Содержание тяжелых металлов в пробах снега в зоне влияния Кирово-Чепецкого химического комбината (стр. 3 из 5)
Преимущества атомно-абсорбционного метода можно сформулировать следующим образом: метод обладает высокой селективностью, имеет низкие пределы обнаружения, позволяет определять несколько элементов из одного раствора, подготовка проб к измерениям простая, процедура анализа автоматизирована.
Глава II.
1. Карта-схема расположения участков пробоотбора
Пробы снега отбирали в марте 2011 г. на площадках с ненарушенным снеговым покровом в зоне влияния КЧХК,которые располагались по восьми румбам от источника загрязнения – завода минеральных удобрений (ЗМУ) (см. карту).
С каждого участка на всю высоту снегового покрова отбирали одну смешанную пробу, состоящую из трех–четырех точечных проб. Фоновый участок находился в поле рядом с лесным массивом с. Тохтино Орловского района Кировской области.
2. Методика проведения химического анализа и обработка результатов
2.1. Атомно-абсорбционная спектрометрия
Метод заключается в обработке измельченной сухой пробы почвы соответствующими реагентами и последующим атомно-абсорбционным определением металлов в пламени пропан-воздух или ацетилен-воздух.
При определении содержания металлов, близких к пределу обнаружения их можно сконцентрировать непосредственно в процессе измерения. Концентрирование производится автоматически путем накопления в течение 1 - 2 минут определяемого металла на микроколонке с хелатным сорбентом, через который пропускается раствор пробы, затем накопленный металл в течение 10-15 секунд вводится в пламя атомизатора.
В результате достигается снижение предела обнаружения в 10-25 раз.
Проведение анализа
1. Подготовка проб.
Химическое разложение проб почв при валовом определении тяжелых металлов.
10 г воздушно-сухой почвы, измельченной и пропущенной через сито с отверстием 2 мм, взвешивают на технических весах, помещают навеску в химический стакан или концентрическую колбу вместимостью 200 - 250 см3 и приливают 50 см3HN03 (1:1). При содержании в почве свыше 5% гумуса рекомендуется предварительное сухое озоление пробы при 575 0 С (по Тюрину).
Стакан закрывают часовым стаканом и помещают на закрытую электроплитку, доводят до кипения и кипятят на медленном огне 10 мин, затем к пробе по каплям приливают 10 см3 концентрированной перекиси водорода при перемешивании и вновь помещают на электроплитку, доводят до кипения и кипятят еще 10 мин.
После охлаждения до комнатной температуры суспензию отфильтровывают через складчатый фильтр «синяя лента» в мерную колбу вместимостью 100 см3, фильтр с осадком помещают в стакан, в котором остался остаток почвы, приливают в стакан 40 см3 1М азотной кислоты и помещают его на плитку, нагревают и кипятят еще 30 мин.
После охлаждения до комнатной температуры жидкость в стакане отфильтровывают в ту же мерную колбу. Осадок на фильтре промывают горячей азотной кислотой с концентрацией 1 моль/дм3 и после охлаждения доводят объем фильтра в мерной колбе до метки бидистиллированной водой.
Одновременно проводят «холостой» анализ, включая все его стадии, кроме взятия пробы почвы.
Экстракция подвижных форм тяжелых металлов из почв с помощью кислот.
Подвижные кислоторастворимые формы, металлов (Си, Zn, Ni, Со, Cd,Pb) определяют в вытяжках 1М HNO3 или 1М НС1.
В последние годы эти экстрагенты успешно используют для анализа почв, подверженных техногенным воздействиям. Из сильно загрязненных почв 1М HNO3 извлекают 90 - 95% тяжелых металлов от их валового содержания. Отношение почвы к раствору 1:10, для торфяных почв 1:20.
Пробы почвы массой 5г. (для торфяных почв 2,5г.) взвешивают с точностью ±0,1 г. и помещают коническую колбу вместимостью 200 - 300 см3, к пробе добавляют 50 см3 1М HNO3 (для извлечения РЬ можно использовать 1М НС1). Навеску почвы необходимо увеличить до 10г. при определении тяжелых металлов на фоновом уровне. При этом соотношение почвы и раствора остается неизменным.
Взбалтывают суспензию на ротаторе в течение 1 часа или после 3-минутного встряхивания настаивают в течение суток. Колбу закрывают пробкой (если резиновая, то ее необходимо завернуть полиэтиленовой пленкой.).
