Селективное определение малых содержаний цинка(II), кадмия(II) и ртути(II) экстракционно-фотометрическим и химико-биологическим методами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

На правах рукописи

КОРОЛЕВА Марина Валерьевна

СЕЛЕКТИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛЫХ СОДЕРЖАНИЙ ЦИНКА(П), КАДМИЯ(Н) И РТУТЩИ) ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ И ХИМИКО-БИОЛОГИЧЕСКИМ МЕТОДАМИ

02.00.02 - аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Нижний Новгород, 2005

Диссертационная работа выполнена на кафедре аналитической химии Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

Научный руководитель:

Доктор химических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Кандидат химических наук, ст.н.сотр.

Зорин Аркадий Данилович

Резчиков Виктор Григорьевич Карякина Лидия Николаевна

Ведущая организация:

Нижегородский государственный технический университет (г. Нижний Новгород)

Зашита состоится » 2005 года в /О час. на заседании

диссертационного совета Д 212.166.08 пб химическим наукам в Нижегородском государственном университете им. Н.И Лобачевского (603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп^О

С диссертацией можно ознакомится в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета

Автореферат разослан «/£» ИЛгЛ^Уи? 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.х.н.

Е.В. Сулейманов

mg и4тз

леях

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В результате антропогенной деятельности, в окружающую среду поступают миллионы тонн отходов, большая часть из которы\ не утилизируется В число особо опасных, токсичных веществ, входят тяжелые металлы Одними из приоритетных поллютантов являются элементы подгруппы цинка- цинк, кадмий, ртуть. Благодаря широкому использованию в промышленности, науке и технике эти металлы и их соединения в больших количествах поступают в окружающую среду Важнейшей задачей является поиск методов контроля содержания тяжелых металлов в различных объектах. В настоящее время для целей анализа применяются различные мсюды аналитической химии' классические методы химического анализа, спектральные, хроматографические и др.

В связи с вышеизложенным, представляется актуальным исследование возможности определения малых концентраций таких опасных веществ, как ртуть, кадмий и цинк в различных объектах В рамках решения данной проблемы заслуживает внимания использование экстракционного варианта фотометрического метода. Его достоинствами являются избирательность, возможность работать как с макро-, так и с микроконцентрациями, простота аппаратуры, экспрессность

В последнее время, пристальное внимание уделяется изучению токсических свойств веществ К сожалению, физические и физико-химические методы анализа не позволяют оценить токсичность различных соединений. Для этого представляется возможным использовать химико-биологический метод анализа с применением в качестве индикаторов живых организмов.

Цель работы. Селективное экстракционно-фотометрическое и химико-биологическое определение Zn(II), Cd(II), Hg(II). Развитие химико-биологического метода. Применение полученных результатов для анализа реальных объектов.

Научная новизна работы. Рассчитаны констэнты устойчивости(К%ет ). константы экстракции(Ксх), коэффициенты распределения(О), состав ионных ассоциатов гидро-ксокомплексов цинка и иодидных комплексов кадмия с бриллиантовым зеленым, а также бромидных комплексов ртути с астрафлоксином. Найдены оптимальные условия проведения анализа. Разработаны методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка, кадмия, ртути(И), основанные на образовании ионны.ч ассоциатов комплексными анионами указанных катионов с основными красителями, с последующим экстрагированием ионных ассоциатов неполярным органическим растворителем.

Величины К,ст, Кех, D, степень экстракции для ионного ассоциата ртути(Н) отличаются от значений соответствующих констант для ассоциатов цинка(Н) и кадмия(П). Одной из основных причин наблюдаемой закономерности является большая устойчивость комплексов ртути(Н) по сравнению с комплексами цинка(П) н кад-мия(П). Последнее можно объяснить заметным усилением деформируемости ионов и их поляризующего действия в ряду Zn2+ - Cd2+ - Hg2+. Это в свою очередь сказывается на комплексообразующей способности, которая увеличивается в той же последовательности. Таким образом, различие в свойствах исследуемых ионов влияет на характеристики разработанных методик определения.

Показана возможность определения катионов исследуемых металлов с использованием индикаторных организмов - бактерий Bacillus subtilis niger. Проведено исследование влияния состава питательной среды на результаты определения. Установлено, что использование картофельно-моркоЬнро^ацд^у^щ^^^монных' рыб-

бмблиотека | -

ного, триптозного агаров и агара Чапека-Докса, позволяет улучшить метрологические характеристики методики. При исследовании влияния анионов на определение выявлено, что бромидный комплекс ртути(Н) более токсичен, чем катионы ртути(Н) (зона подавления роста заметно увеличивается); катионы других тяжелых металлов не образуют прочных и токсичных бромидных комплексов. Это обстоятельство использовано нами для селективного определения ртути(Н) в смеси катионов тяжелых металлов.

Практическая значимость работы. Разработаны методики экстракционно-фотометрического определения Zn(II), Cd(II), Hg(II) позволяющие снизить предел обнаружения, по сравнению с известными аналогичными методиками. Исследованы экстракционные процессы в системе водный раствор ионного ассоциата - органический растворитель, рассчитаны коэффициенты распределения ионных ассоциатов между органическими растворителями (бензол, толуол, четыреххлористый углерод, хлороформ) и водой. Исследовано мешающее влияние, оказываемое катионами ряда тяжелых металлов на определение катионов Zn(II), Cd(II), Hg(II). Предложен способ раздельного экстракционно-фотометрического определения указанных катионов при совместном присутствии, а также в смеси катионов тяжелых металлов. Методики апробированы при анализе реальных объектов.

Исследовано мешающее влияние, оказываемое катионами некоторых тяжелых металлов на биологическое определение исследуемых катионов. Разработана методика селективного химико-биологического определения катионов ртути(И) в смеси катионов тяжелых металлов. Полученные результаты легли в основу оформленной и направленной в Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, заявки на патент.

Положения, выносимые на защиту:

• Исследование экстракционных процессов, расчет коэффициентов распределения ионных ассоциатов. определение состава, Куст полученных ионных ассоциатов.

• Применения биологических индикаторов - бактерий Bacillus subtilis niger для определения исследуемых катионов. Влияние состава питательной среды на определение.

• Исследование возможности экстракционно-фотометрического и химико-биологического определения катионов цинка, кадмия и ртути(И) при их совместном присутствии, а также в смеси с катионами других тяжелых металлов.

Апробация работы, публикации. Основное содержание работы изложено в 16 рабо-iax (шявка на патент - 1, статей - 2, тезисов докладов - 12, материалы доклада - 1). Резулыаты работы доложены на Международном форуме "Аналитика и аналитики" (Воронеж, 2003), 111 Российской научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной аналитической химии" (Пермь, 2004), IV Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии"(Саратов, 2003), XIII Российской студенческой научной конференции "11роблемы теоретической и экспериментальной химии" (Екатеринбург, 2003) а также на 7 молодежных сессиях и конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного icKcia. включающего 27 рисунков и 28 таблиц, состоит из введения, шести глав,

заключения, выводов, и списка литературы, включающего 141 ссылку.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность доктору химических наук, профессору Туманову Александру Александровичу и кандидату химических наук, доценту Калугину Альберту Александровичу за огромную помощь при выполнении экспериментальной части диссертационной работы, обработке и обсуждении полученных результатов, а также при написании диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В литературном обзоре обоснован выбор объектов анализа -тяжелых металлов II группы побочной подгруппы, изложено токсическое действие, оказываемое выбранной группой металлов на живые организмы. Рассмотрены существующие в настоящий момент методы определения катионов этих элементов в различных объектах. Особое внимание уделено современному уровню развития различных аспектов фотометрического метода анализа и методу с использованием индикаторных организмов.

ГЛАВА 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Исходные (IM) растворы солей исследуемых катионов готовились растворением соответствующих навесок солей в дистиллированной воде. Использовались реактивы марок х.ч. и ч.д.а. Взвешивание навесок проводилось на аналитических весах марки ВЛА-200 М, с точностью ±0,0002г. Рабочие растворы меньшей концентрации готовили последовательным разбавлением непосредственно перед использованием.

Концентрации катионов в приготовленных растворах нитратов кадмия и цинка уточняли комплексонометрическим титрованием раствором трилона Б с индикатором хромогеном черным ЕТ-00. Концентрацию раствора трилона определяли титрованием стандартного раствора ZnSOj с тем же индикатором. Концентрацию нитрата рт)-ти(Н) в растворе, уточняли титрованием 0,1М фиксанальным раствором соляной кислоты с аргентитовым электродом с помощью pH -милливольтметра - 121.

Величину pH ацетатно-аммиачных буферных растворов контролировали на милливольтметре pH - 121. Индикаторным электродом являлся стеклянный электрод ЭСЛ 63-07, в качестве электрода сравнения использовался хлорид-серебряный электрод. Точность определения составляла ±0.05 ед. pH.

Оптическую плотность экстрактов измеряли на спектрофотометре СФ-46. в кюветах с толщиной поглощающего слоя 1 см.

Все органические растворители перед экстракцией насыщали водой, а воду -соответствующим экстрагентом для устранения влияния растворимости воды в экст-рагенте, а экстрагента - в воде.

В качестве биологических тест-объектов, использовали суточные культуры споровых микроорганизмов, растущих на рыбном питательном агаре при температуре (38±2)°С. Контроль чувствительности используемых тест-объектов проводили не реже одного раза в квартал по отношению к модельному токсиканту - бихромату калия.

В предлагаемой микробиологической методике в качестве индикаторных организмов использованы бактерии Bacillus subtilis niger. Для определения, в чашки Петри помешалась питательная среда, на поверхность которой высеивались бактерии путем равномерного распределения суспензии бактериальных клеток по поверхности. В питательной среде вырезались лунки, в которые помещались исследуемые раство-

ры Определение катионов проводилось по диаметру зон подавления роста бактерий, которые образовывались вокруг лунок, в которые вводились исследуемые растворы

Существует пропорциональная зависимость между концентрацией введенного исследуемого раствора и аналитическим сигналом. По мере увеличения концентрации расгвора наблюдается увеличение диаметра зоны подавления роста бактерий. Диаметр измеряли через сутки после начала эксперимента

Предлагаемая методика экстракционно-фотометрического определения исследуемых катионов заключается в следующем. В делительную воронку с притертой пробкой последовательно вводили раствор соли исследуемого металла, буферный раствор, раствор реагента, краситель и экстрагент. Содержимое делительных воронок перемешивали с помощью механической мешалки Экстракт фотометрировали на фоне раствора сравнения. Для приготовления раствора сравнения использовали все указанные реагенты, кроме соли металла.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ Zn(II), Cd(II), Hg(ll) БИОЛОГИЧЕСКИМ МЕТОДОМ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 3.1. Результаты определения ртути(Н)

Питательная среда имеет определенный состав белков, углеводов, минеральных веществ. Меняя соотношение компонентов последней, можно варьировать ее свойства и, как следствие, метрологические характеристики метода.

Для исследования нами выбраны три питательных среды: триптозный, картофельный и картофельно-морковный агары Триптозный агар наиболее богат питательными веществами, картофельно-морковный - наименее питателен Картофельный агар занимает промежуточное положение.

Получены данные о подавлении роста бактерий Bacillus subtilis niger под влиянием катионов рту1и(11) в этих питательных средах. По полученным результатам I юс I роены градуировочные зависимости в координатах "D (мм) - сМс(И)(мг/л)" и найдены минимально определяемые концентрации ртути(Н) С,„ мг/л. Результаты представлены в габл.1

Таблица 1

Минимально определяемая концентрация ртути(Н)

Питательная среда С„, мг/л

Триптозный агар 110

Картофельный агар 5W1

Картофельно-морковный агар 1-Ю'1

Установлено, что лучшим по чувствительности для определения малых содержаний р|уги(И) биологическим методом является картофельно-морковный агар. Эта ншакмьпая среда и использовалась в дальнейшем.

