166734 (625095), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Таким образом, в водоемах можно выделить зоны с преобладанием фотосинтетической продукции и зоны, где идут только процессы деструкции веществ. В гиполимнионе, особенно в зимний и летний периоды, часто наблюдаются анаэробные условия, что снижает интенсивность процессов самоочищения. Напротив, в литорали температурный и кислородный режимы благоприятны для интенсивного протекания процессов самоочищения [7].
1.4 Методы анализа пестицидов
1.4.1 Отбор и подготовка проб
Химический анализ воды на следы пестицидов в последнее время сильно обогатился новыми методами определения их в растительных продуктах и продуктах животноводства.
Определение пестицидов затруднено тем, что едва ли в какой-либо другой области использования химических реагентов наблюдается такая быстрая смена (применяемых активных веществ).
Отбор проб. Объем пробы воды, необходимый для исследования, различен в разных случаях и может составлять от нескольких миллилитров (например, для хроматографических определений) до почти 50л, если необходимо предварительное концентрирование.
Выделение. Выделение пестицидов из пробы воды часто проводят аналогично выделению углеводородов.
Если для выделения больших количеств пестицидов необходима обработка соответственно больших объемов воды, рекомендуется адсорбция на активном угле.
Большинство пестицидов практически нерастворимо в воде, но они экстрагируются полностью при однократном взбалтывании, например, с четыреххлористым углеродом, хлороформом или петролейным эфиром [8].
1.4.2 Разделение и идентификация пестицидов
Для разделения пестицидов, применяемых для одной и той же цели, большей частью пользуются избирательными методами тонкослойной и газовой хроматографии.
Весьма специфическое определение отдельных инсектицидов возможно на оснoвe получения их ИК-спектров, однако для этого требуются большие количества вещества, чем для проведения химических методов [8].
Основные методы анализа пестицидов различных классов приведены в таблице1.
Таблица 1. Классификация и методы анализа пестицидов.
| Класс пестицидов | Методы анализа |
| Хлорорганические пестициды (гексохлоран, ДДТ и его производные, гексохлорбутадиен, гептахлор, хлорофос) | Тонкослойная и газовая хроматография, полярография, нефелометрия, колориметрия, спектрофотометрия, титриметрия. |
| Карбоновые кислоты и их производные (ТХУ, нафтеновая кислота и их натриевые соли) | Колориметрия, спектрофотометрия, фотоколориметрия, нефелометрия. |
| Производные мочевины (N-арил-N,N-диалкилмочевины) | Колориметрия, хроматография. |
| Фосфорорганические пестициды (О-О-диметил-2,2-дихлорвинилфосфат, метилнитрофос, О-О-диметил-S(N-метилкарбамоилметил) дитиофосфата, фосфорамида) | Хроматография: на бумаге, тонкослойная и ферментная, колориметрия, потенциометрическое титрование. |
Одним из наиболее эффективных методов определения остаточных количеств пестицидов в воде, почве (иле), биологических и других средах является метод газовой хроматографии, позволяющий производить групповой анализ хлорорганических соединений и их идентификацию.
Универсальность, специфичность и высокая чувствительность метода газовой хроматографии делают его наиболее пригодным для определения остаточных количеств пестицидов в различных средах, включая биологические.
Принцип метода газовой хроматографии основан на извлечении остатков хлорорганических пестицидов из пробы экстракцией растворителей, очистке экстракта и конечном определении исследуемых пестицидов па газовом хроматографе с детектором постоянной скорости рекомбинации (детектором по захвату электронов).
Важно, чтобы в распоряжении специалистов, работающих на водоёмах, были простые и доступные методы, позволяющие оперативно выявлять присутствие остатков инсектицидов в органах и тканях рыб и других водных животных [5].
1.4.3 Особенности определения пестицидов в почве
Paбoт по определению остаточных количеств пестицидов в почве крайне мало. Методы хроматографии на бумаге и хроматографии в тонком слое с флуоросциином весьма длительны, более прост способ определения хлорорганичоских пестицидов в растительном и биологическом материале М.А.Клисенко и З.Ф.Юрковой. Он и был применён для обнаружения пестицидов в различных почвах. Сущность методики заключается в выделении ядохимиката органическим растворителем, очистки экстракта от примесей концентрированной серной кислотой, хроматографировании на окиси аллюминия в n-гексане или смеси n-гексан-ацетон и проявление раствором азотнокислого серебра с аммиаком в УФ-лучах.
