Атомно-абсорбционная спектрофотометрия

Фотометрия и спектрофотометрия

Экстракционно-фотометрический и спектрофотометрический методы анализа, использующие сравнительно несложную аппаратуру и обеспечивающие хорошую точность, в свое время были наиболее распространенными и рекомендовались для использования при агрохимических анализах почв [29,30], определении микроэлементов в кормах и растениях [31-34], пищевых продуктах [17] с применением фотоэлектроколориметров и спектрофотометров, серийно выпускаемых отечественной промышленностью.

Недостатки: метод применим лишь для анализа элементов, для которых известны химические реакции, приводящие к образованию окрашенных соединений и комплексов, обладает невысокими чувствительностью и селективностью, большие помехи, особенно при использовании мутных растворов, повышенные требования к химической чистоте и избирательности фотометрических реагентов, условиям проведения реакций, приводящих к образованию окрашенного соединения определяемого элемента.

Для анализа щелочных и щелочноземельных элементов широко применяется эмиссионная пламенная фотометрия, где в качестве источника возбуждения спектра применяется пламя. Метод является одноэлементным последовательным, производительность его средняя и определяется пробоподготовкой, так как необходим перевод пробы в раствор.

На протяжении последних 10-15 лет метод атомно-абсорбционного определения содержания тяжелых металлов в природных объектах рассматривался в качестве базового для ведомственных служб МСХ, МЗ и Госкомгидромета, на что указывает большое число разработанных методических указаний и рекомендации, а также отраслевых стандартов [5-7, 14, 34, 43-46]. Изготовлены эталонные образцы ряда растений и почв [47,48].

Основными недостатками метода являются невозможность одновременного определения нескольких элементов (за исключением некоторых модификаций, метод является последовательным одноэлементным), большие химические, ионизационные и неселективные помехи при измерении малых концентраций некоторых металлов. Необходимость химического разложения матрицы пробы и перевода определяемых элементов ограничивает возможности пламенного варианта метода..

Атомно-абсорбционный способ определения микроэлементов в растворе в смысле развития аппаратуры в основном исчерпал себя. Однако второе направление атомно-абсорбционного анализа - определение микроэлементов в твердых образцах - продолжает развиваться. Трудность эталонирования, большой фон неселективного поглощения, влияние состава анализируемых проб на результаты определения, необходимость измерения в большинстве случаев интегрального сигнала - таковы трудности атомно-абсорбционного анализа твердых проб. В то же время, атомизаторы, разработанные для определения микроэлементов в твердых образцах, могут быть с успехом использованы для анализа растворов. Возможности атомно-абсорбционного опредления микроэлементов в пищевых продуктах обсуждены в обзоре (17,49).

Сопоставление пламенных вариантов атомно-флуоресцентного, атомно-абсорбционного и атомно-эмиссионного спектрального анализа показывает что из 49 элементов для 26, например, Ag, Au, Bi, Cd, Co, Hg, Cr, Mg, Zn, при одинаковой воспроизводимости атомная флуоресценция позволяет достичь пределов обнаружения более низких или равных получаемым двумя другими методами.

Поскольку определение одного и того же вещества или группы веществ во многих случаях может проводиться несколькими методами как с использованием сложной новейшей аппаратуры, так и с помощью простых, доступных приборов, еще достаточно длительное время могут применяться относительно несложные методики, основанные на принципах фотоколориметрии и спектрофотометрии, полярографии и ионометрии и т.п., и пригодные для использования и в условиях передвижных лабораторий. Более того, полярография, наряду с атомно-абсорбционной спектрофотометрией, до сих пор рассматривается в качестве арбитражного метода при контроле содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах.

Все эти методы пригодны для определения содержания микроэлементов в почве, растениях, других твердых биологических образцах, но лишь после химического разрушения проб и перевода определяемых компонентов в раствор.

Подготовка проб к измерению является лимитирующей стадией, снижающей экспрессность и производительность, и для таких методов, как эмиссионный спектральный (пламенный и плазменный варианты), атомно-абсорбционный (пламенный), атомно-флюоресцентный), отличающихся большей универсальностью и степенью автоматизации.