Уравнение градуировочной зависимости для определения катионов ртути(Н) ичсс'1 пил:

[) = (20.7±1,1)С||„Н)

Предел обнаружения составляет 0,005мг/л, С„ - минимально определяемая концентрация р|у1и(И) 0,01 мг/л (8Г=0,33).

Метлики протестированы с использованием растворов ртути(Н), приготовленных и) с|ш|дар|-шгра I^(N002 с концентрацией ^ООмг/см3 в 1М НМ03. Полученные результат представлены в габл.2

Таблица 2

Результаты тестирования биологической методики определения катионов рту-

ти(11) с использованием стандартного раствора нитрата

ртути(Н) (я=6; Р=0,95)

Введено, мг/л Определено, мг/л

0,02 0,025±0,007 0.27

0,05 0,06±0,01 0,16

0,12 0,11 ±0,01 0,10

0,5 0,48±0,03 0,07

0,75 0,75±0,04 0,05

1,2 1,15±0,07 0.05

Из табл 2 видно, что при концентрации катионов ртути(Н) 0.1 мг/л и более вышеизложенная методика позволяет получать хорошо воспроизводимые результаты, пофешность не превышает 10%.

При определении содержания катионов ртути(Н) в природных объектах, необходимо учитывать наличие в пробе других ионов и их возможное мешающее влияние на определение. За мешающее влияние принимали увеличение диаметра зоны подавления роста бактерий, значение которого выходит за пределы доверительного ишер-вала для данной концентрации ртути(П). Результаты представлены в табл.3

Таблица 3

Допустимые мольные количества посторонних ионов

Ион Сц8<1|/ СМ| ш

всл- 1 : 3

Вг' 1 :210

СГ 1 :8-10

8042' 1 : 8-10

РЬ 1 :0.5

сл» 1 :0.6

г** 1 : 1

1 :2

^ 1 :210

А13+ 1 :210

Си1* 1 :2-10

Ва" 1 : 1-10-

Са'+ 1 :3102

N3* 1 :4-Ю3

К + 1 :4-Ю3

Выбор исследованных катионов и анионов объясняется следующим: катионы тяжелых металлов часто сопутствуют ртути(Н), а кальций, алюминий, натрий, хлорид-ионы характеризуются большой распространенностью в природе. Найдены предельные отношения концентрации катионов ртути и мешающих ионов, при которых мешающее влияние еще не наблюдается. Исследование показало, что наиболее мешающими ионами при использовании биологического метода являются кадмий, цинк, никель, свинец и роданид-ионы. Поэтому необходимым условием определения ка-

тионов ртути по предлагаемой биологической методике, является удаление мешающих ионов из анализируемой смеси или их маскирование.

3.2. Результаты определения цинка(Н) и кадмия(П) Биологическое определение катионов цинка и кадмия проводилось также, как в случае катионов ртути(П). В качестве питательной среды также использовался карто-фельно-морковный агар Уравнения градуировочных зависимостей для определения катионов гп(П) и Сс1(11) имеют вид:

О = (1,15±0,08)С2л<и>. И = (2,4±0,1)Ссад

Пределы обнаружения катионов гп(Н) и Сс1(Н) составляют соответственно 0,08 и 0.04 мг/л. Правильность предлагаемой методики проверялась с использованием стандартных растворов цинка(П) и кадмия(Н). Результаты определения представлены в табл.4.

Таблица 4

Результаты тестирования биологической методики определения

Введено 2п(Н), мг/л Определено гп(Н), мг/л Введено Сс1(11), мг/л Определено С<1(И), мг/л

0,65 0,63±0,15 0,23 0,22 0,27±0,07 0,26

0,91 0,85±0,15 0,17 0,6 0,6±0,1 0,15

3,9 4,6±0,5 0,11 1,1 1,1±0,1 0,10

6,5 6,3±0,4 0,07 5,6 5,5±0,4 0,07

15,6 16,1 ±0,9 0,06 9,0 8,7±0,5 0,06

19,5 20,5±1,1 0,05 11,2 11,2±0,5 0,06

Из табл.4, видно, что вышеизложенная методика определения катионов цинка и кадмия, позволяет получать хорошо воспроизводимые результаты.

Исследование мешающего влияния посторонних ионов проводилось также как и для катионов ртути(П). Результаты представлены в табл 5

Таблица 5

Допустимые мольные количества посторонних ионов

Катион Оэди/Смии Сслп/Смеш

нё2+ 1:0,1 1:0,1

гп1+ 1:0,1

са^ 1:0,1

РЬ,!+ 1:0,5 1:0,5

1:0,5 1:0,5

1:2-10 1:210

Ре,+ 1:210 1:2-10

Си* 1:2-10 1:2-10

Ва 1:2102 1:2-101

Са 1:3-10' 1:310'

К* 1:3-103 1:3-10'

N8* 1:4,5-10-' 1:4,5-103

вСЫ" 1:5 1:5

Вг" 810 8 10

СГ 810 8-10

80/" МО2 МО'

Исследование показало, что наибольшее мешающее влияние на определение катионов цинка оказывают ртуть, кадмий, никель, свинец. При определении кадмия мешающее влияние оказывают катионы таких металлов, как цинк, ртуть, свинец, никель. Из выбранных анионов наибольшее влияние оказывают роданид-ионы, что вероятно объясняется их относительно высокой токсичностью.

Таким образом, уменьшение питательности среды способствует повышению чувствительности определения. Это объясняется большей зоной подавления роста индикаторных организмов на менее питательной среде при равных концентрациях, а следовательно повышается чувствительность и точность анализа. Это позволило нам уменьшить погрешность определения и снизить предел обнаружения практически на порядок.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ

Как указывалось выше, рассматриваемые катионы достаточно легко образуют комплексы различного состава. Нами разработаны экстракционно-фотометрические методики определения катионов цинка(П), кадмия(П) и ртути(П), основанные на образовании их анионных комплексов, которые с катионным красителем, образуют ионные ассоциаты, экстрагируемые из водной фазы неполярным растворителем, с последующим фотометрированием экстракта.

4.1. Экстракционно-фотометрическое определение катионов ртути (II)

В качестве лигандов для получения ацидокомплексов ртути нами рассмотрены анионы: а-аланина, лимонной и глутаминовой кислот, пирокатехина, 1", СГ, Вт". С этими анионами катионы ртути(И) образуют достаточно устойчивые комплексы.

При определении ртути(Н) лучшие результаты получены при использовании бромид-ионов. Несмотря на более устойчивые иодидные комплексы ртути(И), применение иодид-ионов невозможно из-за высокого значения оптической плотности контрольного опыта, обусловленного образованием прочного иодида астрафлоксина, который переходит в органическую фазу.

Изучено влияние молярного избытка КВг на оптическую плотность экстракта ионного ассоциата. Установлено, 50-ти кратного молярного избытка КВг вполне достаточно для практически полного связывания катионов ртути(И). При дальнейшем увеличении избытка лиганда, оптическая плотность экстракта остается постоянной.

Нами изучена возможность применения следующих катионных красителей: ка-тионный оранжевый Ж, катионный розовый 2С, катионный красный 2С, катионный синий, малахитовый зеленый, родамин 6Ж, родамин С, астрафлоксин, бриллиантовый зеленый. Выбор красителя основывался на том, что экстракт ионного ассоциата должен быть устойчивым и иметь наибольший молярный коэффициент светопоглоще-ния. Наилучшие результаты получены при использовании астрафлоксина (табл.6). Как следует из данных табл.6 наибольшую оптическую плотность имеют экстракты ионных ассоциатов, образованных красителями астрафлоксином и бриллиантовым зеленым. Однако применение астрафлоксина позволяет получить более устойчивый ионный ассоциат.

Таблица 6

Влияние природы красителя на значение оптической плотности _экстракта ионного ассоциата ГН^ВпУЮ* _

Краситель Устойчивость ИА во времени, мин

Астрафлоксин 0,56 120

Бриллиантовый зеленый 0,43 30

Малахитовый зеленый 0,34 25

Родамин С 0,28 25

Родамин 6Ж 0,23 25

Катионный синий 0.20 10

Катионный красный 2С 0,15 5

Катионный розовый 2С 0,11 5

Катионный оранжевый Ж 0,08 5

Избыточное количество красителя необходимо для смещения равновесия в сторону образования ионною ассоциата. Нами изучено влияние молярного избытка аст-рафлоксина на оптическую плотность экстрактов ионного ассоциагов рту|и(11).

Показано, что 50-и кратного молярного избытка астрафлоксина достаточно для получения удовлетворительных результатов. Ббльшие молярные избы I ки не оказывают влияния на результаты определение ртути (II).

Вклад в формирование аналитического сигнала вносят несколько одновременно идущих процессов, на которые может влиять изменение кислотности среды. Это диссоциация красителя, образование и экстракция ионного ассоциата. Поэтому экспериментальные данные о зависимости оптической плотности экстрактов ионных ас-социатов от кислотности водной фазы важны для нахождения оптимальных условий определения. Влияние кислотности водной фазы на значение оптической плотности экстрактов ионных ассоциатов представлено на рис. 1

А ,

0.4

Рис. I Влияние рН водной фазы на оптическую плотность бензольных экстрактов [1^гэ)'АР+. 0,2 мг/л ад»)

Из рис. 1 следует, что при экстракционно-фотометрическом определении рту-1И (II) но реакции с астрафлоксином оптимальным является значение рН равное 3,0. ">ю можно объяснить тем, что в более кислой среде вероятно образуются бромидные комплексы ртути(П) другого состава, а при увеличении рН начинается процесс гидролиза красителя и ионов ртути(Н).

Для извлечения образующихся ионных ассоциатов в качестве экстрагентов, исследованы бензол, толуол, четыреххлористый углерод, хлороформ. Экстракция более полярными растворителями, чем бензол протекает со значительным извлечением краен [еля. Установлено, что применение бензола, дает наилучшие результаты.

Для изучения устойчивости экстрактов во времени измеряли значение оптической плотности экстрактов ионных ассоциатов в течение 2ч с интервалом 5 мин. За указанное время оптическая плотность снижается не более чем, на 10% от первоначального значения.

Состав, полученного ионного ассоциата определяли методом Бента-Френча. Установлено, что ионный ассоциат образован однозарядным анионным бромидным комплексом ртути(П) и однозарядным катионом астрафлоксина в соотношении 1:1. Таким образом формула ионного ассоциата [Н§Вг3]'АР*.

Коэффициент распределения и степень извлечения являются одними из важных величин в теории экстракционного распределения и их экспериментальное определение необходимо для более точного представления и понимания процесса экстракции. Кроме того, эти величины позволяют выбирать оптимальные условия проведения анализа. Для нахождения коэффициента распределения и определения степени извлечения ионного ассоциата [Р^Вг^'АР* из водной фазы, проводилась последовательная многократная (семикратная) экстракция и измерение оптических плотностей экстрактов на фоне контрольного образца.

Результаты представлены в табл.7. Значения коэффициента распределения и степени извлечения при изменении концентрации ртути(Н) в несколько раз, остаются практически постоянными.

Таблица 7

Значения коэффициента распределения (И) и степени извлечения (Е,%) ионного ассо-

циата АР[НйВгз] при разных концентрациях ртути(Н) в растворе.

