Методы определения кадмия в почве. Свинец в почве

Урок – практикум

(проектная деятельность учащихся 9 класса на обобщающем уроке химии при изучении элементов - металлов)

«Изучение содержания ионов свинца в почве и растительных пробах села Слободчики и его воздействие на организм человека».

Подготовила и провела

учитель биологии, химии

Сивоха Наталья Геннадьевна

Цель урока:

Показать влияние тяжёлых металлов на здоровье человека на примере свинца и изучить экологическую обстановку села Слободчики путём определения ионов свинца в почве и растительных пробах.

Задачи урока:

Обобщить полученные знания о тяжёлых металлах. Более подробно познакомить учащихся со свинцом, его биологической ролью и токсическим воздействием на организм человека;

Расширить знания учащихся о взаимосвязи применения металла свинца и путей поступления его в организм человека;

Показать тесную взаимосвязь биологии, химии и экологии, как предметов дополняющих друг друга;

Воспитание бережного отношения к своему здоровью;

Привитие интереса к изучаемому предмету.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентации мини-проектов выполненных обучающимися, штатив с пробирками, стеклянная палочка, воронка с фильтром, химические стаканы на 50 мл, фильтровальная бумага, измерительный цилиндр, весы с гирями, фильтровальная бумага, ножницы, спиртовка или лабораторная плитка.

Реактивы: этиловый спирт, вода, 5% раствор сульфида натрия, иодид калия, пробы почвы, пробы растительности приготовленные учителем.

Почему группу элементов называют «тяжёлые металлы»? (все эти металлы имеют большую массу)
Какие элементы относятся к тяжёлым металлам? (железо, свинец, кобальт, марганец, никель, ртуть, цинк, кадмий, олово, медь, марганец)
Какое воздействие на организм человека оказывают тяжёлые металлы?

В Древнем Риме, знатные люди пользовались водопроводом, изготовленным из свинцовых труб. Расплавленным свинцом заливали места стыков каменных блоков и труб водопровода (недаром в английском языке слово plumber означает «водопроводчик»). Кроме этого, рабы пользовались дешевой деревянной посудой и пили воду прямо из колодцев, а рабовладельцы – из дорогих свинцовых сосудов. Продолжительность жизни богатых римлян была намного меньше, чем рабов. Учёные высказали предположение, что причиной ранней смерти было свинцовое отравление от воды, используемой для приготовления пищи. Однако эта история имеет продолжение. В штате Виргиния (США) исследовали захоронения тех лет. Оказалось, что на самом деле скелеты рабовладельцев содержат значительно больше свинца, чем кости рабов. Свинец был известен за 6-7 тыс. лет до н. э. народам Месопотамии, Египта и других стран древнего мира. Он служил для изготовления статуй, предметов домашнего обихода, табличек для письма. Алхимики называли свинец сатурном и обозначали его знаком этой планеты. Соединения свинца - "свинцовая зола" PbO, свинцовые белила 2PbCO3 Pb (OH)2 применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок. Когда было изобретено огнестрельное оружие, свинец начали применять как материал для пуль. Ядовитость свинца отметили ещё в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший.

Объём современного производства свинца составляет более 2,5 млн. тонн в год. В результате производственной деятельности в природные воды ежегодно попадает более 500-600 тыс. тонн свинца, а через атмосферу на поверхность Земли оседает около 400 тыс. тонн. До 90% от общего количества выброса свинца принадлежит к продуктам сгорания бензина с примесью свинцовых соединений. Основная его часть попадает в воздух с выхлопными газами автотранспорта, меньшая – при сжигании каменного угля. Из около почвенного слоя воздуха происходит оседание свинца в почву и поступление его в воду. Содержание свинца в дождевой и снеговой воде колеблется от 1,6 мкг/л в районах удалённых от промышленных центров, до 250-350 мкг/л в крупных городах. Через корневую систему он транспортируется в наземную часть растений. В 23 м от дороги с напряжённостью движения до 69 тыс. автомобилей в день растения фасоли накапливали до 93 мг свинца на 1 кг сухого веса, а в 53 м – 83 мг. Кукуруза, растущая в 23 м от дороги, накапливала в 2 раза больше свинца, чем 53 м. Где сеть дорог очень густая, в ботве кормовой свеклы обнаружено 70 мг свинца на 1 кг сухого вещества, а в собранном сене – 90 мг. С растительной пищей свинец попадает в организм животных. Содержание свинца в различных продуктах (в мкг); свиное мясо – 15, хлеб и овощи – 20, фрукты – 15. С растительной и животной пищей свинец попадает в организм человека, оседая до 80% в скелете, а также во внутренних органах. Человек, представляющий одно из последних звеньев пищевой цепи, испытывает на себе наибольшую опасность нейротоксического воздействия тяжёлых металлов.

Определение ионов свинца в растительных пробах.

Цель работы: определить наличие ионов в растительных пробах.

Приборы: два химических стакана по 50 мл, измерительный цилиндр, весы с гирями, стеклянная палочка, воронка, фильтровальная бумага, ножницы, спиртовка или лабораторная плитка.

Реактивы: этиловый спирт, вода, 5% раствор сульфида натрия

Методика исследования.

1. Взвесить по 100 гр. растений, желательно одного вида, для более точногорезультата (подорожник), на разной удалённости друг от друга.

2. Тщательно измельчить, к каждой пробе добавить по 50 мл. смеси этилового спирта и воды, перемешать, чтобы соединения свинца перешли в раствор.

3. Отфильтровать и упарить до 10 мл. Полученный раствор добавлять по каплям в свежеприготовленный 5%-ный раствор сульфида натрия.

4. При наличии в экстракте ионов свинца, появится чёрный осадок.

Определение ионов свинца в почве.

Цель работы: определить наличие ионов свинца в почве.

Приборы: два химических стакана по 50 мл, измерительный цилиндр, весы с гирями, стеклянная палочка, воронка, фильтровальная бумага.

Реактивы: иодид калия, вода.

Методика исследования:

1.Взвесить 2 г почвы, высыпать ее в химический стакан. Затем, залив 4 мл воды, хорошо размешать стеклянной палочкой.

2.Полученную смесь профильтровать.

3. К фильтрату добавить 1 мл 5% иодида калия. При взаимодействии иона свинца с иодидом калия образуется желтый осадок.

РЬ +2 + 2 I - = Р bI 2 (желтый осадок)

4.Опустить край полоски фильтровальной бумаги размером 1 см в полученный раствор. Когда вещество поднимется до середины бумаги, её вынуть и положить сушить. На высохшей фильтровальной бумаге ясно обозначится след осадка. Со временем (через 3-5 дней) жёлтая окраска иодида свинца проявится ярче.

Описание

Свинец - элемент IV группы 6-го периода периодич. системы Д. И. Менделеева, номер 82, атомная масса 207,19. Самородный свинец встречается редко. Свинец - мягкий, ковкий и пластичный металл серого цвета. На воздухе быстро покрывается тонким слоем окиси, защищающим его от дальнейшего окисления.Проблема загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями - одна из наиболее актуальных экологических проблем в мире, в том числе и в России. В последнем столетии в результате возросшего использования свинца в промышленности, транспорте, быту существенно увеличилась доля населения, подверженного его опасному воздействию. Риск для здоровья людей, в первую очередь детей, усугубляется высокой токсичностью свинца и его способностью накапливаться в организме человека. Отравление свинцом возможно буквально повсеместно. Особенно это актуально для жителей больших городов- металл свинец содержится в городском воздухе из-за выбросов заводов, а также в питьевой воде и некоторых пищевых продуктах, которые при транспортировке и хранении находятся в контейнерах, содержащих свинец. Отравление свинцом грозит нам даже от городской пыли, густым слоем устилающей улицы летом.

