Оцінка якості методів визначення мікрокількостей неорганічних речовин в об'єктах навколишнього середовища

Сполуки кобальту в природних водах знаходяться в розчиненому і нерозчинному станах, кількісне співвідношення між якими визначається хімічним складом води, температурою і значеннями рН. Розчинені форми представлені в основному комплексними сполуками, в тому числі з органічними речовинами природних вод. Сполуки двовалентного кобальту найбільш характерні для поверхневих вод. У присутності окислювачів можливе існування в помітних концентраціях тривалентного кобальту [15].

Кобальт відноситься  до числа біологічно активних елементів і завжди міститься в організмі тварин і в рослинах. З недостатнім вмістом його в ґрунтах пов'язаний недостатній вміст кобальту в рослинах, що сприяє розвитку малокрів'я у тварин (тайгово-лісова нечорноземна зона). Входячи до складу вітаміну В₁₂, кобальт досить активно впливає на надходження азотистих речовин, збільшення вмісту хлорофілу і аскорбінової кислоти, активізує біосинтез і підвищує вміст білкового азоту в рослинах. Разом з тим підвищені концентрації сполук кобальту є токсичними.

У річкових незабруднених і слабко забруднених водах його вміст коливається від десятих до тисячних часток міліграма в 1 дм³, середній вміст у морській воді 0,5 мкг/дм³ [14].

1.3.7. Манган. У поверхневі води манган поступає в результаті вилуговування залізомарганцевих руд та інших мінералів, що містять марганець (піролюзит, псиломелан, брауніт, манганіт, чорна охра). Значні кількості мангану надходять в процесі розкладання водних тваринних і рослинних організмів, особливо синьо-зелених, діатомових водоростей і вищих водних рослин. Сполуки мангану виносяться у водойми зі стічними водами марганцевих збагачувальних фабрик, металургійних заводів, підприємств хімічної промисловості і з шахтними водами [16].

Зниження концентрації іонів мангану в природних  водах відбувається в результаті окислення Mn(II) до MnO₂ та інших високовалентних оксидів, що випадають в осад. Основні параметри, що визначають реакцію окислення,- концентрація розчиненого кисню, величина рН і температура. Концентрація розчинених сполук мангану знижується внаслідок їх утилізації водоростями.

Головна форма міграції сполук мангану в поверхневих  водах - суспензії, склад яких визначається у свою чергу складом порід, які дренуються водами, а також колоїдні гідроксиди важких металів і сорбовані сполуки мангану. Істотне значення в міграції мангану в розчиненій та колоїдній формах мають органічні речовини і процеси комплексоутворення мангану з неорганічними і органічними лігандами. Mn(II) утворює розчинні комплекси з бікарбонатами і сульфатами. Комплекси мангану з іоном хлору зустрічаються рідко. Комплексні сполуки Mn(II) з органічними речовинами зазвичай менш міцні, ніж з іншими перехідними металами. До них відносять сполуки з амінами, органічними кислотами, амінокислотами і гумусовими речовинами. Mn(III) в підвищених концентраціях може перебувати в розчиненому стані тільки в присутності сильних комплексоутворювачів, Mn(VII) у природних водах не зустрічається [14, 17].

У річкових водах вміст мангану  зазвичай коливається від 1 до 160 мкг/дм³, середній вміст в морських водах складає 2 мкг/дм³, в підземних - n·10² -n·10³ мкг/дм³.

Концентрація мангану у поверхневих  водах схильна до сезонних коливань.

Факторами, що визначають зміни концентрацій мангану, є співвідношення між поверхневим  і підземним стоком, інтенсивність  споживання його при фотосинтезі, розкладання фітопланктону, мікроорганізмів і вищої водної рослинності, а також процеси осадження його на дно водних об'єктів.

Роль марганцю у житті вищих  рослин і водоростей водойм досить велика. Манган сприяє утилізації CO₂ рослинами, чим підвищує інтенсивність фотосинтезу, бере участь у процесах відновлення нітратів і асиміляції азоту рослинами. Манган сприяє переходу активного Fe(II) в Fe(III), що охороняє клітину від отруєння, прискорює ріст організмів і т.д. Важлива екологічна і фізіологічна роль мангану викликає необхідність вивчення та розподілу марганцю в природних водах [14, 16].

1.3.8. Мідь. Мідь - один з найважливіших мікроелементів. Фізіологічна активність міді пов'язана головним чином із включенням її до складу активних центрів окислювально-відновних ферментів. Недостатній вміст міді в ґрунтах негативно впливає на синтез білків, жирів і вітамінів і сприяє безплідності рослинних організмів. Мідь бере участь у процесі фотосинтезу і впливає на засвоєння азоту рослинами. Разом з тим, надлишкові концентрації міді надають несприятливий вплив на рослинні та тваринні організми [15].