СнаМЬ мг/л О Е,%

0,05 67±3 86±5

0,1 68±3 87±5

0,2 68±3 88±5

0,4 67±3 87±5

Экстракцию в рассматриваемой системе можно охарактеризовать константой экстракции К«:

\ИЯВг-}{АГ} уст,, _ {{Н8Вг,}АГ)„

{[НеВг,]АП {[НеВг,]А/)

- константа распределения ионного ассоциата

КУС1 =- - константа устойчивости ионного ассоциата

У №Вг,-][4Г]

Значение константы экстракции Кех рассчитывали используя данные метода Бента-Френча. Так как значение коэффициента распределения(О) не изменяется при изменении концентрации ртути(И), можно считать его равным константе распределения Ко- Следовательно Ку^К^,/ О.

В табл.8 представлены значение Кех, Куст ионного ассоциата ртути(Н) для нескольких концентраций ртути(Н).

Таблица 8

Значения К.,, К

СмеШ). мг/л к.. Состав ионного ассоциата

0,05 (б^О^НО-* (4,1±0,2)-105 1:1

0,1 (6А±0А)\0> (4,3±0,3)-10:> 1:1

0,2 (6,0±0,4)103 (4,0±0,2)105 1:1

0,4 (6,7±0,4)10'' (4,6±0,3)105 1:1

Как следует из данных табл 8 состав получаемого ионного ассоциаш и значение константы устойчивости остаются постоянными в указанном диапазоне концентраций ионов ртути(Н). Из представленных результатов следует, что образующийся ионный ассоциат обладает достаточной устойчивостью.

Для определения катионов ртути(Н) построена градуировочная зависимость Уравнение зависимости имеет вид А=(3,1±0,2) Сц6(М).

Предел обнаружения, С||||пот составляет 0,006 мг/л. молярный коэффициент светопоглощения (9,6±0,5)104 л/(моль см).

Правильность предлагаемой методики проверялась с использованием растворов ртути(Н), приготовленных из стандарт-титра Определение проводили по вышеописанной методике.

Таблица 9

Результаты определения катионов ртути(Н) (п=6: Р=0,95)_

Введено, мг/л Определено, мг/л 8Г

0,050 0,055±0,007 0,12

0,10 0,105±0,007 0,07

0,20 0,19±0,01 0,05

0,25 0,26±0,01 0,05

0,30 0,29±0,01 0,04

0,350 0,355±0,017 0,04

0,40 0,39±0,02 0,04

Анализируемая проба наряду с определяемым компонентом может содержать ряд других элементов, поэтому нами было исследовано их мешающее влияние на оп-

ределение ионов ^(П). Результаты исследования приведены в табл.10

Таблица 10

_Предельно допустимые мольные избытки посторонних ионов_

Катион С||а2+/См01||

1 5 102

АГ 1 510"

Са2+ 1 5102

си* 1 610г

1 6'Ю2

Со1* 1 61 о2

МГ 1 6-102

а.* 1 6Юг

1 1-10-*

Нл 1:4,5-103

Из табл.10 видно, что мешающее влияние катионов наиболее часто сопутствующих ртути(Н) в анализируемых пробах, начинает сказываться при более чем при

12

500 кратных молярных избытках по отношению к содержанию ртути(Н). Влияние таких анионов, как ЫОз", ЯО/', СГсказывается при более, чем тысячекратном их молярном избытке по отношению к содержанию исследуемых катионов ртути(Н).

4.2. Экстракционно-фотометрическое определение катионов цинка(П) и кадмия(П)

В качестве лигандов для получения отрицательно заряженных комплексов цинка нами рассмотрены анионы: лимонной и глутаминовой кислот, пирокатехина. ОН", СГ Для кадмия ~ анионы- а-аланина, р-фенил-а-аланина, лимонной кислоты. Г, СГ.

Наши исследования показали, что для кадмия(Н) оптимальным является применение Гионов, в случае катионов цинка(Н) - гидроксидных ионов Использование лимонной и глутаминовой кислот в качестве лигандов не приемлемо, так как маловероятно образование ионных ассоциатов. экстрагирующихся неполярными экстраген-тами. Применение более полярных экстрагснтов приводит к значительному извлечению красителя Ионные ассоциаты для кадмия(Н). в состав которых входят анионы и-аланина и р -фенил а-аланина, пирокатехина и хлорид-ионы неустойчивы (окраска экстрактов исчезает через 15 мин) и характеризуются низкими значениями молярного коэффициента светопоглощения.

Использование 50-кратного молярного избытка К] и 100-кратного молярного избытка КОН по отношению к содержанию катионов кадмия и цинка, соответственно. достаточно для получения воспроизводимых результатов. Большие избытки ио-дид- и гидроксид-ионов не оказывают мешающего влияния на определение.

Изучена возможность применения для определения катионов цинка, кадмия и ртути(П) ряда катионных красителей: катионный оранжевый Ж, катионный розовый 2С, катионный красный 2С. катионный синий, малахитовый зеленый, родамин 6Ж. родамин С, астрафлоксин. бриллиантовый зеленый.

Всем перечисленным выше требованиям к красителям наиболее полно удовлетворяют бриллиантовый зеленый и астрафлоксин. Ионные ассоциаты образованные этими красителями устойчивы во времени и характеризуются большими значениями оптической плотности. Однако, как будет показано ниже, для получения удовлетворительных результатов, необходимо поддерживать рН водной фазы 9-11. Астрафлоксин в таких условиях образует незаряженную гидроксоформу хорошо извлекаемую неполярным органическим растворителем. Бриллиантовый зеленый, по-видимому, образует аналогичную форму в более щелочной среде, так как экстракт холостого опыта в данных условиях практически бесцветен. Таким образом, в качестве красителя нами был выбран бриллиантовый зеленый.

Для получения удовлетворительных результатов достаточно 100-кратного молярного избытка бриллиантового зеленого по отношению к содержанию катионов кадмия и цинка Дальнейшее увеличение содержания красителя не влияет На определение катионов.

При определении содержания катионов цинка и кадмия с красителем бриллиантовым зеленым, необходимо поддерживать рН равное 11,0 и 9,0 соответственно (рис.3,4).

0,8 Л

(

0,6 0.4 0,2 О

10

12

рН

Рис.3 Влияние рН водной фазы на оптическую плотность бензольных экстрактов ионного ассоциата цинка (0,6 мг/л 2п(Н))

РН

2 4 6 8 10 12 Рис.4 Влияние рН водной фазы на оптическую плотность бензольных экстрактов ионного ассоциата кадмия (0,3 мг/л Сё(11))

Результаты экстракционно-фотометрического определения катионов цинка и кадмия в виде ионных ассоциатов их ацидокомплексов с катионным красителем бриллиантовым зеленым зависит от кислотности водной фазы в большей степени, чем определение ртути(11). На рис.3,4 наблюдается резкий максимум, в отличие от подобной зависимости для ионов ртути, представленной на рис. 1. Это объясняется разницей в устойчивости получаемых ионных ассоциатов.

В качестве зкстрагента использовали бензол. Величина оптической плотности бензольных экстрактов ионных ассоциатов сохраняется в течении 2ч. За указанное время значение оптической плотности снижается не более чем, на 10% от первоначального значения.

Состав ионных ассоциатов соответствует 1:1, их формулы имеют вид:

[2п(0Н)з]В7. и [с<и3]вг.

Экспериментально определены коэффициент распределения и степень извлечения ионных ассоциатов кадмия и цинка бензолом из водной фазы. При изменении концен фаций катионов значения коэффициента распределения и степени извлечения осгакнся постоянными (табл.11).

Таблица 11

Значения ко>ффициенгов распределения (О) и степени извлечения (Е,%) ионных ассоциатов [£п(ОН)з]В2 и [С<Ц3]В2 при разных концентрациях катионов 2пг* и С<12+.

С/ЛИ), мг/л О Е,% Сслиь мг/л О Е,%

0,2 32±2 76±4 0,1 40±3 80±4

0,4 28±2 74±4 0,3 38±2 79±4

0.6 30±2 75±4 0,5 42±2 81±4

Расчет констант устойчивости ионных ассоциатов цинка(П) и кадмия(П) показал. что они практически равны между собой и составляют величину, на порядок меньшую, чем КН1 ионного ассоциата ртути АР[^Вг3]. Причиной указанных результатов возможно является большая устойчивость получаемых анионных комплексов Н8Вг3\

Таблица 12

Величины кометам I устойчивости и состав ионных ассоциатов цинка и кадмия

при разных концентрациях Хп~* и С(12*.

состав состав

С/щи). 41/л ионного ассоциата Сели,, мг/л К5СГ ионного ассоциата

0.2 (3.4±0,2)10- 1:1 0,1 (4.2±0.2)-10' 1:1

0,4 (3,0±0,2)102 1:1 0,3 (4.5±0.2)-10" 1:1

0.6 (3.5±0.2) 10" 1:1 0.5 (4.1±0.2)10' 1:1

^ Как видно из табл. 12, при изменении концентрации катионов гп(Н), С<1(11) кон-

станты устойчивости и состав ассоциатов остаются постоянными.

Для определения катионов были построены градунровочные зависимости. Уравнение градуировочной зависимости для цинка(Н) имеет вид А=( 1.23±0,07)-С/1,(ц1. С™,, 0.45=0.01 мг/л.

Молярный коэффициент светопоглошения равен (2.7±0,1)-104 л/(мольсм).

Градуировочная зависимость для кадмия(И) описывается уравнением

А={1.7±0Л) Ссли(, Ст1„ о »5=0,01 мг/л.

Молярный коэффициент светопоглошения равен (5.1±0.3)104 л/(мольсм).

Правильность методик проверялась с использованием стандартных растворов цинка(Н) и кадмия(И). Результаты представлены втабл.13

Таблица 13

Результаты определения катионов цинка(Н) и кадмия(П) (я=6; /"=0,95)

Введено гп(11), мг/л Определено гп(П), мг/л в, Введено С<1(Н), мг/л Определено С<1(11). мг/л Я

0.16 0,18±0.02 0.11 0,08 0.08±0.01 0.12

0.200 0,206±0,015 0,07 0,12 0.13±0.01 0.07

0,40 0,38±0,02 0,06 0,28 0.30±0.02 0.06

0,52 0,52±0,03 0,05 0,34 0.33±0,02 0.06

0,65 0.63±0,02 0,04 0,56 0,57±0.03 0.05

0,78 0,76±0,03 0,04 0,90 0.89±0,04 0.04

Из табл.13 видно, что с использованием разработанной методики получены хорошо воспроизводимые результаты.

Исследовано мешающее влияние некоторых ионов на определение катионов гп(11). С<1(11). Результаты приведены в табл.14.

Таблица 14

Допустимые мольные количества посторонних ионов при определении катионов цинка(Н) и кадмия(Н)._

Катион С7п(1|/Сии1, Ссс1(н/Сма11

1:0,1 1:0,1

1:0,1

Ы* 1:0,1

1:3-10 1:3-10

РЬ^ 1:5 10 1:5-10

Ре'" 1:510 1:510

Си'+ 1:510 1:2-ю1

АГ 1:2-1 С 1:3-10'

Са" 1:4-10' 1:4 10'

Ыа+ 1:6-10' 1:6-1 С

Из данных табл.14 видно, что наибольшее мешающее влияние на определение катионов цинка оказывают катионы ртути(И), кадмия(П), свинца(П), и никеля(П). При определении кадмия(П), мешающее влияние оказывают катионы таких металлов, как цинк(Н), ртуть(Н), свинец(Н), никель(Н). Поэтому необходимым условием определения по предложенным методикам, является удаление мешающих ионов из анализируемой смеси или их маскирование.

