименование Районы Зеленограда ПДК

элементов 1 м/р 2м/р 3м/р 4м/р 5м/р 6м/р 7м/р 8м/р мг/кг

Содержание цинка ^п2+), мг/кг 3,25 3,35 3,34 3,35 3,31 3,32 3,32 3,33 5

Содержание кадмия Сd2+), мг/кг 0,0001 0.000 1 0,00 09 0,00 02 0,00 02 0,00 01 0,00 02 0,00 02 0,001

Содержание свинца ^Ь2+), мг/кг 0,002 0,002 0,02 2 0,02 1 0,00 2 0,00 2 0,00 2 0,00 2 0,03

Содержание меди (^2+), мг/кг 0,6 0,8 0,6 0.6 0,6 0.6 0,6 0.6 1

Содержание цинка (7п2+), мг/кг 3,3 3,35 3,38 3,36 4,35 4,35 4,35 4,4 5

Содержание кадмия (Са2+), мг/кг 0,0002 5 0,000 25 0,00 025 0.00 028 0,00 09 0,00 09 0,00 09 0,00 09 0.001

Содержание свинца (РЬ2+), мг/кг 0,015 0,015 0,01 5 0,01 5 0.02 5 0,02 8 0,02 5 0,02 8 0,03

Содержание меди (Си2+), мг/кг 0,5 0.01 0,2 0,01 0,9 0,8 0,8 0,9 1

Диаграммы содержания цинка в почвах города Зеленограда представлены на рисунках 2, 3.

Основной

Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной

а

сновной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Осн

/—7\ /—7\ /—7\

1м/р

3м/р

5м/р

7м/р

ПДКмг/кг

□ цинк

Рис.2. Содержание цинка в почве города Зеленограда, мг/кг.

Основной

9м/р

11м/р

14м/р

16м/р

■Г

ПДК,мг/кг

□ Цинк

Рис.З.Содержание цинка в почве города Зеленограда, мг/кг.

Диаграммы содержания кадмия в почве города Зеленограда представлены на рисунках 4, 5.

Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей №7/2021

Основной

Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной

Основной ОсновнОйновной Основной Основной

Основной

ОсновнОйновной ОсновнОйновной

Основной

_ □ Кадмий

Ч

1м/р

3м/р

5м/р

7м/р

ПДК,мл/кг

Рис.4. Содержание кадмия в почве города Зеленограда, мл/кг.

Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной

Основной Основной Основной Основной

=РТ

Основной Основной Основной

Основной

9м/р

11м/р

14м/р

16м/р

ПДК,мг/кг

□ Кадмий

Рис.5. Содержание кадмия в почве города Зеленограда, мг/кг.

Диаграммы содержания свинца в почве города Зеленограда представлены на рисунках 6, 7.

Основной

Основной Основной Основной Основной Основной

Основной

Основной фсновноОсновной Основной

ОсновноОсновноОсновноОсновной

□ Свинец

1м/р

3м/р

5м/р

7м/р

ПДК,мг/кг

Рис.6. Содержание свинца в почве города Зеленограда, мг/кг.

Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей №7/2021

Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной

| ЗсновнойЗсновнойЗсновнойЗсновной

Основной

Основной Основной

Основной

Основной

9м/р

11м/р

14м/р

16м/р

7

ПДК,мг/кг

□ Свинец

Рис.7.Содержание свинца в почве города Зеленограда, мг/кг. Диаграммы содержания меди в почве города Зеленограде представлены на рисунках 8, 9.

Основной

Основной

Основной Основной Основной О Основной Основной

Основной

Основной

сновной Основной Основной

/—т\ /—71 /—71

Основной

У~.—_I/ _I/ , _I/ _V.

Основной Основной

_¿а

Основной

/—71

1м/р

3м/р

5м/р

7м/р

ПДК,мг/кг

□ Медь

Рис. 8. Содержание меди в почве города Зеленограда, мг/кг.

Основной

гтг

ДД2,МММ ■--

9м/р

Основной Основной —

Основной Основной 371—

Основной

_/-я

11м/р

14м/р

16м/р

ПДК,мг/кг

□ медь

Рис. 9. Содержание меди в почве города Зеленограда, мг/кг.

Как видно из таблицы 1 и диаграмм (рис. 1-9),в почвах Зеленограда содержания цинка, кадмия, свинца и меди, определённые методом ИВА с точностью 10-8 ,не превышает ПДК.

Численные значения экотоксикантов в образцах почвы, определённых методом ИВА в районах Подмосковья, представлены в таблице 2.

Табл. 2. Результаты анализа почвы методом ИВА в районах Подмосковья.