Получение результатов

Результаты исследований можно получить одним из представленных ниже вариантов:

в «личном кабинете» на сайте www.сайт;
по электронной почте, указанной в заявке при сдаче проб в лабораторию;
в офисе лаборатории;
доставка курьером (дополнительная оплата);
доставка курьерской службой (дополнительная оплата);
получить результат можно на английском языке (перевод оплачивается дополнительно).

Результаты анализов доступны для получения любым указанным способом только с момента полной готовности всех заказанных лабораторных исследований

Лаб24 - новейшие технологии для объективных результатов

Компания «Лаб24», аккредитованная в Федеральной службе по аккредитации «Росаккредитация» имеет широкую область компетенций, что позволяет комплексно решать задачи, связанные с оценкой и анализом исследуемых объектов. Современное оборудование, а так же использование передовых методик, способные обеспечивать низкие пределы обнаружения, выдающееся качество данных и беспрецедентное обслуживание клиентов, является основополагающими принципами работы нашей компании. Наша миссия - предоставить аналитические услуги высшего качества, чтобы удовлетворить потребностям наших клиентов. Наша работа направлена на улучшение экологии, здоровья человека и принятие точных решений.

Почва “производит” микроэлементы из содержащихся в ней веществ, вносимых удобрений, опылителей. Содержащиеся в них микроэлементы переходят в растения. Поэтому растения, идущие в пищу, отражают особенности микроэлементного состава данной почвы и ее геологической структуры. Избыток таких микроэлементов, как ртуть, свинец, кадмий или селен, получаемых с растительной или животной пищей, могут явиться причинами отравления организма человека, тогда как недостаток меди, железа, марганца, цинка, йода, фтора, кобальта и молибдена вызывают целый ряд проблем, связанных с питанием.[ ...]

В выбросах промышленных производств также содержатся оседающие на почву вредные примеси. Так, в почве вокруг предприятий цветной металлургии встречаются окиси свинца, олова, молибдена, мышьяка и др.; вокруг заводов черной металлургии содержатся цинк, свинец, фенол, мышьяк, сера.[ ...]

В ассоциацию накапливающихся элементов в почвах старых городов входят металлы, используемые с давних времен, такие медь, цинк, олово, свинец. Сплав меди и олова -оловянная бронза относится к самым древним сплавам, используемым с бронзового века. В сплав меди и олова часто добавляли цинк, фосфор и применяли в различных ремеслах: пушечная, художественная, колокольная бронза (Евдокимова, 1986). Одним из традиционных индикаторов древних культурных слоев служит повышенное содержание в них фосфора, освобождающегося при минерализации органических веществ и отживших организмов. Поэтому критерием отнесения накоплений металлов в почвах к древним городским культурным слоям может служить одновременное обогащение почвы металлами и фосфором.[ ...]

В бензин для повышения октанового числа добавляют тетраэтилсвинец (СгНб РЬ. Свинец, содержащийся в бензине, после сгорания топлива выбрасывается с выхлопными газами, загрязняя воздух, оседает на растительности и почве вдоль транспортных магистралей. При сгорании 1 кг этилированного бензина в атмосферу выбрасывается 1,0 г свинца. ПДК свинца в воздухе населенных пунктов установлена 0,0007 мг/м3 Следовательно, это количество свинца (1,0 г) способно загрязнить на уровне ПДК около 1400 тыс. м3 воздуха.[ ...]

Почвы загрязняются свалками промышленных и бытовых отходов. Неправильное? неграмотное использование гербицидов (веществ, используемых против сорняков в сельскохозяйственном производстве) ведет к снижению и гибели сельскохозяйственных растений, нарушению биологических связей в экологических системах. Почвы подвергаются негативному воздействию всех видов транспорта, особенно автомобильно-дорожного. Это оксиды углерода, азота, серы, углеводороды (все виды топлива), противогололедные материалы, тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), пыль и сажа.[ ...]

В природных, незагрязненных водоемах и в местах, где нет предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых, и там, где неорганические вещества не вносятся в почву как удобрения или стимуляторы роста растений, микроэлементы содержатся, как правило, в тысячных или десятитысячных долях миллиграмма на литр воды . Натрий, калий и кальций содержатся в природных водах в более высоких концентрациях. Необходимо не только определять безвредную дозу и концентрацию химических элементов, но и знать их содержание в организме в норме. Некоторые из них, даже чрезвычайно ядовитые, как мышьяк и свинец в норме содержатся в крови человека и выделяемой моче .[ ...]

Свинец в этих условиях менее опасен, гак как малоподвижен и практически недоступен растениям и другим живым организмам. Накопление слабоподвижных соединений элементов, присутствующих в малых количествах, свойственно нейтральным почвам с высоким содержанием гумуса, черноземам и лугово-черноземным почвам. Этому накоплению способствуют процессы изоморфного замещения в кристаллических решетках, сорбция, соосаждение с гидроксидами железа и марганца, которые обычно присутствуют в почвах, и образование слаборастворимых минеральных комплексов.[ ...]

В характерных для биосферы условиях свинец представлен соединениями со степенями окисления свинца + 2 и + 4 (оксид РЬО и диоксид свинца РЬ02). Более устойчивы и распространены в природе соединения РЬ (И). Наибольшее влияние на состав соединений свинца в почвах могут оказать анионы: СО ОН, Б2 , РО и 80 Попадающий при химическом загрязнении в почву свинец сравнительно легко образует гидроксид при нейтральной или щелочной реакции.[ ...]

Свинец также обладает способностью накапливаться в растениях, в которые он попадает из воздуха через почву. По данным советских исследователей, среднее содержание свинца в гумусовом слое почв Новгородской области равно 9 мг/кг, а в полосе, прилегающей к шоссе Москва - Ленинград, оно возрастает до 200 мг/кг. Вблизи от шоссе содержание свинца в зернах пшеницы в 5-8 раз, а в клубнях картофеля - в 25 раз выше, чем на расстоянии 3 км от шоссе; содержание свинца в рыбе, пойманной в ближайших водоемах, втрое больше, чем вдали от шоссе. Еще в большей степени накапливается свинец в картофеле и помидорах, выращиваемых в радиусе 0,5-5 км вокруг предприятий цветной металлургии . Выброс в атмосферу аэрозолей, содержащих токсичные металлы (марганец, свинец, селен, мышьяк), приводит к ухудшению качества почвы и отравлению грунтовых вод в районах, прилегающих к рудно-обогатительным комбинатам. Ущерб, наносимый здоровью человека выбросами сернистого газа, можно оценить с помощью медицинской статистики. Однако в 1950 г. один только материальный ущерб от вызываемой ими коррозии металла составил в США 1,4 млрд. долл.; по оценкам американских специалистов, в 1980 г. он возрастет до 10-15 млрд. долл.[ ...]

В настоящее время в Советском Союзе и ряде других стран переходят на новый вид автомобильного топлива с более высоким октановым числом, что способствует снижению содержания окиси углерода в выхлопных газах, однако оксиды азота и свинец остаются активными компонентами выброса. Резко повышено содержание свинца и цинка в почве и растительности вдоль транспортных магистралей.[ ...]

Свинец (РЬ) - металл, издавна добываемый и используемый человеком в различных сферах хозяйственной деятельности. Так же давно известно и негативное воздействие С. на здоровье человека: уже во II в. до н.э. описаны признаки «сатурнизма» - свинцового отравления организма. На протяжении всего индустриального периода наблюдается неуклонный рост потребления С. и его производства: в 1995 г. мировое потребление - 5,56 млн. т, производство - 5,43 млн.т (четвертое место по группе цветных металлов после алюминия, меди и цинка). Прогноз на 1997 г.: потребление - 5,86; производство - 5,92 млн.т. При попадании в организм через органы дыхания или желудочно-кишечный тракт С. не накапливается в них, а всасывается в кровь и в дальнейшем накапливается в мягких тканях и костях. Основным путем выведения С. из организма являются почки, при этом период полувыведения С. из мягких тканей и крови составляет 20 суток, из костной ткани - 20 лет. Негативное воздействие С. сказывается на функционировании нервной системы (энцефалопатия) и органов кроветворения; даже при малых концентрациях он ингибирует функции ряда ферментов, что приводит к развитию анемии (малокровия). ПДК в воздухе (кроме тетраэтилсвинца) - 0,0003 мг/м3, ОДК для различных почв - 32- 130 мг/кг.[ ...]

