Научные результаты

Научный совет по аналитической химии Российской академии наук (НСАХ РАН)

2017 год

Метрология. Стандартные образцы состава.
Биологические и медицинские объекты.

Изучение вещества государственных стандартных образцов растительного происхождения ЭК-1, ТР-1 и ЛБ-1 (ГСО 8921-2007, 8922-2007 и 8923-2007) с целью продления сроков их годности и обеспечения единства измерений при применении в области охраны окружающей среды.

Обработаны массивы результатов анализа многоэлементных образцов состава листа березы (ЛБ-1), травосмеси луговой (ТР-1) и элодеи канадской (ЭК-1), которые были получены в течение 10 последних лет методами атомно-эмиссионной спектрометрии с ИСП, дуговым разрядом и лазером, масс-спектрометрии с ИСП, рентгенофлуоресцентного анализа, спектрофотомерии, атомно-абсорбционной спектрометрии и нейтронной активации в лабораториях России, Казахстана и Беларуси. Оценка стабильности вещества в условиях естественного старения показала, что материал этих ГСО может быть использован по целевому назначению до 30 ноября 2027 года. Получены новые свидетельства Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (№ 5226, 5227 и 5228).

Разработка нового стандартного образца растительного происхождения для обеспечения единства измерений при применении в области охраны окружающей среды.

Создан новый, не имеющий аналогов в России, многоэлементный стандартный образец состава хвои сосны (ХСС-1) (Pinus Sylvestris) для обеспечения единства измерений при изучении и оценке состояния окружающей среды в научных и производственных лабораториях сельскохозяйственных и фармацевтических организаций. СО предназначен для аттестации и градуировки методик измерений массовых долей элементов, применяемых при определении состава биологических материалов растительного происхождения химическими, физическими и физико-химическими методами анализа, а также контроля точности их результатов. Исследован гранулометрический состав порошка. Оценены однородность и стабильность вещества. Обработаны данные межлабораторной аттестации (более 1800 измерений), полученные с использованием 12 методов анализа в 20 лабораториях. Для 28 элементов установлены аттестованные содержания и их погрешности, для 12 элементов – рекомендованные значения.

Атомно-эмиссионный анализ; Общие вопросы пробоподготовки.
Минеральное сырье. Твердые объекты (почвы, донные отложения и др.)

Разработка методики одновременного определения лития, натрия, калия, рубидия и цезия в геологических образцах разнообразного состава и генезиса методом пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии (ПАЭС) на спектрометре Колибри-2.

Предложен способ кислотного разложения проб в открытой системе, который обеспечил увеличение аналитических сигналов определяемых элементов и расширение их концентрационного диапазона измерений. Оценены пределы обнаружения элементов и рабочие диапазоны методики. Оптимальность выбранных условий анализа, точность и правильность определений щелочных металлов подтверждена при исследовании модельных растворов; сравнением результатов с данными, полученными методами РФА, АЭС-ИСП и МС-ИСП); при анализе зашифрованных стандартных образцов разнообразного состава и методом добавок. Применение предложенного способа кислотного разложения порошковых проб снижает экономические затраты на выполнение анализа.

2016 год

Метрология. Стандартные образцы состава.
Объекты окружающей среды.

Изучение вещества 4-х государственных стандартных образцов рыхлых отложений (ГСО 3483-86, 3484-86, 3485-86 и 3486-86) с целью продления сроков их годности и обеспечения единства измерений для применения в области охраны окружающей среды.

Изучена стабильность вещества 4-х многоэлементных стандартных образцов современных рыхлых отложений карбонатно-силикатного и алюмосиликатного состава (СГХМ-1; -2; -3; -4) в условиях естественного старения. По результатам, полученным различными аналитическими методами (2005-2015гг.) изменения содержаний аттестованных и рекомендованных элементов и компонентов не установлены. Поэтому в соответствии с алгоритмами Р.50.2.031-2003 срок годности материала серии ГСО СГХМ продлен еще на 10 лет (до 01 мая 2026 года) для их использования по целевому назначению, т.е. для калибровки измерительных приборов, градуировки и верификации методик анализа, контроля и сравнения качества результатов определения аттестованных содержаний элементов разными аналитическими методами. По данным АЭС с дуговым разрядом переоценена однородность распределения элементов и установлены их новые представительные массы (0.05-0.15 г) для определения различными физико-химическими методами.
Получены новые свидетельства Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (№ 4749, 4750, 4751 и 4752).

2015 год 

Метрология. Стандартные образцы состава; Атомно-эмиссионный анализ; Минеральное сырье. Твердые объекты (почвы, донные отложения и др.)

Исследование порошкового вещества стандартных образцов магматических и метаморфических горных пород с использованием современного аналитического оборудования для измерения гранулометрических составов и оценивания представительных навесок

Одним из практически важных этапов разработки стандартных образцов (СО) состава твёрдых природных сред является характеризация размеров частиц приготовленных порошков. Распределение частиц по размерам влияет на степень однородности материала СО и величину представительной массы аналитической навески. Коллекция стандартных образцов ИГХ СО РАН создавалась в течение длительного периода времени, поэтому гранулометрические составы порошков СО были измерены различными способами и приборами и оценены в различных шкалах. Для точного и экспрессного измерения гранулометрических составов порошков 10 стандартных образцов состава природных сред использован лазерный дифракционный анализатор HELOS/BR (Sympatec GmbH, Германия) с воздушным диспергированием. Новые измерения показали, что гранулометрический состав СО для магматических и метаморфических пород принципиально не изменился за 45 лет; для осадков оз. Байкал – за 25 лет. Многомодальные распределения частиц по размерам наглядно отражают различия в минеральном и химическом составе исследованных СО. Укрупнение частиц различного состава и происхождения при длительном хранении порошков не установлено. Обнаружена слабая зависимость результатов измерения гранулометрического состава от минерального состава СО и массы порошка, вводимой в прибор. Однородность вещества изученных стандартных образцов подтверждена малыми величинами представительных навесок (0.075-0.100 г) для широкого круга элементов, рассчитанных по данным дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии с анализатором МАЭС, и соответствует требованиям к навеске, используемой современными инструментальными аналитическими методами.

