АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ (ДИСТАНЦИОННЫЕ) МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Все возрастающую роль в комплексном мониторинге природной среды играют дистанционные методыисследований, наблюдения и контроля с использованием космической техники, т.е. аэрокосмические методы. Аэрокосмический метод – это уникальная система наблюдения при помощи самолетных, аэростатных средств, спутников и спутниковых систем.

Аэрокосмический мониторинг обладает рядом важных преимуществ по сравнению с другими методами наблюдения и контроля загрязнений природной среды, обеспечивая высокий уровень обобщения данных по загрязнению среды, глобальный охват антропогенных эффектов, оперативность получения информации по экологической ситуации в различных областях земного шара. Аэрокосмический мониторинг существенно дополняет наземные и корабельные средства наблюдений и контроля природной среды и позволяет объединить данные о состоянии окружающей среды на основе информации, полученной из космоса. Исследования Земли из космоса позволяют определить целую гамму важнейших экологических параметров экосистемы, таких как:

· температурные режимы океана, материков, атмосферы на разных уровнях;

· контроль океанических течений;

· определение динамики открытых и закрытых водных бассейнов;

· определение концентрации планктона в морях и океанах, солености воды;

· изучение явлений деградации почвенного покрова;

· исследование динамики лесных массивов, лесных и степных пожаров;

· исследование всех типов загрязнений атмосферы и гидросферы;

· исследование явлений вулканизма и их влияния на состояние экосистемы.

В зависимости от информации, дистанционные методы можно разделить на статические, где информация представлена в виде фотоснимка, и динамические, где информация представляет видеозапись во времени.

 

НАЗЕМНЫЕ МЕТОДЫ

Физико-химические

Качественные методы

Качественные методы позволяют определить, какое вещество находится в испытуемой пробе. Он всегда предшествует количественному анализу, так как выбор метода количественного определения зависит от данных качественного анализа. Качественный анализ можно разделить по реакции на катионы и по реакции на анионы.

а) Качественные реакции на катионы

Li⁺ - пламя красное

Na⁺ - пламя желтое

К⁺ - пламя (фиолетовое)

Са²⁺- пламя (кирпично-красное)

карбонат-ионы (белый осадок)

оксалат-ионы (белый осадок)

Ва²⁺- пламя (желто-зеленое)

сульфат-ионы (белый осадок)

хромат-ионы (желтый осадок)

Си²⁺- пламя (зеленое)

в водном растворе гидратированные ионы [Cu(H, O)J²⁺

имеют голубую окраску

водный раствор аммиака (сине-фиолетовая окраска)

РЬ²⁺ - сульфид-ионы (черный осадок)

йодид-ионы (желтый осадок)

хромат-ионы (желтый осадок)

Ag⁺ - хлорид-ионы (белый осадок)

хромат-ионы (кирпично-красный осадок)

Fe²⁺ - красная кровяная соль (синий осадок)

Fe+3 - желтая кровяная соль (синий осадок)

роданид-ионы (красное окрашивание)

Cd²⁺ - сульфид-ионы (желтый осадок)

Zn²⁺ - сульфид-ионы (белый осадок)

NH₄⁺- раствор щелочи (запах аммиака)

[Hg]²⁺- раствор щелочи (черный осадок)

хромат-ионы (красный осадок)

Hg²⁺- сульфид-ионы (черный осадок)

йодид-ионы (красный осадок)

Sn²⁺ - сероводород (темно-коричневый осадок)

Sn⁴⁺ - сероводород (желтый осадок)

б) Качественные реакции на анионы

SO^-2 - соли бария (белый осадок)

СО₃ ^-2 - соляная или серная кислоты (выделяется углекислый газ)

известковое молоко (белый осадок)

РО₄^-3 - магнезиальная смесь: MgCl2, + NH₄OH + NH₄CL (белый осадок)

нитрат серебра (желтый осадок)

Si₃^-2 - разбавленные растворы кислот (студенистый осадок)

соли аммония (то же)

В₄О₇^-2 - пламя (зеленое окрашивание)

