Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии
Разработана методика определения мышьяка в питьевых и природных водах ( ≥ 0,5 мкг/дм³) на основе усовершенствованного метода инверсионной хронопотенциометрии с использованием анализатора М-ХА1000-5. Обсуждена целесообразность применения этого метода для мониторинга состояния окружающей среды. Розроб...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Химия и технология воды |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130736 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии / В.М. Галимова, И.В. Суровцев, В.В. Манк, В.И. Максин, В.А. Копилевич // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 6. — С. 481-487. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860243448224808960 |
|---|---|
| author | Галимова, В.М. Суровцев, И.В. Манк, В.В. Максин, В.И. Копилевич, В.А. |
| author_facet | Галимова, В.М. Суровцев, И.В. Манк, В.В. Максин, В.И. Копилевич, В.А. |
| citation_txt | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии / В.М. Галимова, И.В. Суровцев, В.В. Манк, В.И. Максин, В.А. Копилевич // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 6. — С. 481-487. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Химия и технология воды |
| description | Разработана методика определения мышьяка в питьевых и природных водах ( ≥ 0,5 мкг/дм³) на основе усовершенствованного метода инверсионной хронопотенциометрии с использованием анализатора М-ХА1000-5. Обсуждена целесообразность применения этого метода для мониторинга состояния окружающей среды.
Розроблено методику визначення миш’яку у питних та природних водах (≥ 0,5 мкг/дм³) на основі удосконаленого методу інверсійної хронопотенціометрії на аналізаторі М-ХА1000-5. Розглянуто доцільність застосування цього методу для моніторингу стану забруднення навколишнього середовища.
The method of analysis for determination of arsenic in drinking and natural water (≥ 0,5 μg/dm³) based on method inversion chronopotentiometry using analyzer M-ХA1000-5 was developed. Discussed the feasibility of using this method to monitoring the state of the environment.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:33:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6 481
В.М. ГАЛИМОВА, И.В. CУРОВЦЕВ, В.В. МАНК, В.И. МАКСИН,
В.А. КОПИЛЕВИЧ, 2012
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ВОДЫ
УДК 543.253
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЫШЬЯКА В ВОДЕ МЕТОДОМ
ИНВЕРСИОННОЙ ХРОНОПОТЕНЦИОМЕТРИИ
В.М. Галимова, И.В. Cуровцев, В.В. Манк, В.И. Максин,
В.А. Копилевич
Национальный университет биоресурсов и природопользования
Украины, г. Киев
Поступила 24.04.2012 г.
Разработана методика определения мышьяка в питьевых и природных водах
(0,5 мкг/дм3) на основе усовершенствованного метода инверсионной хроно-
потенциометрии с использованием анализатора М-ХА1000-5. Обсуждена це-
лесообразность применения этого метода для мониторинга состояния
окружающей среды.
Ключевые слова: мышьяк, природные и питьевые воды, экологический
мониторинг, электрохимический метод.
Введение. Среди многочисленных загрязняющих компонентов воды
одним из самых опасных является мышьяк, его ПДК в питьевой воде
составляет 1 – 50 мкг/дм3 [1, 2]. Повышенные концентрации мышьяка
обнаруживают в некоторых подземных водах, где он является природ-
ным компонентом горных пород. Cоединения мышьяка входят в состав
пестицидов, содержатся в сточных водах предприятий цветной метал-
лургии, производств фармацевтической промышленности и веществ осо-
бой чистоты.
В природных водах мышьяк находится преимущественно в форме
арсената и арсенита [3]. Соединения As (V) стабильны в окислительных
условиях, а в слабовосстановительных средах преобладает As (III). При
значениях рН, которые характерны для природных вод, окисление арсе-
нита в арсенат происходит медленно. В водоемах, подвергающихся зна-
чительной антропогенной нагрузке, концентрация мышьяка колеблется
в диапазоне 1 – 50 мкг/дм3, а в пресных незагрязненных водоемах его
содержание в основном не превышает 1 мкг/дм3. Для вод открытого оке-
ана характерно содержание мышьяка в количестве 2 – 3 мкг/дм3 [4]. Ток-
сичность мышьяка зависит от формы его существования: неорганичес-
482 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6
кие соединения более токсичны, чем органические [5], а As (III) более
токсичен, чем As (V) [6].