В городских условиях наиболее изучено загрязнение свинцом: его больше там, где больше гумуса (почвы города - парки, сады, скверы, транспортные магистрали). Причем в почвах транспортных магистралей свинец обнаружен даже на больших глубинах. Во много раз больше ПДК содержится в почвах и нефтепродуктов.[ ...]

Жизнь в условиях цивилизации создает горы твердых отходов, избавиться от которых совсем непросто. Первый шаг - это сжигание отходов. Большинство органических отходов при горении окисляется в СС>2 и воду. После сжигания объем отходов значительно уменьшается; ценные элементы, такие, как хром, молибден и свинец, могут быть восстановлены из остатков относительно легко, и тепло, выделяемое при сжигании, может найти полезное применение. Конечные продукты, состоящие в основном из соединений кремния и алюминия, не представляют большой ценности. Приблизительно 25,7% всех минеральных веществ состоит из кремния и 7,4% - из алюминия. Железо также имеется в изобилии и представляет собой четвертый по распространению элемент. Некоторое количество конечных продуктов можно использовать при строительстве зданий, дорог и шоссе, если температура сгорания достаточно высока. Далее некоторое количество можно использовать на земляных работах, таких, как сооружение дамб, набережных и для улучшения почв. Остатки (не более 10% первоначального объема) можно только выбросить и зарыть, следовательно, надо подумать, где лучше это сделать.[ ...]

Многие почвы Нечерноземной зоны (дерново-подзолистые) имеют низкое значение pH. В этом случае реакция среды может быть повышена за счет внесения в почву компоста из твердых бытовых отходов. Он является и важнейшим источником получения необходимых для растений микроэлементов на истощенных почвах. Следует отметить, что только некоторые содержащиеся в компосте из бытового мусора микроэлементы физиологически необходимы для растений - медь, цинк, марганец, хром, бор. Другие же являются ядовитыми: ртуть, кадмий, свинец. Микроэлементы могут также привести и к гибели растений, если они содержатся в большом количестве и в сильно растворимой форме. Известны случаи гибели растений из-за большого количества растворимого в воде бора.[ ...]

Загрязненная почва может участвовать в механизме передачи многих заболеваний. Заражение человека микроорганизмами, влияние ксенобиотиков, содержащихся в почве, может происходить через грунтовую воду, пыль, грызунов, мух, овощи, при ранениях и непосредственном контакте во время сельскохозяйственных и земляных работ. Достаточно загрязняется почва вредными промышленными веществами, такими как хром, ртуть, медь, цинк, мышьяк, свинец, нефтепродукты, никель, вольфрам, олово и др. К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свыше 1 млрд т промышленных отходов, из них более 50 млн т особо токсичны. Огромные площади земель заняты свалками, золо-отвалами, хвостохранилищами и др., которые интенсивно загрязняют почвы, а их способность к самоочищению, как известно, ограничейа.[ ...]

Устойчивость почв к химическому загрязнению связана с ее свойствами. Плодородные почвы с высоким содержанием гумуса связывают свинец и кадмий в менее доступную для растений форму. Подкисление почвы вызывает уничтожение азотфиксирующих бактерий, отравление разрыхляющих почву организмов (дождевых червей), десорбцию питательных веществ растений, а также повреждение грибниц. Уплотнение почвы и нарушение окислительно-восстановительных условий вызывает увеличение подвижности металлов. Макро- и микроэлементный состав почвы также может менять токсичность свинца и кадмия, которые обнаруживают антагонизм при поступлении в растения с кальцием и фосфором.[ ...]

Здоровье людей в значительной мере зависит от качества как природной, так и антропогенной среды. В условиях большого города влияние на человека природного компонента ослаблено, а действие антропогенных факторов резко усилено. Газовые и пылевые выбросы промышленных предприятий, сброс ими в окружающие водоемы сточных вод, коммунальные и бытовые отходы крупного города загрязняют окружающую среду разнообразными химическими элементами. В большинстве промышленных пылей и отходов содержание таких элементов, как ртуть, свинец, кадмий, цинк, олово, медь, вольфрам, сурьма, висмут и др., в сотни, тысячи и десятки тысяч раз выше, чем в природных почвах.[ ...]

При отборе проб почв для анализа на цинк, мышьяк, медь, ртуть, свинец, кадмий можно использовать инструменты (буры, лопаты, ножи) из любой стали, но тщательно очищенные от ржавчины. Если предполагается определять в собранном материале элементы группы железа и молибден, то в процессе отбора почвенного образца следует постоянно счищать и удалять слой почвы, соприкасающийся с поверхностью ножа или лопаты. Недопустимо использование оцинкованных ведер, эмалированных тазов, окрашенных инструментов.[ ...]

Установлено, что в почве вокруг полигона в повышенных количествах присутствуют медь, олово, свинец, галлий, бериллий и т.д. Ширина зоны наибольшего загрязнения составила 50-500 м. На дальнем краю этой зоны сухой остаток подземных вод оказался равен 3 ПДК, алюминия 5 ПДК, на удалении 1 км - соответственно 2 и 3 ПДК. Даже на расстоянии 5 км содержание алюминия превышало ПДК в 1,3 раза, сухой остаток достигал 700 мг/л, что значительно выше фона.[ ...]

Под влиянием полигона в полосе шириной 50 м от его карты изменилась реакция почвы - от первоначальной кислой (pH 4,5-5,0) до нейтральной (pH 6-7) и даже щелочной (pH 7,7-8,0). В дикорастущих растениях обнаружили ряд металлов в концентрациях, в 1,5-2,0 раза превышающих фоновые (цинк, медь, свинец и др.), или в фоне отсутствовавших (галлий, иттрий).[ ...]

Среднее содержание свинца в земной коре - 13 мг/кг, в исходных почвах оно было пониженным, а в исследуемых слоях доходит до 1321 мг/кг (XIX в.). Большой спрос на свинец в средние века и позже связан с его мягкостью, ковкостью, антикоррозийностью, высокой жидкоплавкостью. Свинец применялся для изготовления утвари, в строительстве. Свинцовые краски были известны с XV в. как кроющие, защищающие.[ ...]

Поглощение тяжелых металлов почвами существенно зависит от реакции среды, а также от состава анионов почвенного раствора.Было обнаружено, что в кислой среде преимущественно сорбируются свинец, цинк, медь, в щелочной - кадмий и кобальт.[ ...]

Тяжелые металлы, поступая из почвы в растения и затем в организмы животных, обладают способностью постепенно накапливаться. Человек - последнее звено в этой цепи, поэтому загрязнение почвы тяжелыми металлами должно строго контролироваться. Наиболее токсичны ртуть, кадмий, свинец, мышьяк. Отравление ими вызывает тяжелые последствия. Менее токсичны цинк и медь, однако загрязнение ими почв подавляет микробиологическую деятельность и снижает биологическую продуктивность. Особенно сильно сказывается совместное действие многих загрязнителей: серной кислоты, ртути, свинца и др.[ ...]

Элементы рассеяния, например, свинец, образуют повышенные концентрации вокруг цементных заводов, вдоль автомагистралей (за счет сгорания этилированного бензина - тетраэтилсвинца). В нашей стране и за рубежом проведены исследования загрязнения придорожной полосы соединениями свинца, благодаря которым стало известно влияние особенностей дорожных условий, параметров транспортных потоков, режима движения автомобилей на степень загрязнения придорожной полосы свинцом и характер его распределения по придорожной полосе. Установлено, что на придорожной полосе оседает 73% общего количества свинца, поступающего в воздух с отработанными газами автомобильных двигателей. Наибольшая концентрация свинца в почве наблюдается вблизи земляного полотна и превышает его фоновое значение в 20-30 раз. Накапливающиеся в верхних слоях почвы свинец и другие тяжелые металлы изменяют химический состав почвы, ухудшают условия жизни в ней микроорганизмов и проникают в растения, создавая опасность для здоровья людей.[ ...]