Существенное значение для определения пестицидов в почве имеет очистка экстракта от примесей. Описанные в литературе способы очистки - ацетонитрильная, водно-ацетоновая, водно-металовая, вымораживание в ацетоне, хромовой кислотой, активированным углем, вакуумной сублимацией, хроматографией на колонках - не дают удовлетворительных результатов. Несколько лучше можно очистить экстракт от примесей концентрированной серной кислотой.
Следующим этапом является хроматографирование и проявление [9].
1.4.4 Методы количественного определения ТХУ в растительном материале и почве
Препарат на основе трихлоруксусной кислоты (её натриевая соль) используется как противозлаковый гербицид для борьбы с однодольными сорными растениями.
В литературе приводится несколько методов определения трихлоруксусной кислоты. Франт и Вестиндорф предложили колориметрический способ определения ее в мочевине. Метод анализа трихлоруксусной кислоты в тканях животных организмов описан Фридманом и Купером. Оба способа основаны на реакции Фудживара.
Предложена также цветная реакция хлороформа с резорцином для колориметрического определения дихлоруксусной и трихлоруксусной кислоты в монохлоруксусной кислоте.
Колориметрическое определение трихлоруксусной кислоты в растительном материале описано Тибитсом и Холмом, а также Бронсои и Гуммером.
Вся упомянутые способы определения трихлоруксусной кислоты в растительных объектах колориметрические. Более точные результаты определений особенно при наличии сложных смесей, какими являются гомогенаты растительных объектов, можно получить при помощи спектрофотометрии, где светопоглощение измеряется в узкой части спектра. Это увеличивает чувствительность определения и точность, так как калибровочный график остается прямолинейным на более широком участке концентраций по сравнению с определением на фотоэлектроколориметре. На спектрофотометре в большей мере устраняется влияние посторонних соединений, чем на колориметре [9].
2. Материал и методика работы
2.1 Объект исследования
Объектами исследования являлись модельные системы, представляющие собой растворы трихлоруксусной кислоты в дистиллированной, морской воде и воде симферопольского водохранилища. В качестве гетерогенной составляющей данных систем использовали природный минерал – щелочноземельный бентонит, который залегает в приповерхностной части и на поверхности Кудринского туфогенно-осадочного месторождения у подножия горы Тепебине в Бахчисарайском районе.
Данный бентонит относится к группе монтмориллонита, приблизительная формула которого:
(Na, Ca)0,33(Al, Mg)2SiO4(OH)2 nH2O
В качестве обменных катионов – Fe3+ [15]. .
2.2 Методы исследования
2.2.1 Исследование адсорбции ТХУ на бентоните
В растворы ТХУ различной концентрации (от 0.003; до 0.03 моль/л) были помещены навески бентонита массой 1г и оставлены на час. Данные растворы перемешивались на электрической мешалке в течении 45 мин. После отстаивания и фильтрования из каждой колбы были отобраны аликвоты для определения остаточной концентрации ТХУ.
Равновесные концентрации ТХУ в исследуемых системах определяли методом потенциометрического титрования на иономере универсальном ЭВ-74 со стеклянным электродом (точность 0,1 ед. рН, ошибка определения 1,32%) [16]. Аналогичные измерения были проведены через 2,5 и 3,5 часа.
Исходя из экспериментальных данных, рассчитываем адсорбцию по формуле [17]:
Г=((С0-С)•V)/m,
Где С0 – начальная концентрация ТХУ в растворе,
С – полученная в результате эксперимента концентрация,
V – объем исследуемой системы
m – масса бентонита.
2.2.2 Исследование поверхностного натяжения растворов ТХУ
Поверхностное натяжение растворов ТХУ определяли методом стологмометрии (истечения жидкости через капилляр; d=0,54мм.) .
Рассматривались системы в дистиллированной и природной воде Симферопольского водохранилища с различными концентрациями ТХУ. Расчёт поверхностного натяжения проводили по формуле[17]:
(ТХУраствор)=(Н2О)* n(Н2О)/ n(ТХУ),
где (ТХУраствор) – поверхностное натяжение раствора ТХУ,
(Н2О) – поверхностное натяжение воды,
n(ТХУ) – число капель раствора ТХУ,
n(Н2О) – число капель воды.
Для расчёта поверхностного натяжения ТХУ природной воде необходимо знать (Н2Оприр.), её находим по формуле:
(Н2Оприр.)=(Н2О)* n(Н2О)/ n(Н2Оприр.)
и затем рассчитываем:
(ТХУ)=(Н2Оприр.)* n(H2О) /n(ТХУприр.).
