Safety in TechnosphereSafety in TechnosphereБезопасность в техносфере1998-071X1269510.12737/20789Контроль и мониторингControl and monitoringКонтроль и мониторингCopolymers of Styrene and Divinyl Benzene with Chromogenic Groups for Environment ControlСополимеры стирола и дивинилбензола с хромогенными группами для контроля окружающей средыКуготоваМ. М.KugotovaM. М.ЧеркасоваТ. А.CherkasovaT. A.tacherpur@yandex.ru
кандидат химических наук;
candidate of chemical sciences;
ТарасоваНаталия ПавловнаTarasovaNatalya Pavlovna
доктор химических наук;
doctor of chemical sciences;
МизиевМ. А.MizievM. А.magomed.miziev@mail.ruРоссийский химико-технологический университет имени Д.И. МенделееваРоссияD. Mendeleyev University of ChemicalTechnology of RussiaRussian FederationРоссийский химико-технологический университет им. Д.И. МенделееваD.Mendeleyev University of Chemical Technology of RussiaРоссийский химико-технологический университет имени Д.И. МенделееваРоссияD. Mendeleyev University of Chemical Technology of RussiaRussian Federation250420162504201652310https://zh-szf.ru/en/nauka/article/12695/view
В настоящее время используемые в России средства индикации в экспрессных
методах анализа для контроля окружающей среды имеют большой разброс по
точности определения вредных веществ. При внедрении новых средств визуальной индикации необходимо экспериментально показать, что они пригодны
для решения предполагаемых задач с минимальной погрешностью результатов
анализа концентрации ионов загрязняющих и опасных веществе. В статье рассмотрены твердофазные цветные индикаторы многоразового использования
на основе сополимеров стирола и дивинилбензола, содержащие в своей структуре хромогенные группы, и оценена возможность их использования на практике
после оцифровки цвета и оценки точности методик экспрессного анализа на
ряде водных объектов для выявления их токсико-экологического состояния.
Now used in Russia means of indication in express analysis methods for environment control have a wide dispersion on
hazardous substances determination accuracy. In case of visual indication’s new means implementation it is necessary to
show experimentally that they are suitable for the solution of expected tasks with a minimum error for results of polluting
and dangerous substances’ ions concentration analysis. Reusable solid-phase color indicators based on styrene and divinyl
benzene copolymers containing chromogenic groups in their structure have been considered in this paper and these solidphase
color indicators practical use possibility assessment after color digitization, and express analysis techniques accuracy
assessment on a number of water objects for identification of their toxico-ecological condition has been carried out.
твердофазные индикаторымакеты шкалцветовоспроизведениетоксикометрияконтроль качества окружающей средыэкологический контрольконтроль биосферы.solid-phase indicatorsscales simulationscolor reproductiontoxicometryenvironment quality controlecological controlbiosphere control.
1. Методы экспрессного анализа содержания вредных веществВ настоящее время в практике экспрессного анализа количественного содержания различных веществ в окружающей среде широко востребованы малогабаритные устройства, работающие на источниках питания (аккумуляторах, батарейках), рассчитанных на 100–400 ч работы. Однако малогабаритные рН-метры имеют ряд недостатков, сокращающих область их применения. Использование электрода с пластиковой мембраной не позволяет проводить измерение в горячих растворах, в агрессивных средах, органических растворителях, а также они должны в дальнейшем утилизироваться как отработавшие приборы.Для выпускаемых в широком ассортименте комплектов для экспрессного анализа различных ионов на бумажном носителе характерен большой разброс погрешности при определении вредных веществ. Для бумаг одноразового использования погрешность составляет 5–50%, а для трубок с наполнителем, пропитанным индикатором, 5–20% [1]. Для желатиновых пленок, модифицированных металлоиндикатором, относительная погрешность тест-определения суммы металлов по визуальной шкале не превышает 30% [2]. Описан метод определения суммарного количества в воде Pb(II), Mn(II), Co(II), Ni(II), Cd(II), Cu(II) и Zn(II), основанный на сочетании сорбционно-спектроскопического и визуально-тестового методов с использованием реагентной индикаторной бумаги с ковалентно закрепленным формазаном [3]. Формально производными неизвестного в свободном виде формазана являются соединения с общей формулой R1N=N–CR2=N–NHR3 [3].