Главными катионами, присутствующими в большинстве древесных пород, являются кальций, калий и магний, содержание которых уменьшается в названном порядке. Наиболее распространенными кислотными радикалами являются карбонаты, фосфаты, силикаты и сульфаты. Постоянно встречаются и алюминий, железо, марганец, натрий и хлориды, но они обычно находятся в ограниченных количествах. Например, барий был найден в Dalber-gia hypolenca и Fagus sy-lvatica . Было сообщено о присутствии титана в древесине яблони, груши и дуба . Вид Salix и еловая древесина содержат свинец, цинк и медь. Франкфортер неожиданно открыл частички металлической меди в древесине одного дуба , который, возможно, погиб из-за всасывания солей меди из почвы. Было сообщено о присутствии в золе дуба олова, кобальта, никеля, а также некоторых из ранее упомянутых компонентов. Таллий присутствовал в древесине бука . Из образцов древесины, исследованных Рубисом и Леммелем, в 21 было найдено серебро и в 7 хром. Даже золото было найдено в некоторых австралийских породах .[ ...]

Для осаждения микродоз тяжелых металлов в почвах в сельском хозяйстве используют внесение удобрений (минеральных, фосфорных, азотных, калийных). Например, внесение фосфорных и органических удобрений в почвы, содержащие свинец, цинк, марганец, никель или стронций, приводит к образованию (при pH [ ...]

Влияние на сельскохозяйственные культуры. Свинец способен кумулироваться почвой и растениями. Свинец токсичен для растений в концентрации более 5 мг/л. ОДК с учетом фона 32 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 65 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 130 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.[ ...]

Выщелачивание как химический метод очистки почв заключается в обработке грунта 2%-ным раствором соляной кислоты при pH, равном 2, в течение 10 мин. Содержание таких загрязнителей, как мышьяк, кадмий, медь, никель, цинк и свинец снижается при этом на 86-98% (Acid...).[ ...]

Предварительное превращение МОС (ртуть, олово, свинец) в летучие гидриды в реактора с NaBH4, продувание гелием и улавливание производных в трубке с Хромосорбом 102 позволили выделить эти опасные соединения из почв и донных осадков . После термодесорбции компоненты смеси разделяли на капиллярной колонке (25 м х 0,32 мм) с ВРХ-5 с АЭД.[ ...]

К невозобновимым ресурсам относятся минералы, почвы, видовой состав живых существ и т. д. Ежегодная добыча различных горных пород из недр Земли достигает в настоящее время около 100 млрд. т., которая возрастает быстрыми темпами и в начале следующего века может достигнуть 600 млрд. т. Некоторые ученые считают, что до 2500 г. человечество израсходует запасы всех металлов, причем нехватка таких металлов, как медь, свинец, олово, цинк, начинает ощущаться уже в настоящее время.[ ...]

Следовые количества металлов (кадмий, медь, никель, свинец, цинк) в почвах можно определять прямым методом с помощью ААС и АЭД-спектро-метров после экстракции водным раствором, содержащим нитрат аммония . Однако гораздо чаще (особенно при необходимости определения МОС или их смесей с ДОС) применяют ГХ/ААС или ГХ/АЭД, причем целевые компоненты предварительно дериватизируют и определяют их в виде летучих производных - гидридов или алкильных соединений .[ ...]

Тем не менее электрохимические методы нашли свое место в анализе тяжелых металлов, относящихся к наиболее опасным загрязнителям окружающей среды, а также (в качестве альтернативного метода) при идентификации некоторых токсичных летучих органических соединений (ЛОС) - альдегиды, амины, анилины, нафтолы, хиноны и др. - в дополнение к газовой хроматографии. На применении электрохимических методов, в частности полярографии, основаны некоторые стандартные методики определения тяжелых металлов в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий (свинец, сурьма, медь, цинк, кадмий, олово и др.). утвержденные на федеральном уровне в России и США, а также стандартные методики для атмосферного воздуха и почвы, используемые в России .[ ...]

Детальные эколого-гигиенические исследования по загрязнению почв и вод были выполнены на вышеотмеченном российском полигоне ПО (введен в эксплуатацию в 1980 г.). Его общая площадь составляет 6,6 га, он расположен в отработанных песчаных карьерах глубиной от 5 до 10 м и полностью загружен шлаками переработки вторичного сырья цветной металлургии, имеющими следующий состав, %: черные металлы - 4-6; хлориды натрия и калия, оксид алюминия - по 20-30; металлический алюминий - 5-10; оксид кремния - 10-25; оксиды железа - 1-5; оксиды меди - 0,3-2,5; оксид кальция - 0,5-1,5; висмут, свинец, олово - сотые и тысячные доли.[ ...]

Количество загрязняющих веществ, для которых существуют ПДК для почвы, невелико. Если для воздуха рабочей зоны в России установлены ПДК примерно для 3000 соединений, а для атмосферного воздуха и воды - по 2000, то в случае почвы существует ПДК для пестицидов, бенз(а)пирена, нескольких металлов (кобальт, хром, свинец, ртуть, мышьяк и хлорид калия), сероводорода, серной кислоты и фтора, а также для нескольких летучих органических соединений (бензол, толуол, стирол, ксилолы, изопропилбензол, формальдегид и ацетальдегид).[ ...]

Рожь к ионам свинца тоже была устойчивой. Напротив, ячмень, овес и в особенности пшеница обнаружили чрезвычайно большую чувствительность. Росту и урожайности пшеницы был причинен вред . Свинец задерживает рост корней и вызывает заметное ослабление процесса дыхания ; однако соли свинца менее вредны, чем солн цинка. Действие зависит от сорта растения, свойств почвы и вида соединений свинца. Вредное влияние свинца в кислой почве сильнее, чем в нейтральной или щелочной.[ ...]

С начала 30-х годов к подавляющему большинству бензинов добавляют в качестве антидетонатора тетраметил- или тетраэтилсвинец в количестве 80 мг/л. При движении автомобиля от 25 до 75 % этого свинца выбрасывается в атмосферу, осаждается на землю, попадает в поверхностные воды. Свинец аккумулируется в почве и растительности вдоль автострад (в городах - вдоль улиц с оживленным движением), заметное количество соединений свинца содержится в воздухе крупных городов. По данным США и Великобритании, до 90 % всего свинца, содержащегося в атмосфере, следует отнести на счет выхлопных газов. В настоящее время в ряде стран (Япония и др.) использование этилированного бензина запрещено.[ ...]

Данные химических анализов свидетельствуют об активном накоплении в московских почвах меди. Среднее её содержание в земной коре (кларк) -30 мг/кг, обычное содержание в подмосковных почвах резко пониженное: 3-15 мг/кг. В слоях XV-XVI вв. содержание меди доходит до 650 мг/кг. Медь, так же как и свинец, легкоплавка, ковка, легка в обработке. Источником поступления меди мог быть и широко применявшийся медный купорос.[ ...]

Наибольшим источником загрязнения водоемов свинцом является этилированный бензин: в 1 л бензина содержится 117 мг свинца. Свинец легко всасывается в желудочно-кишечном тракте, попадая с током крови во все органы и ткани и накапливаясь в костях. При концентрации свинца в питьевой воде от 0,042 мг/л и выше наблюдались случаи хронического отравления. Содержание в воде 0,1 мг/л азотно-кислого свинца гибельно отражается на рыбах. ПДК свинца в орошаемой воде равно 5 мг/л. При больших концентрациях свинец аккумулируется в почве, создавая опасность для человека, пользующегося растительными продуктами этих участков почвы.[ ...]

