ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ, КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕТАЛЛОВ (10-14)

10 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 55, 20 20
по хорошему плану. В каждом углу были устроены
прия тные лужайки, на каждой лужайке росли
красивые розы и шиповники, расположенные в
совершенном порядке» [3,с.370].
В настоящее время многие сады созданные
Бабуром и его потомками сохранены как особо
ценные объекты материальной и духовной
культуры народов вкл ючены в список всемирного
наследия ЮНЕСКО [4]. К ним относится «Боги
Бабур» (Сад Бабура) под Кабулом, где любят
отдыхать Афганцы. Настоящим богатством Индии
является, седьмое чудо мира «Тадж – Махал» с его
внутренним садом. Этот сад существовал в
первонача льном проекте. Зеленые насаждения
пересекали прямые линии каналов с фонтанами.
Это настоящий ботанический сад, в котором можно
увидеть растения из разных уголков страны. На
каждом дереве висит табличка, в котором написано
на латинском и местном языках назв ание дерева, а
также указан ареал произрастания этого дерева
[1,с.26].

Список литературы
1. Азимжанова С.А. Бабур и его труд
«Бабурнаме», Бабурнаме. Ташкент,
«Энциклопедия». 1993г. стр.5 -26.
2. Азимов А. Краткая история Биологии. – М.,
1967. -С. 22.
3. Ба бур З.М. «Бабур -наме». Перевод М. Салье.
–Т., 1993 -С.16;30 -32;73;79; 143 -146; 369 -370.
4. Водяник А.Р. Ботанические сады - культура
природы Опубликовано 10/06/2009.
http://ecoportal.su/news.php?id=94758
5. История биологии. С древнейших времён до
начала ХХ века. –М., 1972. -С.14

УДК 53.082.75/54.07
ГНТРИ (МРНТИ) 87.26.02/87.51.15

ВОЛЬТАМПЕРОМЕ ТРИЯ, КАК АЛЬТЕРНАТИ ВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕН ИЯ
КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕТАЛЛО В

Садомский Владислав Владимирович
Ведущий специалист,
лаборатория экологических исследований ТОО «SED»,
Алматы, Казахстан
Уланов Владислав Александрович
Специалист -метролог,
лаборатория экологических исследований ТОО « SED »,
Алматы, Казахстан

VOLTAMMETRY AS AN AL TERNATIVE METHOD TO DETERMINE METAL
CONCENTRATIONS

Sadomsky Vladislav
Leading specialist,
“SED” LLP environmental surveys test laboratory,
Almaty, Kazakhstan.
Ulanov Vladislav
Specialist -metrologist,
“SED” LLP environmental surveys test laboratory,
Almaty, Kazakhstan.
DOI: 10.31618/nas.2413 -5291.2020.1.55.2 15
Аннотация
В последние десятилетия, основными методами по определению малых концентраций металлов в
природных средах, включающих природные воды, почвы и донные отложения, являются атомно -
эмиссионная, эмиссионная с индуктивно -связанной плазмой и масс -эмиссионная спект рометрия.
Применение данных методов, довольно -таки скрупулёзно и требует соблюдения стационарных условий,
наличия сертифицированных или аттестованных газов и газовых смесей, а также профессионального
опыта у оператора специализирующегося на процедурах пров едения испытаний и интерпретации
результатов измерений. Также ключевым фактором является установленный порог чувствительности
метода, отвечающий требованиям и нормам экологического законодательства при определении малых
концентраций элементов в природных с редах. На современном этапе, с учетом развития компьютерных
технологий, для определения малых концентраций металлов, метод, основанный на принципах
инверсионной вольтамперометрии (ИВА) получил новый стимул к инновационному развитию.
Современные технологиче ские разработки в сфере ИВА позволили создать и анонсировать оборудование
обеспечивающее достаточную чувствительность метода на принципах экспресс -анализа, сущность
которого заключается в ускоренном электролизном осаждении определяемого элемента из
анализи руемого раствора на индикаторный электрод с последующим пересчетом на его концентрацию по
программному алгоритму.

Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 55, 20 20 11
Abstract
In recent decades, the following types of spectrometry are considered the key methods to determine low
concentrations of metals in n atural environments including natural water, soil and bottom sediments: atomic -
emission, emission with inductively coupled plasma and mass -emission. Application of these methods is rather
scrupulous requiring observance of stationary conditions, presence o f certified gases or gas mixtures, and
professional experience of an operator specialized in the procedures conducted in the framework of tests and
interpretation of measurement results. The method tolerance threshold meeting the requirements and standards of
the environmental regulation is the key factor when determining low concentrations of elements in natural
environments. In modern times, considering the development of computing technologies, to determine low metal
concentrations, a method based on the principles of inversion voltammetry (IVA) got a new incentive for
innovative development. Modern IVA related technological developments allowed creating and announcing the
equipment ensuring sufficient method tolerance based on the principles of the expre ss-analysis focused on the
accelerated electrolytic sedimentation of the determined element from the analyzed solution to the indicator
electrode with subsequent conversion to its concentration using software algorithm.
Ключевые слова: вольтамперометрия, экспресс -анализ.
Key words: voltammetry, express -analysis.

Реализация мониторинга по контролю
загрязнения природной среды на морских
нефтепромыслах Северного Каспия в режиме
реального времени ( in-situ ) стала насущной задачей
для экологи ческих служб с целью принятия
своевременных решений [1]. Традиционные
спектрометрические методы по ряду технических
причин требуют проведение процедур по
аналитическим испытаниям в стационарных
условиях, а современная рентгено -флуоресцентная
спектрометрия ограничена применением в
следствии своей недостаточной чувствительности
и унификации для экологических исследований,
что снижает их востребованность в рамках
оперативного реагирования .
Внедрение инновационных технологических
разработок, основанных на прин ципах
инверсионной вольтамперометрии (ИВА)
позволили внедрить в практику экспресс -
аналитическое оборудование для определения
малых концентраций металлов в полевых условиях
[2]. В рамках экспериментальной оценки
актуальности метода ИВА для оперативных
эколо гических исследований, был задействован
«П ортативный анализатор тяжелых металлов -
PDV6000 plus » (№ KZ.08.01.04319 -2013 ),
произведённый « Cogent Environmental Ltd »,
Великобритания (рисунок 1).
Работа анализатора основана на регистрации
аналитических сигналов, прямо пропорционально
зависящих от анодного окисления определяемого
элемента на рабочем электроде [3 -5], которые
посредством программного алгоритма (на
принципах квадратно -волновой и
дифференциально -импульсной развертки)
преобразуют ся в показатели содержания ионов
металла в виде вольтамперограммы [6 -7], каждый
пик которой, с учетом применения
индивидуального осаждающего электрода,
соответствует определенному элементу в
анализируемом растворе.

Рисунок 1. Портат ивный анализатор тяжелых металлов - PDV6000 plus

Экспериментальная оценка по
технологической актуальности метода
инверсионной вольтамперометрии для
оперативного контроля компонентов природной
среды построена на тестовых условиях его
при менимости:
Коммуникабельность. Анализ проб воды,
почвы и донных отложений на содержание
металлов с применением портативного
анализатора, может быть качественно выполнен
обученным специалистом в полевых условиях и в
реальном времени, при отсутствии условных
требований к соблюдению норм по стационарным
условиям, коммуникационным системам (вытяжки,
водо - и энергоснабжения), а также отсутствием
необходимости в различном сопутствующем

