Особенности методов и оборудования ГК «Крисмас» для оценки состояния окружающей среды

Состав и свойства образцов воды могут определяться различными методами: органолептическим, визуальным, турбидиметрическим, титриметрическим, колориметрическим и расчётным.
Параметры почвенных вытяжек (водных, солевых) оцениваются путём их анализа с помощью методов, используемых для анализа соответствующих компонентов в воде. 

При выполнении анализа органолептическим, визуальным и турбидиметрическим методами выполняющий анализ должен уметь корректно определять запах, вкус, цвет, степень мутности, интенсивность/глубину окраски используя собственные вкусовые ощущения, обоняние и зрение.

Учитывая субъективный характер оценки, при анализе этими методами целесообразно предложить выполнить анализ также и другому человеку (эксперту). Сопоставив мнения нескольких экспертов по поводу одного и того же образца, можно сделать более обоснованный вывод по результатам анализа. 

Колориметрическим (от английского colour − цвет) называется метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения потоков видимого света при их прохождении через исследуемый раствор и раствор сравнения. Определяемый компонент при помощи химического реагента переводится в окрашенное соединение, после чего измеряется интенсивность окраски полученного раствора. Интенсивность окраски в этом случае является мерой концентрации анализируемого вещества. 
При измерении интенсивности окраски проб с помощью фотоколориметра метод называется фотоколориметрическим. Соответственно, при измерении интенсивности окраски визуальным способом (например, оценивая на глаз интенсивность окраски сравнительно с цветным образцом колориметрической шкалы) метод называется визуально-колориметрическим. В последнем случае на первый план также выходит качество зрения выполняющего анализ.

При выполнении анализа визуально-колориметрическим методом с применение оборудования ГК «Крисмас» определение проводится в колориметрических пробирках с меткой «5 мл», либо в склянках с меткой «10 мл». 

В качестве колориметрических пробирок используют обычные пробирки из бесцветного стекла, имеющие внутренний диаметр около 12 мм. Пробирки могут иметь несколько меток («5 мл», «10 мл»), показывающих объём (и, следовательно, высоту), до которого следует наполнить пробирку анализируемым раствором (пробой), чтобы обеспечить подходящие условия для визуального колориметрирования. 

При комплектации изделий ГК «Крисмас» пробирки подбираются одинаковой формы и диаметра, т.к. от этого зависит высота слоя окрашенного раствора. Аналогично подбираются и склянки для колориметрирования (обычно это аптекарские флаконы диаметром до 25 мм).

Визуальное колориметрирование проводят как в вертикальном слое жидкости (глядя сверху через слой раствора), так и в проходящем свете. Кроме того, при использовании некоторых изделий ГК «Крисмас» визуальное колориметрирование проводят, оценивая интенсивность полученной при анализе индикационной окраски сравнительно с цветным образцом заранее подготовленной колориметрической шкалы. Способ визуального колориметрирования указывается в методике анализа и на цветной шкале.

Следует иметь в виду, что возникающие в процессе колориметрических реакций окрашенные соединения иногда оказываются малоустойчивы, поэтому при описании алгоритма анализа приводят и оптимальные сроки выполнения самого колориметрирования.

Для упрощения визуального колориметрирования при анализах окраску раствора-пробы можно сравнивать не с эталонными растворами, а с печатной контрольной шкалой, на которой образцы воспроизводят окраску (цвет и интенсивность) модельных эталонных растворов, приготовленных с соблюдением заданных значений концентрации целевого компонента. За результат анализа при визуальном колориметрировании принимают то значение концентрации компонента, которое имеет ближайший по окраске образец контрольной шкалы либо модельного эталонного раствора.

Колориметрический метод анализа используется в тест-комплектах и тест-системах ГК «Крисмас».


При использовании тест-комплектов производства ГК «Крисмас» определение концентрации компонента может проводиться как способом визуального колориметрирования по контрольной цветной шкале, так и с помощью фотоэлектроколориметра (полевого или лабораторного). Например, с помощью специально производимого ГК «Крисмас» набора-укладки для фотоколориметрирования Экотест-2020-К.

Тест-системы являются наиболее простыми и дешёвыми аналитическими средствами. Как правило, в тест-системах ГК «Крисмас» использован именно визуально-колориметрический метод.

Принцип действия тест-систем для контроля воды и водных сред заключается во взаимодействии исследуемого раствора с гидрофильной основой, обработанной аналитической рецептурой, с образованием окрашенных соединений. Основа тест-системы (индикаторная полоска) помещена, как правило, между тонкими прозрачными полимерными плёнками, что обеспечивает не только защиту индикаторной полоски, но и точную дозировку тестируемого раствора (впитывается строго необходимое количество раствора, после чего наступает насыщение и впитывание прекращается).

