Разработка методик определения химических форм мышьяка в природных и техногенных водах

• Автор: Кощеева, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Литературный обзор. 1

1.1. Источники, токсичность и трансформация мышьяка в природе.

1.2. Методы определения химических форм мышьяка в природных водах.

1.2.1. Пробоподготовка и хранение проб природных вод.

1.2.2. Методы разделения.

1.2.2.1. Селективная генерация гидридов.

1.2.2.2. Газовая хроматография.

1.2.2.3. Капиллярная газожидкостная хроматография.

1.2.2.4. Высоко эффективная жидкостная хроматография.

1.2.2.4.1. Ионпарная обращеиофазмая хроматография.

1.2.2.4.2. Ионнообменная хроматография.
1.2.2.4.3. Другие типы жидкостной хроматографии.
1.2.2.5. Твердофазная экстракция на картриджах
1.2.2.6. Капиллярный электрофорез.
1.2.2.7. Методы химического разделения.
1.2.2.8. Разделение биосорбцией с применением водорослей.
1.2.3. Методы детектирования.
1.2.3.1. Атомноспектральные методы детектирования.
1.2.3.1.1. Атомноабсорбциониая спектрометрия.
1.2.3.1.2. Атомнофлуоресцентная спектрометрия.
1.2.3Л .3. Атомноэмиссионная спектрометрия.
1.2.3.1.4. Массспектрометрия. 1.2.3Л.5. Применение гидриднои генерации, как способа ввода пробы в
атомизатор или источник ионов.
1.2.3.2. Молекулярная массспектрометрия
1.2.3.3. Спсктрофотометрия.
1.2.3.4. Непрямое флуоримстричсское детектирование.
1.2.3.5. Спектрофотометрическое и флуориметрическое детектирование в сочетании с химической дериватизацмей.
1.2.3.6. Другие редко встречающиеся методы детектирования.
1.2.4. Способы обогащения пробы.
1.3. Резюме.
Глава 2. Материалы и оборудование.
2.1. Оборудование.
2.2. Применяемые реактивы. Глава 3. Разработка методики хроматоатомиоабсорбциониого с электротермической
атомизацией определения химических форм мышьяка.
3.1. Методика эксперимента.
3.1.1. Выбор условий хроматографического разделения арсената, арсенита, диметиларсинита и монометиларсоната.
3.1.2. Оптимизация параметров детектирования с применением атомноабсорбциониой спектрометрии с электротермической атомизацией.
3.2. Результаты и обсуждение.
3.2.1. Методика определения химических форм мышьяка в природных водах.
3.2.2. Метрологические характеристики методики.
3.2.3. Практическое применение разработанной методики.
3.3. Заключение. Глава 4. Разработка методики определения химических форм мышьяка с применением
деривагизации.
4.1. Выбор реагента для дериватизации.
4.1.1. Методика эксперимента.
4.1.2. Результаты и обсуждение.
4.1.2.1. Реакции, требующие приведения определяемых химических
форм мышьяка к единой аналитической форме.
4.1.2.2. Изучение возможности переведения определяемых химических форм мышьяка в а рее на т.
4.1.2.3. Реакции, не требующие предварительного приведения определяемых форм мышьяка к единой аналитической форме.
4.1.2.3.1. Образование молибдомышьяковых комплексов арсената, арсенита, диметиларсииига и монометиларсоната.
4.1.2.3.2. Исследование взаимодействия арсената, арсенита, диметиларсинита и монометиларсоната с молибдованадагом.
Ф 4.1.2.3.3. Применение люминола в качестве флуоресцентной метки
на молибдованадомышьяковые комплексы химических форм мышьяка.
4.2. Изучение возможностей применения высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с химической дериватизацией для определения химических форм мышьяка.
4.2.1. Методика эксперимента.
4.2.2. Результаты и обсуждение.
4.2.2.1. Постколоиочная дериватизация.
4.2.2.2. Колоночная дериватизация.
4.2.2.3. Предколоночная дериватизация.
4.2.3. Заключение.
д 4.3. Применение капиллярного электрофореза в сочетании с химической
дериватизацией для определения химических форм мышьяка.
4.3.1. Методика эксперимента.
4.3.2. Результаты и обсуждение.
4.3.2.1. Оптимизация условий определения химических форм мышьяка методом капиллярного электрофореза.
4.3.2.2. Методика анализа.
4.3.2.3. Метрологические характеристики методики определения химических форм мышьяка с применением метода капиллярного электрофореза с дериватизацией тНи.
4.3.2.4. Анализ реальных образцов природных вод.
