Введение к работе
Актуальность: Наблюдения за качеством природных вод во внутренних водоемах и пограничных акваториях для любой страны являются одной из важнейших составляющих обеспечения ее экологической безопасности. Аналитический контроль качества природных вод, также как и воды в различных технологических процессах, использующих ее как рабочую среду, например в тепловой и атомной энергетике, и, наконец, контроль качества питьевой воды и состава водных сбросов промышленных предприятий, до сих пор, как правило, основаны на результатах лабораторных анализов периодически отбираемых проб. Недостатки подобной схемы организации аналитического контроля достаточно очевидны, особенно в тех случаях, когда состав контролируемой среды может изменяться во времени спонтанно. Важнейший из них - существенное отставание во времени получения информации о изменениях в контролируемом объекте от реального времени и соответственно отставание во времени принятия решений о вмешательстве в контролируемый процесс с целью предотвращения нежелательного развития ситуаций. Отсюда возникает необходимость поиска альтернативных решений в организации экоаналитического и
ТСХПОЛОГИЧССї\ОГО КОНТрОЛЯ И Б СОЗДЗГіИИ Pvl отодов и средств аналитического контроля, адекватных современным информационным технологиям, которые абсолютно не стыкуются с существующей системой получения и сбора химикоаналитической информации.
Цель работы: Поиски альтернативных подходов к организации и осуществлению химикоаналитического контроля водных сред со спонтанно изменяющимся во времени составом, разработка автоматизированных систем их непрерывного анализа «on line» и создание про-боотборных каналов судовых экоаналитических комплексов для опе-
POC НАЦИОНАЛЬНАЯ I
БИБЛИОТЕКА (
ративного экологического мониторинга акваторий в режиме реального времени.
Научное направление:
«Автоматизированные системы непрерывного контроля водных сред в режиме реального времени на принципах проточно-инжекционного и непрерывного проточного анализа».
' Научная новизна:
Предложен и обоснован комплексный алгоритм функционирования систем непрерывного проточного анализа водных сред: чередование в задаваемой последовательности циклов проточно-инжекционного (ПИА) и непрерывного проточного анализа (НПА) проб, поступающих в анализатор;
предложена общая концепция предварительной пробоподготов-ки водных сред для автоматизированных систем их непрерывного проточного анализа;
предложен и разработан метод экстракционной пробоподготовки в проточном анализе, включающий экстракционно-хроматографическое выделение определяемых веществ и последующее их элюирование экстрагентом с хроматомембранным разделением двухфазного потока;
обоснованы принципы построения аппаратно-программного комплекса автоматизированных систем непрерывного проточного анализа водных сред.
Практическая значимость:
- Разработаны, аттестованы как средства измерения и включены в
Государственный реестр средств измерений универсальные по мето
дическим принципам детектирования и назначению проточно-
инжекционные анализаторы с взаимозаменяемыми детекторами: фо
то-, флюори- и ионометрическими, допускающие их использование как
в качестве автономных средств измерения в аналитических лабораториях, так и в качестве модулей автоматизированных систем непрерывного анализа водных сред для экологического мониторинга и технологического контроля;
разработана, изготовлена и испытана система непрерывного пробоотбора (СНП) и предварительной пробоподготовки воды с борта движущегося судна, включающая 3 последовательные ступени ее фильтрации;
разработаны автоматизированные системы непрерывного проточного анализа водных сред (АСНПАВС) и на их основе созданы пробоотборные каналы судовых экоаналитических комплексов для оперативного экологического мониторинга акваторий в режиме реального времени;
- разработано и аттестовано методическое обеспечение к
АСНПАВС в составе 14 методик определения важнейших показателей
качества природных вод;
- в составе судовых экоаналитических комплексов (СЭК), установ
ленных на борту патрульных природоохранных катеров серии «Эко-
патруль», разработанные АСНПАВС и методическое обеспечение к
ним внедрены с авторским сопровождением в практику экоаналитиче-
ского контроля и мониторинга различных акваторий России: реки Не
вы и Финского залива, реки Волги в среднем и нижнем течении, се
верного Каспия, реки Москвы, озера Байкал;
- показана возможность использования отдельных каналов
АСНПАВС или их сочетаний в качестве средств непрерывного контро
ля на водопроводных станциях и нефтяных терминалах и линиях
сбросных вод промышленных предприятий.
Совокупность выполненных исследований может быть классифицирована как решение важной народохозяйственной проблемы: «Соз-
дание автоматизированных систем непрерывного проточного анализа «on line» водных сред для получения в реальном времени информации об их составе при осуществлении оперативного экологического мониторинга и технологического контроля».
Достоверность результатов методической и аппаратурной составляющей выполненных исследований подтверждена испытаниями всех разработанных методик анализа и средств измерений с использованием ГСО. Работоспособность разработанных пробоотборных каналов СЭК доказана широкой практической апробацией судовых экоана-литических комплексов, которые в настоящее время функционируют на патрульных экологических судах, эксплуатирующихся в Санкт-Петербурге, Москве, Казани, Волгограде, Астрахани и Иркутске.
Автор выносит на защиту:
алгоритм анализа в потоке, заключающийся в чередовании циклов ввода пробы в режимах ПИА и НПА;
принципиальные схемы и конструкции универсальных по методическим принципам детектирования и назначению проточно-инжекционных анализаторов и их важнейших узлов;
общую концепцию предварительной пробоподготовки водных сред и принципиальную схему СНП природных вод, включающую 3 последовательные ступени фильтрации;
новый метод экстракционной пробоподготовки в проточном анализе: экстракционно-хроматографическое выделение аналитов с последующим их элюированием экстрагентом и хроматомембранным разделением двухфазного потока;
автоматизированные системы непрерывного проточного анализа водных сред и принципы построения их аппаратно-программного комплекса;
комплекс методик проточного анализа, используемых в качестве методического обеспечения АСНПАВС;
результаты лабораторных и промышленных испытаний СНП и АСНПАВС в составе судовых экоаналитических комплексов;
схемные и методические решения одноканалыных систем непрерывного контроля для водопроводных станций, нефтяных терминалов и линий сброса сточных вод промышленных предприятий и результаты их испытаний.
Апробация работы: Результаты работы докладывались на Всероссийских и международных конференциях: симпозиуме «Проточный анализ» (Москва, 1994 г.); «International and National Aspects of Ecological Monitoring» (St. Petersburg, 1997 г.); «International Congress on Analytical Chemistry» (Moscow, 1997 г.); «Ill и IV Всероссийских конференциях с международным участием «Экоаналитика» (Краснодар, 1998 и 2000 г.); «10th Russian-Japan Joint Symposium on Analytical Chemistry RJSAC'2000» (Moscow- St. Petersburg); «I Всероссийской конференции «Аналитические приборы» (Санкт-Петербург, 2002 г.); Международном симпозиуме «Разделение и концентрирование в аналитической химии» (Краснодар, 2002 г.) и др.
Публикации. По результатам работы опубликовано 17 научных статей, 30 тезисов докладов, получено 2 авторских свидетельства.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 281 ссылку, изложена на 309 страницах текста, содержит 39 таблиц, 52 рисунка и 4 приложения.
Похожие диссертации на Автоматизированные системы непрерывного проточного анализа водных сред