Вытяжку фильтруют через сухой складчатый фильтр «белая лента», предварительно промытый 1М HNO3. Перед фильтрованием вытяжка перемешивается, и переносится на фильтр по возможности полностью. В фильтрате определяют тяжелые металлы на атомно-абсорбционном спектрофотометре в пламени ацетилен-воздух. Если фильтраты мутные, их возвращают на фильтры. Одновременно проводят холостой анализ, включая все стадии его определения, кроме взятия проб.
Извлечение подвижных форм тяжелых металлов ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8.
Подвижные формы соединении элементов в почвах извлекают ацетатно-аммонийным буфером раствором с рН = 4,8 (ААБ). Этот экстрагент принят агрохимической службой для извлечения доступных растениям микроэлементов и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами.
Отношение почвы к раствору 1:10, время воздействия 1 час при взбалтывании на ротаторе или настаивании в течение суток. Метод пригоден для некарбонатных и карбонатных почв. При анализе торфяных почв отношение почв к раствору должно быть увеличено до 1:20.
Пробу почвы массой 10г. помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 ацетатно-аммонийного буфера.
Суспензию взбалтывают 1 час и настаивают в течение суток. Суспензии карбонатных почв, не закрывая емкости, периодически взбалтывают от руки до прекращения выделения углекислого газа. Вытяжки фильтруют через сухой складчатый фильтр «белая лента», по возможности не перенося почву на фильтр. К оставшейся в колбе почве приливают 50 см3 ацетатно-аммонийного буфера и экстрагирование повторяют, повторное фильтрование производят в ту же колбу, перенося на фильтр максимальное количество почвы.
Одновременно проводят холостой анализ, включая все его стадии, кроме взятия проб.
При измерении концентрации металлов в экстрактах почв близких к пределу обнаружения целесообразно воспользоваться блоком проточного концентрировании БК-1, в котором происходит селективное концентрирование металлов в колонке с сорбентом и последующее элюирование концентрата 2М HNO3 в детектор без размывания зоны концентрата с последующим атомно-абсорбционным определением содержания металлов в концентрате.
Этот метод пригоден для некарбонатных и карбонатных почв. При анализе торфяных почв отношение почвы к раствору должно быть увеличено до 1:20.
2. Подготовка анализатора к работе и выбор условий измерения.
Подготовка анализа к работе, его включение и выведение на рабочий режим осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации, прилагаемой к прибору.
Выбор условий измерения определяют из справочника данных по определяемому элементу заложенных в память компьютера.
При анализе почв необходимо работать с использованием коррекции фона (двухимпульсный режим), из-за наличия неселективной абсорбции.
3. Проведение измерений.
В режиме «Градуировка» (анализатор работает совместно с компьютером) измеряют абсорбцию растворов сравнения в порядке возрастания концентрации.
После построения градировочного графика, в режиме «Анализ» проводят измерения концентрации металла в экстрактах почв. После измерения концентрации каждой десятой пробы измеряют один из растворов сравнения по которому проводилась градуировка. Включают режим «Рекалибровка». При отклонении градуировочного коэффициента более, чем на 10% от установленного ранее, заменяют старую градуировку новой и повторяют замер этих десяти проб. Следует, однако, выяснить причину изменения градуировки (засорился распылитель, сбилась линия, изменился расход газа) и по возможности устранить ее.
Расчетное содержание металла считывают с экрана монитора или распечатывают на принтере.
Проведение измерений концентрации каждого раствора проводят не
менее двух раз.
Обработка результатов измерения
Содержание металлов в исследуемых пробах почв рассчитывают по формуле:
X=
;где X - массовая доля определяемого металла в воздушно-сухой пробе, мг/кг.
- концентрация металла в исследуемой кислотной (буферной) вытяжке почвы, мг/дм3. 
- концентрация металла в холостой пробе, мг/дм3 .V - объем исследуемого раствора, см3, m - навеска, г.
За результат измерения массовой доли металла принимают среднеарифметическое значение mх двух результатов параллельных определений m1 и m2 .
2.2. Вольтамперометрия
1. Подготовка проб.
При подготовке к выполнению измерений должны быть проведены следующие работы: приготовление анализируемого раствора пробы (при необходимости - разрушение органических веществ минерализацией до влажных солей или фотохимическое окисление пробы; удаление ионов Сu (II) перед определением массовой концентрации ионов цинка), подготовка электродов, анализатора "Экотест-ВА" и сборка электрохимической ячейки.