Исследование содержания меди в водах озера Старая Кубань

Спектральный анализ можно рассматривать как метод инструментального исследования, нашедший наибольшее применение. Однако этот метод не может всецело удовлетворять разнообразным аналитическим требованиям, возникающим на практике. Так, спектральный анализ является только одним лабораторным методом в ряду других методов исследования, преследующих различные цели. При разумной координации разные методы могут отлично дополнять друг друга и совместно содействовать их общему развитию.[5]

Чтобы выбрать из методов спектрального анализа тот, который больше всего подходит для данной задачи, и чтобы получить правильные результаты выбранными методами, необходимы соответствующие теоретические и практические знания, очень тщательная и аккуратная работа. При систематическом рассмотрении основных положений практического спектрального анализа следует принимать во внимание, кроме общей фундаментальной теории, также специфические особенности метода.

В случае проводящих и непроводящих ток материалов органического и неорганического происхождения независимо от того, находятся ли они в твердом, жидком или газообразном состоянии, пробоотбор должен выполняться с особой тщательностью. Вследствие высокой чувствительности спектрального релиза выводы о химическом составе очень больших партий материала часто должны делаться на основании результатов анализа незначительных количеств пробы. Загрязнение анализируемого образца может существенно исказить результаты анализа. Соответствующая физическая или химическая обработка проб, например сплавление, растворение или предварительное обогащение, нередко может оказаться очень полезной.[5]

Для возбуждения спектров в разных методах требуются вещества в различном физическом состоянии или в виде различных химических соединений. Производительность анализа может решающим образом влиять на выбор наиболее подходящих источников излучения.

Отношение интенсивностей линий аналитической пары даже для наиболее тщательного способа пробоотбора и при использовании наиболее подходящего источника излучения в значительной степени зависит от внешних физических и химических параметров (экспериментальных условий), задаваемых методом анализа и изменяющихся в процессе возбуждения. Знание теоретических корреляций и практических выводов из них имеет большое значение для реализации в полной мере аналитических возможностей метода.

Возбуждаемый спектр излучения пробы регистрируется с помощью спектрографа, спектрометра или спектроскопа. Поэтому способы оценки спектров в спектральном анализе могут быть разделены на три группы.

В спектрографическом качественном анализе заключение о природе элементов в анализируемом образце можно сделать на основании длины волны спектральных линий. В количественном анализе почернение линий в общем случае служит мерилом их интенсивности и, следовательно, искомого количественного состава пробы. Методы спектрального анализа основаны на использовании либо субъективных, либо объективных методов измерения. Первая группа методов охватывает полуколичественный, вторая--количественный анализ. Чрезвычайно важно знать принципы спектрографических методов спектрального анализа.

Спектрометрический метод, интенсивность линий в котором определяют обычно с помощью фотоумножителя и измерительной электронной аппаратуры, относится к объективным методам количественного анализа. Этот способ измерения интенсивностей является более точным и экспрессным по сравнению со спектрографическим, но требует дорогостоящего и непростого в обслуживании оборудования.

Приборы спектрального анализа для визуальной спектроскопии относительно дешевы, и анализ с их помощью выполняется быстро. Однако эти методы основаны исключительно на субъективных способах измерения интенсивности линий. Поэтому получаемые результаты всегда носят полуколичественный характер.

Чтобы достичь более высокой чувствительности определения, воспроизводимости и точности, необходима обработка результатов измерения методами математической статистики.

При проведении спектрального анализа большую помощь оказывают таблицы, содержащие соответствующие физические постоянные и спектроскопические константы элементов и их наиболее важных соединений, а также таблицы для вспомогательных расчетов и рабочие инструкции, необходимые при качественных и количественных определениях.

Атомно-эмиссионный спектральный анализ (АЭСА) - метод элементного анализа, основанный на изучении спектров испускания свободный атомов и ионов в газовой фазе в области длин волн 150-800 нм.

Пробу исследуемого вещества вводят в источник излучения, где происходят ее испарение, диссоциация молекул и возбуждение образовавшихся атомов (ионов). Последние испускают характерное излучение, которое поступает в регистрирующее устройство спектрального прибора.

