- •Глава 5. Средства контроля воздушных и газообразных сред 42
- •Глава 6. Приборы контроля качества почв 52
- •Тема 1. Общие сведения.
- •1.1. Классификация приборов.
- •1.2. Сведения о метрологии
- •1.3. Средства измерения
- •По способам наблюдения
- •По задачам
- •2.2. Организационная структура систем мониторинга
- •Тема 2. Экологический мониторинг окружающей среды
- •2.1. Экологический мониторинг
- •По типу загрязнений
- •2.3. Техническая структура систем мониторинга
- •2.4. Критерии оценки качества окружающей среды
- •2.5. Мониторинг источников загрязнения
- •2.6. Методы наблюдения
- •Тема 3. . Измерение основных геофизических параметров
- •3.1. Измерение температуры окружающей среды
- •§1.Термометр сопротивления (датчики температуры)
- •§2. Термоэлектрические преобразователи (термопары)
- •§3. Бесконтактные методы
- •3.2. Физические основы термографии
- •3.3. Измерение уровня жидкости
- •§1. Поплавковые уровнемеры
- •§2. Электрические уровнемеры
- •2. Кондуктометрические уровнемеры
- •§3. Бесконтактные уровнемеры
- •3.4. Измерение расхода природных и сточных вод
- •§1. Ультразвуковые расходомеры
- •§2. Турбинные расходомеры
- •3.5. Измерение направления движения воздуха
- •3.6. Измерение шумового загрязнения
- •3.7. Системы детектирования утечек
- •§1. Периодический контроль утечек
- •§2. Стационарный контроль за утечками из магистралей
- •Тема 4. Средства контоля качества природных и сточных вод
- •4.1. Антропогенные загрязнения гидросферы
- •4.2. Измерение общего солесодержания
- •§1. Контактные методы кондуктометрии
- •§2. Бесконтактная кондуктометрия
- •4.3. Диэлькометрия (измерение диэлектрической проницаемости)
- •4.4. Измерение мутности воды
- •§1. Оптические методы и приборы
- •§2. Счётчики Coulter’a
- •4.5. Потенциометрические методы анализа воды
- •§1. Измерение pH воды
- •§2. Анализ воды с помощью иона селективности электрода
- •4.6. Вольт-амперометрия в мониторинге воды
- •Анализаторы на основе вольтамперометрии
- •4.7. Автоматическое титрование
- •4.8. Оптические методы анализа воды
- •§1. Фотоколориметрические анализаторы воды
- •§2. Ик анализаторы
- •§3. Флуоресцентные приборы
- •Важные для химического анализа свойства люминесценции:
- •4.9. Рефрактометрия
- •4.10. Капиллярный электрофорез
- •4.11. Аппаратное и программное обеспечение систем мониторинга воды
- •§1. Аппаратное обеспечение системы отбора и подготовки пробы
- •§2. Программное обеспечение
- •4.12. Примеры систем мониторинга воды
- •§1. Неклассические системы
- •§2. Классические системы
- •§3. Геоинформационные системы
- •Глава 5. Средства контроля воздушных и газообразных сред
- •5.1. Классификация средств контроля.
- •5.2. Газоанализаторы вредных веществ
- •5.3. Дозиметрия
- •5.4. Аппаратура для отбора проб воздуха
- •5.5. Атомная абсорбция
- •Глава 6. Приборы контроля качества почв
- •6.1. Мониторинг почв
- •6.2. Метод пробоподготовки
- •6.3. Средства контроля почв
- •6.4. Фотометры, флюориметры и спектрофотометры
- •6.5. Люминесцентная спектроскопия (лмс)
- •6.6. Хроматографы
- •6.7. Атомно-абсорбционные и эмиссионные спектрометры
- •6.8. Приборы на основе электрохимических методов анализа
6.7. Атомно-абсорбционные и эмиссионные спектрометры
Атомно-абсорбционный спектральный анализ основан на селективном поглощении УФ- или видимого излучения атомами газа.
Для перевода пробы в газообразное атомарное состояние применяются два вида устройств атомизации - пламенные и электротермические.
В качестве источника излучения обычно применяют лампу с полым катодом из определяемого металла. Интервал длин волн спектральной линии, испускаемой источником сета, и линии поглощения того же самого элемента в пламени очень узок, поэтому поглощение других элементов практически не сказывается на результатах анализа.