Таким образом, можно считать, что положительная корреляция содержаний этих металлов в растении является свидетельством нормальной жизнеспособности организма, отвечающего на токсичный свинец усиленным образованием ферментов. Избыточное поступление свинца в растение (у различных видов пороговые значения разные) нарушает ранее существовавшие закономерные связи, развитие организма становится угнетенным и количество молибдена, необходимого растению, уменьшается. При таком поступлении РЬ начинает отчетливо проявляться отрицательная корреляция между содержаниями этого металла и Мо . Рассматриваемый процесс приводит к появлению отрицательных биогеохимических аномалий Мо в растениях над полиметаллическими месторождениями (рис. 14) и над участками с интенсивным техногенным загрязнением почв свинцом.[ ...]

Наряду с естественным неравномерным распространением тех или других химических элементов в современных условиях в огромных масштабах происходит и искусственное перераспределение их. Выбросы промышленных предприятий и объектов сельскохозяйственного производства, рассеиваясь на значительные расстояния и попадая в почву, создают новые сочетания химических элементов. Из почвы эти вещества в результате различных миграционных процессов могут попадать в организм человека (почва - растения - человек, почваатмосферный воздухчеловек, почва- вода - человек и др.). С промышленными твердыми отходами в почву поступают всевозможные металлы (железо, сталь, медь, алюминий, свинец, цинк) и другие химические загрязнения, в том числе микроэлементы, органические и неорганические соединения. Известны так называемые кислые дожди, образующиеся при избытке в воздухе окислов серы, поступающих в атмосферу при сжигании минерального сырья.[ ...]

Наибольшей миграционной способностью обладают 118 и Хп, которые, как правило, равномерно распределяются в слое почвы на глубине 0-20 см. Свинец чаще накапливается в поверхностном слое (0-2,5 см), кадмий занимает промежуточное положение между ними. Встречается накопление РЬ, Сё и Нг и в гумусовых отложениях. Отмечено, что гумусовые горизонты почв загрязненных территорий значительно обогащены тяжелыми металлами.[ ...]

Суммарное загрязнение территорий Российской Федерации определяют выбросы от стационарных (предприятий, использующих свинец в производстве) и мобильных источников (автотранспорт). Наиболее загрязнены свинцом городские территории, поскольку промышленные предприятия и транспортные средства сосредоточены в городах. В 1995 г. в 20 городах России среднемесячные концентрации свинца в воздухе превышали значения ПДК. По данным Росгидромета по 120 городам России в 80% случаев имеются существенные превышения ОДК содержания свинца в почве. В целом ряде городов средняя концентрация свинца в почве более чем в 10 раз превышает ОДК: Ревда и Кировоград Свердловской области, Рудная Пристань, Дальнегорск и Владивосток в Приморском крае, Комсомольск-на-Амуре Хабаровского края, Белово в Кемеровской области, Свирск, Черемхово в Иркутской области и др. Многие города, имея благополучную среднюю картину, существенно загрязнены свинцом на значительной части территории. Так, в Москве, по данным целевой программы "Охрана окружающей природной среды от свинцового загрязнения и снижение его влияния на здоровье населения" (1995), загрязнено свинцом в концентрациях, превышающих ОДК, более 86 км2 территории (8%).

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВ

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ВАЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ МЕДИ, КАДМИЯ, ЦИНКА, СВИНЦА,
НИКЕЛЯ И МАРГАНЦА В ПОЧВАХ, ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ И
ОСАДКАХ СТОЧНЫХ ВОД МЕТОДОМ ПЛАМЕННОЙ АТОМНО-
АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящая методика предназначена для определения валового содержания металлов: меди, цинка, свинца, кадмия, марганца и никеля в различных по составу почвах, а также в донных отложениях и осадках сточных вод, содержащих различное количество органического вещества, методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии.

Диапазон определяемых концентраций металлов приведен в таблице 1.

В том случае, если содержание металлов превышает верхнюю границу, указанную в таблице 1, допускается разбавление полученного после разложения образцов раствора.

1. ПРИНЦИП МЕТОДА

Метод заключается в окислительном обжиге проб с последующим разложением остатка смесью кислот. Количественное определение тяжелых металлов проводят методом атомно-абсорбционной спектрометрии в стандартных для каждого элемента условиях.

Из-за сложности и многокомпонентности состава проб и высокого содержания в осадках кальция, магния, железа, а также различных органических соединений, обязательной процедурой перед кислотным разложением пробы является прокаливание пробы в муфельной печи при температуре 400 - 450 °С в течение двух часов. Повышение температуры обжига выше 450 °С нежелательно из-за возможных потерь свинца. Последующее кислотное разложение проводят смесью концентрированных кислот HF-HNО 3 , HF-HCl, HClO 4 -HF, НNO 3 -НСl в зависимости от состава проб.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

Значения характеристики относительной погрешности измерений и ее составляющих при доверительной вероятности Р = 0,95

	Характеристика погрешности (границы, в которых находится погрешность), ± ?, %	Характеристика случайной составляющей погрешности (среднее квадратичное отклонение случайной составл. погрешности), ? (?), %	Характеристика систематической составляющей погрешности (границы, в которых находится систематическая составляющая погрешности), ± ? о, %
Медь
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Кадмий
от 5 до 10 вкл.
св. 10 до 100 вкл.
Цинк
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Свинец
от 100 до 500 вкл.
Никель
от 50 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Марганец
От 200 до 500 вкл.
св. 500 до 2000 вкл.

3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

3.1. Средства измерений

Спектрофотометр атомно-абсорбционный (ААС)
Весы лабораторные, квадрантные ВЛКТ-500	ГОСТ 24104-2001
Пипетки мерные с одной отметкой вместимостью 1, 2, 5, 10, 20 см 3 , класс точности 2	ГОСТ 29169-91
Колбы мерные вместимостью 100, 500, 1000 см 3 , класс точности 2	ГОСТ 1770-74
Цилиндры мерные вместимостью 50, 100, 1000 см 3 , класс точности 2	ГОСТ 1770-74
Пипетки мерные градуированные вместимостью 2 см 3	ГОСТ 29227-91
Государственные стандартные образцы состава водных растворов ионов свинца, никеля, марганца, меди, цинка, кадмия с массовой концентрацией 1 мг/см 3

3.2. Вспомогательные устройства и оборудование

Лампы с полым катодом или безэлектродные разрядные лампы на металлы
Чашки из стеклоуглерода или
Чашки платиновые	ГОСТ 6563-75
Воздух, сжатый до давления не менее 300 кПа (3 атм.)	ГОСТ 17433-80
Газы сжатые и сжиженные в баллонах:
Ацетилен	ГОСТ 5457-75
Пропановоздушная смесь
Фильтры бумажные обеззоленные «синяя лента» диаметром 13 - 15 см	ТУ 6-09-1678-86
Ступка, чашки и пестик фарфоровые	ГОСТ 9147-80
Сита почвенные с размером ячеек 1 мм	ГОСТ 6613-86
Банки из стекла или полиэтилена с широким горлом и притертыми или винтовыми крышками вместимостью 1000 см 3
Эксикатор	ГОСТ 23932-90
Плитка электрическая лабораторная с регулятором нагрева и закрытой спиралью	ГОСТ 14919-83
Муфельная печь любого типа, позволяющая получать и поддерживать температуру нагрева до 500 °С

3.3. Реактивы и материалы

Все реактивы должны быть квалификации «х.ч.» или «ч.д.а.».

Примечания. 1. Допускается применение иных средств измерений, вспомогательных устройств, реактивов и материалов, технические и метрологические характеристики которых не уступают указанным выше и обеспечивают нормируемую точность измерений.

· Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности при работе со спектрофотометром в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к прибору. Организация обучения работающих безопасности труда производится по ГОСТ 12.0.004-90.

5. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА

Измерения по методике должен выполнять специалист, прошедший соответствующий курс подготовки по работе на приборе. Пробоподготовку может осуществлять лаборант или техник, имеющий опыт работы в химической лаборатории.

6. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерения проводятся в нормальных лабораторных условиях.

· Температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С.

· Атмосферное давление (97,3 - 104,6) кПа.

· Относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 25 °С.

· Частота переменного тока (50 ± 1) Гц.

· Напряжение в сети (220 ± 10) В.

7. ОТБОР ПРОБ

7.1. Пробы почвы отбираются в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Метод отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа».

7.2. Осадки сточных вод, донные отложения отбирают методом точечных проб послойно с глубины (0 - 50) см, (5 - 20) см и от 20 см до 1 м массой не более 200 г каждая. Точечные пробы отбирают на пробной площадке послойно с таким расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть осадка, типичного для сооружений. Отбирают точечные пробы осадков с иловых площадок в зависимости от физических параметров, т.е. ножом или шпателем из прикопок или зачерпыванием пробоотборником. Для анализа объединенную пробу составляют путем смешивания не менее чем пяти точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг. Пробы жидких осадков отбирают из трубопроводов или других технологических сооружений с учетом конструкций:

Осадок после отстойников, илоуплотнителей, метантенков отбирают из трубопровода при перекачивании осадка в приемник, не ранее чем через 10 минут работы перекачивающего насоса;

Иловую жидкость отбирают зачерпыванием из распределительной чаши.

Точечные пробы осадков отбирают с интервалом 10 минут в количестве 3 - 4, объемом не менее 500 см 3 каждая, сливают в ведро, перемешивают. Для анализа отбирают объединенную пробу объемом 0,5 - 2 дм 3 .

7.3. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается:

Цель анализа;

Место, время отбора;

Номер пробы;

Должность, фамилия сотрудника, отбирающего пробу, дата.

8. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

8.1. Подготовка прибора

Подготовку прибора к работе приводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации и устанавливают аналитические параметры, значения которых приведены в таблице 3.

Таблица 3

Наименование компонента	Аналитическая линия, нм	Пламя, характеристика концентрации, мкг/см 3	Спектральная ширина щели, мм	Верхний предел линейной зависимости градуировочного графика, мкг/см 3
		Воздух-пропан 0,05
		Воздух-пропан 0,05
		Воздух-пропан 0,05
		Воздух-пропан 0,05
		Воздух-ацетилен 0,5
Марганец		Воздух-ацетилен 0,05

8.2. Приготовление градуировочных растворов ионов металлов

8.2.1. Приготовление 0,5 М хлористоводородной кислоты

48 см 3 концентрированной хлористоводородной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 , доводят до метки дистиллированной водой.

8.2.2. Приготовление градуировочных растворов А с содержанием ионов металлов 100 мкг/см 3

Растворы готовят из ГСО с содержанием ионов металлов 1 мг/см 3 .

В мерную колбу вместимостью 50 см 3 вносят 5 см 3 ГСО и доводят объем в колбе до метки раствором 0,5 М хлористоводородной кислоты.

Раствор устойчив при хранении в течение месяца.

8.2.3. Приготовление градуировочных растворов В с содержанием ионов металлов 10 мкг/см 3

В мерную колбу вместимостью 50 см 3 вносят 5 см 3 градуировочного раствора А и доводят объем в колбе до метки раствором 0,5 М хлористоводородной кислоты.

Раствор устойчив при хранении в течение 10 дней.

8.2.4. Приготовление рабочих градуировочных растворов ионов металлов

Градуировочные растворы для построения и проверки градуировочного графика готовят в день проведения анализа в мерных колбах вместимостью 50 см 3 в соответствии с таблицей 4. После введения в колбу раствора металла доводят объем растворов в колбах до метки раствором 0,5 М хлористоводородной кислоты.

Таблица 4

Приготовление градуировочных растворов

	Массовая концентрация металлов в градуировочных растворах, мкг/см 3	Аликвотная часть раствора, см 3 , помещаемая в мерную колбу вместимостью 50 см 3
		2,5 градуировочного раствора А
		1,0 градуировочного раствора А
		5,0 градуировочного раствора В
		2,5 градуировочного раствора В
		1,0 градуировочного раствора В

8.3. Градуировка прибора

Градуировку прибора проводят по серии градуировочных растворов.

Устанавливают начало отсчета «0», вводя в пламя раствор 0,5 М раствор хлористоводородной кислоты.

Для построения градуировочного графика на соответствующий элемент измеряют абсорбцию растворов металла в порядке возрастания концентраций определяемых компонентов. Измерения повторяют дважды. После каждого измерения распыляют воду в течение 5 секунд.

По результатам измерений строят график зависимости средней величины атомного поглощения этого элемента от его массовой концентрации в растворе.

8.4. Контроль стабильности градуировочной характеристики

Образцами для контроля стабильности градуировочной характеристики являются градуировочные растворы.

Выбираются образцы с концентрацией соответствующего элемента вблизи рабочего диапазона измерений. Образец анализируют в точном соответствии с прописью методики.

Градуировочную характеристику считают стабильной, если для каждого образца для контроля выполняется следующее условие:

где Х к - расчетное значение массовой концентрации металла в образце для контроля, мкг/см 3 ;

Х ме - измеренное значение массовой концентрации элемента в этом же образце для контроля, мкг/см 3 ;

К гр - норматив оперативного контроля градуировочной характеристики (К гр = 15 %).

Контроль стабильности градуировочной характеристики осуществляется через каждые 10 анализируемых проб, при этом анализируют 1 - 2 градуировочных раствора (см. п. 8.2.4). В случае невыполнения условия стабильности градуировочной характеристики только для одного образца, необходимо повторно выполнить его измерение с целью исключения результата с грубой погрешностью.

Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют и устраняют причины нестабильности (неточно приготовленные градуировочные растворы, несоблюдение условий табл. 3 и др.) и повторяют контроль по данному элементу с использованием других образцов для градуировки. При повторном обнаружении нестабильности строят новый градуировочный график в соответствии с п. 8.3.

При смене реактивов, длительном перерыве в работе прибора осуществляется повторная градуировка прибора по всем элементам.

8.5. Подготовка проб к анализу

8.5.1. Пробы доводят до воздушно-сухого состояния в зависимости от содержания влаги, разложив на слое бумаги на лабораторном столе.

8.5.2. После тщательного перемешивания пробу распределяют равномерным слоем (1 см) и отбирают методом квартования, необходимое для анализа количество образца. Затем измельчают в фарфоровой ступке, хранят в коробках или пакетах.

8.5.3. Навеску 0,1 - 0,5 г (в зависимости от предполагаемого содержания определяемых элементов) помещают в фарфоровый тигель и прокаливают в муфельной печи при t = (400 - 450) °С в течение двух часов.

Разложение фтористоводородной кислотой применяют при анализе проб с большим содержанием кремнекислоты. Остаток после прокаливания, помещенный в чашку из стеклоуглерода (или в платиновую чашку), обрабатывают 10 - 20 см 3 хлористоводородной кислоты (? = 1,19) и нагревают до разложения силикатной части и затем до влажных солей. Ещё раз добавляют 5 см 3 хлористоводородной кислоты для переведения всех солей в хлориды и выпаривают досуха. К остатку приливают 20 см 3 0,5 М хлористоводородной кислоты и нагревают до растворения остатка. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 и доливают до метки 0,5 М НСl.