При качественном АЭСА спектры проб сравнивают со спектрами известных элементов, приведенных в соответствующих атласах и таблицах спектральных линий, и таким образом устанавливают элементный состав анализируемого вещества. При количественном анализе определяют количество (концентрацию) искомого элемента в анализируемом веществе по зависимости величины аналитического сигнала (плотность почернения или оптический плотность аналитической линии на фотопластинке; световой поток на фотоэлектрический приемник) искомого элемента от его содержания в пробе. Эта зависимость сложным образом определяется многими трудно контролируемыми факторами (валовой состав проб, их структура, дисперсность, параметры источника возбуждения спектров, нестабильность регистрирующих устройств, свойства фотопластинок и т.д.). Поэтому, как правило, для ее установления используют набор образцов для градуировки, которые по валовому составу и структуре возможно более близки к анализируемому веществу и содержат известные количества определяемых элементов. Такими образцами могут служить специально приготовленные металлические сплавы, смеси веществ, растворы, в том числе и стандартные образцы, выпускаемые промышленностью. Для устранения влияния на результаты анализа неизбежного различия свойств анализируемого и стандартных образцов используют разные приемы; например, сравнивают спектральные линии определяемого элемента и так называемой элемента сравнения, близкого по химическим и физическим свойствам к определяемому. При анализе однотипных материалов можно применять одни и те же градуировочные зависимости, которые периодически корректируют по поверочным образцам.[5,6]

Чувствительность и точность АЭСА зависят главным образом от физических характеристик источников возбуждения спектров - температуры, концентрации электронов, времени пребывания атомов в зоне возбуждения спектров, стабильности режима источника и т. д. Для решения конкретной аналитической задачи необходимо выбрать подходящий источник излучения, добиться оптимизации его характеристик с помощью различных приемов - использование инертной атмосферы, наложение магнитного поля, введение специальных веществ, стабилизирующих температуру разряда, степень ионизации атомов, диффузионные процессы на оптимальном уровне и т.д. Ввиду многообразия взаимовлияющих факторов при этом часто используют методы математического планирования экспериментов.

2.3 Методы статической обработки результатов исследований.

В качестве основного статистического параметра совокупности данных используется среднее арифметическое ряда вариант:

, (1)

где _ среднее значение ряда вариант;

х1, х2.... хn _ частные значения вариант;

n _ число вариант.

Показатели вариации экспериментальных данных оцениваются по следующим критериям.

Стандартного отклонение:

, (2)

где _ среднее значение ряда вариант;

хi _ частные значения вариант;

n _ число вариант.

Точность прямого измерения (доверительный интервал):

, (3)

где _ точность прямого измерения;

t _ критерий Стьюдента;

S _ стандартное отклонение;

n _ число вариант.

Коэффициент вариации:

, (4)

где V _ коэффициент вариации;

S _ стандартное отклонение;

_ среднее значение ряда вариант.

Анализ сопряженности вариабельности двух рядов данных X и Y основывается на вычислении парного коэффициента корреляции.

, (5)

где r _ коэффициент парной корреляции;

n - число вариант;

хi _ частные значения вариант ряда X;

_ среднее значение ряда вариант ряда X;

yi _ частные значения вариант ряда Y;

_ среднее значение ряда вариант ряда Y;

Sx и Sy _ стандартные отклонения рядов X и Y [18].

3. Результаты исследования

В ходе исследования были получены следующие результаты

Таблица 3 Результаты исследования

Отбор проб производился два раза в месяц в течении 5 месяцев. В таблицу заносилась среднеарифметическая концетрация двух проб взятых в разных точках водоема.

По результатам проведенного исследования можно сказать, что превышения предельно допустимых концентраций свинца в воде выявлено не было (рисунок 1).

Это говорит о благоприятной экологической обстановке в данном водоеме.

Заключение

По результатам выполненной мною работы можно сделать следующие выводы:

а) Была выявлена необходимость систематического экологического мониторинга.

б) Был проведен анализ загрязнителя (меди), методом атомно-эмиссионного анализа в водных объектах Старая Кубань.

в) Количественное содержание загрязнителя (меди) в период исследования не превышало ПДК.

г) Главным источником загрязнения водных объектов тяжелыми металлами является антропогенный фактор.

Список использованной литературы

1 Комаровский, Ф.Я. Ртуть и другие тяжелые металлы в водной среде: миграция, накопление, токсичность для гидробионтов / Ф.Я. Комаровский, Л.Р. Полищук // Гидробиологический журнал. -1981. Т. 17, № 5. С. 71-83.

2 Хомич, В.С. Особенности распределения микроэлементов в депонирующих компонентах городских ландшафтов (на примере г. Гомеля) / С.В. Какарека, Т.И. Кухарчик //Природные ресурсы. Межведомственный научный бюллетень НАН РБ. 1997. № 1. С. 85-93.

3 Линник, П.Н. Комплексообразование ионов металлов в природных водах / П.Н. Линник, Б.И. Набиванец // Гидробиологический журнал. 1983. Т. 19, № 3. С. 82-95.

4 Мартин, Р. Бионеорганическая химия токсических ионов металлов // Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. - М.: Мир, 1993. С. 25-61 ,289 с.