ГЛАВА 5. РАЗДЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТИОНОВ ЦИНКА, КАДМИЯ И РТУТИ(Н) 5.1. Химико-биологическое определение ртути(Н) в смеси катионов тяжелых металлов

Наряду с исследованием мешающего влияния катионов некоторых металлов на определение катионов ртути, в работе проведено также исследование влияние анио-иов на определение ртути(П). Такие анионы, как: хлориды, бромиды, иодиды, сульфаты оказывают влияние на состояние системы. Наблюдается образование весьма прочных, более токсичных, чем катионы ртути(Н) ацидокомплексов, что приводит к увеличению зоны подавления роста бактерий. Наибольший эффект наблюдается при добавлении галогенид ионов, особенно бромид-ионов. Последнее объясняется обра-юванием прочного бромидного комплекса ртути(Н), вероятно более токсичного, чем катионы ртути(И). Увеличение молярного избытка раствора бромида калия сверх сорокакратного не приводит к изменению размеров зоны подавления роста бактерий. Добавление раствора КВг в растворы, содержащие катионы кадмия, цинка, меди, никеля и др.. мешающие при определении ртути(Н), не вызывает увеличения зоны подавления. Это связано, вероятно, с тем, что указанные катионы, в отличие от катионов ртути(П) не способны образовывать прочных бромидных комплексов.

Вышеизложенное позволило разработать методику селективного химико-биологического определения ртути в присутствии катионов некоторых тяжелых ме-Iаилов. В растворы с различным содержанием катионов ртути(И) вводили раствор КВг в концентрации не менее сорокакратного молярного избытка, по отношению к р|уш(П). По результатам эксперимента построена градуировочная зависимость: "прирост зоны подавления роста бактерий(50) от (моль/л)". Прирост зоны 50 соответствовал разности между диаметрами зон, полученных при использовании бромидпою комплекса ртути(П) и катионной формы ртути(Н).

Уравнение фадуировочного графика имеет вид:

3 0=(1,83±0,06)СН|!(1|)+(3,6±0,1).

Для определения ртути(П) в присутствии смеси катионов - кадмия, цинка, меди, никеля, свинца, кобальта в раствор, содержащий катионы ртути вводили необходимый объем раствора КВг, и 200 кратные молярные избытки указанных катионов. Из табл 15 видно, что в смеси указанных катионов ртуть(Н) можно определять со средней погрешностью 10 %. При содержании ртути(Н) менее 0,1мг/л погрешность определения увеличивается.

Таблица 15

Результаты определения ртути(П) в присутствии смеси 200-кратных избытков ионов

цинка, кадмия, меди, никеля, свинца и кобальта (п=6; Р=0,95)

Введено ртути(Н) мг/л Определено ртути(И), мг/л

0,05 0,04 ±0,01 0,24

0,075 0,075 ±0,012 0,15

0,10 0,09 ±0,01 0,11

0,50 0,45 ± 0,04 0,09

0,75 0,77 ± 0,06 0,08

1,2 1,3 ±0,1 0,08

Таким образом, перевод ртути в форму бромидного комплекса, дает возможность селективного химико-биологического определения ртути(И) в присутствии 200 кратного молярного избытка катионов тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди, цинка, никеля, кобальта).

Раздельное определение цинка и кадмия с использованием биологических индикаторов не представляется возможным из-за практически одинаковой токсичности и комплексообразующей способности данных катионов.

5.2. Экстракцнонно-фотометрическое определение цинка(11), кадмия(Н), ртути(П) в присутствии посторонних ионов

5.2.1. Определение ртути(П) в присутствии смеси катионов тяжелых металлов

Определение катионов ртути(Н) проводилось в присутствии смеси таких катионов как цинк, кадмий, медь, никель, свинец, кобальт, железо. Как следует из табл.14 эти катионы начинают оказывать влияние на определение при более чем 500 кратном избытке по отношению к содержанию в пробе катионов ртути(11).

Таблица 16

Результаты определения ртути(Н) в присутствии смеси 200-кратных избытков ионов

цинка, кадмия, меди, никеля, свинца, кобальта, железа (п=6; Р=0,95)

Введено, мг/л Определено, мг/л «г

0,050 0,055±0,008 0,14

0,10 0,10±0,01 0,10

0,200 0,207±0,015 0,08

0,25 0,26±0,02 0,07

0,30 0,32±0,02 0,06

0,35 0,36±0,02 0,05

0,40 0,41 ±0,02 0,04

При определении Щ(П) добавляли 200-кратный молярный избыток всех указанных катионов. В этих условиях их мешающее влияние не наблюдается и можно

получить достоверные результаты, кроме того, не требуется слишком большой избыток реактивов. Из данных табл.16 видно, что в смеси катионов ионы ртути(И) можно определять со средней погрешностью 8%. При содержании ртути(Н) менее 0,1мг/л погрешность определения несколько увеличивается.

5.2.2. Определение циика(П) и ртути(Н), кадмия(П) и ртути(Н) при совместном присутствии.

Разработана методика раздельного определения ртути(Н) и ципка(П), ртути(Н) и кадмия(П). основанная на принципе аддитивности оптической плотности. Результаты определения представлены в табл. 17.

Таблица 17

Результаты определения цинка(Н) и ртути(Н), кадмия(П) и ртути(П) при совместном присутствии ( п=6, Р=0,95)

Катион Введено, мг/л Определено, мг/л Катион Введено, мг/л Определено, мг/л 8Г

Нё(П) акт 0,10 0,35 0,09±0,01 0,33±0,02 0,11 0,07 Н8(И) С<1(Н) 0,30 0,34 0.31 ±0,02 0,35±0.02 0.06 0.06

Нё(Н) гщ\\) 0,16 0,25 0.16±0,01 0,27±0,02 0,07 0,07 н«(11) С<1(И) 0,10 0,20 0,11 ±0,01 0.20±0,01 0.09 0,05

118(Н) гп(П) 0.25 0,16 0,25±0,01 0.16±0,02 0,05 0,11 нё(11) Сс1(Н) 0,20 0,10 0,20±0,01 0.11 ±0,01 0,06 0,04

118(11) гт) 0,40 0,16 0,42±0,02 0,17±0,02 0,05 0,10 н8(И) Сс1(П) 0,40 0,07 0,39±0,02 0.067±0,008 0,05 0,12

Из табл.17 видно, что с помощью предложенной методики катионы ртути(И) и цинка(П). ртути(И) и кадмия(Н) можно определять раздельно при совместном присутствии с погрешностью около 10%.

Раздельное определение катионов кадмия и цинка при их совместном присутствии в принятых условиях эксперимента, не представляется возможным. Последнее обусловлено тем, что значения констант устойчивости комплексов рассматриваемых катионов близки.

ГЛАВА 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТИОНОВ ЦИНКА, КАДМИЯ И РТУТИ(Н) В РЕАЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ 6.1. Определение ртути(Н) в строительных материалах

Разработанная методика экстракциоино-фотометрического определения ртути(Н) использована для анализа загрязненных ртутью строительных материалах .

Таблица 18

Результаты определения ртути(П) в строительных материалах

Образец Градуировочный график (п=6, Р=0,95) Данные областного центра госсанэпидемнадзора, мг/кг

Определено, мг/кг Я

Кирпич 5.3±0.4 0,07 5

Плитка керамическая 6,5±0,5 0,08 6

Песок 6,0±0,4 0,06 6

Из данных табл.18 следует, что погрешность определения по предлагаемой методике не превышает 8%.

6.2. Определение цинка(П) в биологически активной добавке «Дискавери»

Методика экстракционно-фотометрического определения цинка(П) использована для определения цинка(П) в биологически активной добавке (БАД) «Дискавери» (Производитель- ООО Арт Лайф, г.Томск. Паспортные данные: Змг 2п(П)/табл., ш(табл)=0,5г).

Результаты представлены в табл. 19

Таблица 19

Определение катионов цинка в биологически активной добавке по градуиро-вочному графику и методом добавок. (п=6, Р=0,95)

Образец, № Метод градуировочного графика Метод добавок р 1 >кш р - ■ таот

Определено Яг Определено в, ? 1ШЮ1

мг мг/г мг мг/г

1 2,8±0,2 5,5±0,4 0,07 2,7±0,2 5,4±0,4 0,07 1.1 5.1 0,90 3.17

2 1,8±0,1 5,8±0,3 0,06 1,8±0,1 5,9±0,3 0,06 1,0 5,1 0,00 3,17

3 1,15±0,08 5,7±0,4 0,07 1,2±0,1 5,7±0,4 0,08 1.4 5,1 0,98 3.17

Для анализа результатов полученных двумя методами использовали распределение Фишера (Р-распределение). Для двух выборочных совокупностей с дисперсиями д/ и дг и числом степеней свободы/¡=пг\ и/2=и2-1 рассчитывали Р„,.и1=<5//бЬ (■<5/><5г) Сравнение Г>к<_„ с Ртабл показывает, что для данных образцов Г1ки, < Г,аб|. Таким образом, можно сделать вывод, что расхождение между дисперсиями незначимо.

Для того, чтобы выяснить есть ли статистически значимая разница в результатах анализа, полученными методом градуировочного графика и методом добавок использовали ¿-распределение.

Рассчитывали среднее взвешенное двух дисперсий:

р_(я,-')<?,+("г^

п,+и, -2

_х-г I п,п,

1 жея .[

•Л2 V". +"2

Сравнение / м„ и I ,„аб, при числе степеней свободы/=П|+п2-2 и уровне значимости />=0,01, показывает, что I ж„ < I та6я Следовательно, расхождение между средними незначимо и обе выборочные совокупности принадлежат к одной генеральной совокупности.

Результаты обоих методов можно рассматривать как результаты одной выборки. Погрешность определения не превышает 8%.

6.3. Определение кадмия(П) в искусственно синтезированных сорбентах Исследована возможность использования разработанной методики экстракци-онно-фотометрического определения кадмия(П) для анализа искусственно синтезированных сорбентов Результаты исследования представлены в табл 20

Таблица 20

Определения катионов кадмия(П) в искусственно синтезированных сорбентах по градуировочному графику и методом добавок. (п=6,Р=0,95)

Сорбент Метод градуировочного графика Метод добавок F 1 wen Ртабл ^ ТМИ t таоч

Определено, мг/г S, Определено, мг/г Sr

Cdu5Ti2(P04)3 120±9 0,08 123±10 0,08 1,1 5,1 0,53 3.17

Cd„5Zr2(PO<)3 102±8 0,08 98±10 0,09 1,2 5,1 0,82 3,17

Из табл.20 видно, что расхождение между данными, полученными методом градуировочного графика и методом добавок, незначимо. Результаты обоих методов можно рассматривать как результаты одной выборки. Погрешность определения в среднем не превышает 9%.

Достоверность результатов, полученных при определении катионов цинка, кадмия. ртути(Н) в различных объектах проверена сравнением с данными атомно-абсорбционного метода. Результаты представлены в табл.21

Таблица 21

Результаты определения цинка(Н), кадмия(И) и ртути(Н) в анализируемых пробах по разработанным методикам и атомно-абсорбционным методом (п=6,Р=0,95)

Образец Разработанная методика Метод ААС F 1 ЖС11 F-габл f 7КСП f moöi

Определено Sr Определено S,

Кирпич Hg(II) 5,3±0,4 мг/кг 0,07 5,5±0,4 мг/кг 0,07 1,1 5,1 0,91 3,17

Сорбент Cd(II) 102±8 мг/г 0,08 98±7 мг/г 0,07 1,4 5,1 0,92 3,17

БАД Zn(II) 5,8±0,3 мг/г 0,06 6,0±0,4 мг/г 0,07 1,5 5,1 0,90 3,17

Из табл.21 видно, что расхождение между данными, полученными по разработанным методикам экстракционно-фотометрического метода и методом ААС, незначимо. Результаты обоих методов можно рассматривать как результаты одной выборки.