4.3.3. Заключение.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Через природные и антропогенные источники человек подвергается воздействию малых доз мышьяка с пищей, водой и воздухом. По литературным данным, общее содержание мышьяка для незагрязненных морских вод составляет 0. ПДК в России для природных и питьевых вод составляет 0. По оценкам Всемирной организации здоровья, для человека общее количество поглощаемого мышьяка из пищи и воды составляет 0 мкг в день 7. Всемирная организация здоровья установила условно допустимое недельное потребление неорганических форм мышьяка с пищей и водой на уровне мкг на кг веса тела 0 мкг в день для человека весом кг 7. По данным Консульства национального исследования, потребление неорганических форм мышьяка с пищей в Соединенных Штатах составляет 1. Мышьяк в продуктах питания в основном присутствует в виде органических соединений, которые намного менее токсичны, чем неорганические 7. Питьевая вода, включая природную минеральную воду, может содержать высокие концентрации арсенати арсенит ионов 7. Хроническая интоксикация даже малыми дозами мышьяка в течение нескольких лет связана с дерматологическим, неврологическим и васкулярным эффектами . После нескольких лет воздействия мышьяк вызывает рак кожи, легких и другие тины злокачественных опухолей . Азиаты, мексиканцы и жители Южной Америки, подвергающиеся воздействию мышьяка через питьевую воду, в основном на уровне или выше нескольких сот микрограммов на литр, имеют повышенный риск канцерогенеза кожи, легких и диафрагмы 7. Всемирная организация здоровья рекомендует ПДК 0, мгл для неорганических соединений мышьяка в питьевой воде предполагая ежедневный прием воды в объеме двух литров 7. Недавно Агентство Экологической Защиты понизило допустимый максимум уровня загрязнения для суммарного содержания мышьяка в питьевой воде от 0. Оценка риска показывает, что при этом новом стандарте средний риск развития рака легких и диафрагмы для популяции равен и 1. В международном пищевом законодательстве ПДК по мышьяку в природных минеральных водах составляет 0. В этой связи вполне оправдан интерес исследователей к изучению распределения, трансформации и транспорта мышьяка. В настоящее время проводится большое количество исследований распределения химических форм мышьяка в природных объектах. Было показано, что как в аэробных, так и в анаэробных условиях арсенат трансформируется в арсенит, монометиларсоиат. От этих 0. Триметиларсин в воздухе быстро преобразуется обратно в водорастворимые формы, такие как АУ и триметиларсмноксид. Авторами в . Е а также концентраций железа и марганца. В работе изучена трансформация химических форм мышьяка в районе разработок золотоносных арсенопиритовых руд РеАз. По результатам авторов, в пробах грунтовых вод, в которых концентрация арсеиитиоиа превышает концентрацию арсенатиона, не наблюдается присутствие метилированных форм мышьяка. Метилированные формы также отсутствуют в грунтовых водах с низкой общей концентрацией мышьяка и в грунтовых водах анаэробных почв. Это связано с тем, что метилированные формы образуются из арсенатиома, а для развития метилирующих бактерий необходимо достижение его пороговой концентрации. Представляют интерес результаты авторов о распределении форм мышьяка в водной экосистеме хвостохранилшца горпообогатительиой фабрики. В поровых водах содержание мышьяка намного выше, чем в поверхностной воде техногенного озера. В донном осадке мышьяк в основном сорбирован на гидроксиде железа. С глубиной содержание мышьяка в грунтовой воде растет, так как уменьшается его сорбция фазой аморфного гидроксида железа изза его восстановительного растворения. АяУ является преобладающей формой в поверхностной воде и на границе донного осадка и воды. Его содержание в донном осадке уменьшается с глубиной, тогда как содержание АяШ растет и достигает максимума на глубине 8 см. ДМА и АбШ. Осенью ДМА отсутствует. В работах , исследована трансформация А1Н в арсенат в присутствии ГеИ. Установлено, что растворенный кислород не окисляет АП1 в течение часов, тогда как в присутствии РеН происходит частичное или полное окисление АШ ОНраднкалами, образующимися при восстановлении кислорода двухвалентным железом.