Мониторинг
природных вод с использованием ИСЭ
Ионоселективные
электроды (ИСЭ) являются довольно удобным средством постоянного наблюдения за
изменением состава природных вод. Процедура анализа довольно проста: опусти
электроды в речку и проводи измерения. По крайней мере, так это описывается в
рекламных проспектах. Однако таким образом могут использоваться только часть
электродов.
Что же мешает
использовать другую часть электродов в мониторинге природных вод?
Во-первых, это
высокие пределы обнаружения ряда электродов. Вопреки бытующим в среде химиков
представлениям, ПДК не является ориентиром реального содержания анализируемого
иона в природных водах. Как правило, в водах существенно меньше интересующих
нас ионов! Одна московская фирма наплодила уйму методик определения ионов в
природных водах. Использовались все известные электроды. Однако в
действительности пригодными оказались 5-6 методик, а остальные методики
определяли скорее отсутствие ионов, чем их присутствие.
Во-вторых,
некоторые электроды требуют различного рода добавок, маскирующих негативное
влияние примесей и создающих необходимый рН среды. К таким электродам
относится, например, фторидный электрод, использование которого требует
маскирование ионов Al и Fe, а также рН среды равного 5-6 единицам.
Без особых
хлопот в природной воде можно определять следующие ионы: Cl-, NO3-,
Na+, Ca2+ и Mg2+, NH4+.
Рассмотрим подробнее условия применения электродов, обратимых к этим ионам.
Хлорид
При определении
хлоридов с помощью электродов на основе AgCl/Ag2S обычно ничего не
мешает анализу. Исключение составляют ионы S2- и OH-.
Однако природные воды, содержащие сульфиды не так часто встречаются, а воды с
концентрацией OH- более 10-4М тоже надо поискать!
Натрий
Использовать
стеклянный электрод (ЭСЛ-51) можно только в том случае, если концентрация ионов
H+ в анализируемом объекте меньше в 104 - 105
раз, чем ионов Na. Если принимать во внимание то обстоятельство, что в
природных водах концентрация Na превышает 10-4М, то рН среды должен
быть меньше 8-9. Такое значение рН обычно и бывает в речных природных водах.
Таким образом, в большинстве случаев нет нужды в специальной коррекции рН.
Нитрат
При определении
нитратов нужно всегда оценивать ситуацию с хлоридами, используя данные о
природном образце и свойствах используемого электрода. Слишком большие
концентрации хлоридов мешают анализу.
Аммоний
Электрод
следует всегда перед использованием тщательно отмывать в проточной воде.
Полученные результаты нуждаются в корректировке на содержание калия. Большое
содержание калия в пробах делают невозможным коррекцию результатов.
Кальций и
магний
Определение
кальция в природных водах всегда сопряжено с трудностями, связанными с мешающим
влиянием магния на результаты анализа. Но поскольку коэффициент селективности к
магнию у ЭМ-Са-01 равен 0.2, а магния обычно меньше кальция раз в 5, то
влиянием магния, в некоторых случаях, можно пренебречь.
Интересны для
анализа так называемые электроды на жесткость. Эти электроды обладают равной
чувствительностью как к ионам Са, так и к ионам Mg.
Проводя
аналитические измерения, не мешает проводить оценку ионной силы природной воды.
Если этого не делать, то ошибка анализа может достигать 5-20%. На это указывают
следующие расчеты.
В природной
воде очень часто преобладает гидокарбонат кальция в концентрации около 10-3М,
что соответствует ионной силе 3 10-3М. При такой ионной силе
коэффициент активности для одновалентных ионов составляет 0,94, а для
двухзарядных - 0,8. Таким образом, если проводить калибровку электродов в
растворах, содержащих только анализируемый ион, то это может привести к ошибке
анализа в 20%!
Очень важную
роль в мониторных измерениях играет исправность электрода сравнения, т.е.
нормированное истечение электролита и хлорсеребряного электрода. Нарушения
режима истечения может быть вызвано 3 причинами:
Падением
температуры анализируемой воды. Результатом понижения температуры является
кристаллизация соли (KCl) в солевом ключе, что снижает скорость истечения.
Иногда это приводит к тому, что электролит совсем не течет. В связи с этим
очевидна необходимость насыщения раствора солью KCl при той температуре, при
которой может эксплуатироваться электрод.
Водорослями,
которые забивают солевой ключ.
Ионами серебра
из электрода сравнения, которые могут восстанавливаться, соприкасаясь с
анализируемой средой, что будет приводить к нарушению истечения раствора
электролита. (Эта неисправность проявляется только в том случае, если раствор
электрода сравнения специально насыщается хлоридом серебра для продления срока
службы электрода.)
Список
литературы
Для подготовки
данной работы были использованы материалы с сайта http://www.novedu.ru/