Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
Существенного повышения чувствительности метода и уменьшения его погрешности можно добиться при использовании преимуществ дифференциальной спектрофотометрии, основанной на регистрации разностных спектров поглощения проб воды, в одной из которых устранены клетки водорослей (фильтрованием или центрифугированием) или обесцвечен хлорофилл. Благодаря высокой чувствительности оригинального спектрофотометра ДСФГ-2 и возможности использования кювет длиной до 50 см в чистых водах (малое количество терригенной взвеси) возможно определение концентраций хлорофилла при значениях Схл > 0.015 мг/м3
Однако это возможно только при идеальной компенсации поглощения и рассеяния света как самой водой, так и взвешенными и растворёнными веществами (исключая водоросли и их пигменты) в рабочей кювете и кювете сравнения. Основными источниками погрешностей являются нескомпенсированность температуры воды в кюветах и средних оптических путей лучей, распространяющихся в этих кюветах. Причём, температурная зависимость поглощения воды наиболее выражена в области 680-780 нм. С повышением температуры показатель поглощения света в ней заметно возрастает, а его максимум смещается в коротковолновую область. При одинаковой температуре воды в кюветах и использовании в качестве сравнения воды, профильтрованной через фильтр с диаметром пор не более 1 мкм, можно измерять концентрации хлорофилла без экстракции пигментов из клеток водорослей от 0.1 мг/м3 и выше в зависимости от прозрачности вод [168].
На практике в результате изменения среднего оптического пути лучей в кюветах, определяемого средним косинусом распространяющихся во взвеси лучей (или показателем диффузности), зависимости Худ от видового состава водорослей и других факторов можно определять содержание хлорофилла при концентрации Схл ^ 0.1 мг/м3 — для относительно прозрачных вод (прозрачность по белому диску Z6 > 20 м), Схл > 0.5 мг/м3 (при 20 м > Z6 > 5 м) и Схл > 1 мг/м3 (при Z6 < 5 м). Относительные ошибки определения концентрации составляют 10-20%, а при концентрациях, близких к нижним пределам, ошибки могут возрасти до 30% [171].
2.3.2. Метод определения химического потребления кислорода оптическим способом. Содержание растворённых органических веществ (РОВ) в воде является как важным биогидрохимическим показателем состояния водной среды, который позволяет судить о её качестве, так и одной из функциональных характеристик экосистем. Многообразие состава и свойств органического вещества, незначительная концентрация и сложность определения обусловливают недостаточную изученность его распределения в природных водах. Значение исследований содержания и состава РОВ ещё больше возросло в связи с антропогенным воздействием на водоёмы.
Для количественной оценки суммарного содержания органического вещества используются косвенные показатели, к которым относятся содержание органического углерода, азота или фосфора. Для оценки содержания органического вещества часто применяется бихроматная окисляемость воды, которую также называют «химическим потреблением кислорода» (ХПК). Эта характеристика широко используется как один из критериев при оценке качества вод. К сожалению, этот метод требует продолжительного времени и применения ряда химических реагентов, что не позволяет использовать его при производстве массовых анализов [172].
Перспективным в этом направлении представляется прямое фотометрическое определение ХПК без применения химических реагентов, обладающее экспрессностью (время анализа — минуты, вместо часов).
Возможность таких измерений обусловлена тем, что многие из основных компонентов растворённого органического вещества в природных водоёмах поглощают свет в ультрафиолетовой и видимой областях спектра.
Измерения спектров поглощения света для внутренних водоёмов показали, что основной вклад в поглощение света в коротковолновой области видимого излучения вносит РОВ. Известно [173], что показатель поглощения света растворённым органическим веществом («жёлтым веществом») в морской воде аппроксимируется выражением (1.7).
Удельный показатель поглощения света, исходя из закона Бэра, для кюветы единичной длины определяется выражением:
^уд(А) = 4г, ^
где С — концентрация вещества или в данном случае значение ХПК. Тогда из (1.7) и (2.6) получается:
яул(Х) = ^^=К1е-^. (2.7)
Следовательно, зная зависимость худ от р> для определённой длины волны, можно непосредственно из спектра х(А) находить худ и далее определять ХПК.
При этом значение рь вычисляется по формуле
ц = 0 01 In ^(4QQ) ~ ^(800) /g g\
M *(500) - *(800) • 1 ’
Показатель поглощения на длине волны 800 нм используется для того, чтобы ввести поправку в показатели поглощения на длинах волн
400 и 500 нм, обусловленную рассеянием взвешенных в воде частиц
и неселективным поглощением их минерального компонента.