ВЫВОДЫ

1 Разработана методика биологического определения катионов цинка, кадмия и ртути в водных растворах с применением в качестве аналитических индикаторов бактерий Bacillus subtilis niger и питательной среды - картофельно-морковного агара. Пределы обнаружения составляют 0,02; 0,01 и 0,005 мг/л для цинка(П), кадмия(Н) и ргути(И) соответственно Разработана методика селективного химико-биологического определения ртути(П) на фоне ряда катионов тяжелых металлов, основанная на образовании прочного и токсичного бромидного комплекса ртути(Н).

2 Определен состав, константа устойчивости ионных ассоциатов гидроксоком-плексов цинка(Н) с бриллиантовым зеленым, иодидных комплексов кадмия(Н) с бриллиантовым зеленым и бромидных комплексов ртуги(И) с астрафлоксином. Установлено, что во всех исследуемых ионных ассоциатах отношение концентраций кати-онной и анионной частей соответствует 1:1.

3 Рассчитаны коэффициенты распределения полученных ионных ассоциатов. Они составляют соответственно (30±2) для цинка, (40±3) для кадмия и (68±3) для ртути.

4 Разработаны методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка, кадмия и ртути. Пределы обнаружения составляют соответственно 0,01,

0.01.и 0,006 мг/л.

5. Исследовано взаимное влияние изучаемых ионов и влияние других катионов тяжелых металлов на результаты определения. По результатам исследования разработана методика селективного экстракционно-фотометрического определения ртути в присутствии смеси 200-кратных избытков ионов цинка, кадмия, меди, никеля, свинца, кобальта. Разработаны методики раздельного определения катионов ртути и цинка, а также ртути и кадмия при совместном присутствии.

6. С применением разработанных методик проведен анализ проб строительных материалов, сорбентов и биологических добавок на содержание ртути, кадмия и цинка соответственно. Показано, что предложенные методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка, кадмия и ртути могут применяться для анализа реальных объектов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Заявка «Селективный способ определения ртути с использованием биологических индикаторов» / А.Д.Зорин, В.Ф.Занозина, A.A. Калугин, М.В. Королева №2004100516, заявлено 05.01.2004.

2. Королева, М.В. Определение ртути(И) биологическим и фотометрическим методами / М.В. Королева, А А. Калугин, A.A. Туманов, А.Д. Зорин Н Аналитика и контроль. - 2003. - Т. 7, №3. - С. 262-266 .

3. Цианиновый краситель астрафлоксин - реагент для селективного экстракционно-фотометрического определения микроколичеств ртути(И) / М.В. Королева [и др.] // Журн. аналит. химии. - 2005. - Т. 60, №9. - С. 917-920.

4 Крестьянинов, П.А. Биологические методы в Аналитической химии / П.А. Кре-стьянинов, О.В. Крюкова, М.В. Королева // Актуальные проблемы естествознания: докл. XV межвуз. студ. конф., Москва - Нижний Новгород, 20 апреля. 2001. - С.39.

5. Туманов, A.A. Совместное действие тяжелых металлов на бактерии при определении их катионов биологическим методом анализа / A.A. Туманов, П А. Крестьянинов, М.В. Королева // Аналитика и аналитики: докл. Междунар. форума., Воронеж, 2 -6 июня. 2003.-С.121.

6. Королева, М.В. Разработка биологических методов определения ртути в водных растворах/ М.В. Королева // Актуальные проблемы естествознания: докл. XVI межвуз. студ. конф., Москва - Нижний Новгород, 20 - 21 апр. 2002. - С. 110.

7. Некоторые катионные красители как реагенты для экстракционно-фотометрического определения ртути(П) в водных растворах/ A.B. Ерохин, И.В. Рож-кина, М.В. Королева, A.A. Калугин // докл. VI конференции молодых ученых химиков Нижнего Новгорода, Нижний Новгород, 14 - 16 мая. 2003. - С.31 - 32.

8. Королева, М.В. Определение ртути(П) биологическим методом / М.В. Королева, A.A. Калугин, А.Д. Зорин // докл. VIII Нижегородской сессии молодых ученых, Ниж-

21

ний Новгород, 20 - 25 апр. 2003. - С.152 - 153.

9. Калугин, A.A. Экстракционно-фотометрическое определение микроколичеств ртути(Н) с астрафлоксином в водных растворах/ A.A. Калугин, М В. Королева, А.В Ерохин // Проблемы теоретической и экспериментальной химии- докл ХШ росс студ научной конф., Екатеринбург, 28 сент. 2003. - С.268.

10 Определение ртути(П) биологическим и фотометрическим методами в водных растворах/ А.А Калугин, М В Королева, И В. Рожкина, О.А Лакеева // Проблемы теоретической и экспериментальной химии- докл. XIII росс студ научной конф, Екатеринбург, 28 сент. 2003. - С. 274.

11 Экстракционно-фотометрическое определение ассоциатов ацидокомплексов рту-ти(Н) с астрафлоксином в водных растворах / A.B. Ерохин, М В Королева, А А. Калугин, А.Д Зорин // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии: докл IV всеросс. конф. молодых ученых, Саратов. 23-25 июня 2003 - С 154

12 Королева, М.В. Определение ртути(Н) экстракционно-фотометрическим методом и с использованием биологических индикаторов / М В. Королева, А.Д Зорин, А.А Калугин // докл IX Нижегородской сессии молодых ученых, Нижний Новгород, 25 -30 апр. 2004. - С.23 - 24.

13 Королёва, MB Экстракционно-фотометрическое определение катионов кадмия (II) в водных растворах / М В Королёва, А.Е Жидкова // Актуальные проблемы естествознания- докл. XVII межвуз студ. конф , Москва - Нижний Новгород, 20 мая 2004. -С.65.

14 Использование катионных красителей для экстракционно фотометрического определения катионов ртути и кадмия / М.В. Королева, А.Д. Зорин, А.А Калугин, В.Ф. Занозина // Проблемы теоретической и экспериментальной аналитической химии: докл III росс, научная конф., Пермь, 25-26 ноября 2004. - С 161.

15 Экстракционно-фотометрическое определение катионов ртути и кадмия / М.В Королева, А Д Зорин, A.A. Калугин, В.Ф. Занозина // Проблемы теоретической и экспериментальной аналитической химии: материалы докл. III росс, научная конф., Пермь. 25-26 ноября 2004. - С 157 - 160.

16 Королева, MB. Экстракционно-фотометрическое определение малых содержаний цинка(Н) и кадмия(И) / М.В. Королева, Е В Воронова, H.A. Галкина // Актуальные проблемы естествознания: докл. XVIII межвуз. студ. конф., Москва - Нижний Новгород, 21 мая 2005. - С.78.

Подписано к печати 23.11.2005. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Заказ 1594. Тираж 100.

Типография Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. Лицензия № 18-0099 603000, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37.

»2 2442 0

РЫБ Русский фонд

2006-4 26558

г

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Краткая характеристика исследуемых элементов.

1.1.1. Поступление тяжелых металлов в окружающую среду.

1.1.2. Токсичность тяжелых металлов.

1.2. Аналитическая химия исследуемых элементов.

1.2.1. Химические методы анализа.

1.2.2. Физические методы анализа.

1.2.3. Физико-химические методы анализа.

1.2.4. Биологические методы анализа.

ГЛАВА 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Оборудование, реактивы и материалы.

2.1.1. Оборудование для фотометрического анализа.

2.1.2. Оборудование для биологического анализа.

2.1.3. Реактивы и материалы.

2.2. Методика определения катионов элементов с использованием биологических индикаторов.

2.2.1. Подготовка посуды и индикаторных организмов.

2.2.2. Выполнение эксперимента.

2.3. Методика экстракционно-фотометрического определения катионов исследуемых элементов.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ Zn(ll), Сё(П), ^(11) БИОЛОГИЧЕСКИМ МЕТОДОМ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Результаты определения ртути(П).

3.2. Результаты определения цинка(И) и кадмия(П).

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ.

4.1. Экстракционно-фотометрическое определения ртути(Н).

4.1.1 .Выбор лиганда.

4.1.2.Выбор красителя.

4.1.3 .Выбор кислотности водной фазы.

4.1.4.Выбор экстрагента.

4.1.5.Исследование устойчивости экстрактов ионных ассоциатов.

4.1 .б.Определение состава и Куст полученного ионного ассоциата ртути(П).

4.1.7.0пределение коэффициента распределения и степени извлечения ионного ассоциата ртути(И).

4.1.8.Построение градуировочной зависимости для экстракционно-фотометрического определения ртути(П).

4.1.9.Проверка правильности определения ртути (II) методом "введено-определено"

4.1.10.Исследование мешающего влияния различных ионов на определение ионов Н£(П).

4.2. Экстракционно-фотометрическое определение катионов цинка(П) и кадмия(П).

ГЛАВА 5. РАЗДЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТИОНОВ ЦИНКА(И), КАД-МИЯ(И) И РТУТИ(П).

5.1. Химико-биологическое определение ртути(Н) в смеси катионов тяжелых металлов.

5.2. Экстракционно-фотометрическое определение цинка(П), кадмия(П), ртути(И) в присутствии посторонних ионов.

5.2.1.Определение ртути(П) в присутствии смеси катионов тяжелых металлов.

5.2.2,Определение цинка(Н) и ртути(П), кадмия(И) и ртути(И) при совместном присутствии.

ГЛАВА 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТИОНОВ ЦИНКА(И), КАДМИЯ(П) И РТУ-ТИ(П) В РЕАЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ.

6.1. Определение ртути(П) в строительных материалах.

6.2. Определение цинка(П) в биологически активной добавке "Дискавери".

6.3. Определение кадмия(П) в искусственно-синтезированных сорбентах.

Актуальность темы

Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему влиянию человека на материальные процессы, происходящие на планете. В прошедшие десятилетия в процессе развития технологий была оставлена без внимания опасность непреднамеренного побочного антропогенного воздействия на природу. Естественные изменения происходят столь медленно, что для всего живого на Земле сохраняется возможность генетического приспособления к изменению окружающей среды, в то время как антропогенное вторжение в природу не оставляет никаких шансов на это приспособление, особенно для высших организмов. Нарушение естественных циклов окружающей среды, находящейся в динамическом равновесии, вызванное деятельностью человека, часто приводит к необратимому изменению биологической структуры с уничтожением определенных видов флоры и фауны.

В результате антропогенного воздействия на природу, образуется ряд высокотоксичных продуктов, опасных и для человека, и для всего живого. Возникновение токсичных загрязнений может быть связано как с накоплением природных элементов или соединений, обладающих токсичностью, так и с синтезом новых веществ, представляющих опасность для биосферы.

Несовершенное производство вносит в окружающую среду миллионы тонн отходов, большая часть из которых не утилизируется. Эти соединения, особенно в сочетании друг с другом, представляют большую опасность для живых организмов. В число особо опасных, токсичных веществ, входят тяжелые металлы [104, 115; 7]. Металлы играют важную роль в физиологии микроорганизмов, растений и животных. Если какие-либо металлы не распространены в нормальном природном окружении, они становятся токсичными при сравнительно низких концентрациях. Загрязнение водной среды может действовать в двух направлениях: с одной стороны, устранять ограничения в доступности необходимых металлов, с другой - повышать концентрацию металлов до их токсичных уровней.