Таким образом, фотометрические методы являются широко распространенными в анализе ОКП в различных объектах контроля. Методы просты, удобны, достаточно селективны, дают хорошо воспроизводимые результаты. Несомненным преимуществом фотометрических методов анализа является их доступность и возможность применения практически в каждой лаборатории, занимающейся контролем содержания остаточных количеств пестицидов в различных объектах, поскольку фотоэлектроколориметры и спектрофотометры являются теми приборами, которые входят в минимальный перечень оборудования в химических лабораториях, станциях химизации, СЭС и т.д. Доступность и дешевизна данного метода анализа, а также достаточная селективность и чувствительность определения ОКП, которая составляет n∙10^-3 ÷ n∙10^{-6 г и вполне соответствует требованиям санитарного контроля, делает фотометрию одним из наиболее употребляемых методов при анализе ОК пестицидов наряду с хроматографией.}

Основными недостатками метода являются трудоемкость, необходимость подчас сложной процедуры подготовки проб для анализа и удаления примесей, мешающих определению, а также наличие и доступность реагентов, необходимых для проведения цветной реакции. Данный метод не годится также для идентификации и определения сложной смеси пестицидов и других токсических веществ, особенно в том случае, когда состав их неизвестен.

Газовая хроматография имеет ряд преимуществ перед другими методами анализа. Этот метод является универсальным и удобным, позволяет разделять компоненты и определять содержание каждого из смеси веществ, которые могут присутствовать вместе водной пробе. Кроме того, этот метод отличается высокой селективностью и чувствительностью, с его помощью можно обнаружить и идентифицировать очень низкие концентрации (порядка нанограмм или даже пикограмм) этих компонентов, что является весьма существенным при определении микроколичеств пестицидов в объектах контроля. Данный метод обладает еще одним преимуществом -быстротой определения, что позволяет проводить за рабочий день большое количество анализов, а графическая регистрация хроматограмм обеспечивает возможность длительного хранения результатов.

Развитием традиционных методов газо-жидкостной хроматографии следует считать высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ), приобретающую все большее значение. Этот метод предпочтителен для определения пестицидов, не обладающих достаточными для ГЖХ летучесть и термической стабильностью.

В то же время, ГЖХ и ВЭЖХ требуют использования достаточно сложного отечественного или импортного оборудования, что затрудняет повсеместное применение данного метода и позволяет сосредоточивать дорогостоящее оборудование лишь в отдельных центрах.

Mасс-спектрометрия также находит применение для определения некоторых пестицидов [38,47-50]. Наиболее широко в анализе микроколичеств пестицидов используется масс-сректрометры с магнитными и квадрупольными масс-анализаторами. Масс-спектры являются строго специфической характеристикой веществ, наиболее информативной для их идентификации.

Хорошо известно, что объединив несколько аналитических методов, можно существенно улучшить характеристики исходного метода анализа. Прекрасные результаты дает сочетание масс-спектрометрии и газо-жидкостной хроматографии. Применение хроматомасс-спектрометрических систем позволяет определять одновременно сотни различных токсикантов с их однозначной идентификацией, что является несомненным преимуществом метода [38,51-54]. Данный метод является очень точным, чрезвычайно чувствительным (чувствительность порядка 10^-12 ÷ 10^{-15 г), идентифицирующим многокомпонентные смеси пестицидов и других токсикантов, но проведение анализов является чрезвычайно дорогостоящим и требует сложных приборов.}

Находит применение для определения ОКП в объектах контроля и полярографический метод [55-57]. Особенностью полярографического определения пестицидов является возможность осуществления электродной реакции в большинстве случаев без предварительной очистки экстрактов. Одним из достоинств полярографии является возможность определения ОКП независимо от цвета и мутности раствора, благодаря чему значительно упрощается подготовка анализируемых проб, а также не требуется дорогостоящих реактивов. Метод быстрый и прост в исполнении.

Однако, классическая полярография является недостаточно чувствительным методом. Поэтому в практике определения ОКП полярографию применяют в сочетании с осциллографией, хроматографией, используют переменно-токовую полярографию, благодаря чему на один-два порядка повышается чувствительность [56,57]. Недостатком полярографического метода является то, что определение пестицидов затруднено при исследовании смеси соединений с одинаковыми или близкими потенциалами полуволн.

Дата добавления: 2014-01-07