12 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 55, 20 20
оснащении (баллоны с сертифицированными
газовыми смесями).
Избирательность. Пр именение тест -систем с
учетом избирательности электродов с различным
пленочным покрытием [8] , исключает ошибочное
наложение пиков и побочных следов других
металлов при построении вольтамперограмм.
При традиционных методах верность
интерпретации пиков с уч етом побочных следов
других металлов в первую очередь зависит от
профессионального опыта оператора.
Погрешность. По техническим
характеристикам показатель предельно -
допустимой относительной погрешности
вольамперометрического оборудования не
превышает 2.0 % [4], для эмиссионно -
спектрометрического оборудования данный
показатель принят в пределах от 1.2 до 2.9 % .
Порог чувствительности. Показатель
чувствительности метода ИВА с учетом
компьютерной обработки установлен от 0.0001
мг/дм 3 (100 ppt) в воде и от 0.0 5 мг/кг (5ppb) в почве
или донных отложениях, что не уступает по
чувствительности традиционным методам
эмиссионной спектрометрии [4].
Вр е
́менные рамки проведения испытаний.
Упрощенная пробоподготовка с применением тест -
систем и последующей компьютерной обр аботкой
результатов (с учетом прогонов на ГСО) позволяет
обученному специалисту в среднем обрабатывать
10 проб водных растворов (природной воды) на
содержание 10 металлов за 3 часа или 10 проб
водных растворов (экстрактов почв или донных
отложений) на соде ржание 10 металлов за 7 часов.
При этом с учетом стабильности показаний по
измерениям концентраций независимо от
временных рамок, не требуется строгая серийность
в проведении испытаний.
В тоже время при проведении испытаний
эмиссионно -спектральными методам и,
обязательным условием установлена серийность
для обеспечения прослеживаемости и
устойчивости показаний результатов. Вр е
́менные
затраты на эти методы с учетом пробоподготовки и
прогонки на ГСО в среднем составляют по 10
пробам водных растворов (природной воды) на
содержание 10 металлов – 18 часов или по 10
пробам водных растворов (экстрактов почв или
донных отложений) на содержание 10 металлов –
24 часа.
Стоимостные аспекты. При относительно
низкой цене экспресс -анализаторов ИВА в
сравнении со стоимостными расценками на
оборудование для методов эмиссионной
спектрометрии – расчетная стоимость обработки
одной пробы по 10 металлам методом ИВА, с
учетом финансовых затрат на приобретение тест -
систем и ГСО, в среднем составляет – 10 -12 долл.
США.
Расчетная стоимость обработки одной пробы
по 10 металлам при традиционных методах
эмиссионной спектрометрии, с учетом финансовых
затрат за электроэнергию, аргон (газовые смеси) и
ГСО, условно составляет – 50 -60 долл. США.
Сравнительные показатели по
репрез ентативности с другими методами.
Оценка прослеживаемости метода ИВА проведена
с учетом межлабораторных сравнительных
испытаний [9], в которых были задействованы
различные методы определения массовых
концентраций металлов в природной воде и
концентраций мет аллов почвах по валовым и
подвижным формам (рисунок 2).
Как видно из сравнительных диаграмм метод
ИВА на примере массовых показателей содержания
кадмия в воде и в почве занимает равнозначную
позицию с методом масс -эмиссионной
спектрометрии (МЭС), а по пок азателям
содержания подвижной формы кадмия не уступает
методу атомно -абсорбционной спектроскопии
(ААС).

Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 55, 20 20 13
Рисунок 2. Диаграммы определения кадмия в контрольных образцах
воды и почв различными методами

Охват компоне нтов природной среды и
универсальность. Метод ИВА опробован и
аттестован на определение концентраций металлов
в воде, почве и донных отложениях. В перспективе
возможна унификация метода (на основе его
валидации) для определения концентраций
металлов в атмо сферном воздухе, в пищевых
продуктах, в тканях растительного и животного
происхождения, а также в нефтепродуктах [10 -13].
Экспериментальная оценка метода
инверсионной вольтамперометрии в сфере
оперативного контроля за содержанием металлов в
различных компо нентах природной среды с учетом
современных тенденций и инновационных
разработок, основанных на принципах экспресс -
анализа ИВА, позволяют сделать выводы:
‒ анализ проб воды, почвы и донных
отложений на содержание металлов с применением
метода инверсионной в ольтамперометрии, может
быть проведен с оптимальной точностью в полевых
условиях и в реальном времени - исключая
человеческий фактор – основанный на
профессионализме оператора и требования к
стационарным лабораторным коммуникациям;
‒ метод инверсионной вольт амперометрии
не уступает по чувствительности традиционным
эмиссионно -спектрометрическим методам,
универсален и имеет широкий диапазон
применения включая перспективные направления
по определению малых концентраций металлов в
атмосферном воздухе, в пищевых п родуктах, в

14 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 55, 20 20
тканях растительного и животного происхождения,
а также в нефтепродуктах.
‒ внедрение метода ИВА при проведении
экологического мониторинга в значительной
степени удешевляет стоимостной спектр
аналитических затрат в сравнении с
традиционными метод ами, как по стоимости
самого оборудования, так и по финансовым
затратам на аналитическую апробацию с учетом
расходных материалов и энергоресурсов.
В тоже время необходимо отметить, что на
современном этапе метод инверсионной
вольтамперометрии ограничен пер ечнем
определяемых элементов в сравнении с
традиционной эмиссионной спектрометрией, хотя
реестровый перечень металлов по методу ВПА
практически в полном объеме перекрывает
требования в рамках норм экологического
законодательства.