Одними из приоритетных поллютантов являются элементы подгруппы цинка: цинк, кадмий, ртуть. Благодаря широкому использованию в промышленности, науке и технике эти металлы и их соединения в значительных количествах поступают в окружающую среду (табл.2).

Таким образом, увеличивающееся антропогенное воздействие на биосферу особенно остро ставит проблему химико-аналитического контроля окружающей среды. Важнейшей задачей является поиск методов контроля содержания тяжелых металлов в различных объектах. В настоящее время для целей анализа применяется весь арсенал методов аналитической химии: классические методы химического анализа, спектральные, хроматографиче-ские и др.

В связи с вышеизложенным, представляется актуальным исследование возможности определения малых концентраций таких опасных поллютантов, как элементы подгруппы цинка в различных объектах. В рамках решения данной проблемы заслуживает внимания использование экстракционного варианта классического фотометрического метода. В настоящий момент этот метод недостаточно востребован, в силу того, что существующие методики длительны и трудоемки, часто неселективны и малочувствительны. Ввиду этого разработка чувствительных и селективных методик экстракци-онно-фотометрического определения ртути, цинка, кадмия в различных объектах представляет значительный интерес.

Необходимо отметить, что физико-химические методы анализа не дают возможности определения биологически активных форм токсикантов. Представляется возможным для этой цели использовать химико-биологический метод анализа с применением в качестве индикаторов - живых организмов.

Биологический метод анализа - мало развитое направление в аналитической химии. Аналитическими индикаторами служат живые организмы, преимущественно микроорганизмы и простейшие. Для биологического метода характерна специфическая методика эксперимента, аппаратура и способы количественного учета ответного сигнала индикаторного организма. Благодаря использованию в рамках биологического метода живых организмов (индикаторных организмов), исследователь получает прямую информацию о биологической активности интересующих веществ. Для повышения избирательности определения применяют индикаторные организмы, высокочувствительные к определяемым веществам. Для этих же целей используется предварительное изменение биологической активности определяемого вещества и других компонентов пробы с помощью аналитических приемов маскирования или демаскирования: комплексообразования, окисления - восстановления, осаждения, галогенирования и т. д. Изменение биологической активности компонентов анализируемого раствора позволяет получить ответную реакцию индикаторного организма только на определенное вещество или группу веществ, что с учетом механизма их биологического действия дает возможность распознать природу определяемого вещества, а в случаях повышения биологической активности - снизить предел его обнаружения. Совокупность процедур специальной подготовки пробы с последующим биологическим определением вещества носит название химико - биологического метода анализа. Это новое перспективное направление в аналитической химии развивается в Нижегородском государственном университете под руководством проф. А. А. Туманова с 1988 года.

Таким образом, преимуществами химико - биологического метода по сравнению с биологическим является гораздо большая избирательность и возможность использования ограниченного числа индикаторных организмов (и даже одного вида организмов) для определения большого количества разнообразных веществ.

Цель работы.

Селективное экстракционно-фотометрическое и химико-биологическое определение Zn(II), Сс1(П), Н^И). Развитие химико-биологического метода. Применение полученных результатов для анализа реальных объектов.

Научная новизна работы.

Рассчитаны константы устойчивости(Кусх), константы экстракции(1Сех), коэффициенты распределения^), состав ионных ассоциатов гидроксоком-плексов цинка с бриллиантовым зеленым, иодидных комплексов кадмия с бриллиантовым зеленым и бромидных комплексов ртути с астрафлоксином. Найдены оптимальные условия проведения анализа. Разработаны методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка, кадмия, рту-ти(П), основанные на образовании ионных ассоциатов комплексными анионами указанных катионов с основными красителями, с последующим экстрагированием неполярным органическим растворителем.

Величины Куст, КеХ, D, степень экстракции для ионного ассоциата рту-ти(П) отличаются от значений соответствующих констант для ассоциатов цинка(П) и кадмия(П). Одной из основных причин наблюдаемой закономерности является большая устойчивость комплексов ртути(Н) по сравнению с комплексами цинка(П) и кадмия(П). Последнее можно объяснить заметным усилением деформируемости ионов и их поляризующего действия в ряду Zn2+ - Cd2+ - Hg2+. Это в свою очередь сказывается на комплексообразующей способности, которая увеличивается в той же последовательности. Таким образом, различие в свойствах исследуемых ионов влияет на характеристики разработанных методик определения.

Показана возможность определения катионов исследуемых металлов с использованием индикаторных организмов - бактерий Bacillus subtilis niger. Проведено исследование влияния состава питательной среды на результаты определения. Установлено, что использование картофельно-морковного агара вместо традиционных: рыбного, триптозного агаров и агара Чапека-Докса, позволяет улучшить метрологические характеристики методики. При исследовании влияния анионов на определение выявлено, что бромидный комплекс ртути(Н) является более токсичным, чем катионы ртути(И) (зона подавления роста заметно увеличивается); катионы других тяжелых металлов не образуют прочных и токсичных бромидных комплексов. Это обстоятельство использовано нами для селективного определения ртути(П) в смеси катионов тяжелых металлов.

Практическая значимость работы

Разработаны методики экстракционно-фотометрического определения Zn(П), Сс1(Н), Н§(11) позволяющие снизить предел обнаружения, по сравнению с известными аналогичными методиками. Исследованы экстракционные процессы в системе водный раствор ионного ассоциата - органический растворитель, рассчитаны коэффициенты распределения ионных ассоциатов между органическими растворителями (бензол, толуол, четыреххлористый углерод, хлороформ) и водой. Исследовано мешающее влияние, оказываемое катионами ряда тяжелых металлов на определение катионов Zn(ll), Сё(Н), Н§(П). Предложен способ раздельного экстракционно-фотометрического определения указанных катионов при совместном присутствии, а также в смеси катионов тяжелых металлов. Методики апробированы при анализе реальных объектов.

Исследовано мешающее влияние, оказываемое катионами некоторых тяжелых металлов на биологическое определение исследуемых катионов. Разработана методика селективного химико-биологического определения катионов ртути(И) в смеси катионов тяжелых металлов. Полученные результаты легли в основу оформленной и направленной в Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, заявки на патент.

Положения, выносимые на защиту:

• Исследование экстракционных процессов, расчет коэффициентов распределения ионных ассоциатов, определение состава, Куст полученных ионных ассоциатов.

• Применения биологических индикаторов - бактерий Bacillus subtilis niger для определения исследуемых катионов. Влияние состава питательной среды на определение.

• Исследование возможности экстракционно-фотометрического и химико-биологического определения катионов цинка, кадмия и ртути(П) при их совместном присутствии, а также в смеси с катионами других тяжелых металлов.

Апробация работы, публикации

Основное содержание работы изложено в 16 работах (Заявка на патент, статей - 2, тезисов докладов - 12, материалы доклада - 1). Результаты работы доложены на Международном форуме "Аналитика и аналитики" (Воронеж, 2003), III Российской научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной аналитической химии" (Пермь, 2004), IV Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии"(Саратов, 2003), XIII Российской студенческой научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Екатеринбург, 2003) а также на 7 молодежных сессиях и конференциях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, и списка литературы, включающего 141 ссылку, Работа изложена на 131 с. текста, включает 20 рис. и 29 табл.

выводы

1. Разработана методика биологического определения катионов цинка(И), кадмия(И) и ртути(П) в водных растворах с применением в качестве аналитических индикаторов бактерий Bacillus subtilis niger и питательной среды -картофельно-морковным агара. Пределы обнаружения составляют 0,08; 0,04 и 0,005 мг/л для цинка(П), кадмия(П) и ртути(Н) соответственно. Разработана методика селективного химико-биологического определения ртути(И) на фоне других катионов тяжелых металлов, основанная на образовании прочного и токсичного бромидного комплекса ртути(П).

2. Определен состав, константа устойчивости ионных ассоциатов гидро-ксокомплексов цинка(И) с бриллиантовым зеленым, иодидных комплексов кадмия(П) с бриллиантовым зеленым и бромидных комплексов ртути(П) с астрафлоксином. Установлено, что во всех исследуемых ионных ассоциатах отношение катионной и анионной частей соответствует 1:1.

3. Рассчитаны коэффициенты распределения полученных ионных ассоциатов. Они составляют соответственно (30±2) для цинка, (40±3) для кадмия и (68±3) для ртути.

4. Разработаны методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка, кадмия и ртути. Пределы обнаружения составляют соответственно 0,01, 0,01 и 0,005 мг/л.

5. Исследовано взаимное влияние изучаемых ионов и влияние других катионов тяжелых металлов на результаты определения. По результатам исследования разработана методика селективного экстракционно-фотометрического определения ртути в присутствии смеси 200-кратных избытков ионов цинка, кадмия, меди, никеля, свинца, кобальта. Разработаны методики раздельного определения катионов ртути и цинка, а также ртути и кадмия при совместном присутствии.

6. С применением разработанных методик проведен анализ проб строительных материалов, сорбентов и биологических добавок на содержание ртути, кадмия и цинка соответственно. Показано, что предложенные методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка(П), кад-мия(И) и ртути(П) могут применяться для анализа реальных объектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе исследована возможность экстракционно-фотометрического определения катионов элементов II группы, побочной подгруппы (цинка, кадмия, ртути) и определения с использованием биологических индикаторов.

Разработаны методики биологического определения исследуемых катионов в водных растворах. В качестве аналитического сигнала использован диаметр зоны подавления роста бактерий Bacillus subtilis niger.

Изучено влияние природы питательной среды на определение. Показано, что чувствительность определения возрастает с уменьшением питательности среды. Из использованных питательных сред: триптозного, картофельного и картофельно-морковного агаров оптимальной питательной средой для определения указанных катионов биологическим методом, является карто-фельно-морковный агар. Правильность предлагаемой методики проверялась с использованием стандартизованных растворов нитратов цинка, кадмия и ртути(П) методом «введено - определено».

По предложенной методике возможно определение катионов цинка в интервале концентраций 33 - 0,3 мг/л, кадмия 11-0,11 мг/л и ртути 1,2-0,01 мг/л. Пределы обнаружения составляют соответственно 0,08, 0,04 и 0,005 мг/л.

Методики экстракционно-фотометрического определения катионов цинка(П), кадмия(И) и ртути(И) основаны на образовании ионных ассоциатов анионных комплексов указанных катионов с основным красителем, с последующим экстрагированием полученных ионных ассоциатов неполярным органическим экстрагентом. Исследованы характеристики протекающих экстракционных процессов. Определен состав ионных ассоциатов и рассчитаны их константы устойчивости.

Подобраны оптимальные условия определения, позволяющие снизить предел обнаружения на порядок, по сравнению с известными аналогичными методиками[46, 2, 17, 26]. Пределы обнаружения составляют соответственно 0,01, 0,01 и 0,005 мг/л для цинка(Н), кадмия(П) и ртути(Н).

Правильность предлагаемой методики проверялась с использованием стандартизованных растворов методом «введено - определено».

Как указывалось ранее, свойства ртути отличаются от аналогичных свойств цинка и кадмия. Полученные нами данные хорошо согласуются с литературными. Так, в частности, константы устойчивости полученных ионных

2 2 ассоциатов цинка, кадмия и ртути составляют (3,4±0,2)-10 , (4,2±0,2)-10 , (6,4±0,4)-103 соответственно. Видно, что в случае ионного ассоциата ртути, Куст более чем на порядок больше. В то время как для цинка и кадмия значения константы устойчивости практически одинаковы.

