Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Мая 2014 в 10:53, контрольная работа
Актуальность темы исследования. Развитие эколого-экономических отношений на протяжении последних нескольких десятков лет характеризуется, с одной стороны, усилением антропогенной нагрузки на окружающую среду в масштабах, опасных для здоровья и жизнедеятельности человека; с другой – ужесточением требований со стороны природоохранных органов. Последнее в значительной мере обусловлено тем, что с повышением уровня жизни экологические проблемы начинают играть определяющую роль в том, как люди оценивают качество жизни, и появляется необходимость учета экологического фактора в оценке благосостояния. Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная, газожидкостная и высокоэффективная жидкостная и ионная хроматография
Введение 3
1. Методы анализа окружающей среды 5
Заключение 11
Список использованной литературы 12
Содержание
Актуальность темы исследования. Развитие эколого-экономических отношений на протяжении последних нескольких десятков лет характеризуется, с одной стороны, усилением антропогенной нагрузки на окружающую среду в масштабах, опасных для здоровья и жизнедеятельности человека; с другой – ужесточением требований со стороны природоохранных органов. Последнее в значительной мере обусловлено тем, что с повышением уровня жизни экологические проблемы начинают играть определяющую роль в том, как люди оценивают качество жизни, и появляется необходимость учета экологического фактора в оценке благосостояния. Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная, газожидкостная и высокоэффективная жидкостная и ионная хроматография. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная хроматография хороша при определении пестицидов и других органических соединений-загрязнителей. Газожидкостная хроматография эффективна при анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение различных детекторов, например малоизбирательного детектора по теплопроводности - катарометра и избирательных - пламенно-ионизационного, электронного захвата, атомно-эмиссионного, позволяет достигать высокой чувствительности при определении высокотоксичных соединений. Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей многих загрязняющих веществ, прежде всего нелетучих. Используя высокочувствительные детекторы: спектрофотометрические, флуориметрические, электрохимические, можно определять очень малые количества веществ. При анализе смесей сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с инфракрасной спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем случае роль детектора играет подключенный к хроматографу масс-спектрометр. Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют пестициды, полихлорированные бифенилы, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного и анионного составов вод.
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение методов анализа окружающей среды.
Для реализации поставленной цели решаются следующие задачи:
- изучение методов анализа
- рассмотреть классификацию методов анализа окружающей среды;
- выявление наиболее
Понятие «метод анализа» используют, когда хотят выявить суть того или иного анализа, его основной принцип. Методом анализа называют достаточно универсальный и теоретически обоснованный способ проведения анализа, принципиально отличающийся от других способов по своему назначению и основному принципу, безотносительно к тому, какой компонент определяют и что именно анализируют. Один и тот же метод можно использовать для анализа разных объектов и для определения разных аналитов.
Существуют три основных группы методов (рис.1). Одни из них нацелены преимущественно на разделение компонентов исследуемой смеси (последующий анализ без этой операции оказывается неточным или вообще невозможным). В ходе разделения обычно происходит и концентрирование определяемых компонентов. Примером могут быть методы экстрагирования или методы ионного обмена. Другие методы применяют в ходе качественного анализа, они служат для достоверного опознания (идентификации) интересующих нас компонентов. Третьи, наиболее многочисленные, предназначены для количественного определения компонентов. Соответствующие группы называют методами разделения и концентрирования, методами идентификации и методами определения.
Рис. 1. Классификация методов анализа
Методы двух первых групп, как правило, играют вспомогательную роль. Наибольшее значение для практики имеют методы определения.
Кроме трех основных групп, существуют гибридные методы. На рис.1. они не показаны. В гибридных методах разделение, идентификация и определение компонентов органично сочетаются в одном приборе (или в едином приборном комплексе). Важнейшим из таких методов является хроматографический анализ. В специальном приборе (хроматографе) компоненты исследуемой пробы (смеси) разделяются, поскольку они с разной скоростью двигаются сквозь колонку, заполненную порошком твердого вещества (сорбента). По времени выхода компонента из колонки судят о его природе и таким образом опознают все компоненты пробы. Вышедшие из колонки компоненты по очереди попадают в другую часть прибора, где специальное устройство – детектор - измеряет и записывает сигналы всех компонентов. Нередко тут же проводится автоматическое отнесение сигналов тем или иным веществам, а также расчет содержания каждого компонента пробы. Понятно, что хроматографический анализ нельзя считать только методом разделения компонентов, или только методом количественного определения, это именно гибридный метод.
Помимо химических методов качественного анализа известны другие методы идентификации химических элементов и их соединений. Так, то или иное вещество можно обнаружить физическими методами анализа, не прибегая к химическим реакциям, или физико-химическими методами путем изучения и наблюдения физических явлений, происходящих при химических реакциях.
К таким методам, называемым часто инструментальными, относятся следующие методы качественного анализа;
- спектральный;
- люминесцентный;
- хроматографический;
- полярографический
некоторые другие.
Очень часто химические методы сочетают с физическими и физико-химическими методами анализа, что обеспечивает более высокую чувствительность и более точные результаты анализа. Повышение чувствительности и избирательности методов имеет большое значение для анализа особо чистых веществ, содержащих следовые количества примесей. Для определения малых количеств (следов) примесей используют методы предварительного выделения, концентрирования (обогащения) микропримесей. К числу этих методов относятся:
хроматографические методы;
экстрагирование;
соосаждение;
дистилляция (отгонка) летучих соединений и некоторые другие методы.
