Природные воды включают в себя воды пресные (поверхностные, подземные, грунтовые и пр.) и морские. Питьевые воды являются производными от природных (речных или подземных) как результат предварительной очистки и обеззараживания. Сточные воды в свою очередь представляют собой загрязненные в результате хозяйственной деятельности человека природные воды. Таким образом, вопросы анализа вод различного состава в той или иной степени связаны с проблемами анализа природных вод.
Источником для получения питьевых, а затем и сточных вод являются пресные (подземные и поверхностные) природные воды. В процессе предварительной очистки питьевые воды могут обогащаться продуктами окисления элементарным хлором, озоном или фторирующими агентами, элементный состав при этом практически не изменяется.
Отбор проб воды может быть разовым и серийным. Разовый отбор обычно применяют для получения первоначальной информации о качестве анализируемой воды. Принимая во внимание изменяющийся во времени и пространстве состав анализируемых вод, более оправдан серийный отбор, который проводят либо с разных глубин источника, либо в различные моменты времени. При таком отборе можно судить об изменении качества воды во времени или в зависимости от ее расхода.
Отобранная проба природной воды представляет собой двухфазную систему, состоящую из раствора и взвешенного вещества. Анализ каждой из фаз рекомендуют проводить раздельно, поэтому пробу фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мкм на приборе Куприна сразу же после отбора, чтобы предотвратить перераспределение элементов между двумя фазами и снизить бактериальную активность образца в процессе его хранения [16]. Чтобы избежать потерь микроэлементов за счет биохимических процессов и сорбции на стенках сосуда пробу после фильтрования консервируют, в отдельных случаях даже нефильтрованные образцы, если это согласуется с задачей исследования.
Выбор способа концентрирования определяется условиями инструментального окончания. В практике анализа вод распространено абсолютное концентрирование путем упаривания [22]. Однако следует учитывать, что в процессе выпаривания происходит одновременное концентрирование макрокомпонентов, нередко мешающее последующему определению микроэлементов. Кроме того, не исключена потеря определяемого элемента за счет улетучивания или соосаждения, если в процессе упаривания выпадает осадок, что наиболее вероятно для сточных вод. Для концентрирования микроэлементов широко применяют экстракцию, сорбцию, осаждение, флотацию, электрохимическое выделение, генерацию летучих соединений (гидридов, алкилов, карбонилов и холодного пара). Нередко используют сочетание перечисленных методов.
В каждом конкретном случае подходы к решению задачи формируются на основе экспериментальных и литературных данных с учетом имеющихся возможностей. Так, например, для определения макр о компонентов в водах различного состава в принципе пригодны классические методы анализа (титриметрические и т.п.), однако предпочтение отдают более экспрессным методам: ионометрии, ионной хроматографии, пламенному атомноабсорбционному анализу. Для определения микроэлементов наиболее простым вариантом являются прямые методы, однако чаще всего приходиться использовать сочетание инструментальной техники с различными приемами разделения и концентрирования, чтобы обеспечить необходимую чувствительность анализа и элиминирировать матричные и межэле-ментные эффекты.
Для исследования мониторинга водных экосистем требуется информация не только и не столько о суммарном содержании элемента в объектах био гидр о ценоза, сколько об их вещественном составе. Изучение превращений экотоксикантов позволяет прежде всего проникнуть в суть химических процессов в живой природе, а также оценить качество воды и планировать природоохранные мероприятия с позиции реальной токсичности загрязнителей, определяемой химической формой, а не самим элементом как таковым [108].
Решение первой проблемы возможно на уровне термодинамического анализа с учетом всей качественной и количественной физико-химической информации, а также на теоретически и эмпирически обоснованных способах оценки недостающих данных. Одним из вариантов подобного подхода является работа [109].
Проблемы пробоотбора и пр обо подготовки уже обсуждались, поэтому предметом настоящего раздела являются вопросы, связанные с метрологическим обеспечением химического анализа. Суть последнего состоит в "создании и эффективном использовании систем и средств, обеспечивающих надежность результатов анализа" [1].
Основными метрологическими характеристиками методик анализа в аналитической химии принято считать воспроизводимость, правильность, предел обнаружения и диапазон определяемых содержаний.Воспроизводимость - метрологический параметр, характеризующий разброс результатов анализа относительно среднего значения. Она определяется случайными ошибками, обусловленными действием многих неконтролируемых факторов. Численно воспроизводимость характеризуется либо выборочной дисперсией 8 , либо стандартным отклонением 8, либо относительным стандартным отклонением 8г = 8/Х. Воспроизводимость зависит от определяемого содержания элемента и уменьшается с приближением к пределу обнаружения метода. В системе оценки качества вод различного состава (природных, питьевых и сточных) величины случайных погрешностей регламентируются государственным стандартом [124].
В инструментальном химическом анализе объектом измерения служит не состав, а некоторое свойство вещества (интенсивность линий спектра, оптическая плотность, электрохимические характеристики и т.д.). Связь между этими свойствами и концентрацией определяемого компонента устанавливают посредством градуировочного графика, для построения которого применяют образцы сравнения определенного состава для каждого конкретного случая, тип последних определяется условиями анализа (твердое вещество, раствор). Пожалуй среди инструментальных методов анализа только MC с изотопным разбавлением является безэталон-ным, однако реализация этого метода связана с решением проблем другого рода, их обсуждение выходит за рамки настоящего обзора.
Надежность получаемых аналитической лабораторией результатов связана с метрологическим обеспечением методов контроля. В международных стандартах на методы анализа регламентация точностных характеристик анализов в отличие от отечественной метрологической аттестации осуществляется по результатам межлабораторного эксперимента.