Известно, что мышьяк является антиметаболитом фосфора, селена и
йода. Он способен накапливаться в щитовидной железе, вызывая энде-
мический зоб. Попадая в организм человека, арсенаты конкурируют с
аналогичными по строению фосфатами, что отрицательно влияет на ре-
акцию образования аденозинтрифосфата и вызывает разрушение клеток
организма [6]. Некоторые авторы относят As (V) к генотоксическим ве-
ществам, которые непосредственно влияют на ДНК-молекулу, а при со-
держании мышьяка в воде 4 мкг/дм3 наблюдается стимулирующее его
влияние на рост онкологической опухоли [7]. Смертельная доза мышья-
ка для человека составляет 0,1 – 0,3 г [8].
Следует также отметить, что действующие нормативные документы
регламентируют только общее содержание мышьяка, в то время как ток-
сичность элемента зависит от формы его нахождения в воде [9, 10].
Поэтому необходим контроль содержания мышьяка в питьевой воде на
уровне 0,5 мкг/дм3, который декларируется документами Всемирной
организации здравоохранения и отечественными нормативами [1, 2, 11].
Для определения следов мышьяка в водах и биологических объектах
применяются многие методы, наиболее чувствительные из них представ-
лены в табл. 1.
Таблица 1. Методы определения мышьяка в растворах
Метод Предел обнаруже-
ния, мкг/дм3
Лит.
источник
Спектрофотометрия 4 – 30 [12]
Ионная хроматография в сочетании с
индуктивно-связанной плазмой
0,3 – 0,4
Атомная абсорбция с ловушкой AsH3 0,05
Атомная абсорбция с предварительной
твердофазной экстракцией
0,05
Индуктивно-связанная плазма с генери-
рованием гидридов мышьяка
0,02
Газофазная хемилюминесценция 0,05
[13 – 15]
Инверсионная вольтамперометрия 1,0
Инверсионная хронопотенциометрия 0,5
[16]
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6 483
Основным ограничением широкого применения спектральных и ком-
бинированных методов для экологического мониторинга является вы-
сокая стоимость самого оборудования и его обслуживания [6].
Более приоритетным является применение электрохимических ме-
тодов, особенно инверсионной хронопотенциометрии (ИХП) с калибро-
ванным сопротивлением в цепи окисления. Теоретические основы этого
варианта ИХП рассмотрены в [17]. Данный метод за счет наличия сопро-
тивления в окислительной цепи имеет высокую защищенность от по-
мех, практически не чувствителен к емкостным токам. Это позволяет
использовать различные модификации индикаторных электродов из бла-
городных металлов, например твердотельных золотых [16].
На основе метода ИХП разработан анализатор М-ХА1000-5, кото-
рый был испытан в лабораториях санитарно-эпидемиологического кон-
троля, системы водоканала, ветеринарной службы и др. [16, 18]. Однако
его применение для определения низких концентраций токсикантов ока-
залось ограниченным вследствие недостаточной чувствительности
(10 мг/дм3) и отсутствием возможности использования положительной
области потенциалов, что необходимо при определении As (III).
Для усовершенствования метода ИХП было изучено влияние соста-
ва и концентрации фоновых электролитов, типа индикаторных электро-
дов, параметров и циклов инверсии на электрохимическое поведение As
(IІІ) при измерении его следовых количеств. Модернизирован прибор
измерения концентраций тяжелых металлов с применением импульсных
методов хронопотенциометрии и гистограммной цифровой фильтрации
хронопотенциометрических данных [19, 20]. Расширен диапазон потен-
циалов инверсии в положительную область (от 0 до +0,35 мВ), в котором
происходит инверсия As (IІІ) с применением золотого твердотельного
электрода. Продолжительность измерения содержания элемента зависит
от его концентрации в растворе пробы и составляет не более 30 мин.
Другие важные особенности метода описаны в [21].
