Определение элементного состава почв методом атомного эмиссионного спектрального анализа

1. Определение элементного состава почв методом атомного эмиссионного спектрального анализа

•Научный руководитель:
•К.ф.-м.н. Байсова Бибигуль Тулегеновна
•Выполнил:
Студент 4 курса гр. ФФБ-101-О-01
•Коваленко Игорь Сергеевич

2. Актуальность определения количественного содержания элементов

Определение количественного содержания элементов в почвах
очень важно, поскольку это позволяет не только контролировать
экологическую безопасность, но и разрабатывать эффективные
стратегии по восстановлению и улучшению состояния почвенных
ресурсов.
Повышенные концентрации этих элементов могут привести к
загрязнению продуктов питания, воды и воздуха, что негативно
сказывается на здоровье человека и животных. Определение их
количественного содержания помогает выявить уровни загрязнения
и принять меры по его снижению.
2

3. Цель и задачи:

Цель работы: определить количественное содержание элементов (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al,
Ti, Si) в почвах северо-западного промышленного узла города Омска методом атомного
эмиссионного спектрального анализа.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1.
изучить теоретические основы и схему проведения атомного эмиссионного спектрального
анализа;
2.
разработать методику определения количественного содержания элементов (V, Cr, Mn, Fe,
Co, Ni, Al, Ti, Si) в почвах методом атомного эмиссионного спектрального анализа;
3.
оценить метрологические характеристики методики анализа.
3

4. Особенности и преимущества атомно-эмиссионного спектрального анализа

• 1. Универсальность метода, т.е. общность схем проведения анализа любого объекта;
• 2. Быстрота определений и возможность их автоматизации;
• 3. Высокая избирательность, позволяющая одни элементы определять в присутствии
других без предварительного разделения;
• 4. Возможность обнаружения и определения очень малых содержаний элементов в
различных веществах.
4

5. Схема атомно-эмиссионного спектрального анализа

5

6. Количественный анализ

6

7. Исследуемые образцы почв

Исследуемые образцы почв были отобраны на территориях:
• АО «Омский нефтеперерабатывающий завод»
• ТЭЦ – 3,
• АО «Омский каучук»,
• ООО «АГЗС» – «Автомобильная газовая заправочная станция».
7

8. Методика анализа

• Источник возбуждения – вертикальная дуга постоянного тока
• Сила тока дуги – 8А
• Время экспозиции – 120с
• Спектрограф СТЭ – 1
• Регистрирующее устройство – «Многоканальный анализатор атомноэмиссионных спектров»
• Математическая обработка спектров – «Атом 3.0»
8

9. Рис. 1 Спектр почвы, отобранной с территории ТЭЦ-3

9

10. Таблица 1. Содержание определяемых элементов в эталонах (в масс. %)

10

11. Рис.2. Градуировочный график для линии Si I 221,8057 нм

11

12. Таблица 2. Аналитические линии элементов

12

13. Таблица 3. Количественное содержание элементов в образцах почв (масс.%)

13

14. Таблица 4. Метрологические характеристики методики спектрального анализа почв

14

15. Выводы

По результатом работы можно сделать следующие выводы:
1. Разработана методика определения количественного содержания элементов (V, Cr, Mn, Fe,
Co, Ni, Al, Ti, Si) в почвах методом атомного эмиссионного спектрального анализа, в
частности подобрана серия эталонов, выбрано время экспозиции, ток разряда, аналитические
линии элементов.
2.По разработанной методике определено количественное содержание элементов в почвах.
Содержание элементов колеблется в пределах:
V - 0,0184 - 0,0238 масс.%
Co – 0,0029 - 0,0037 масс.%
Ni - 0,00079 - 0,01419 масс.%
Cr - 0,012 - 0,016 масс.%
Al - 12,1 - 14,5 масс.%
Mn - 0,0606 - 0,0766 масс.%
Ti - 0,575 - 0,717 масс.%
Fe - 4,74 - 6,19 масс.%
Si - 34,4 - 42,8 масс.%
3. Определены метрологические характеристики методики анализа: предел обнаружения,
чувствительность, правильность.
4. По результатам исследования установлено, что содержание хрома, никеля и титана в почвах
превышает значения предельно допустимых концентраций.
15

16. Список литературы

1. Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т. 1. – М.: Изд-во АН СССР, 1954.- с. 486.
2. Методы контроля качества почвы / под ред. А.П.Ворониной. –Воронеж: изд-во ВГУ, 2007. -106с.
3. Иванов Д.Н. Спектральный анализ почв. – М.: Колос, 1974.- 343с.
4. Кузяков Ю.Я., Семененко К.А., Зоров Н.Б. Методы спектрального анализа: учеб. пособие. – М.: изд-во МГУ, 1990.-213с.
5. Орешенкова Е.Г. Спектральный анализ: учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1982. - 375с.
6. Нагибина И.М., Прокофьев В.К. Спектральные приборы и техника спектроскопии. – Л.: Машиностроение, 1967.-323с.
7. Шелпакова И. Р., Гаранин В. Г., Чанышева Т. А. Аналитические возможности анализатора атомно-эмиссионных спектров (МАЭС) в спектральном анализе
// Аналитика и контроль. 1998. № 1(3). – С. 33 -34
8. Программный пакет «Атом - 3.0»: Руководство пользователя. – Новосибирск, 2004. - 80 с.
9. Добровольский Г.В. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. – М.: изд-во МГУ, 2006. - 364с.
10. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. - Л.: Химия, 1980. - 288с.
11. Орлов Д.С. Химия почв. – М.: Изд-во МГУ, 1985. – 376 с.
12. Самофалова И.А. Химический состав почв и почвообразующих пород: учебное пособие. – Пермь: изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2009.- 130с.
13. Дзангубекова, А. К. Исследование почв Республики РСО-Алания методом атомно-эмиссионного анализа с индуктивно-связанной плазмой / А. К.
Дзангубекова, Д. И. Гаглоева, О. В. Неелова // Экологическая безопасность и сохранение генетических ресурсов растений и животных России и
сопредельных территорий : материалы XIII Всероссийской с международным участием конференции, посвященной 100-летию СОГУ / Министерство
науки и высшего образования Российской федерации, Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова. Владикавказ : ИПЦ СОГУ, 2021. - С. 229-234.
14. Самофалова И. А. Химический состав почв и почвообразующих пород: учеб. пособие. - Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2009. - 132 с.
15. Зайдель А.Н., Прокофьев В.К., Райский С.М., Славный В.А., Шрейдер Е.Я. Таблицы спектральных линий. – М: Наука, 1969. - 784с.
16