Наименование элементов Районы Подмосковья ПДК мг/кг

Сходня Андреевка Голубое Солнечногорск

Содержание цинка (2п2+), мг/кг 4,5 4,3 4,3 4,8 5

Содержание кадмия (Сd2+), мг/кг 0,001 0,001 0,0009 0,002 0,001

Содержание свинца (РЬ2+), мг/кг 0,02 0,025 0,015 0,03 0,03

Содержание меди (Си2+), мг/кг 0,9 0,9 0,7 0,8 1

Как видно из таблицы 2, в некоторых районах, а именно в Солнечногорском районе, результаты анализа экотоксикантов в почве, проведённые на СТА инверсионной вольтамперометрией, близки к ПДК.

Диаграммы содержания цинка, кадмия, свинца и меди в почве в Подмосковья представлены на рис. 10 - 13.

Основной

Основной -1 ^

Основной

Ш-7-7|---

Основной

Основной х Основной

Основной Основной Основной

Рис. 10. Содержание цинка в почве Подмосковья, мг/кг.

Основной

/ / Основной /

А у

Ос новно й у

Ос новно > й / Ос новно > й л

—

/ г г Г

Сходня Андреевка Голубое Солнеч-ск ПДК,мг/кг

Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей №7/2021

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

Основной

—/ .>1

Основной Основной

Основной

Основной

□ Кадмий

Сходня Андреевка Голубое Солнеч-ск ПДК,мг/кг

Рис. 11. Содержание кадмия в почве Подмосковья, мг/кг.

Основной Основной

Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной

Основной

Основной

Основной

]Свинец

Сходня Андреевка Голубое Солнечн. ПДК,мг/л

Рис. 12. Содержание свинца в почве Подмосковья, мг/л.

_рсновной^_

Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной

Основной Основной

Сходня

Основной

Основной Основной

I/

V-

V—

□ Медь

Андреевка

Голубое

ПДК,мг/кг

Рис. 13. Содержание меди в почве Подмосковья, мг/кг.

Как видно из таблицы 2 и диаграмм (рис. 11-13), в некоторых районах, а именно в Солнечногорском районе, результаты анализа экотоксикантов цинка, кадмия, свинца и меди в почве, проведённые на СТА инверсионной вольтамперометрией, близки или равны ПДК [4].

Следует отметить, что на кафедре ОФХ МИЭТ ежегодно проводится мониторинг почвы различных районов Зеленоградского округа Москвы и

Солнеч-ск

Подмосковья, с применением высоко чувствительных физико-химических методов анализа с точностью до 10-8 моль/литр таких, как инверсионная волльтамперометрия. Достоинством методом ИВА являются: экспрессность, высокий предел обнаружения достаточная точность 3%, возможность одновременного определения некоторых компонентов без их предварительного разделения и возможность автоматизации.

Литература

1. Экологическое состояние территории России; учеб. пособие для студ. высш.пед.учеб.заведений/Под ред. С.А.Ушакова, Я. Г. Каца. -М.: Издательский центр «Академиия», 2004 -128с.

2. Н.Ю.Кузьмичёв. Разработка методов и средств контроля наносодержаний экотоксикантов в природных и очищенных водах. С 94-118.Методы и средства контроля объектов природно-технических геосистем: сборник научных трудов под редакцией В.И.Каракеяна. - М.: МИЭТ, 2011.

3. Н.Ю.Кузьмичёв, Т.И.Хаханина, Л.С.Суханова, О.В.Кольцова. Контроль токсичных загрязнений в системах водоснабжения на примере города Зеленограда и новые методы обеззараживания питьевой воды.С.75-79.Проблемы и мониторинг природных экосистем. Сборник статей Международной научно-практической конференции /МНИЦ ПГСХА -Пенза:2014.

4. Т.И.Хаханина, А.Г.Борисов,Н.Г. Никитина, Л.С.Суханова, Н.Г. Осипенкова, Е.В. Ильяшева. Лабораторный практикум по курсу «Экология» /под. редакцией В.М.Рощина. - М.: МИЭТ, 2014 г.-166 с.:ил.

Literature

1. The ecological state of the territory of Russia; study. manual for stud. higher pedagogical educational institutions / Ed. S.A. Ushakova, Ya.G. Kats. -M .: Publishing Center "Academy", 2004 -128s.

2. N.Yu. Kuzmichev. Development of methods and means for monitoring the nanoscale content of ecotoxicants in natural and purified waters. Pp 94-118.

Methods and means of control of objects of natural-technical geosystems: a collection of scientific papers edited by V.I. Karakeyan. - M .: MIET, 2011.

3. N.Yu. Kuzmichev, T.I. Khakhanina, L.S. Sukhanova, O.V. Koltsova. Control of toxic pollution in water supply systems on the example of the city of Zelenograd and new methods of disinfection of drinking water. Pp. 75-79. Problems and monitoring of natural ecosystems. Collection of articles of the International Scientific and Practical Conference / MNITs PGSKhA-Penza: 2014.

4. T.I. Khakhanina, A.G. Borisov, N.G. Nikitina, L.S. Sukhanova, N.G. Osipenkova, E.V. Ilyashev. Laboratory workshop on the course "Ecology" / under. edited by V.M. Roshchin. - M .: MIET, 2014 - 166 p.: Ill.