Вміст міді в природних  прісних водах коливається від 2 до 30 мкг/дм³, в морських водах - від 0,5 до 3,5 мкг/дм³. Підвищені концентрації міді (до декількох грамів у літрі) характерні для кислих гірничих вод.

У природних водах найчастіше зустрічаються  сполуки Cu(II). Зі сполук Cu(I) найпоширеніші  важкорозчинні у воді Cu₂O, Cu₂S, CuCl. При наявності у водному середовищі лігандів поряд з рівновагою дисоціації гідроксиду необхідно враховувати утворення різних комплексних форм, що перебувають у рівновазі з акваіонами металу.

Основним джерелом надходження  міді в природні води є стічні води підприємств хімічної, металургійної  промисловості, шахтні води, альдегідні реагенти, що використовуються для знищення водоростей. Мідь може з'являтися в результаті корозії мідних трубопроводів та інших споруд, які використовуються в системах водопостачання. У підземних водах вміст міді обумовлений взаємодією води з гірськими породами, що її містять (халькопірит, халькозин, ковелін, борніт, малахіт, азурит, хризокол, бротантин) [14, 15]. 

1.3.9. Молібден. Сполуки молібдену потрапляють в поверхневі води в результаті вилуговування їх з екзогенних мінералів, що містять молібден. Молібден потрапляє у водойми також зі стічними водами збагачувальних фабрик, підприємств кольорової металургії. Зниження концентрацій сполук молібдену відбувається в результаті випадання в осад важкорозчинних сполук, процесів адсорбції мінеральними суспензіями і споживання рослинними водними організмами.

Молібден в поверхневих  водах знаходиться в основному  у формі МоО₄^2-. Досить імовірним є його існування у вигляді органо-комплексів. Можливість деякого нагромадження в колоїдному стані випливає з того факту, що продукти окислення молібденіту являють собою пухкі тонкодисперсні речовини.

У річкових водах молібден виявлений  у концентраціях 2,1 - 10,6 мкг/дм³. У морській воді міститься в середньому 10 мкг/дм³ молібдену.

У малих кількостях молібден необхідний для нормального розвитку рослинних і тваринних організмів. Молібден входить до складу ферменту ксантиноксидази. При дефіциті молібдену фермент утворюється в недостатній кількості, що викликає негативні реакції організму. У підвищених концентраціях молібден шкідливий. При надлишку молібдену порушується обмін речовин [16]. 

1.3.10. Миш'як. У природні води миш'як надходить з мінеральних джерел, районів миш’яковистих покладів (арсеновий колчедан, реальгар, аурипігмент), а також із зон окислення порід поліметалевого, мідно-кобальтового і вольфрамового типів. Деяка кількість миш'яку надходить з ґрунтів, а також в результаті розкладання рослинних і тваринних організмів. Споживання миш'яку водними організмами є однією з причин зниження концентрації його у воді, яка найбільш чітко проявляється в період інтенсивного розвитку планктону.

Значні кількості миш'яку  надходять у водні об'єкти зі стічними водами збагачувальних фабрик, відходами  виробництва барвників, шкіряних заводів  і підприємств, що виробляють пестициди, а також з сільськогосподарських угідь, на яких застосовуються пестициди.

У природних водах сполуки миш'яку  знаходяться в розчиненому і  нерозчинному станах, співвідношення між якими визначається хімічним складом води і значеннями рН. У  розчиненій формі миш'як зустрічається в трьох- і пятивалентній формі, головним чином у вигляді аніонів.

У річкових незабруднених  водах миш'як знаходиться зазвичай в мікрограмових концентраціях. У морських водах в середньому міститься 3 мкг/дм³, в підземних - зустрічається в концентраціях n·10⁵ мкг/дм³.

Сполуки миш'яку в підвищених концентраціях є токсичними для  організму тварин і людини: вони гальмують окисні процеси, пригнічують  постачання киснем органів і тканин [14, 16]. 

1.3.11. Нікель. Присутність нікелю в природних водах обумовлена складом порід, через які проходить вода: він виявляється в місцях родовищ сульфідних мідно-нікелевих руд і залізо-нікелевих руд. У воду потрапляє з ґрунтів і з рослинних та тваринних організмів при їх розпаді. Підвищений порівняно з іншими типами водоростей вміст нікелю виявлено в синьо-зелених водоростях. Сполуки нікелю у водні об'єкти надходять також із стічними водами цехів нікелювання, заводів синтетичного каучуку, нікелевих збагачувальних фабрик. Величезні викиди нікелю супроводжують спалювання викопного палива [14].

Його концентрація може знижуватися в результаті випадання  в осад таких сполук, як ціаніди, сульфіди, карбонати або гідроксиди (при підвищенні значень рН), за рахунок  споживання його водними організмами  і процесів адсорбції.