5 Физико-химические методы анализа. Практическое руководство: учебное пособие для вузов / Под редакцией В.Б. Алесковского. - Л.: Химия, 1998. 376 с.

6 Тах, И.П. Пространственное распределение и нормирование концентраций тяжелых металлов в водной экосистеме (река Белая, Северо-Западный Кавказ): автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. боил. наук / И.П. Тах; Майкопск. гос. ун-т. - Майкоп, 2007. 21 с.

7 Галатова, Е.А. Особенности накопления и аспределения тяжелых металлов в системе вода - донные отложения - гидробионты (на примере реки Уй): автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. било. наук / Е.А. Галатова; Уральск. гос. академ. ветеринарной мед-ны. - Екатиренбург, 2007. 19 с.

8 Беззапонная, О.В. Прогноз содержания тяжелых металлов в поверхностных водных объектах: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. тенх. наук / О.В. Беззапонная; Рос. науч.-исслед. ин-т комплескного использ. и охр. водн. Ресурсов. - Екатиренбург, 2004. 21 с.

9 Рябова, М.Б. закономерности взаимодействия поверхностных и подземных вод трещинно-карстовых массивов: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. географ. наук / М.Б. Рябова; Гос. гидролог. инс-т. - Санкт-Петербург, 1995. 23 с.

10 Жетписбай, Д.Ш. Загрязнение воды и донных отложений реки Сырдарьи тяжелыми металлами: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук / Д.Ш. Жетписбай; Казахтанский национ. пед. ун-т им. Абая. - Республика Казахстан Алматы, 2007. 15 с.

11 Царева, С.А. Формы нахождения металлов в воде // Водные ресурсы. - 1999. Т. 26, № 1. С. 71-75.

12 Жуковицкая, А.Л. Геохимия озер Беларуси / А.Л. Жуковицкая, В.А. Генералова. - Мн.: Наука и техника, 1991. 203 с.

13 Тарыце, К.А. Определение тяжелых металлов в пробах воды озер Беларуси / К.А. Тарыце, Э.М. Менгер. // Экология. - 1990. № 2. С. 236-254.

14 Томилина, И.И. Эколого-токсикологическая характеристика донных отложений водоемов северо-запада России: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. било. Наук / И.И. Томилина; Ин-т биологии внутрен. вод им. И.Д. Папанина РАН. - Борок, 2000. 21 с.

15 Евтушенко, Н.Ю. Проблемы комплексной оценки качества природных вод / Н.Ю. Евтушенко. - М.: Наука, 1989. 144 с.

16 ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования: Утв. постановлением министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ и министерства здравоохранения РБ от 21 апр. 2003г., № 35 // Гигиенические нормативы. - 2003. № 2. С. 5-28.

17 О некоторых вопросах нормирования качества воды рыбохозяйственных водных объектов: Утв. постановлением министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ и министерства здравоохранения РБ от 8 мая 2007г., № 43/42 // Гигиенические нормативы. - 2003. № 4. С. 25-41.

18 Арустамов Э. А. и др. Природопользование: Учебник. - 7 -е изд. перераб. и доп. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2005, 261 с.

19 Гурова Т. Ф., Основы экологии и рационального природопользования: Учеб. пособие / Т. Ф. Гурова, Л. В. Назаренко. - М.: Издательство Оникс, 2005, 302 с.

20 Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. Учебное пособие для вузов. - Ростов /на/Дону. Феникс, 2005, 258 с.

21 Природопользование, охрана окружающей среды и экономика: Теория и практикум: Учеб. пособие / Под ред. А. П. Хаустова. - М.: Изд-во РУДН, 2006. С. 36-234.

22 Экологические основы природопользования / Под ред. Ю. М. Соломенцева. - М.: Высш. шк., 2002, 201 с.

23 Экология: Учебное пособие. М., 1997, 192 с.

24 Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2009.- 556 с.

25 Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин..- Под общ. ред. А.П.Кузьмина; Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с.

26 Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006, 256 с.

27 Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. - 424 с.

28 Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2007.- 575с. Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов.

29 Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экорлогия. 2-е изд.Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2008. - 624 с. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2007. -238с. Одум Ю. Экология т.т. 1,2. Мир,2006.

30 Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2008.-416 с.

31 Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2007.- 550 с.

32 Экология. Под ред. проф.В.В.Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2006. - 768 с.

35 Петин А.Н.: Экологические основы экскурсионной и рекреационной деятельности. - Белгород: ИПК НИУ "БелГУ", 2012 , 256 с.

36 Горелов А.А.: Экология. - М.: Высшее образование, 2005 , 281 с.

Размещено на Allbest.ru