Расчет коэффициентов распределения и степени экстракции ионных ассоциатов из водной фазы бензолом показал, что в данном случае также имеет место указанная зависимость. Они составляют соответственно 30±2 и (75±4)% для цинка(П), 40±3 и (80±4)% для кадмия(И), 68±3 и (87±5)% для ртути(П).

Одной из основных причин наблюдаемой закономерности является большая устойчивость комплексов ртути(И) по сравнению с комплексами цинка(И) и кадмия(П). Последнее можно объяснить заметным усилением деформируемости ионов и их поляризующего действия в ряду Zn2+ - Cd2+ -Hg2+. Это в свою очередь сказывается на комплексообразующей способности, которая увеличивается в той же последовательности. Таким образом, разница в свойствах атомов исследуемых элементов заметно влияет на особенности разработанных методик определения.

Исследовано мешающее влияние катионов некоторых металлов на экс-тракционно-фотометрическое и биологическое определение исследуемых катионов.

Перевод ртути в форму бромидного комплекса [HgBr3]", дает возможность селективного химико-биологического определения ртути(П) в присутствии 200 кратного молярного избытка катионов тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди, цинка, никеля, кобальта). Это связано с тем, что указанные катионы, в отличие от катионов ртути не способны образовывать прочных бро-мидных комплексов. Это же обстоятельство было использовано нами для разработки селективного экстракционно-фотометрического определения ртути. Полученные результаты селективного химико-биологического определения ртути(П) легли в основу оформленной и направленной в Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, заявки на патент.

В процессе исследования мешающего влияния катионов цинка на экс-тракционно-фотометрическое и химико-биологическое определение кадмия и наоборот было установлено, что раздельное определение катионов кадмия и цинка при их совместном присутствии в условиях экспериментов, не представляется возможным. Последнее обусловлено близостью свойств образующихся комплексов и практически одинаковой токсичностью рассматриваемых катионов.

Предложенные в работе методики экстракционно-фотометрического определения катионов были апробированы при исследовании реальных объектов (строительных материалов, биологически-активных добавок и искусственно-синтезированных сорбентов). Полученные результаты проверены методом добавок и с использованием атомно-абсорбционного метода.

1. Aspergillus awamori как аналитический индикатор на некоторые жизненно необходимые катионы / Филимонова И. А., Постнов И. Е., Осипова Н. И., Туманов А. А. // Тр. по химии и химической технологии. Горький, 1973. -Вып. 3.-С. 52-53.

2. Альбота JI.A. Фотометрическое определение ртути дитизоном и хлоридом N-цетилпиридиния / JI.A. Альбота // Журн. аналит.химии. 1981.- 48, № 2. - С. 198-203.апр., 2000: Тез. докл. М.: Изд-во ГЕОХИ РАН. - 2000. - С. 93-94. - Рус.

3. Ахметшин А. Г. Использование галогенкупратов при анализе природных и сточных вод / А.Г.Ахметшин, А.Е. Демид //Международный Форум "Аналитика и аналитики", Воронеж, 2-6 июня, 2003: Каталог рефератов и статей. Т. 2. Воронеж. 2003., с. 338.

4. Бакунина Н. А., Краева Е. JI. Микробиология. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1980. - 448 с.

5. Бардш В.В. Определение ртути методом бумажно-пиковой хроматографии / В.В. Бардш, А.А. Мохов, В.А. Шичко, Л.Б. Леонтьева // Журн. ана-лит. химии. 1982. - Т.42, вып. 8. - С. 1496-1501.

6. Бертокс П. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений / П. Бертокс, Д. Радд. М.: Мир, 1980. - 606 с.

7. Биологический метод определения катионов тяжелых металлов в воде / Туманов А. А., Филимонова И. А., Постнов И. Е., Осипова Н. И. // Методыбиоиндикации и биотестирования природных вод. JI. : Гидрометеоиздат, 1987.-Вып. 1.-С. 42-48.

8. Борбат А. М., Горбань И.С. и другие Оптические измерения. К.: изд-во Техника, 1967. С. 3 - 5; 55 - 57

9. Булатов М.И. Расчеты равновесий в аналитической химии / М.И. Булатов. -Л.: Химия, 1984. 184 с.

10. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1986. - 432с.

11. Бургер К. Органические реагенты в неорганическом анализе. М.: Мир, 1975. - 272 с.

12. Власов Ю. Г. Ионометрическое определение ртути в кальцитовой породе / Ю.Г. Власов, Ю.Е. Ермоленко, В.В. Колодников, Ю.Г. Мурзина // Журн. анал. химии. 1999. - 54, № 2. - С. 200-204.

13. Воробьева Р.С. Кадмий / Р.С. Воробьева. М.: Центр международных проектов ГКНТД984. - 45 с.

14. ГладышевВ.П. Аналитическая химия ртути.-М.:Наука, 1974.-221с.

15. Групповое концентрирование и атомно-абсорбционное определение ионов тяжелых металлов / И.А. Шевчук, Т.Н. Симонова, А.Н. Рокун, В.В. Пахно // Химия и технология воды. 1996. - Т. 18, №1. - С. 71 - 73.

16. Гурьев И.А. Ионометрическое определение цинка в сплавах / И.А. Гурьев, Л.Ф. Зюзина, Ю.И. Русяева

17. Гурьева Р.Ф. Новые реагенты на основе 3-замещенных роданина и тио-пропиороданина / Р.Ф. Гурьева, JI.M. Трутнева, С.Б. Саввин // Журн. аналит. химии. 1978. - Т.ЗЗ, вып. 4. - с. 632

18. Живописцев В.П. Аналитическая химия элементов, цинк / В.П. Живописцев, Е.А. Селезнева. М.гНаука, 1975.-200с.

19. Золотов Ю.А. Концепция химико-аналитического контроля объектов окружающей среды / Ю.А. Золотов, В.А. Кимстич, Н.М. Кузьмин и др.// Рос. хим. журнал. 1993. Т. 37, Вып. 4. С. 20 28.

20. Калиниченко И. Е. Химическое дифференцирование в спектрофото-метрии комплексов металлов с тиокетоном Михлера / И.Е. Калиниченко, В.О. Рябушко, Н.Ф. Фалендыш, Г.С. Мацибура // Журн. аналит. химии. -1999. 54, N1.-С. 37-41.

21. Калугин A.A. Экстракционно-фотометрическое определение ароматических карбоновых кислот: Дис.канд.хим.наук. Горький, 1970. 99 с.

22. Камбурова М. Экстракционно-фотометрическое определение микроколичеств ртути тиазоловым синим//М. Камбурова, Т. Попов, Д. Никитова // Журн. аналит. химии. 1992. - Т. 47, № 5. - С. 799-803.

23. Кара-Уланова С.Ю. Микробиологическая индикация загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами / Кара-Уланова С.Ю. // Материалы Международной научной конференции, Хабаровск, 2002. Т. 1. Владивосток; Хабаровск: Изд-во ДВО РАН. 2002. - С. 108-110.

24. Киш П.П. Экстракционно-фотометрическое определение цинка в сплавах на никелевой основе / П.П. Киш, Я.И. Студенян, JI.P. Базель // Завод, лаб. 1993. -Т.59, вып. 9. - С. 12 - 14.

25. Копанская JI.C. Полярографическое определение цинка с использованием цинкона / JI.C. Копанская

26. Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Наука, 1964.

27. Крестьянинов П. А. Изучение возможности прогноза комбинированных эффектов при микробиологическом определении катионов тяжелых металлов / П.А. Крестьянинов, М.А. Бундина, A.A. Туманов // Вестн. Нижегород. унта. Сер. Химия. 2000, N 1, с. 233-234.

28. Кузнецов В.В. Применение органических аналитических реагентов в анализе неорганических веществ / В.В. Кузнецов. М.: Изд-во МХТИ, 1972. -47 с.

29. Лапердина Т.Г. Определение ртути в природных водах / Т.Г. Лаперди-на. Новосибирск: Наука,2000. - 222с.

30. Личинки хирономид как аналитические индикаторы /Туманов А. А., Орлов В. Н., Корнеева Н. В., Мельниченко О. А., Гелашвили С. С. // Тр. По химии и химической технологии. Горький, 1974. - Вып. 3(38). - С. 41-43.

31. Лукин A.C. Ассортимент реактивов на ртуть/ A.C. Лукин, К.А. Смирнова. М.: Изд-во НИИТЭХИМ, 1967. - 40 с.

32. Лукин A.C. Ассортимент реактивов на цинк/ A.C. Лукин, Т.В. Чернышева. М.: Изд-во НИИТЭХИМ, 1974. - 40 с.

33. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии/ Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1971.-456 с.

34. Марченко 3. Фотометрическое определение элементов М.: Мир ,1971.-С. 9;331

35. Маршалл В. Основные опасности химических производств / В. Маршалл. М.: Мир, 1989. - 672 с.

36. Методы биотестирования вод: Сб. ст. Черноголовка, 1988. 127 с.

37. Миневич Н. Б. Ионометрическое определение висмута и ртути в фармацевтических препаратах / Н.Б. Миневич, С.С. Рясенский, В.А. Васютин, И.П. Горелов // Всерос. конф. "Хим. анал. веществ и матер.", Москва, 16-21

38. Москалев O.A. О возможности и потенциометрического определения суммы тяжелых металлов в природных водах / O.A. Москалев, Е.А. Ананьева// Научная сессия МИФИ 2000: Сборник научных трудов. - М.: Изд-во МИФИ. - 2000. - С. 130-131.

39. Мур Дж. Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: контроль и оценка влияния. Пер. с англ. М.:Мир,1987. - С. 142 - 143

40. Надежина JI.C. Инверсионное вольтамперометрическое определение следов ртути в хлоридных растворах / JI.C. Надежина, М.С. Грилихес и др. // Журн. аналит. химии. 1994. - Т.49, вып. 9. - С. 974-980.

41. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов: Под ред. Зигель X. и Зигель А. М.: Мир, 1993. - 366 с.

42. Некоторые культуры тканей как аналитические индикаторы / Туманов А. А., Носова JI. С., Малкина JI. А., Осипова Н. И. // Тр. по химии и химической технологии. Горький, 1968. - Вып. 1. - С. 156 - 160.

43. Некрасов Б.В. Основы общей химии / Б.В. Некрасов. М.: Химия, 1973. - 688 с.

44. Неницеску К. Общая химия / К. Неницеску. М.: Мир, 1968. - 816 с.

45. Новиков Ю.В. Методы исследования качества воды водоемов / Ю.В. Новиков, К.О. Ласточкина, З.Н. Болдина. М.: Медицина,1990. - 400с.

46. Определение меди, свинца, кадмия, цинка, никеля, ртути в почвах методом инверсионной вольтамперометрии / Н.Ю. Стожко, Л.И. Колядина, Ж.В. Шалыгина и др.// Завод, лаб. 2003. -Т.62, вып. 7. - С. 10-15.

47. Определение примесей во льдах, снегах и воздухе Антарктиды / Золотое Ю. А.// Журн. аналит. химии. 2002. - Т.57, № 9. - с. 901.

48. Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская. -М.: Высшая школа, 2002. -334 с.

49. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 1. Общие вопросы. Методы разделения: Учеб. Для вузов/Ю.А. Золотов, E.H. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю.А. Золотова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк.; 2002. -351 с.

50. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа: Учеб. Для вузов/Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю.А. Золотова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк.; 2002. - 494.