Методика эксперимента. Исследования выполняли согласно разра-
ботанной методике [22]. Лабораторную посуду очищали хромовой сме-
сью и азотной кислотой, промывали дистиллированной водой, а затем
бидистиллятом и высушивали. Отбор и хранение проб воды выполняли со-
гласно ДСТУ ISO 5667-3-2001, ДСТУ ISO 5667-19:2007. При этом их поме-
щали в полиэтиленовые или стеклянные бутыли емкостью 0,1 – 0,5 дм3 и
консервировали соляной кислотой (0,5 см3 конц. НCl на 0,1 дм3 пробы),
хранили при 4°С не более одного месяца.
Пробу воды (0,1 дм3) переносили в коническую колбу объемом 250 см3,
добавляли 1 – 3 см3 конц. HNO
3
, 1 – 3 см3 33 % Н
2
О
2
и оставляли на
один час. Колбу с раствором закрепляли в штативе и помещали над во-
484 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6
дяной баней так, чтобы между водой и колбой было расстояние 2 – 3 см.
Раствор нагревали при постепенном повышении температуры до 70°С
и выпаривали до 2 см3. После охлаждения к содержимому колбы при-
бавляли 5 см3 бидистиллята и снова выпаривали над водяной баней до
состояния влажных солей. Затем колбу снимали и охлаждали, остаток
растворяли в 2М HCl и количественно переносили в мерную колбу на
25 см3.
Для приготовления других растворов использовали бидистиллят. Гра-
дуировочные растворы с концентрацией As (ІІІ) 10,0; 1,0 и 0,1 мкг/см3
готовили разбавлением его стандартного раствора (ГСО 022.49-96,
МСО 0031:1998) при концентрации 100 мкг/см3. Фоновый раствор гото-
вили непосредственно перед применением. К 9 см3 2М HCl добавляли
1 см3 0,1 М ЭДТА и 0,01 см3 раствора соли меди с концентрацией 100 мкг/
см3. К 9 см3 раствора минерализата пробы добавляли 1 см3 0,1М ЭДТА и
0,01 см3 раствора ионов меди.
При проведении измерений концентрации As (ІІІ) в пробах воды на
анализаторе М-ХА1000-5 использовали электрохимическую ячейку, ко-
торая состояла из штатива, золотого измерительного электрода и хлор-
серебряного электрода сравнения, магнитной мешалки, электролизера
(химический стакан вместимостью 10 – 25 см3) и перемешивающего эле-
мента.
Концентрацию As (ІІІ) в воде находили методом стандартных доба-
вок. Предварительно, перед проведением электролиза, в фоновый раствор
и раствор пробы (минерализат) вносили 10 мкг Cu (ІІ), используя стан-
дартный раствор МСО 0523:2003. Определяли интенсивность инверсии
фона, пробы воды и той же пробы с добавкой заданного количества мы-
шьяка. По этим данным с помощью разработанной компьютерной про-
граммы рассчитывали концентрацию As (ІІІ) в пробе.
Определение As (V) в воде не проводили.
Результаты и их обсуждение. Изучено влияние материала электро-
дов, состава фоновых электролитов, потенциалов концентрирования и
регенерации на электрохимическое поведение As (III) при его измере-
нии. Применена гистограммная цифровая фильтрация исходных хроно-
потенциометрических данных; модернизировано устройство измерения
концентрации токсикантов путем использования импульсных методов
хронопотенциометрии; выбраны электрохимические параметры элект-
ролиза для определения анионов As (III), которые находятся в положи-
тельном диапазоне потенциалов (от 0 до + 0,35 В).
Изучено также влияние добавок ряда элементов на анодный ток мы-
шьяка. Установлено, что при совместном разряде мышьяка с ионами
Cu (II) повышается чувствительность определения мышьяка в 10 раз, и
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6 485
это является достаточным для надежного определения As (ІІІ) в природ-
ных водах. На рисунке показан пример измерений аналитического сиг-
нала мышьяка при концентрации Cu (II) в пробе 0,01 мг/дм3.
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
0
100
200
300
400
3
2
1
Потенциал, мВ
И
н
те
н
си
вн
о
ст
ь
и
н
ве
рс
и
и
,
м
с/
м
В
Типичные хронопотенциограммы мышьяка: 1 – фоновый электролит; 2 –
проба с мышьяком; 3 – проба с добавкой мышьяка в количестве 0,01 мг/дм3.
Разработанная методика апробирована при определении добавок
мышьяка в водах различных категорий (табл. 2).