Литература:
1. Мониторинг о кружающей природной
среды Северо -Восточного Каспия при освоении
нефтяных месторождений (Результаты
исследований Аджип ККО, 1993 -2006 гг.). Сборник
научных статей, под редакцией Огарь Н.П.,
Алматы, 2014. – 263 с.
2. С.И. Паршаков, Л.В. Алешина, Н.Ю.
Стожко, А.З. Брайнина, Г.Н. Липунова
Вольтамперометрическое определение тяжелых
металлов с использованием методологии
«распознавания образов» (ГОУ ВПО «Уральский
государственный технический университет -УПИ»)
Аналитика и ко нтроль Т.10, № 3 -4, Екатеринбург,
2006. – 6 с.
3. СТ РК ГОСТ Р 52180 -2010 Вода питьевая.
Определение содержания токсичных элементов
методом инверсионной вольтамперометрии, 2010. –
26 c
4. РЭ P/N. 210 -057 -3 Руководство по
эксплуатации портативного анализатора тя желых
металлов PDV6000 plus. Компания « Cogent
Environmental», Великобритания, 2008. – 53 с.
5. ПНД Ф 14.1:2:4.69 -96 Методика
выполнения измерений массовой концентрации
ионов кадмия, свинца, меди и цинка в питьевых,
природных, морских и очищенных сточных водах
методом инверсионной вольтамперометрии
/«НПКФ АКВИЛОН»//, 2008. – 8 c.
6. Власов Ю.Г. Мультисенсорные системы
типа элек тронный язык - новые возможности
создания и при менения химических сенсоров /
Ю.Г.Власов, А.В.Легин, A.M. Рудницкая // Успехи
химии. Т.75, №2, 2006. – С. 141 -150.
7. Krantz -Rulcker Ch. Электронные языки для
мониторинга окружающей среды на основе
матрицы чувствительных элементов и
распознавания образа: обзор/ Ch. Krantz -Rulcker,
M.Stenberg, F.Winquist Ingemar Lundstrom //
Аналит. Химия. Acta. Т.426, 2001. – С. 217 -226.
8. Cladera A. Разрешение высоко
перекрывающихся дифференциально -импульсных
вольтамперометрических сигналов для анодного
снятия покрытия с использованием
мультикомпонентного анализа и нейросети /
A.Cladera, J.AIpizar, J.M.Estela V.Cer da, M.Catasus,
E.Lastres, L. Garcia// Аналит. Химия. Acta. Т. 350,
1997. – С. 163 -169.
9. Результаты межлабораторных
сравнительных испытаний за 2017 -2019 гг.
Провайдер проверки квалификации ТОО
«Экогидроконтроль», аттестат аккредитации №
KZ.C.02.1612 от 10.06 .2015 г., 2017 -2019.
10. Аверяскина Е.О., Ермаков С. С., Москвин
Л. Н. Определение ртути в воздухе методом
инверсионной вольтамперометрии c
электрогенерированием йода / Тезисы VII
конференции "Аналитика Сибири и Дальнего
Востока - 2004", Т.2, Новосибирск, 200 4. – 380 с.
11. Брайнина Х.З, Стенина Л.Э, Малахова Н.А.
Инверсионная вольтамперометрия в анализе
объектов окружающей среды и пищевых продуктов
/ Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и
Дальнего Востока - 2004", Т.2, Новосибирск, 2004.
– 380 с.
12. Карбаинов Ю .А., Гиндуллина Т.М.,
Сутягина Г.Н. Определение меди, свинца, висмута
в нефтях и нефтепродуктах методом инверсионной
вольтамперометрии / Тезисы VII конференции
"Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004",
Т.2, Новосибирск, 2004. – 380 с.
13. Прохорова Г.В., Иванов В.М., Бондарь
Д.А. Адсорбционная инверсионная
вольтамперометрия: Анализ природных и
биологических объектов // Вестн. МГУ. Сер. 2,
Химия. Т. 39, № 4, 1998. – С. 219 -231

УДК 57.013/550.72
ГНТРИ (МРНТИ) 34.35.51/34.27.23

ЛИКВИДА ЦИЯ СКРЫТОГО НЕФТЕЗА ГРЯЗНЕНИЯ МЕТОДОМ СТ ИМУЛЯЦИИ
ЕСТЕСТВЕННОЙ БИОРЕМЕ ДИАЦИИ

Зеленин Антон Александрович
Старший менеджер департамента экологического
проектирования и разработки
ОВОС ТОО «S ED »,
Алматы, Казахстан
Садомский Владислав Владимирович
Ведущий специалист,
лаборатория экологических исследований ТОО «SED»,