ВО₂^- - нитрат серебра (желтый осадок)

J^- - соли свинца (желтый осадок)

С1^- - хлорная вода + крахмал (синее окрашивание)

Вr^- - нитрат серебра (белый осадок)

- нитрат серебра (желтоватый осадок)

NO₃^- - металлическая медь в концентрированной серной кислоте (газ бурого цвета)

- металлический алюминий в сильнощелочной среде (запах аммиака)

- смесь H₂SO₄ + FeSO₄ (окраска от фиолетовой до коричневой)

NO^- ₂ - сульфаниловая кислота + а-нафтиламин (красное окрашивание)

 

Количественные методы

Гравиметрический метод

Суть метода состоит в определение массы и процентного содержания какого-либо элемента, иона или химического соединения, находящегося в испы­туемой пробе. Искомую часть выделяют либо в чистом виде, либо в виде соединения известного состава. Гравиметрическим методом определя­ют содержание ряда тяжелых металлов, анионов, сухого вещества в пло­дах и овощах, клетчатки, «сырой» золы в растительном материале. Кро­ме того, этим методом определяют кристаллизационную воду в солях, общую и гигроскопическую влажность почвы и т.д.

Гравиметрический анализ проводят по следующим стадиям:

· отбор средней пробы и подготовка ее к анализу;

· взятие навески;

· растворение навески;

· выбор осадителя и осаждение определяемого элемента (с пробой на полноту осаждения);

· фильтрование;

· промывание осадка (с пробой на полноту промывания);

· высушивание и прокаливание осадка;

· взвешивание;

· вычисление результатов анализа.

Аналитической практикой установлено, что при проведении гравимет­рического анализа наиболее удобны навески от 0, 5 до 2, 0 г. Навеску веще­ства следует брать из расчета, чтобы после прокаливания получить гра­виметрическую форму массой около 0, 1-0, 3 г для аморфного осадка и массой около 0, 5 г - для кристаллического.

Титриметрический (объемный) метод

Этот метод имеет ряд преимуществ перед гравиметрическим (быст­рота анализа, относительная простота операций, достаточная точность), в связи с чем он довольно широко применяется в лабораторной практике. В этом виде анализа взвешивание заменяется измерением объемов как оп­ределяемого вещества, так и реагента, используемого при данном опре­делении. Если требуется провести объемным методом анализ сухого ве­щества, то берут его точную навеску массой 0, 1-0, 2 г, растворяют в мер­ной колбе, перемешивают, пипеткой отбирают известный объем получен­ного раствора, при необходимости добавляют буферную смесь, индика­тор и пр. и проводят титрование.

Методы титриметрического анализа разделяют на 4 группы.

а) Методы кислотно-основного титрования. В основу этих методов положены реакции нейтрализации. Точка эквивалентности фиксируется при помощи индикаторов, которые меняют свою окраску в зависимости от реакции среды (величины рН). Этими методами определяют концентра­ции кислот, щелочей и солей, гидролизующихся в водных растворах. В качестве рабочих растворов используют титрованные растворы кислот и сильных оснований.

б) Методы осаждения. Методом осадительного титрования определя­ют элемент, который, взаимодействуя с титрованным раствором, может осаждаться в виде малорастворимого соединения; при этом изменяются свойства среды, что позволяет установить точку эквивалентности.

в) Методы окисления-восстановления. Эти методы основаны на окис­лительно-восстановительных реакциях, которые протекают между иско­мым веществом и веществом рабочего раствора (перманганато-метрия, йодометрия, хроматометрия и др.). Их используют для обнаружения раз­личных восстановителей (Fe²⁺, С₂О*~, NO₂ и др.) или окислителей (Сг, О²^, МпО " , ClOj, Fe^ и т.д.). Точка эквивалентности определяется

по изменению окраски либо самого раствора, либо редокс-индикатора.