Разложение смесью хлористоводородной, фтористоводородной, хлорной и азотной кислот применяют для анализа проб, содержащих остатки органического вещества. Для этого навеску 0,1 - 0,5 г помещают в чашку из стеклоуглерода (или в платиновую чашку), обрабатывают смесью азотной и фтористоводородной кислот (10 ? 20 см 3) и выпаривают до влажных солей. Если образец разложился не полностью, добавляют ещё 10 см 3 фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха до полного её удаления. К сухому остатку добавляют 5 см 3 азотной кислоты, нагревают осторожно до растворения солей и переводят раствор с осадком в стаканчик на 50 см 3 , смывая стенки чашки дистиллированной водой. Стаканчик ставят на плитку и упаривают раствор до 5 см 3 . Добавляют 10 см 3 концентрированной азотной кислоты, 3 см 3 хлорной кислоты и выпаривают до паров хлорной кислоты. Далее продолжают более сильное нагревание для полного сжигания органических веществ. Если растворы остаются темными, в дымящую хлорную кислоту добавляют по каплям, очень осторожно, концентрированную азотную кислоту, предварительно сняв чашки с плитки. Хлорная кислота обладает сильными окислительными свойствами и смесь азотной и хлорной кислот при нагревании до паров хлорной кислоты быстро разрушает все органические вещества. После полного разложения образца (раствор должен быть бесцветным или слабо желтым) раствор выпаривают досуха, добавляют 3 см 3 концентрированной хлористоводородной кислоты и выпаривают до влажных солей. Влажный остаток растворяют в 10 см 3 0,5 М хлористоводородной кислоты и переводят раствор в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доливают до метки 0,5 М НСl и перемешивают.

8.5.4. Для пересчета массы навески на абсолютно сухую пробу определяют содержание гигроскопической влаги. Для этого берут 3 навески той же массы, помещают в предварительно подготовленные фарфоровые чашки (п. 8.5.5) и высушивают при t = (105 ± 5) °С в сушильном шкафу до постоянной массы.

(2)

Р возд.сух. - масса воздушно-сухой навески, г;

Р сух - масса абсолютно сухой навески, г.

При выполнении условия: вычисляют g ср. :

(3)

Определяют коэффициент пересчета на абсолютно сухую пробу:

(4)

где g cp. - содержание гигроскопической влаги, %.

Точная масса навески абсолютно сухой пробы почвы (г) рассчитывается по формуле:

(5)

где К - коэффициент пересчета.

8.5.5. Подготовка фарфоровых чашек.

Пустые пронумерованные чашки доводят до постоянной массы в сушильном шкафу при t = (105 ± 2) °С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

9. МЕШАЮЩИЕ ВЛИЯНИЯ

При измерении атомной абсорбции тяжёлых металлов могут возникать некоторые спектральные, химические и физические помехи.

Спектральные помехи обусловлены близким расположением спектральных линий других металлов и радикалов. Например, на резонансную линию свинца 283,3 нм может накладываться абсорбционная линия радикала (-ОН). Во избежание ошибки при определении свинца применяют узкую щель монохроматора < 0,2 мм. Спектральные помехи могут возникать также из-за неселективного поглощения. Наибольшую опасность неселективное поглощение представляет при определении низких содержаний элементов в растворах с высокой концентрацией солей (навеска 0,5 г в 50 см 3 раствора) и при расширении щели спектрофотометра в 5 - 10 раз. Наиболее значительные неселективные помехи могут наблюдаться в присутствии больших содержаний железа, кальция, натрия (более 3 мг/см 3). Для учета неселективного поглощения применяют дейтериевую лампу. Увеличение концентраций солей Mg, Fe, Ca, Al до 4 - 5 мг/см 3 приводит к значительному снижению величин и чувствительности аналитического сигнала. С ростом концентрации солей в растворе уменьшается степень атомизации из-за неполного испарения капель и частиц аэрозоля, а также из-за образования труднолетучих и термостойких соединений металлов с Al, Ca, Si.

Так, химические помехи, обусловленные образованием в пламени трудно диссоциируемых соединений, могут наблюдаться при определении марганца в присутствии SiO 2 (> 40 мкг/см 3) из-за образования силиката марганца. Абсорбция марганца снижается также с ростом концентрации солей K, Na, Mg, Fe, Ca, Al.

При определении никеля наблюдаются химические помехи в присутствии более 3 мг/см 3 Fe 2 O 3 . В этом случае необходимо уравнивать содержание железа в стандартных и анализируемых растворах.

Физические помехи возникают вследствие различия физических свойств анализируемых и стандартных растворов; они зависят от разницы в концентрации солей и кислот. Поэтому содержание основных компонентов в растворах, а также концентрация кислоты при атомно-абсорбционном определении должны быть примерно одинаковы. Влияние состава раствора на результат определения никеля, меди, цинка возрастает, когда концентрация одного из элементов - Al, Са, Mg в растворе больше 3 мг/см 3 .

На атомную абсорбцию свинца влияние проявляется уже начиная с концентрации 2 мг/см 3 одного из макрокомпонентов, с ростом концентрации которых усиливается флуктуация фона, а в присутствии кальция к аналитическому сигналу атомного поглощения свинца добавляется постоянная составляющая. Поэтому градуировочные графики для свинца при измерении атомного поглощения по линии 283,3 нм смещаются вверх. Если учесть эту добавку фона, зависящую от концентрации кальция в растворе, то и графики проходят через начало координат и их наклон уменьшается с ростом концентрации кальция.

10. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

10.1. Соответствующую определяемому металлу лампу прогревают 15 - 20 минут.

Устанавливают монохроматор на соответствующую анализируемому элементу длину волны.

Выбирают целесообразную ширину спектральной щели (таблица 3).

Устанавливают согласно инструкции к прибору соотношение газа и подачу воздуха для поддержания горения газа, поджигают пламя.

Ставят на распыление дистиллированную воду.

Устанавливают нулевую линию по дистиллированной воде.

10.2. Распыляют в пламя градуировочные растворы, затем пробы, и регистрируют значения атомно-абсорбционных сигналов анализируемых проб.

В растворе, полученном после разложения образцов, измеряют величину поглощения резонансного излучения атомами определяемого элемента. При высоком содержании определяемого компонента раствор разбавляют 0,5 М хлористоводородной кислотой настолько, чтобы величина атомной абсорбции находилась в прямолинейной зависимости от концентрации определяемого элемента.

10.3. При анализе проб неизвестного состава применяют метод добавок. Этот метод исключает возможные ошибки, вызванные различием валового состава растворов проб и стандартных растворов, так как в качестве последних используются растворы проб с добавкой определяемого элемента.

Берут три одинаковые аликвотные части анализируемого раствора. К одной из них добавляют стандартный раствор с содержанием определяемого элемента, близким к предполагаемому содержанию в анализируемом растворе, в другой - стандартный раствор с содержанием определяемого элемента в два раза превышающим предполагаемое содержание в анализируемом растворе. Объем третьей аликвотной части уравнивают с объемом двух первых, добавляя 0,5 М хлористоводородную кислоту. Если объемы не уравнивают, то это необходимо учитывать при расчете.

Величина абсорбции должна находиться на прямолинейном участке графика. Необходимо учитывать неселективные помехи (см. п. 9).

(6)

где С - концентрация элемента в растворе без добавки, мкг/см 3 ;

С 1 , С 2 - концентрация элемента в добавляемых стандартных растворах, мкг/см 3 ;

А о - величина абсорбционного сигнала для раствора без добавки;

А 1 , А 2 - величина абсорбционных сигналов для растворов с добавкой.

Результаты, полученные по двум растворам с разными добавками, усредняют. Данный метод расчета применим, если имеется прямая зависимость между концентрацией элемента в растворе и величиной атомного поглощения.

11. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

где Х р - массовая концентрация металла в анализируемом растворе, найденная по градуировочному графику, мкг/см 3 ;

m 1 - масса навески в пересчете на абсолютно-сухое вещество, г;

V - объем анализируемой пробы, см 3 .

Для двух параллельных определений получают два значения концентрации в мг/кг Х 1 и Х 2 и рассчитывают среднее арифметическое:

(8)

Два результата не должны отличаться друг от друга на величину допускаемых расхождений между результатами анализа:

Значения величины d отн, % приведены в табл. 5.

