ЕКОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ микропримеси поліциклічні сполуки в повітряному середовищі В ВІДСУТНІСТЬ ЕТАЛОНІВ
Тип:
Автореферат
Краткое содержание:
У вступі розкритий стан проблеми й обґрунтована актуальність досліджень за темою дисертації, сформульовані мета і задачі досліджень, викладено наукове і практичне значення отриманих результатів, загальна характеристика дисертації.
У першому розділі проаналізовано сучасний стан проблеми визначення поліциклічних сполук у повітряному середовищі. Матрицею, у якій присутні ПАВ, є аерозолі, сажа, пиловидні частки з адсорбованими на них забруднювачами і власне ПАВ в дрібнодисперсному стані. На складність визначення ПАВ у повітряному середовищі вказує той факт, що тільки в атмосферному пилу виявлені ПАВ в концентрації від 10-5 до 10-3 мг/м3 .
ПАВпредставляють велику групу речовин, фізичні і хімічні характеристики яких у ряді випадків досить близькі. Ці вуглеводні у повітрі контактують з іншими органічними і неорганічними речовинами, кількість яких варіює в широких межах (від десятків до сотень), що ускладнює одержання вірогідної інформації про якісний і кількісний склад аналізованого повітряного середовища. Виділеназ атмосферного пилу й аерозолів фракція ПАВ складається з численних компонентів, і розділення такої складної суміші являє собою невирішену дослідниками до кінця задачу.
ПАВ складають більше 90% від загальної кількості органічних забруднювачів – вуглеводнів. Пріоритетними з них є 16, за якими організовують моніторинг. Вважають, що однією з головних причин складної екологічної ситуації, пов'язаної з моніторингом забруднювачів повітряного середовища, є відсутність (нестача) інформації зі складу пріоритетних і/або найтоксичніших забруднювачів.
Така інформація необхідна для розробки нових методик із виявлення джерел викидів токсикантів та оцінки їхнього впливу на НС, вироблення рішень зі зменшення викидів, розробки профілактичних заходів для зниження захворюваності людей. Питома вага викидів токсикантів у наш час досягає 25% сумарної емісії забруднювачів і постійно зростає.
Наразі ситуація з аналізом поліциклічних сполук залишається незадовільною не тільки в нашій країні, але й за кордоном. Вирішення задач зі встановлення характеру змін стану компонентів екосистеми і зв'язків між ними під дією зовнішніх факторів неможливе без обліку впливу техногенних факторів. У свою чергу, оцінка техногенних факторів потребує аналітичного контролю, особливо фонового моніторингу.
Розглянуто сучасний стан моніторингу поліциклічних сполук, запропоновані методи і шляхи вирішення проблеми визначення мікродомішок забруднювачів повітря.
Аналіз багатокомпонентних сумішей найважче піддається автоматизації. Причина не тільки в селективності детектування мікродомішок, але й у складності метрологічного забезпечення, можливості компенсації витрат на придбання сучасного устаткування. Вибір і удосконалення способу відбору проб і методу аналізу, їхня інформативність і тривалість визначають швидкість і достовірність одержання інформації для системи моніторингу забруднювачів повітряного середовища. Проби поліциклічних сполук відбирають на тверді сорбенти або в рідинні поглиначі в залежності від розв'язуваних задач і вимог аналітичного устаткування.
Основними методами і приладами контролю якості атмосферного повітря є хроматографічні і спектральні, загальна питома вага яких у системі моніторингу складає більш 60% і продовжує збільшуватися за рахунок нових технологій. Фізичні методи використовують для сумарного визначення забруднювачів повітря, інші – як детектуючі системи в хроматографічних методах. Головна увага приділена хроматографічним методам аналізу, як оперативнішим та інформативнішим засобам, що у змозі визначати мікрокількості ПАВ у повітряному середовищі.
Складність розподілу сумішей забруднювачів зумовлена як мікрокількостями компонентів, так і специфікою їхньої сорбції, що вимагає ретельного підбору хроматографічних колонок, сорбенту, нерухомої і рухливої фаз. Розглянуто основні принципи вибору хроматографічних умов розподілу речовин. При виборі детектора беруть до уваги його можливість працювати в широкому лінійному діапазоні, особливо в діапазоні низьких і наднизьких концентрацій, а також фізико-хімічні властивості елюенту. Підвищеним вимогам задовольняють детектор з електронного захоплення і полум'яно-іонізаційний детектор (ПІД) для ГРХ, ультрафіолетовий і флуоресцентний детектори для ВЕРХ.