51. Отечественные методы контроля экологической безопасности продукции текстильной и легкой промышленности / Т.И. Хаханина, Б.П. Осипов, Н.Н. Осипова и др. // Рос. хим. ж. 2002. - Т.46, № 2, ч. 2. - С. 77-81.

52. Папина Т.С. Методы определения ртути и ряда тяжелых металлов в природных объектах. Аналитический обзор. Новосибирск.: ГПНТЬСО-АНСССР, 1989.

53. Петрова Н. И. Атомно-абсорбционное определение ртути в сточной и водопроводной воде с электротермической атомизацией пробы / Н.И. Петрова, Т.М. Корда // Завод, лаб.: Диагност, матер. 1999. - 65, N 9. - С. 19-21.

54. Петрова Т.С. Ассортимент реактивов на кадмий/ Т.С. Петрова, А.С. Лукин. М.: Изд-во НИИТЭХИМ, 1968. - 38 с.

55. Плесневые грибы рода Aspergillus как аналитические индикаторы /Филимонова И. А., Туманов А. А., Постнов И. Е., Осипова Н. И. // Тр. По химии и химической технологии. Горький, 1973. - Вып. 3. - С. 50 - 51.

56. Прокофьев А.К. Химические формы ртути, кадмия, цинка в природных водных средах / А.К. Прокофьев // Успехи химии. 1981. -Т.50, вып.1. - С. 54-58

57. Роева Н. Н. Новые экспресс-методы для оценки загрязнения поверхностных вод тяжелыми металлами / Н.Н. Роева, А.Н. Кошаров, О.В. Ткачева //

58. Научные аспекты экологических проблем России: Труды Всероссийской конференции, посвященной памяти академика А. Л. Яншина в связи с 90-летием со дня рождения, Москва, 13-16 июня, 2001. Т. 1. М.: Наука. 2002, с. 235-245.

59. Роева H.H. Органические реактивы для спектрофотометрического определения ртути / H.H. Роева // Журн. аналит. химии. 1992. - Т.47, вып.10-11.-С. 1750-1764.

60. Рустамов Н. X. Экстракционно-фотометрическое определение ртути (II) в воздухе / Н.Х. Рустамов // Анализ объектов окружающей среды: Тез. докл. 3 Всерос. конф. "ЭКОАНАЛИТИКА-98", Краснодар, 20-25 сент., 1998. Краснодар. - 1998. - С. 382-383.

61. Рустамов Н.Х. Экстракционно-фотометрическое определение кадмия с 4,7дифенил-фенантролином и азопроизводными пирокатехина и оксинаф-тойной кислоты / Н.Х. Рустамов, С.А. Зейналова, С.А. Абдуллаева // Завод, лаб. 2000. -Т.60, вып. 9. - С. 13 - 15.

62. Русяева Ю.И. Ионометрическое определение цинка и кадмия в сплавах / Ю. И. Русяева, A.A. Шабарин, О.П. Лазарева// Завод, лаб. 2002. -Т.62, вып. 6.-С. 12-14.

63. Саввин С.Б. п-Фенолазо-З-аминороданин — высокоизбирательный реагент для фотометрического определения ртути/С.Б. Саввин, H.H. Роева //Журн. аналит. химии. 1985. - Т. 15, вып. 5. - С. 820 - 822.

64. Салам Мухамед Ратеб, Определение микропримесей меди(П), свин-ца(П) и кадмия(П) в пищевых продуктах методом инверсионной вольамперо-метрии / Салам Мухамед Ратеб, С.М. Петров// Журн. аналит. химии. 1983. -Т. 53,№ 12.-С. 1252-1258.

65. Сенцова О.Ю., Максимов В.Н. Действие тяжелых металлов на микроорганизмы // Успехи микробиологии: сб. ст.. М.: Наука, 1985. С. 227-249.

66. Соколов Д.Н. Газовая хроматография летучих комплексов металлов / Д.Н. Соколов. М.: Наука, 1981. - 122 с.

67. Спектральный анализ чистых веществ / под ред. Х.Н. Зильберштейна. -Л.: Химия, 1970

68. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования. Под ред. М. О. Биргера. 2-е изд. испр. и доп. - М.: Медицина, 1973.-456 с.

69. Стоян А. Применение методов атомной спектроскопии для определения ртути в серебре и серебряных соединений // Год. Софийск. унив. Хим. фак. 1998. - С. 67-77

70. Сухарев С. Н. Экстракционно-фотометрическое определение кадмия и ртути в водах / С.Н. Сухарев, С.Ю. Чундак, О.Ю. Сухарева, М.В. Сливка // Химия и технол. воды. 1997. - 19, N 5. - С. 474-480.

71. Телегин Г. Ф. Атомно-абсорбционное определение примесей в металлической ртути / Г.Ф. Телегин, Н.Н. Шилкина, С.С. Гражулене // Завод, лаб.: Диагност, матер. 1999. - 65, N 9. - С. 22-24,

72. Тестовые методы анализа вод: Под ред. Кравченко М.С. М.: Изд-во СЭВ, 1993.-119 с.

73. Торопов Л.И. Химико-атомно-эмиссионное определение ртути в водах / Л.И. Торопов, М.И. Дегтев, Ю.А. Махнев // Журн. аналит. химии. 1990. -Т.45, вып. 12. - С. 2432-2436.

74. Трахтенберг И.М. Ртуть и ее неорганические соединения/И.М. Трах-тенберг, М.Н. Коршун. М.: Центр международных проектов, 1998. - 90 с.

75. Туманов А. А. Изучение эффектов взаимодействия при микробиологическом определении катионов тяжелых металлов / A.A. Туманов, П.А. Кре-стьянинов // Вестн. Нижегород. ун-та. Сер. Химия. 2000, N 1, с. 212-215.

76. Туманов А. А., Глухова М. Н., Субботина Г. М. Ответные реакции микроорганизмов на изменение химического состава среды и трансформация их в аналитический сигнал // Журн. аналит. химии. 1998. - Т. 53, № 12. - С. 1252-1260.

77. Туманов А. А., Осипова Н. И. Определение микроколичеств некоторых элементов с помощью биологических индикаторов // Промышленность химических реактивов и особо чистых веществ. М.: ИРЕА, 1964. - С. 150 -157.

78. Туманов А. А., Осипова Н. И. Парамеции как аналитические индикаторы // Тр. По химии и химической технологии. Горький, 1966. - Вып. 1(15). -С. 145- 147.

79. Туманов А. А., Постнов И. Е. Биологический метод анализа: проблемы избирательности и чувствительности определения биологически активных веществ // Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 55, № 2. - С. 208-211.

80. Туманов A.A. Биологический метод анализа вещества //Анализ окружающей природной среды: Межвузовский сборник./Горький Гос. Ун-т. -1980.-С. 3-4

81. Туманов A.A. , Китаева И.А., Баринова О.В. Биологические методы определения физиологически активных веществ в объектах окружающей среды// Журн. аналит. химии. 1993. - Т.48, №1. - С. 6

82. Туманов A.A. Актиномицеты как аналитические индикаторы на неорганические ионы / A.A. Туманов, И.Е. Постнов, Н.И. Осипова, И.А. Филимонова // Тр. По химии и химической технологии. Горький, 1974. - Вып. 3. -С. 37-38.

83. Туманов A.A. Биологические методы анализа.// Журн. аналит. химии. -1988.-XLIII, №1-С. 20 22

84. Туманов A.A. Орлов Б.Н. Lebistes Reticulatus как тест-объект для целей анализа// Труды по химии и химической технологии. Горький, 1974. - Вып.3. -С.39 -40

85. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1973. - 376 с.

86. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию / Г. Фелленберг. М.: Мир, 1997. - 232 с.

87. Хольцбехер 3. Дивиш JI. и др. Органические реагенты в неорганическом анализе. М: Мир, 1979. - 752 с.

88. Черкасова Т. Г. Полиядерные тиоцианатные комплексы в химическом анализе / Т.Г. Черкасова // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 1998. - 41, N 1. -С. 27-28.

89. Чижиков Д.М. Кадмий / Д.М. Чижиков. -М.: Наука, 1967. 242 с.

90. Шабанова JI.H. Определение ртути и других токсичных элементов в особо чистых и природных водах / JI.H. Шабанова, Э.Н. Гильберт, Т.Г. Бух-биндер, О.В. Рожина // Журн. аналит. химии. 1990. - 45, N 6. - С. 1175-1185.

91. Шварценбах Г.Ш. Комплексонометрическое титрование / Г.Ш. Швар-ценбах, Г. Флашка. М.: Химия, 1970.

92. Шевчук И.А. Повышение чувствительности непламенного атомно-абсорбционного определения ртути в водах / И.А. Шевчук, Н.И. Метиль //химия и технология воды. 1987. - Т.9, №3. - С. 247 - 249.

93. Шубина Н. А. Инструментальное нейтронно-активационное определение тяжелых металлов как загрязнителей окружающей среды / H.A. Шубина,

94. Г.М. Колесов // Журн. аналит. химии. 2002. - Т.57, № 10. - С. 1078-1086.

95. Щербов Д.П. Аналитическая химия элементов, кадмий / Д.П. Щербов. -М.:Наука, 1977.-201с.

96. Экологическая химия. Под ред. Ф. Корте. М.: Мир, 1997. с. 13, 256258, 306.

97. Яцимирский К.Б. Константы нестойкости комплексных соединений / К.Б. Яцимирский, В.П. Васильев. -М.: изд-во АНСССР, 1959.

98. Falandysz J. Ртуть на поверхности и внутри донных осадков реки Мот-лава. Mercury in surface sediments and sediment cores of the motlawa river / J. Falandysz, P. Stepnowski //Chem. anal. 1996. - 41, N 6. - C. 1051-1056.

99. Kamra L. Anal. Chim. Acta. 1975. - V. 78. - P.423

100. Likussar W. Computer approach to the continuous variations method for spectrophotometric determination of extraction and formation constants / W. Likussar // Anal. Chem. 1973. - V. 45. - P.1926

101. Nonova. D. // Anal. Chim. Acta. 1981. - V. 123. - P.289

102. Ramakrishna Т. V., G. Aravamudan, M. Vijazakumar // Anal. Chim. Acta. -1976.-V. 84.-P.369

103. Valencia M. // Analyst. 1993. - V. 118. - P.1333

104. Автоклав разрешается устанавливать в помещении, имеющем размеры не менее 10 м2, с добавлением на каждый следующий автоклав по 4 м2.

105. Автоклавная должна иметь естественную вентиляцию (форточку) и искусственную (приточно-вытяжную).

106. Помещение автоклавной должно быть выполнено из несгораемых материалов.

107. На случай пожара автоклавная должна быть снабжена огнетушитель-ными средствами.

108. Работа с ядовитыми веществами

109. В процессе исследований использовался ряд органических соединений, несоблюдение правил обращения с которыми может вызвать нарушение нормальных функций организма человека. К таким веществам относятся толуол, бензол, ацетон.

110. Толуол взрывоопасная жидкость. В высоких концентрациях его пары действуют наркотически. Действует раздражающе на кожу. ПДКВ03д= 50 мг/м3.

111. Ацетон взрывоопасная жидкость. При высоких концентрациях действуетнаркотически.1. ПДКвозд = 200 мг/м3.

112. Бензол взрывоопасная жидкость. Чрезвычайно токсичен. При высоких концентрациях действует наркотически. ПДКвозд = 5 мг/м .

113. При окончании работы с выше перечисленными веществами необходимо:- отходы органических соединений собирать в специально отведенные емкости;- тщательно мыть руки и убирать рабочее место;- регулярно проветривать помещение.