2.2.3 Распределение ТХУ в объёме модельных систем
На первом этапе было изучено накопление ТХУ в водных средах, с учетом её поверхностно активных свойств, и распределение ее в объеме исследуемых систем, содержащих дистиллированную воду и воду Симферопольского водохранилища, а затем оценено влияние сорбционных процессов на распределение ТХУ в данных системах. Концентрацию трихлоруксусной кислоты (ТХУ) в модельных системах определяли потенциометрическим титрованием едким натром. Распределение ТХУ в объёме наблюдалось в двух модельных системах:
-
Раствор ТХУ в дистиллированной воде.
-
Раствор ТХУ в воде симферопольского водохранилища.
-
Раствор ТХУ в дистиллированной воде в присутствии бентонита.
Был использован сосуд ёмкостью 10л. В модельной системе (3) он был заполнен раствором ТХУ в дистиллированной воде, и на дне которого был помещён бентонит. Аликвоты для титрования брались пипеткой со дна, из объёма и поверхности системы в обоих случаях. Рассчитали концентрации в придонной части, в объёме и на поверхности системы.
-
Обсуждение результатов.
Данные, полученные при изучении адсорбции ТХУ на бентоните представленны на рисунке 1.
Рис.1.Кинетика адсорбции ТХУ (моль/г.) на монтмориллоните.
Как видно из рисунка, количество адсорбированного вещества пропорционально времени экспозиции, а после 3,5 часов зависимость приобретает экспоненциальный характер, что говорит о процессах насыщения поверхности.
Анализируя построенные графики можно рассчитать величину предельной адсорбции (Гпредельная) в ленгмюровских координатах ([С], [С]/Г):
Для данного случая уравнение Лэнгмюра имеет вид:
Г=7,12·10-4
Очевидно, достаточно высокая адсорбционная емкость бентонита (около 50% от исходного содержания) по отношению к ТХУ в системе, будет обуславливать ее концентрирование в придонной части исследуемых гетерогенных водных систем.
Результаты изучения поверхностной активности трихлоруксусной кислоты в различных водных системах представленны на рисунке 2.
Рис.2 Зависимость поверхностного натяжения растворов трихлоруксусной кислоты от концентрации.
Из рисунка 2 следует, что в растворах с дистиллированной водой ТХУ не проявляет поверхностную активность, тогда как поверхностное натяжение природной воды в присутствии данного компонента незначительно изменяется обратно пропорционально увеличению концентрации растворов.
Возможно, одной из причин проявления поверхностной активности ТХУ в природной воде является повышенная по сравнению с дистиллатом минерализация природной воды. В условиях повышенной минерализации рост ионной силы раствора ведет к повышению степени диссоциации ТХУ. Образующиеся при этом достаточно подвижные трихлорацетат анионы степень гидратации, которых невелика, могут участвовать в формировании двойного электрического слоя на границе раздела жидкость / газ по Олти [18]. При этом концентрирование данных анионов на поверхности ведет к понижению поверхностного натяжения раствора.
Таким образом, поверхностная активность ТХУ в природной воде является одним из факторов, влияющих на распределение кислоты в изучаемой системе.
В результате изучения распределения ТХУ в объеме были полученны данные, представленные в таблицах 2,3.
Таблица 2. Распределение ТХУ в объеме модельных систем (t-1,5 ч.)
| С срС моль/л Н2О природная | С срС моль/л Н2О дист. | С срС моль/л Н2О дист, бентонит. | |
| Поверхность | 18,8*10-36,3*10-5 | 10,5*10 -32,7*10-5 | 12,5*10-35,0*10-5 |
| Объём | 16,2*10-32,4*10-5 | 26,5*10 -35,4*10-4 | 12,9*10-37,9*10-5 |
| придонная часть | 3,94*10-33,2*10-5 | 2,00*10 -31,8*10-5 | 13,6*10-31,7*10-5 |
Результаты эксперимента, приведённые в таблице 2, говорят о том, что ТХУ концентрируется в основном в объёме дистиллированной воды. Однако при переходе к системе, содержащей природную воду, концентрация ТХУ у поверхности начинает возрастать, что, по-видимому, связано с изменением возрастанием поверхностной активности ТХУ в условиях повышенной минерализации.
В то же время, в гетерогенных модельных системах с бентонитом наблюдается выравнивание концентраций ТХУ у поверхности и в объеме, а также концентрирование кислоты у границы раствор/бентонит, что связано с адсорбционной активностью бентонита по отношению к ТХУ.
Изучение кинетики адсорбции ТХУ на бентоните показало, что тенденции к насыщению поверхности адсорбента наблюдается после трех часов экспозиции. В связи с этим представлял интерес изучение кинетики распределения ТХУ в объеме гетерогенной модельной системы с дистиллированной водой, полученные результаты представлены в таблице 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