Таблица 2. Результаты измерений внесенных добавок мышьяка в водах
(Р=0,95; n=4)
As
Введено As (III) Найдено As (III) Погрешность Вода
мкг/дм3
Дистиллированная 5,0 4,91 ± 0,98 – 0,09
Водопроводная 1,0 1,13 ± 0,23 0,13
Бюветная 0,9 0,88 ± 0,18 0,02
486 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6
Выводы. Полученные данные свидетельствуют об удовлетворитель-
ной точности и воспроизводимости результатов определения мышьяка в
предложенных условиях. Нижний предел определения мышьяка по раз-
работанной методике составляет 0,5 мкг/дм3.
Резюме. Розроблено методику визначення миш’яку у питних та при-
родних водах ( 0,5 мкг/дм3) на основі удосконаленого методу інверсій-
ної хронопотенціометрії на аналізаторі М-ХА1000-5. Розглянуто
доцільність застосування цього методу для моніторингу стану забруд-
нення навколишнього середовища.
V.M. Galimova, I.V. Surovchev, V.V. Mank, V.I. Maksin, V.A. Kopilevich
DETERMINATION OF ARSENIC IN THE WATER USING
METHOD OF INVERSION CHRONOPOTENTIOMETRY
Summary
The method of analysis for determination of arsenic in drinking and natural
water ( 0,5 µg/dm3) based on method inversion chronopotentiometry using
analyzer M-ХA1000-5 was developed. Discussed the feasibility of using this
method to monitoring the state of the environment.
Список использованной литературы
[1] ДСТУ 4808:2007. Джерела централізованого питного водопостачання.
Гігієнічні та екологічні вимоги щодо якості води і правила вибирання. –
К.: Держспоживстандарт України, 2007. – 36 с.
[2] Рекомендації ВОЗ для питної води (Guidelines for Drinking-Water Quali-
ty). Vol. 1. Recommendations. – Geneva: World Health Organization, 1993. –
188 р.
[3] Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль
и оценка влияния / Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 288 с.
[4] Островская В.М., Запорожец О.А., Будников Г.К., Чернавкая Н.М. Вода.
Индикаторные системы / Под ред. Ю.М. Арского. – М.: ВИНИТИ РАН,
ЭКОНИКС, 2002. – 265 с.
[5] Caroli S. // Microchim. J. – 1995. – 51. – Р. 64 – 72.
[6] Линник С.Л., Запорожець О.А. // Методы и объекты хим. анализа. – 2008. –
№1. – С. 22 – 49.
[7] Вредные вещества в промышленности // Справочник для химиков,
инженеров и врачей /Под ред. Н.В. Лазарева, И.Д. Гадаскиной: В 3-х т. –
Л.: Химия, 1977. – Т. 3. – C. 214 – 224.
[8] Tamaki S., Frankenberger W.T. // Reviews of Environmental Contamination
and Toxicology / Ed. by G.W. Ware. – New York: Springer, 1992. – Р. 79 – 110.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №6 487
[9] Вредные химические вещества. Неорганические соединения V – VIII групп
// Справочник / Под ред. В.А. Филова, А.Л. Бандман, А.А. Потехина. – Л.:
Химия, 1989. – C. 82 – 102.
[10] Вредные вещества в промышленности // Справочник для химиков,
инженеров и врачей / Под ред. Н.В. Лазарева, И.Д. Гадаскиной: В 3-х т. –
Л.: Химия, 1977. – Т.3 –С. 224 – 227.
[11] ДСанПИН 2 .2.4-171-10. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної
для споживання людиною. – Наказ МОЗ України від 12.05.2010 № 400.
[12] Зуй О. В. // Химия и технология воды. – 2007. – 29, № 2. – С. 160 – 170.
[13] Hung D.O., Nekrassova O., Compton R.G. //Talanta. – 2004. – 64. – P. 269 – 277.
[14] Eaton A., Wang H.C, Northington J. Analytical Chemistry of Arsenic in Drink-
ing Water. – Denver: AWWA Res. Found. 1998. – 148 p.
[15] Chemiluminescence / Eds. A.M. Garcia - Campana, W.R.G. Baeyens. – New-
York; Basel: Marcel Dekker, 2001. – 621 p.
