Возможности количественного экспресс-анализа при использовании комплектных изделий производства ЗАО «Крисмас+» совместно с полевым колориметром «Экотест-2020(8) 

 Мельник А.А., к.п.н.,
Санкт-Петербург
Учебный центр ЗАО "Крисмас+" 

     В статье приведены основные положения, дающие представление о возможности применения портативного фотоколориметра «Экотест-2020» в количественном анализе с применением комплектных изделий производства ЗАО «Крисмас+».

        Применение колориметрических методов для химического экспресс-анализа проб объектов окружающей среды в полевых условиях, в ряде случаев, оказывается малоэффективным вследствие недостаточно точных результатов, получаемых с использованием цветовых шкал окраски проб. При использовании подобных, визуально-колориметрических, методик, фактическое значение относительной погрешности измерений концентрации химического компонента может достигать от 50-70 до 100% и более, а соответствующие анализы считаются полуколичественными. Вместе с тем, в большинстве методов, реализованных в портативных комплектах производства ЗАО «Крисмас+», образующаяся в ходе анализа окрашенная проба может быть подвергнута не только визуальному колориметрированию по цветовой шкале, но и приборному колориметрированию. В результате приборного колориметрирования возникает аналитический сигнал, позволяющий выполнять количественные измерения. Практика химических измерений по стандартным колориметрическим методикам с использованием портативных фотоколориметров с автономным питанием взамен типовых лабораторных фотоколориметров широко распространена за рубежом [1]. В нашей стране практика подобных измерений, несмотря на их удобство и очевидную полезность, долгое время сдерживалась из-за отсутствия технологически отработанных и аттестованных отечественных полевых фотоколориметров, которые были бы современны (сопрягались с персональным компьютером), доступны по цене и имели бы подробную документацию для оператора. Особенно актуальным приборное колориметрирование проб можно считать при исследовании образцов воды и почвы в полевых условиях [2, 3]. Именно отсутствие на рынке аналитических приборов доступных полевых колориметров мы считаем главным фактором, сдерживавшим применение колориметрических методов для количественных анализов в полевых условиях [4].

       Следует отметить и такую тенденцию в оснащении химико-аналитических измерений, как использование полностью подготовленных к анализу реактивов и растворов, а также использование посуды и принадлежностей для анализа, выполненных на совершенно ином, нежели в традиционной российской химико-аналитической школе, эргономическом уровне [5].

      Это делает доступными количественные химические измерения не только профессиональным аналитикам, но и широкой аудитории специалистов, не имеющих химико-аналитической подготовки (технологи, операторы, оперативные работники и т.п.), а также работникам сферы образования, где редко встретишь оснащенную химическую лабораторию [6]. И даже в хорошо оснащенных лабораториях, с широким приборным парком, применение экспресс-методов на основе тест-комплектов оказывается целесообразным, т.к. предоставляет первичную информацию о значении того или иного химического параметра, тем самым рационализируя процесс и создавая реальную экономию средств.

      Именно этими признаками характеризуются производимые научно-производственным объединением ЗАО «Крисмас» портативные комплекты для химического анализа, представленные разнообразными полевыми лабораториями, мини-экспресслабораториями, тест-комплектами. Однако если используемые в комплектах титриметрические методы имеют относительную погрешность не более ±25% и обеспечивают количественное определение химических веществ, то колориметрические методы, в их визуально-колориметрическом варианте, обеспечивают лишь полуколичественное определение.

       В связи с появлением на российском рынке нескольких типов портативных полевых фотоколориметров появились возможности выполнения количественных измерений с применением всех методов, заложенных в полевые лаборатории, тест-комплекты и различные комплекты оборудования от ЗАО «Крисмас+» [7].

Специалистами производственно-лабораторного комплекса ЗАО «Крисмас+» проведена серия экспериментов, позволивших построить градуировочные характеристики, рассчитать угловые коэффициенты и определить диапазоны измерений (т.е. определить области линейности градуировочных характеристик) при использовании тест-комплектов в комплексе с фотоколориметром «Экотест-2020(8)» производства НПФ «Эконикс». Общая методика построения градуировочных характеристик соответствовала принятой в фотометрическом анализа [8].