Атомно-абсорбционные элементные анализаторы относятся к современным селективным, высокопроизводительным и точным приборам, которые позволяют анализировать до 70 элементов в пробе с чувствительностью в интервале 10-4-10-9 % масс. Недостатками этого вида анализа являются необходимость использования горючих газов, невозможность одновременного определения в пробе нескольких элементов.
В настоящее время известно несколько модификаций средств измерений, основанных на принципе атомной абсорбции, выпускаемых отечественными фирмами: - «Спектр - 5М»: ширина спектрального диапазона прибора - от 190 до 800 нм, время одного измерения - 1 мин, «КВАНТ - АФА», «КВАНТ - Z. ЭТА», «МГА - 915».
В настоящее время метод атомной абсорбции считается одним из самых селективных, производительных, экспрессных, точных и одновременно сравнительно дешевых (7 - 15 тыс. $).
Вариантом атомной спектроскопии является атомно-эмиссионная спектроскопия, отличающаяся от атомно-абсорбционной обратным способом регистрации - по оптическому спектру испускания возбужденных атомов.
В этом варианте атомизатор и источник возбуждения совпадают, что несколько упрощает конструкцию. Наиболее перспективным считается вариант с индуктивно связанной плазмой (ИСП), не уступающей по чувствительности атомно-абсорбционным атомизаторам, но имеющий в 10 - 100 раз более широкий диапазон определяемых содержаний. При этом атомно-эмиссионные анализаторы позволяют одновременно определять в пробе несколько элементов, но к сожалению, уступают атомно-абсорбционным спектрометрам по воспроизводимости и по селективности.
Среди имеющихся на рынке наиболее известны приборы серии «ЭРИДАН-500». Будучи основанными на ИСП, эти эмиссионные спектрометры позволяют проводить элементный анализ практически любых веществ, в том числе чистых металлов и примесей в них, сплавов и сталей, порошковых (в том числе почв) и жидких проб (в том числе после поглощения из воздуха), продуктов питания, медицинских проб с высокой точностью (1- 20 %). Пределы обнаружения Cr, Al, Hg, As, Ni, Pb составляют 1 - 20 мкг/л. Стоимость данной модификации составляет 22 000 $.
Еще одним вариантом эмиссионной спектроскопии, сочетающим оба вышеприведенных принципа, является атомно-флуоресцентная спектроскопия. Аналитическим сигналом, как и в случае атомно-эмиссионной спектроскопии, служит интенсивность излучения в УФ- или видимой области спектра, испускаемого возбужденными атомами. Однако механизмы возникновения излучения в атомно-эмиссионной и атомно-флуоресцентной спектроскопии различны.
В первом случае атомы излучают, будучи возбужденными, под действием тепловой энергии. В атомно-флуоресцентной спектроскопии возбуждение ионов происходит под воздействием внешнего источника излучения. Но поскольку, необходимым условием для возникновения атомно-флуоресцентного излучения является предварительное поглощение атомами кванта света подходящей энергии, то метод атомно-флуоресцентной спектроскопии, будучи по сути эмиссионным, имеет и много общего с атомно-абсорбционной спектроскопией.
Главное достоинство метода атомно-флуоресцентной спектроскопии - его высокая селективность (наивысшая среди методов оптической атомной спектроскопии), обусловленная исключительной простотой спектров атомной флуоресценции и, в связи с этим, отсутствием наложения спектральных линий различных элементов. К сожалению, такие приборы на российском рынке отсутствуют.
Более 80 элементов (от Mg до V), правда с более низкой чувствительностью, позволяет определять в различных объектах еще одна группа эмиссионных приборов - рентгено-флуоресцентные спектрометры.
Из всей серии методов рентгеновской спектроскопии (рентген-эмиссионный, рентген-абсорбционный и рентген-флуоресцентный) последний обладает наибольшей чувствительностью (10-5 - 100 %), а кроме того, позволяет изготавливать на его основе портативные приборы.
Данные приборы незаменимы при полевом анализе (мониторинге) почв. Они позволяют в почвенных вытяжках и водах определять V, Bi, Mn, Ni, Pb, Cr, Zn в интервале концентраций 0,01 - 5,0 мг/л. Среди отечественных приборов, основанных на данном принципе, наиболее известны «ИКМЕТ - 01» в составе комплекса «ИНЛАН - РФ» и серия малогабаритных приборов «СПЕКТРОСКАН».
В российском Государственном реестре зарегистрировано также около 10 импортных средств, которые, мало чем отличаясь по главным характеристикам, тем не менее в несколько раз превосходят по стоимости приборы российского производства.