[16] Карнаухов О.І., Галімова В.М. // Наук. вісн. Нац. аграр. ун-ту. – 1999. –
Вип. 13. – С. 61–72.
[17] Карнаухов О.І., Галімова В.М., Галімов К.Р. // Там же. – 2000. – Вип. 32. –
С. 204–209.
[18] Карнаухов О.І., Повхан М.Ф., Галімова В.М. // Там же. – 1997. – Вип. 2. –
С. 212 – 219.
[19] Пат. 56623 Україна, МПК G01N 27/48 / І. В. Cуровцев, І.А. Мартинів,
В.М. Галімова, О.В. Бабак. – Опубл. 25.01.2011, Бюл. № 2.
[20] Пат. 55158 Україна, МПК G01N 27/48 / І. В. Cуровцев, В.М. Галімова,
О.В. Бабак. – Опубл. 10.12.2010, Бюл. № 23.
[21] Суровцев И.В., Галимова В.М., Манк В.В., Копилевич В.А. // Химия и
технология воды. – 2009. – 31, № 6. – С. 677–687.
[22] Карнаухов О.І., Галімова В.М., Гончар С.О. // Екологія довкілля та безпека
життєдіяльності. – 2005. – № 6. – С. 33–39.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-130736 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:33:05Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Галимова, В.М. Суровцев, И.В. Манк, В.В. Максин, В.И. Копилевич, В.А. 2018-02-20T16:28:52Z 2018-02-20T16:28:52Z 2012 Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии / В.М. Галимова, И.В. Суровцев, В.В. Манк, В.И. Максин, В.А. Копилевич // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 6. — С. 481-487. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130736 543.253 Разработана методика определения мышьяка в питьевых и природных водах ( ≥ 0,5 мкг/дм³) на основе усовершенствованного метода инверсионной хронопотенциометрии с использованием анализатора М-ХА1000-5. Обсуждена целесообразность применения этого метода для мониторинга состояния окружающей среды. Розроблено методику визначення миш’яку у питних та природних водах (≥ 0,5 мкг/дм³) на основі удосконаленого методу інверсійної хронопотенціометрії на аналізаторі М-ХА1000-5. Розглянуто доцільність застосування цього методу для моніторингу стану забруднення навколишнього середовища. The method of analysis for determination of arsenic in drinking and natural water (≥ 0,5 μg/dm³) based on method inversion chronopotentiometry using analyzer M-ХA1000-5 was developed. Discussed the feasibility of using this method to monitoring the state of the environment. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Химия и технология воды Аналитическая химия воды Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии Determination of arsenic in the water using method of inversion chronopotentiometry Article published earlier |
| spellingShingle | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии Галимова, В.М. Суровцев, И.В. Манк, В.В. Максин, В.И. Копилевич, В.А. Аналитическая химия воды |
| title | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии |
| title_alt | Determination of arsenic in the water using method of inversion chronopotentiometry |
| title_full | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии |
| title_fullStr | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии |
| title_full_unstemmed | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии |
| title_short | Определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии |
| title_sort | определение мышьяка в воде методом инверсионной хронопотенциометрии |
| topic | Аналитическая химия воды |
| topic_facet | Аналитическая химия воды |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130736 |
| work_keys_str_mv | AT galimovavm opredeleniemyšʹâkavvodemetodominversionnoihronopotenciometrii AT surovceviv opredeleniemyšʹâkavvodemetodominversionnoihronopotenciometrii AT mankvv opredeleniemyšʹâkavvodemetodominversionnoihronopotenciometrii AT maksinvi opredeleniemyšʹâkavvodemetodominversionnoihronopotenciometrii AT kopilevičva opredeleniemyšʹâkavvodemetodominversionnoihronopotenciometrii AT galimovavm determinationofarsenicinthewaterusingmethodofinversionchronopotentiometry AT surovceviv determinationofarsenicinthewaterusingmethodofinversionchronopotentiometry AT mankvv determinationofarsenicinthewaterusingmethodofinversionchronopotentiometry AT maksinvi determinationofarsenicinthewaterusingmethodofinversionchronopotentiometry AT kopilevičva determinationofarsenicinthewaterusingmethodofinversionchronopotentiometry |