Патент RU 2489715 Способ определения монометиланилина в автомобильном бензине индикаторным тестовым средством (опубл. 2013). Островская В.М., Сергеев С.М., Шарапа О.В. Опубликовано 10.08.2013.Ostrovskaya V.M., Sergeev S.M., Sharapa O.V. Sposob opredeleniya monometilanilina v avtomobil’nom benzene indikatornym testovym sredstvom [A method for determining monomethylaniline in automotive gasoline indicator test tool]. Patent RU, no. 2489715, 2013. (in Russian)Решетняк Е.А., Никитина Н.А., Логинова Л.П. и др. Протолитические и комплексообразующие свойства индикаторов в среде желатинового геля. // Вестник Харьковского национального университета. 2005. № 669. Химия. Вып.13(36). С. 67-82.Reshetnyak E.A, Nikitina N.A, Loginova L.P. et. Protoliticheskie i kompleksoobrazuyushchie svoystva indikatorov v srede zhelatinovogo gelya [Protolytic and complexing properties of the indicators in the medium gelatin gel]. Vestnik Khar’kovskogo natsional’nogo universiteta [Bulletin of Kharkiv National University]. 2005, I. 669. Khimiya [Chemistry], I. 13(36), pp. 67-82. (in Russian)Решетняк Е.А., Шевченко В.Н., Островская В.М. и др. Индикаторная бумага для определения суммарного содержания тяжелых металлов в водных средах. // Вода: химия и экология. 2015. №2. С. 65-71. Рубрика: Аналитические методы и системы контроля качества воды.Reshetnyak E.A., Shevchenko V.N., Ostrovskaya V.M. et. Indikatornaya bumaga dlya opredeleniya summarnogo soderzhaniya tyazhelykh metallov v vodnykh sredakh [Test paper for the determination of the total content of heavy metals in aquatic environments]. Voda: khimiyaiekologiya [ Water: chemistry and ecology], 2015, I. 2, pp. 65-71. (in Russian)Патент RU 2284520 Реагентная индикаторная бумага для определения алюминия (опубл.2006). Островская В.М., Золотов Ю.А., Цыганков А.В., Прокопенко О.А., Маньшев Д.А.Ostrovskaya V.M., Zolotov Y.A., Tsygankov A.V., Prokopenko O.A., Man’shev D.A. Reagentnaya indikatornaya bumaga dlya opredeleniya alyuminiya [The reagent test paper for the determination of aluminum]. PatentRU, no. 2284520, 2006. (in Russian).Цыганков А.В. Диссертация, к.х.н., код специальности ВАК: 02.00.02, специальность: Аналитическая химия, год защиты:2010, канд.хим наук, 119 с.Tsygankov A.V. Test-sredstva dlya opredeleniya alyuminiya, nitrata i peroksida vodoroda na osnove tsellyuloznykh nositeley s kovalentno zakreplennymikh romogennymi reagentami. Kand. Diss. [Test means for the determination of aluminum nitrate and hydrogen peroxide based on cellulosic carrier with covalently fixed chromogenicreagents. Cand. Diss]. Moscow, 2010. 119 p.Решетняк Е.А., Никитина Н.А. Влияние материала носителя на предел обнаружения при визуальном тестировании // Вестник Харьковского национального университета. Химия. 2007. Т.15 (38), № 770. С.119-125.Reshetnyak E.A., Nikitina N.A. Vliyanie materiala nositelya na predel obnaruzheniya pri vizual’nom testirovanii [The impact of the support material to the limit of detection by visual testing]. Vestnik Khar’kovskogo natsional’nogo universiteta [Bulletin of Kharkiv National University]. 2007, V. 15(38), I. 770, pp. 119-125. (in Russian)Решетняк Е.А., Холин Ю.В., Шевченко В.Н. Построение цветовых шкал для визуальной колориметрии. Представление результатов анализа. // Методы и объекты химического анализа. 2011. Т. 6. № 4. С. 188-197.Reshetnyak E.A., Choline Y.V., Shevchenko V.N. Postroenie tsvetovykh shkal dlya vizual’noy kolorimetrii [Construction of color scales for visual colorimetry]. Metody iob”yektyk himicheskogo analiza [Methods and objects of chemical analysis]. 2011, V.6, I. 4, pp. 188-197. (in Russian)Васенко А.Г., Верниченко А.А., Верниченко-Цветков Д.