Попавший, таким образом, на индикаторную полоску анализируемый компонент химически реагирует с находящимся на ней же многокомпонентным аналитическим реагентом с образованием окрашенных соединений. Возникающий индикационный эффект наблюдается визуально. При этом цвет и интенсивность окраски являются мерой концентрации компонента в тестируемом растворе. Определение с помощью тест-систем носит, с одной стороны, качественный либо полуколичественный характер, а сами тест-системы являются средствами сигнального, полуколичественного контроля. С другой стороны, тест-системы являются максимально простыми и широко доступными в использовании, экономичными средствами химического экспресс-контроля, что делает их весьма эффективными, например, в чрезвычайных и аварийных ситуациях или при массовых скрининговых исследованиях.

Тест-системы позволяют оценивать также качество продуктов питания – овощей, фруктов, соков (нитрат-тест). 

Загрязнённость (химический состав) почвы может оцениваться с помощью тест-систем путём тестирования предварительно приготовленной почвенной вытяжки (водной, солевой). 
Также тест-системы ГК «Крисмас» применяются и для анализа воздуха (например, для анализа паров ртути или аммиака).

Титриметрический метод анализа основан на количественном определении объёма раствора одного или двух веществ, вступающих между собой в реакцию, причём концентрация одного из них должна быть точно известна. 
Раствор, концентрация вещества в котором точно известна, называется титрантом, или титрованным раствором. При анализе чаще всего титрант помещают в измерительный сосуд и осторожно, малыми порциями, дозируют его, приливая к исследуемому раствору до тех пор, пока не будет установлено окончание реакции. Эта операция называется титрованием. В момент окончания реакции происходит стехиометрическое взаимодействие титранта с анализируемым веществом, и достигается точка эквивалентности.

В точке эквивалентности затраченное на титрование количество молей титранта точно равно и химически эквивалентно количеству молей определяемого компонента. Точку эквивалентности определяют, вводя в раствор подходящий индикатор и наблюдая за изменением его окраски, либо контролируя какой-либо параметр раствора. В точке эквивалентности титрование обычно заканчивают, хотя «для уверенности» к раствору иногда добавляют ещё несколько капель титранта. По этой причине точка окончания титрования иногда не совпадает с точкой эквивалентности.

При выполнении анализа титриметрическим методом определение проводят в склянках или пробирках вместимостью 15-20 мл, имеющих метку 10 мл. Все эти склянки входят в состав соответствующих изделий ГК «Крисмас». В процессе титрования раствор перемешивают стеклянной палочкой либо встряхиванием.

При анализе маломинерализованных вод целесообразно применять титрованные растворы с пониженной концентрацией (0,02-0,03 моль/л), которые могут быть получены соответствующим разбавлением более концентрированных титрованных растворов дистиллированной водой. Вместо дистиллированной воды (при её отсутствии) можно использовать для разбавления паровой конденсат либо чистую кипячёную воду.

Для удобства работы с пробирками их можно располагать в штативах (рис.1).


Требуемые объёмы растворов при титровании отмеряют с помощью бюреток, мерных пипеток или более простых дозирующих устройств: шприцев, калиброванных капельниц и др. (рис. 2).

Наиболее удобны для титрования бюретки с краном. Для удобства заполнения мерных пипеток растворами и титрования их герметично соединяют с резиновой грушей, используя соединительную резиновую трубку.

Запрещается заполнение пипеток растворами путём их всасывания ртом.

Ещё удобнее работать с мерными пипетками, устанавливая их в штативе вместе с медицинским шприцем, герметично соединённым с пипеткой гибкой трубкой − резиновой, силиконовой и т.п. (рис. 3).


Следует иметь в виду, что измерение объёма раствора в бюретках, мерных пробирках, мерных колбах проводится по нижнему краю поверхности мениска жидкости (в случае водных растворов он всегда вогнут). При этом глаз наблюдателя должен быть на уровне метки.
Нельзя выдувать последнюю каплю раствора из пипетки или бюретки. Необходимо знать также, что вся мерная стеклянная посуда калибруется и градуируется при температуре 20 °С, поэтому, для получения точных результатов измерения объёмов, при использовании пипеток, бюреток и капельниц, температура растворов должна быть близка к комнатной. 
При использовании мерных колб температура раствора должна быть, по возможности, близка к 20 °С во избежание заметных ошибок в измерении объёма за счёт теплового расширения или сжатия раствора (становится значимым при отклонениях температуры от 20 °С более чем на 2-3 °С).


По материалам издания: 
А.Г. Муравьёв, Н.А. Пугал, В.Н. Лаврова/Экологический практикум Учебное пособие с комплектом карт-инструкций/ Изд. 7-е, перераб. − СПб.: Крисмас+, 2020. − 176 с.: ил.

Перечень оборудования для экологического и предметного практикума ГК «Крисмас»
Общая информация

Для консультации и по вопросам приобретения просьба обращаться:
lab@christmas-plus.ru 
8 (800) 302-92-25 (звонок по РФ бесплатный)
8 (812) 575-54-07, 575-55-43

Подписывайтесь на наш канал в Ютюбе!
Вы всегда будете в курсе наших последних новостей и сможете наглядно познакомиться с нашей продукцией.