У поверхневих водах сполуки нікелю перебувають у розчиненому, нерозчиненому і колоїдному стані, кількісне співвідношення між якими залежить від складу води, температури і значень рН. Сорбентами сполук нікелю можуть бути гідроксид заліза, органічні речовини, високодисперсний карбонат кальцію, глини. Розчинені форми являють собою головним чином комплексні іони, найчастіше з амінокислотами, гуміновими та фульвокислотами, а також у вигляді міцного ціанідного комплексу. Найбільш поширені в природних водах сполуки нікелю, у яких він знаходиться в ступені окислення +2. Сполуки Ni³⁺ утворюються зазвичай у лужному середовищі.

Сполуки нікелю, будучи каталізаторами, відіграють важливу роль у кровотворних процесах. Його підвищений вміст надає  специфічну дію на серцево-судинну  систему. Нікель належить до числа канцерогенних елементів. Він здатний викликати респіраторні захворювання. Вважається, що вільні іони нікелю (Ni²⁺) приблизно в 2 рази більш токсичні, ніж його комплексні сполуки [17].

У річкових незабруднених  і слабко забруднених водах концентрація нікелю коливається зазвичай від 0,8 до 10 мкг/дм³; в забруднених вона становить кілька десятків мікрограмів в 1 дм³. Середня концентрація нікелю в морській воді 2 мкг/дм³, в підземних водах - n·10³ мкг/дм³. У підземних водах, що омивають нікельвмісні гірські породи, концентрація нікелю іноді зростає до 20 мг/дм³ [16].

1.3.12. Станум  та стибій. У природні води надходить в результаті процесів вилуговування олововмісних мінералів (каситерит, станін), а також зі стічними водами різних виробництв (фарбування тканин, синтез органічних фарб, виробництво сплавів з добавкою стануму та ін.).

Токсична дія стануму  невелика.

У незабруднених поверхневих  водах олово міститься в субмікрограмових концентраціях. У підземних водах  його концентрація досягає одиниць мікрограмів в 1 дм³ [15].

Стибій надходить у  поверхневі води за рахунок вилуговування  мінералів стибію (стибніт, сенармонтит, валентиніт, сервантит, стибіоканит) і  зі стічними водами гумових, скляних, фарбувальних, сірникових підприємств.

У природних водах сполуки стибію знаходяться в розчиненому і нерозчиненому стані. В окисно-відновних умовах, характерних для поверхневих вод, можливе існування як тривалентної, так і п’ятивалентної сурми.

У незабруднених поверхневих  водах стибій перебуває в субмікрограмових концентраціях, в морській воді її концентрація досягає 0,5 мкг/дм³, в підземних водах - 10 мкг/дм³ [16].

1.3.13. Хром. У поверхневі води сполуки трьох- і шестивалентного хрому потрапляють в результаті вилуговування з порід (хроміт, крокоїт, уваровіт та ін.). Деякі кількості надходять в процесі розкладання організмів і рослин, з ґрунтів. Значні кількості можуть надходити у водойми зі стічними водами гальванічних цехів, фарбувальних цехів текстильних підприємств, шкіряних заводів і підприємств хімічної промисловості. Зниження концентрації іонів хрому може спостерігатися в результаті споживання їх водними організмами і процесів адсорбції.

У поверхневих водах  сполуки хрому знаходяться в  розчиненому і нерозчиненому  станах, співвідношення між якими  залежить від складу вод, температури, рН розчину. Нерозчинені сполуки хрому являють собою в основному сорбовані сполуки хрому. Сорбентами можуть бути глини, гідроксид заліза, високодисперсний осад карбонат кальцію, залишки рослинних і тваринних організмів. У розчиненій формі хром може знаходитися у вигляді хроматів і біхроматів. При аеробних умовах Cr(VI) переходить в Cr(III), солі якого в нейтральному і лужному середовищах гідролізуються з виділенням гідроксиду [14, 17].

У річкових незабруднених  і слабко забруднених водах вміст хрому коливається від декількох десятих часток мікрограма у літрі до декількох мікрограмів в літрі, у забруднених водоймах вона досягає декількох десятків і сотень мікрограмів на літрі. Середня концентрація в морських водах – 0,05 мкг/дм³, в підземних водах - зазвичай у межах n·10 - n·10² мкг/дм³.

Сполуки Cr(VI) та Cr(III) в  підвищених кількостях мають канцерогенні властивості. Сполуки Cr(VI) є більш  небезпечними [16]. 

1.3.14. Цинк. Потрапляє у природні води в результаті природних процесів руйнування і розчинення гірських порід та мінералів (сфалерит, цинкіт, глосларит, смітсоніт, каламін), а також зі стічними водами рудозбагачувальних фабрик і гальванічних цехів, виробництв пергаментного паперу, мінеральних фарб, віскозного волокна та ін.