Ю. Некоторые аспекты построения оценочных шкал экологических классификаций поверхностных вод // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2013. Вып.8. С. 146-153.Vasenko A.G., Vernichenko A.A., Vernichenko-Tsvetkov D.Y. Nekotorye aspekty postroeniya otsenochnykh shkal ekologicheskikh klassifikatsiy poverkhnostnykh vod [Some aspects of building environmental rating scales classification of surface water]. Ekosistemy, ikh optimizatsiya i okhrana [Ecosystems, their optimization and security]. 2013, I. 8, pp. 146-153. (in Russian)Иванов В.М., Кузнецова О.В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы. // Успехи химии. 2001. Т. 70. Вып. 5. С.411-428.Ivanov V.M., Kuznetsova O.V. Khimicheskaya tsvetometriya: vozmozhnosti metoda, oblasti primeneniya i perspektivy [Chemical colorimetry: possibilities of the method, scope and perspectives]. Uspekhi khimii [Russian chemical Reviews]. 2001, V. 70, I. 5, pp. 411-428. (in Russian)Белов Н.П., Грисимов В.Н., Яськов А.Д. Лабораторный спектрометр для исследования коэффициента отражения и определения параметров цветности диффузно отражающих объектов / Известия вузов / Приборостроение. 2010. № 7. С. 74-78.Belov N.P., Grisimov V.N., Yaskov A.D. Laboratornyy spektrometr dlya issledovaniya koeffitsienta otrazheniya i opredeleniya parametrov tsvetnosti diffuzno otrazhayushchikh ob”ektov [Laboratory spectrometer for the study of the reflection coefficient and determination of color parameters of diffusely reflecting objects]. Izvestiya vuzov/Priborostroyeniye [Proceedings of the universities / Instrumentation]. 2010, I. 7, pp. 74-78. (in Russian)Авт. свид. SU №1392073, (опубл. 1988). Сшитый сополимер стирола и дивинилбензола, содержащий хромогенную группу в качестве рН-индикатора среды для визуального контроля. Ягодин Г. А., Черкасова Т. А., Лейкин Ю. А. и др. БИ № 16 от 30.04.88, с.120.Yagodyn G.A., Cherkasova T.A., LeikinY.A. et. Sshityy sopolimer stirola i divinilbenzola, soderzhashchiy khromogennuyu gruppu v kachestve pH-indikatora sredy dlya vizual’nogo kontrolya [Crosslinked styrene divinylbenzene copolymer containing group as a chromogenic pH-indicator for visual environment control]. Inventor’s Certificate-SUno. 1392073, 1988, 120 p. (in Russian)Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник - Л.: 1985. С. 465-466.Bespamyatnov G.P., Krotov Y.A. Predel’no-dopustimyye kontsentratsii khimicheskikh veshchestv v okruzhayushchey srede [Maximum allowable concentration of environmental chemicals]. Leningrad, 1985, pp. 465-466Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно-допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах рыбохозяйственного значения от 09.02.2010 г. Федеральное агентство по рыболовству. Номер регистрации № 16326.Normativy kachestva vody vodnykh ob”ektov rybokhozyaystvennogo znacheniya, v tom chisle normativy predel’no-dopustimykh kontsentratsiy vrednykh veshchestv v vodnykh ob”ektakh rybo-khozyaystvennogo znacheniya ot 09.02.2010 [Water Quality Standards fishery water bodies, including the standards of maximum permissible concentrations of harmful substances in the water bodies of fish-economic importance. 09.02.2010]. Federal Fishery Agency, I. 16326Лейкин Ю.А. Физико-химические основы синтеза полимерных сорбентов / Ю.А. Лейкин. - М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 413 с.Leikin Y.A. Fiziko-khimicheskiye osnovy sinteza polimernykh sorbentov [Physical and chemical bases of synthesis of polymeric sorbents]. Moscow, BINOM. Knowledge Lab Publ., 2011. 413 p.Линник П.Н. Содержание лабильной фракции металлов в поверхностных водах как важный элемент при оценке их потенциальной токсичности // Гидробиологический журнал. - 2010. - Т.46, № 6, с. 90-105.Linnik P.N. Soderzhanie labil’noy fraktsii metallov v poverkhnostnykh vodakh kak vazhnyy element pri otsenke ikh potentsial’noy toksichnosti [The content of labile metal fractions in surface waters as an important element in the assessment of their potential toxicity]. Gidrobiologicheskiy zhurnal [Hydrobiological journal]. 2010, V. 46, I. 6, pp. 90-105. (in Russian)