Экологическая аналитическая химия изучает состав и свойства природной среды и антропогенно изменённых экосистем с целью выявления, количественного определения и контроля содержания химических веществ, способных оказывать влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды. Центральное место занимает оценка качества воздуха, воды, почв, биоты и промышленных выбросов. Методы экологической аналитики позволяют выявлять как органические, так и неорганические загрязнители в концентрациях от микрограмм до нанограмм на литр или грамм вещества.
1. Химический состав воды, воздуха и почвы Анализ воды включает определение растворённых солей, тяжелых металлов, органических загрязнителей и биогенных элементов (азот, фосфор). Воздух исследуется на содержание газов (NOx, SO₂, CO, CO₂, O₃), твердых частиц, летучих органических соединений и аэрозолей. Почвы оцениваются по содержанию металлов, пестицидов, гидроксидов и органических веществ.
2. Биомониторинг и биоаналитика Используются живые организмы или их части (листья, мох, лишайники, рыба) для косвенной оценки загрязнения. Биомониторинг позволяет учитывать биодоступность загрязнителей, что особенно важно при оценке токсичности.
3. Анализ выбросов и отходов Характеристика промышленных выбросов требует высокочувствительных методов для контроля содержания токсических соединений и предотвращения накопления опасных веществ в экосистеме.
1. Спектральные методы
2. Хроматографические методы
3. Электрохимические методы
4. Титриметрические и кондуктометрические методы Применяются для определения массовой доли отдельных компонентов, особенно при анализе сточных вод и промышленных растворов.
Экологическая аналитика требует строгого метрологического обеспечения. Используются стандартные образцы, внутренние и внешние контроли качества, межлабораторные сличительные испытания. Необходимо учитывать влияние матрицы проб на точность и чувствительность методов. Важным аспектом является определение пределов обнаружения и количественного определения, а также воспроизводимости и повторяемости результатов.
Полученные аналитические данные служат основой для оценки экологических рисков и разработки нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в воде, воздухе, почве и продуктах питания. Комплексные аналитические исследования позволяют выявлять тенденции загрязнения, прогнозировать его динамику и определять источники поступления токсичных веществ.
Для обработки больших массивов данных применяются многомерный статистический анализ, факторный анализ, кластеризация и методы распознавания образов, что позволяет выделять закономерности загрязнения, идентифицировать источники и оценивать взаимосвязь между различными компонентами экосистемы.
Результаты аналитических исследований служат основой для экологического контроля промышленных предприятий, водоснабжения и систем очистки сточных вод. Методы экологической аналитики интегрируются в программы устойчивого развития, позволяя проводить оценку воздействия на окружающую среду и оптимизировать технологии с точки зрения минимизации загрязнений.