При превышении норматива d отн анализ повторяют, используя резервную пробу. При повторном превышении указанного норматива d выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

12. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты количественного анализа в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

Мг/кг, Р = 0,95,

где: - концентрация металла в пробе, мг/кг;

Погрешность определения массовой концентрации металла, мг/кг.

Значение? рассчитывают по формуле:

, (9)

где?, % - доверительные границы погрешности определения элементов, представленные в таблице 2.

13. ОПЕРАТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ ПОГРЕШНОСТИ

13.1. Оперативный контроль воспроизводимости

Образцами для контроля воспроизводимости являются реальные пробы почв, донных отложений, осадков очистных сооружений. Для анализа берут удвоенное количество аналитической пробы, делят на две равные части и анализируют в полном соответствии с прописью методики, максимально варьируя условия проведения измерений.

Расхождение между полученными результатами измерения и не должно превышать величины норматива оперативного контроля воспроизводимости D отн.

где - результат анализа рабочей пробы, мг/кг;

- результат анализа этой же пробы, полученный другим аналитиком с использованием другого набора мерной посуды и других партий реактивов, мг/кг;

D отн - допускаемые расхождения между результатами анализа (приведены в табл. 3).

Выбор значения D отн проводят по значениям:

где - среднее арифметическое и , мг/дм 3 .

Значения величины D отн, % приведены в таблице 5.

Оперативный контроль воспроизводимости производится в каждой партии проб.

При превышении норматива оперативного контроля воспроизводимости эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива D отн выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

13.2. Оперативный контроль погрешности с использованием образцов для контроля

Образцами для контроля являются стандартные образцы состава почвы. С каждой партией проб анализируют два - три стандартных образца почвы. Образцы выбирают таким образом, чтобы по содержанию определяемых элементов они охватывали весь диапазон концентраций данной партии проб.

Полученный результат анализа не должен отличаться от аттестованного значения массовой доли элемента в стандартном образце на величину норматива оперативного контроля погрешности К.

где - результат измерения содержания элемента в стандартном образце, мг/кг;

С - аттестованное значение содержания элемента в стандартном образце, мг/кг.

Значения величины К отн приведены в таблице 5.

При превышении норматива контрольное определение повторяют. При повторном превышении норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

13.3. Оперативный контроль погрешности с использованием метода добавок

Оперативный контроль погрешности выполняют в одной серии с КХА рабочих проб. Образцами для контроля являются реальные пробы почв, донных отложений, осадков очистных сооружений. Анализ выполняет один аналитик в максимально стабильных условиях (с использованием одного набора мерной посуды, растворов реактивов и т.д.).

Отбирают вдвое большее количество аналитической пробы, чем это необходимо для выполнения анализа. Первую половину (2 навески) анализируют в точном соответствии с прописью МВИ и получают результат исходной рабочей пробы (X). Оставшиеся две навески анализируют в соответствии с п. 8.5.3 методики и в раствор, полученный после разложения образцов, делают добавку одного или нескольких определяемых металлов (С) и анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая результат анализа рабочей пробы с добавкой (X"). В качестве добавки используют ГСО или аттестованные смеси, приготовленные на основе ГСО. Величина добавки должна составлять 50 - 150 % от содержания металла в исходной пробе.

Решение об удовлетворительной погрешности принимают при выполнении условия:

где X" - результат анализа рабочей пробы с добавкой, мг/кг;

X - результат анализа рабочей пробы, мг/кг;

С - величина добавки анализируемого компонента, мг/кг;

К д - норматив оперативного контроля погрешности.

Норматив оперативного контроля погрешности (допускаемое значение разности между результатом контрольного измерения пробы с добавкой - X", пробы - X и величиной добавки - С) во всем диапазоне определяемых содержаний рассчитывают по формулам:

мг/кг, (10)

мг/кг, (11)

где? х и? х" - (мг/кг) - значения характеристики погрешности, соответствующие массовой концентрации определяемого компонента в пробе, пробе с добавкой соответственно.

Значения? х (? х") приведены в таблице 2.

Таблица 5

Значение нормативов оперативного контроля воспроизводимости сходимости, и погрешности (с применением образцов)

Наименование определяемого компонента и диапазон измерений, мг/кг	Норматив оперативного контроля сходимости, d отн, % (для двух результатов параллельных определений, (n = 2) (Р = 0,95)	Норматив внутрилабороторного оперативного контроля погрешности, К отн, % (Р = 0,90)
Медь
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Кадмий
от 5 до 10 вкл.
св. 10 до 100 вкл.
Цинк
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Свинец
от 100 до 500 вкл.
Никель
от 50 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Марганец
от 200 до 500 вкл.
св. 500 до 2000 вкл.

СВИДЕТЕЛЬСТВО № 224.03.01.045/2002
CERTIFICATE
об аттестации методики выполнения измерений

Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля и марганца в почвах, донных отложениях и осадках сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии ,

разработанная ФГУ «Центр экологического контроля и анализа» МПР России (г. Москва)

аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.

Аттестация осуществлена по результатам метрологической экспертизы материалов по разработке методики выполнения измерений .

В результате аттестации установлено, что методика соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

1 Диапазон измерений, значения характеристики относительной погрешности измерений и ее составляющих при доверительной вероятности Р = 0,95

	Характеристика погрешности (границы, в которых находится погрешность), ± ?, %	Характеристика случайной составляющей погрешности (среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности), ? (), %	Характеристика систематической составляющей погрешности (границы, в которых находится систематическая составляющая погрешности), ± ? с, %
Медь
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Кадмий
от 5 до 10 вкл.
св. 10 до 100 вкл.
Цинк
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Свинец
от 100 до 500 вкл.
Никель
от 50 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Марганец
от 200 до 500 вкл.
св. 500 до 2000 вкл.

2 Значения нормативов контроля

2.1 Относительные значения нормативов оперативного контроля воспроизводимости, сходимости, погрешности (с применением образцов)

Наименование определяемого компонента и диапазон измерений, мг/кг	Норматив оперативного контроля воспроизводимости, D отн, % (для двух результатов измерений, m = 2) (Р = 0,95)	Норматив оперативного контроля сходимости, d отн, % (для двух результатов параллельных определений, n = 2) (Р = 0,95)	Норматив внешнего оперативного контроля погрешности, К отн, % (Р = 0,95)	Норматив внутрилабораторного оперативного контроля погрешности, К отн, % (Р = 0,90)
Медь
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Кадмий
от 5 до 10 вкл.
св. 10 до 100 вкл.
Цинк
от 20 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Свинец
от 100 до 500 вкл.
Никель
от 50 до 100 вкл.
св. 100 до 500 вкл.
Марганец
от 200 до 500 вкл.
св. 500 до 2000 вкл.

2.2 Значения норматива оперативного контроля стабильности градуировочной характеристики при доверительной вероятности Р = 0,95

2.3 Значения нормативов оперативного контроля погрешности при проведении контроля методом добавок

Норматив оперативного контроля погрешности (допускаемое значение разности между результатом контрольного измерения пробы с добавкой - X", пробы - X и величиной добавки - С) рассчитывают по формулам:

При проведении внутрилабораторного контроля (Р = 0,90)

мг/кг;

При проведении внешнего контроля (Р = 0,95)

мг/кг,

где? х, ? х" (мг/кг) - значения характеристики погрешности (без учета знака), соответствующие массовой концентрации определяемого компонента в пробе, пробе с добавкой, соответственно.

Х = 0,01 ? х X (X - массовая концентрация определяемого компонента в пробе);

Х" = 0,01 ? х" X" (X" - массовая концентрация определяемого компонента в пробе с добавкой).

Значения? х (? х") приведены в разделе 1.

3 Дата выдачи свидетельства 10.04.2002 г.

Срок действия до 10.04.2007 г.

Зам. директора по научной работе

И.Е. Добровинский

Назначение и область применения. 1

1. Принцип метода. 1

2. Характеристики погрешности измерений. 2

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы.. 2

4. Требования безопасности. 3