Сочетая те или иные методы концентрирования с физическими или физико-химическими методами анализа, можно достичь высокой степени чувствительности, во много раз превышающей чувствительность отдельных методов. Так, сочетая предварительную экстракцию определяемых примесей с последующим использованием спектрального анализа, можно повысить чувствительность определения от 10—10% до 1О—1О%.
В широком смысле слова хроматография - это разделение двух- и многокомпонентных смесей газов, паров жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях: Обычно разделение происходит при прохождении потока смеси через колонку, содержащую слой зерненого сорбента. При этом даже близкие по составу или строению вещества различно поглощаются сорбентами, происходит избирательная адсорбция, сильно сорбирующиеся вещества поглощаются в верхней части колонки, а слабее сорбирующиеся продвигаются дальше. Достигается разделение смеси на отдельные компоненты по длине колонки при повторяющихся процессах сорбции и десорбции в элементарных слоях. Хроматографические разделения используются для качественного и количественного анализа.
Хроматография — современный и высокоэффективный метод, позволяет достаточно быстро и надежно определять содержание отдельных компонентов в смесях, концентрировать и идентифицировать эти компоненты. Она эффективна не только в химическом анализе, но и в химической технологии.
В биологии и агропромышленной сфере хроматографическое разделение и концентрирование используют перед количественным определением микроэлементов, а также для обнаружения пестицидных соединений в окружающей среде. При технологическом контроле пищевых производств хроматография служит для очистки веществ, анализа смесей органических кислот, аминокислот и других продуктов.
Хроматографические методы классифицируют по агрегатному состоянию среды, в которой осуществляется разделение смеси на компоненты; механизму (или химизму) процесса разделения; форме (аппаратуре или технике) проведения хроматографического процесса.
По агрегатному состоянию среды для разделения смеси различают газовую, жидкостную и газожидкостную хроматографию.
По механизму разделения смесей выделяют
адсорбционную, ионообменную распределительную,
осадочную, лигандообменную хроматографию.
Иногда выделяют окислительно-
Различают колоночную, капиллярную и плоскостную хроматографии, т. е. хроматографию на бумаге (бумажную) и хроматографию в тонком слое (тонкослойную).
Особо стоят ионная и высокоэффективная жидкостная хроматография. В некоторых вариантах разделение смесей веществ происходит в результате наложения нескольких механизмов, действующих одновременно. При этом образуются хроматограммы смешанного типа, но один из механизме всегда остается преобладающим.
По способу получения хроматограмм в хроматографическом методе различают фронтальный, вытеснительный и элюентный анализы. При фронтальном анализе исследуемую смесь непрерывно подают в верхнюю часть колонки сорбента. Если раствор двухкомпонентный, т.е. содержит вещества А и В, то первым из колонки вытекает чистый растворитель, а после насыщения сорбента менее сорбирующимся веществом В, вытекает раствор, содержащий только компонент В. Но когда сорбент насытится веществом А, в приемник начинают поступать и компонент А и компонент В, т.е. оба компонента исходного раствора. Таким образом, при фронтальном анализе удается получить в чистом виде только одно, наименее сорбирующееся вещество двухкомпонентной (или многокомпонентной) смеси, полного разделения смеси на отдельные компоненты не происходит.
При вытеснительном анализе в колонку вводят порцию раствора, содержащего вещества А и В, которые поглощаются сорбентом. Затем эти компоненты вытесняются более сорбирующимся веществом О, т. е, компоненты вытесняются в соответствии с их избирательной сорбируемостью. Вследствие этого, компоненты А и В перемещаются вдоль слоя сорбента со скоростью, равной скорости движения вытесняющего вещества В. Сначала из колонки вытекает фракция, содержащая менее сорбируемый компонент В, а затем — компонент А, следовательно, при вытеснительном анализе получают в чистом виде веществ* двухкомпонентной (или многокомпонентной) смеси.
При элюентном анализе в колонку вводят порцию исследуемого раствора содержащего несколько компонентов (А, В, С) и непрерывный поток растворителя. В полученной хроматограмме положение компоненте соответствует их сорбируемости, например А> В > С, т.е. нижняя зон; хроматограммы содержит чистое вещество С. Затем колонну промывают чистым растворителем и компоненты смеси перемещаются вдоль нее вытесняя друг друга. Франции фильтрата содержат сначала компонент С затем В и, наконец, компонент А.
Массу каждого компонента, выделенного из смеси тем или иным хроматографическим методом, определяют обычными химическими, физико-химическими или физическими методами.
И так, можно сделать вывод, что наиболее перспективным из имеющихся методов физико-химического анализа воздушной среды является хроматографический метод, который получил широкое применение в практике гигиенических исследований. С помощью его осуществляется аналитический контроль производственных процессов во многих отраслях промышленности. Расширяются возможности применения хроматографии для препаративного получения и тонкой очистки соединений многокомпонентных смесей.
К настоящему времени имеется большое количество вариантов хроматографического анализа. Значительным шагом вперед в развитии хроматографии явилась разработка принципиальных основ и практического применения газовой хроматографии. Высокая разделительная способность, строгая специфичность, относительная простота исполнения, возможность широко менять параметры опыта в зависимости от конкретных задач исследования позволили применять газовую хроматографию в аналитических целях.
Разработанные методы хроматографического анализа позволяют разделить многокомпонентные смеси и дать количественную оценку содержания в воздушной среде большого количества чистых химических соединений. Строгая специфичность, экспрессность и высокая чувствительность хроматографических методов позволяет использовать их для анализа воздуха рабочей зоны и атмосферного воздуха.
Разработанный способ измерения чистоты воды обладает широким диапазоном измерения и высокой чувствительностью. Учитывая возрастающую потребность в эффективной оценке качества воды, способ отвечает современным требованиям и имеет высокую перспективность.