г) Методы комплексообразования. Эти методы дают возможность оп­ределять целый ряд катионов (Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Hg²⁺, AP⁺ и др.) и анионов (CN", F", СГ), которые обладают способностью образовывать малодис-социированные комплексные ионы. Особый интерес представляет комп­лексен III (трилон Б), широко используемый в количественном анализе. Точку эквивалентности чаще всего устанавливают по исчезновению ана­лизируемого катиона в растворе с помощью так называемых металл-ин­дикаторов. В качестве индикаторов для определения суммарного содер­жания кальция и магния могут быть взяты эриохром черный Т и хромо­вый темно-синий, для обнаружения кальция - мурексид, железа - рода­нид аммония в сульфаниловой кислоте и т.д.

Колориметрические методы

Колориметрия - один из наиболее простых методов абсорбционного анализа. Он основан на изменении оттенков цвета исследуемого раствора в зависимости от концентрации. Колориметрические методы можно разделить на визуальную колориметрию и фотоколориметрию.

а) Визуальная колориметрия.

Она осуществляется за счет стандартных серий. Для этого исследуемый раствор сравнивают с набором стандартных растворов, ко­торые должны быть свежеприготовленными и отличаться друг от друга не менее чем на 10-15%.

Например, колориметрическое определение рН по Алямовскому осно­вано на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода, присутствующих в растворе.

Шкала прибора Алямовского представляет из себя ряд запаянных про­бирок, заполненных окрашенным раствором. Этот устойчивый к действию света раствор имитирует окраску универсального индикатора при опреде­ленном значении рН. Испытуемый раствор сравнивают со шкалой и нахо­дят в ней пробирку, наиболее совпадающую с ним по цвету. Если окраска жидкости не соответствует цвету растворов шкалы, то берут среднее значение между двумя приближающимися по цвету пробирками. Иногда мо­жет встретиться набор Алямовского, в котором стандартная цветная шкала представлена не ампулами с растворами, а стеклянными пластинками с цветными пленками.

Для удобства сравнения к прибору прилагается компаратор, но техни­ка сравнения растворов со шкалой в этом случае другая. Пробирку с ок­рашенным испытуемым раствором нужно поместить в левое гнездо ком­паратора. В пробирку из правого гнезда компаратора наливают 5 мл дис­тиллированной воды. В пазы компаратора вставляют стандартную цвет­ную шкалу, при этом ее окрашенная часть должна находиться против про­бирки с дистиллированной водой, а бесцветная - против испытуемого раствора. Компаратор берут левой рукой и поднимают до уровня глаз, держа шкалой от себя и повернув ее к свету. Передвигая стандартную шкалу вверх и вниз, находят ту ее часть, которая по окраске совпадает с испыту­емым раствором. Повернув компаратор шкалой к себе, отсчитывают зна­чение рН и записывают результат анализа.

в) Фотоколориметрия

Фотоколориметрические методы – одна из широко используемых разновидностей абсорбционного оптического анализа. Для более точного определения анализируемого элемента применяют специальные приборы - фотоэлектроколориметры (ФЭК).

При работе на ФЭК чаще всего используют метод градуировочной кривой, основанный на построении калибровочного графика в осях «оптическая плотность - концентрация» для стандартных растворов известной концентрации. Измерив оптическую плотность, анализируемого раствора, по графику находят его концентрацию. Для лучшего усвоения фотоколориметрического метода студентом предлагается провести лабораторный анализ определения ионов меди и никеля в растворе этим методом на КФК -3-01.

 

12	Поделиться:

Популярное:

1. Актуализация экологического фактора
2. Внутрифирменные аспекты экологического менеджмента
3. Внутрифирменные аспекты экологического менеджмента.
4. и карта-схема пунктов государственного мониторинга поверхностных вод Московского региона
5. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД
6. Кафедра земельного и экологического права
7. Классификация средств мониторинга и анализа
8. Методы, формы и приемы формирования нравственно-экологического опыта у младших школьников
9. Многофункциональные портативные приборы мониторинга
10. Мониторинг плодородия земель - цели, задачи, роль мониторинга земель в сохранении и восстановлении почвенного плодородия
11. Оказания и мониторинга благотворительности