Розглянуті приклади визначення поліциклічних сполук у повітряному середовищі зі застосуванням ГРХ і ВЕРХ. Особлива увага приділена хромато-спектрометричній ідентифікації при поєднанні хроматографічних і спектральних методів, що розширює можливості комбінованих методів і дозволяє збільшити достовірність визначень мікродомішок поліциклічних сполук.
В другому розділі представлені об'єкти і методидослідження. Об'єктами дослідження обрані:
- способи відбору проб повітря на предмет виявлення поліциклічних сполук у повітряному середовищі промислового регіону;
- модельні розчини поліциклічних сполук, що виявлені раніше в повітряному середовищі або потенційні техногенні забруднювачі;
- хроматографічні і спектральні методи визначення поліциклічних сполук;
- програмно - апаратне забезпечення технології обробки хроматографічної інформації про забруднювачі повітря;
- комп’ютерно-хроматографічна система аналізу повітря (КХСП).
При ідентифікації деякі речовини виділяли зі складних сумішей, установлювали попередню структуру, одержували їхні аналоги зустрічним синтезом, зіставляючи аналітичні дані забруднювачів для встановлення тотожності. Досягнення мети, поставленої в роботі, і підвищення надійності та достовірності визначень забруднювачів досягалося зі застосування методів математичного моделювання структурних схем, елементів теорії графів із одержанням кореляційних рівнянь для розрахунків хроматографічних індексів.
Виконання досліджень у плані еколого-аналітичного контролю поліциклічних сполук для системи моніторингу здійснювалось із використанням хімічних й інструментальних методів аналізу (хроматографічні і спектральні). Хроматографічні методи представлені хроматографією в тонкому шарі, колоночною хроматографією, але, в основному, зі застосуванням приладів, що серійно випускаються, газової і рідинної хроматографії на упакованих сорбентами колонках. Умови розподілу складних сумішей відпрацьовували на наповнених і капілярних колонках із застосуванням різних сорбентів, елюентів і температур. Спектральні методи, використані в дисертації, - спектроскопія протонного магнітного резонансу, ультрафіолетова й інфрачервона спектроскопія, мас-спектрометрія.
Як обов'язковий компонент запропонована й використана методологія, яка представляє собою синтез теоретичних і експериментальних досліджень, що доцільно чергуються. На прикладі численних експериментів показана достовірність визначень поліциклічних сполук у повітряному середовищі і доцільність розробленого автором підходу зі застосуванням принципів хемометрики. Запропоновано ряд рішень інженерного характеру для реалізації наукових розробок на фізичних моделях.
Виконано аналіз загальної схеми визначення забруднювачів повітря (рис.1). Реалізовані основні вимоги до відбору проб повітря, підготовки проб повітря для хроматографічних визначень. Особлива увага приділена джерелам забруднення проб, моделюванню процесів забруднення повітря. Розглянуто підхід до оцінки точності пробовідбору, як фактора точності аналізу в цілому.
Вибір способу відбору проб повітря (активного, пасивного) обумовлений метою і задачами визначення. При цьому уловлювання забруднювачів повітря сорбентами неодмінно пов'язували зі зворотним процесом – їхньою десорбцією, з огляду на втрати прямого і зворотного процесів. Найрозповсюдженіший метод екстрагування поліциклічних сполук із поверхні сорбенту відповідним розчинником усе більше витісняє метод мікрохвильової екстракції зі застосуванням ультразвуку і, як показали наші дослідження, цілком обґрунтовано.
Відбір проб повітря з широкою номенклатурою забруднювачів, вимагає врахування їхнього агрегатного стану. Для збільшення ступеня вилучення речовин з повітря розроблена конструкція пробовідбірника, що містить фільтр і сорбент. Кращі результати з адсорбції поліциклічних сполук отримані зі застосуванням як сорбентів фулеренів, фіксованих полістиролом.