       Пример градуировочной характеристики, построенной для колориметрической методики определения ортофосфатов в воде (тест-комплект «Ортофосфаты»), приведен на рисунке. Данное изображение, характерное и для других компонентов, получено в интерфейсе программы управления данными фотоколориметра «Экотест-2020(8)» при его использовании в режиме подключения к персональному компьютеру (программа прилагается к фотоколориметру).

Рисунок

     Из приведенных на рисунке данных следует, что данная градуировочная характеристика практически линейна в диапазоне концентраций до 6,0 мг/л, подчиняясь известному уравнению у=ах+в,  причем систематическая составляющая «в» достаточно мала, хотя и имеет значимую величину. Возможность визуализации градуировочной характеристики, обеспечиваемая при измерениях ортофосфатов и других компонентов в воде с применением программного обеспечения фотоколориметра «Этотест-2020(8)», позволяет выявлять грубые ошибки и в то же время является удобной для оператора, минимизируя время выполнения операций.

    Данные, полученные для ряда колориметрически определяемых компонентов с применением соответствующих тест-комплектов и иных изделий производства ЗАО «Крисмас+», приведены в таблице.

    Примечание. Сокращения в таблице: ТК – тест-комплект, ПКЛ – портативная комплектная лаборатория, КЛО – комплект лабораторного оборудования.

     Оценка показателей точности измерений, проведенная на основе сходимости данных при построении градуировочных характеристик, показала удовлетворительный коридор ошибок, не влияющий значимым образом на погрешность измерений в выбранном диапазоне концентраций. В результате проведенной работы выпущен сборник методик фотоколориметрического анализа 10 приоритетных химических компонентов, определяемых в воде и водных вытяжках [9]. Соответственно откорректирована техническая документация (руководства для оператора) на тест-комплекты и полевые лаборатории а также комплекты оборудования на их основе в части введения разделов, описывающих операции при количественном колориметрическом анализе.

Таким образом, полученные данные и результаты проведенной работы позволяют примененять портативные комплекты производства ЗАО «Крисмас+» в полном объеме задач количественного химического анализа, что позволяет эффективно работать в полевых и лабораторных условиях  различным группам потребителей, включая операторов, не имеющих профессиональной химико-аналитической подготовки.

  [1] Water analysis handbook (1992).HACH Company, Loveland, Colorado, USA.

[2] Муравьев А.Г. (2004). Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд. «Крисмас+» Санкт-Петербург.

[3] Муравьев А.Г. , Каррыев Б.Б., Ляндзберг А.Р. (2008). Оценка экологического состояния почвы. Практическое руководство./ Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. 2-е изд. «Крисмас+»,  Санкт-Петербург.

[4] Муравьев А. Г. (2004). О применении тест-методов в укладках контроля химических параметров окружающей среды: Тест-методы химического анализа. «Научная книга», Саратов.

[5] Комплектная полевая лаборатория «НКВ». Руководство по применению (2008). «Крисмас+» Санкт-Петербург.

[6] Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы, методики, оснащение: Учебно-методическое пособие. Под ред. д.пед.н. Л.А. Коробейниковой и к.х.н. А.Г. Муравьева. 3-е изд. «Крисмас+» Санкт-Петербург.

[7] Красный Д.В., Бару В.М. (2007). Новые аналитические приборы для фотометрии серии «ЭКОТЕСТ^®» производства НПП «ЭКОНИКС». В: Экологические системы и приборы. №10, стр. 25-27.

[8] Коренман И.М. (1970). Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. «Химия», Москва.

[9] Сборник методик измерения массовой концентрации химических веществ фотометрическим методом с применением тест-комплектов совместно с фотоколориметром типа «Экотест 2020» (2008). «Крисмас+», Санкт-Петербург.