Роль органометаллических комплексов и коллоидов в речном стоке бореальной климатической зоны (на примере Северной Карелии и Владимирской Мещёры)

ГЛАВА 3. Методика исследования.

Главным способом решения задачи являлся отбор проб исходно большого объема (до 50-100 л), с использованием непосредственно в полевых условиях в полевой лаборатории методов каскадной фильтрации, ультрафильтрации и гиперфильтрации последовательно через фильтры 100; 20; 10; 5; 0,8; 0,4; 0,2 (0,22); 0,1; 0,046; 0,0066; 0,0031 и 0,0014 мкм с накоплением и разделением органического вещества, грубой взвеси и тонких коллоидов на различных видах фильтров, как двухслойных мембранных, так и ядерных (трековых), а также диализа как in-situ, так и в лабораторных полевых условиях (рис. 2).

В каждой точке пробоотбора in-situ производились температурные, потенциометрические, кондуктометрические, спектрофотометрические измерения. Для анализа проб на широкий круг микроэлементов использован метод ИСП-МС, для определения растворенного С_орг. - метод каталитического сжигания с последующим детектированием на анализаторе, растворенного С_орг. гуминовой природы - по цветности, спектрофотометрически, определение содержаний содержаний макроанионов, а также измерение алифатических низкомолекулярных ОВ методом ионной хроматографии c кондуктометрическим детектором на хроматографе и содержаний ароматических ОВ - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с детектором со сменной длиной волны.

Измерение pH производилось при помощи стеклянного электрода (ЭСЛ-43-07), калиброванного при pH = 1,1, 4,01, 6,86 и 9,18. Потенциометрические измерения производились при помощи иономера "Эксперт-001" фирмы "Эконикс-Эксперт" и плети ион-селктивных электродов (жидкомембранных серии ЭЛИТ для ионов Cl^-, Ca²⁺, K⁺, NO₃^-, NH₄⁺ и твердомембранного для F^-,) с переключателем. Все электроды были откалиброваны до и после полевых периодов в лаборатории экспериментальной геохимии кафедры геохимии геологического факультета МГУ. Кондуктометрические измерения для определения валового солевого содержания производились при помощи кондуктометра "Эксперт-002" фирмы "Эконикс-Эксперт" в вариантах погружной и наливной ячеек. Для исследования спектрофотометрических характеристик водных проб и фильтратов непосредственно в полевых условиях был использован фотометр "Эксперт-003" фирмы "Эконикс-Эксперт" с набором картриджей с длинами волн 400, 430, 470, 505, 525, 572, 590, 655 нм и стеклянной кюветой 30,01 мм. Измерение оптической плотности производилось на каждой длине волны сначала для бидистиллированной воды ("холостого" раствора), а затем для пробы фильтрата. При длине волны 430 нм исследовались корреляции оптической плотности с содержанием С_орг., которое параллельно во всех пробах были определены методом высокотемпературного каталитического окисления. Щелочность была измерена при помощи набора для определения щелочности с использованием метилоранжа по методике, описанной в ГОСТ 52963-2008, ИСО 9963-1:1994, ИСО 9963-2:1994.

Создан новый способ контроля степени закомплексованности микроэлементов с ОВ природных вод методом возмущения стационарного состояния (эксперимент I и II). Он заключался в дробном фильтровании природных вод с использованием обратноосмотических мембран (10 и 1 кДа) и последующим анализом серии последовательных фильтратов на микроэлементный состав и содержание С_орг. (рис. 3). I эксперимент проводился с исходной пробой KAR-1/0,4 мкм, фильтр 1 кДа, положение двухслойной мембраны - правильное (режим обратноосмотического обессоливания, грубопористая подложка снизу), давление - до 3,5 атм. II эксперимент проводился с исходной пробой Ign/0,4 мкм, фильтр 10 кДа, положение мембраны - перевернутое, давление - до 1 атм. В процессе фильтрации производились временные остановки, варьирование давлением и скоростью фильтрации. Все изменения контролировались и были учтены при интерпретации полученных результатов. В качестве природного раствора использовался фильтрат 0,4 мкм для избежания вклада микробиологического воздействия.

Поставлена серия методических экспериментов по выбору оптимального для наших задач режима фильтрования при использовании обратноосмотических мембран, по механизму аналогичная методу возмущения стационарного состояния (рис. 3). Эксперименты (III серия) заключались в фильтровании через фильтр 10 кДа раствора OR-6/0,2 мкм. Отбор проб производился каждые 30 мл (всего 18-20 проб каждого эксперимента). Эксперименты внутри методической серии различались положением двухслойных мембран, условиями перемешивания и максимальным приложенным давлением: 1) без перемешивания, фильтр правильно, P=3,5 атм.; 2) без перемешивания, фильтр перевернут, P=0,5 атм.; 3) с перемешиванием, фильтр перевернут, P=0,5 атм.; 4) с перемешиванием, фильтр правильно, P=3,5 атм.; 5) без перемешивания, фильтр перевернут, P=1 атм., в режиме коротко замкнутой электрической цепи с двумя Ag - AgCl электродами. Все отобранные пробы были проанализированы на содержание С_орг., микроэлементный и анионный состав. Были также измерены значения pH. В методических экспериментах в отличае от метода возмущения стационарного состояния не производились временные остановки и варьирование давлением и скоростью фильтрации.