Метрология. Стандартные образцы состава; Аналитические методы; Атомно-эмиссионный анализ; Минеральное сырье.

Исследование гранулометрического состава вещества государственных стандартных образцов состава золы углей и оценка их представительных навесок.

Изучено современное состояние порошкового материала государственных стандартных образцов (ГСО) золы углей ЗУК-1, ЗУК-2 и ЗУА-1 с целью обоснования их применения в сфере охраны окружающей среды. Показано, что точные и экспрессные измерения гранулометрических составов сыпучих материалов ГСО, выполненные на лазерном дифракционном анализаторе HELOS с воздушным диспергированием (Sympatec GmbH, Германия), не зависят от массы анализируемой навески и плотности порошков. Получены новые оценки однородности вещества стандартных образцов и представительных навесок (0.050-0.150 г) для 32-35 элементов с использованием дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии в сочетании с анализатором МАЭС. Таким образом, новые данные о гранулометрических составах и массах представительных навесок гарантируют правомерность применения стандартных образцов золы углей для градуирования и аттестации методик, контроля точности результатов современных инструментальных методов анализа.

Атомно-эмиссионный анализ; Общие вопросы спектральных методов анализа.
Минеральное сырье; Твердые объекты (почвы, донные отложения и др.).

Методика эмиссионного определения фтора по молекулярной полосе CaF.

В Федеральный информационный фонд РФ (Номер регистрации в Федеральном информационном фонде – ФР.1.31.2015.20474) внесена разработанная и аттестованная методика "Определение массовых долей фтора в порошковых пробах. Методика количественного химического анализа горных пород, рыхлых отложений, донных осадков, почв, зол, шлаков, руд и продуктов их переработки методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии с фотоэлектрической регистрацией спектров и введением вещества в дуговой разряд по способу вдувания-просыпки" – СТП ИГХ-025-2014.
Методика реализована на дифракционном спектрометре ДФС-458С, модернизированном анализатором МАЭС, с использованием установки Поток и программного обеспечения Атом (ВМК-Оптоэлектроника, Новосибирск) и ИПП АРДЭС (ИГХ СО РАН, Иркутск). Особенностями методики при обработке спектральной информации в ИПП АРДЭС является применение многомерного анализа данных для снижения размерности при классификации исследуемых образцов и многомерной градуировки для расширения диапазона определяемых содержаний фтора. Условия получения спектров одинаковые. Методика КХА обеспечивает диапазоны измерений фтора: 0,0050–0,50 % – при обработке спектров в ПО Атом; 0,0050–3,50 % – при обработке спектров в ИПП АРДЭС.

Методика одновременного определения Na, K, Li и Rb в геологических пробах методом пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии.

Разработана методика одновременного определения группы щелочных металлов (Na, K, Li, Rb) методом пламенной фотометрии с помощью спектрометра Колибри-2 (ООО «ВМК-Оптоэлектроника») в горных породах, минералах, рудах, донных и терригенных отложениях, почвах и золах. Благодаря одновременному определению аналитов из одного раствора, снижены временные и экономические затраты. Методика соответствует III категории точности Классификации методов лабораторного анализа (ОСТ МПР 41-08-212-04) и предназначена для поисковых и оценочных геолого-геохимических исследований, геоэкологического мониторинга состояния территорий.

2014 год

Метрология. Стандартные образцы состава.
Минеральное сырье; Объекты окружающей среды; Твердые объекты (почвы, донные отложения и др.).

Изучение вещества 10-ти государственных стандартных образцов с целью продления сроков их годности и обеспечения единства измерений, в том числе для применения в области охраны окружающей среды.

В целях реализации части 8 ст. 7 N102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» по результатам выполненных испытаний вещества природных и техногенных сред подготовлена и прошла метрологическую экспертизу в ФГУП «УНИИМ» техническая документация для утверждения типов и внесения в Госреестр РФ следующих 10 стандартных образцов состава:
1. концентрата магнитых ценосфер – КМЦ-1 (ГСО № 9234-2008, СО КООМЕТ №0094-2010-RU) – Свидетельство № 3384 (до 01.02.2019 г.);
2. концентрата магнитых ценосфер – КМЦ-2 (ГСО № 9235-2008, СО КООМЕТ № 0095-2010-RU) – Свидетельство № 3385 (до 01.02.2019 г.);
3. концентрата магнитых микросфер КММ-1 (ГСО № 9236-2008, СО КООМЕТ № 0096-2010-RU) – Свидетельство № 3386 (до 01.02.2019 г.);
4. золы уноса угля КАТЭКа – ЗУК-2 (ГСО № 9237-2008, СО КООМЕТ № 0093-2010-RU) – Свидетельство № 3387 (до 01.02.2019 г.);
5. флотоконцентрата золотосодержащей руды – СЗК-3 (ГСО № 2739-83) – Свидетельство №3785 (бессрочно);
6. хвостов флотации золотосодержащей руды – СЗХ-3 (ГСО № 2740-83) – Свидетельство №3786 (бессрочно);
7. сланца черного –СЧС-1 (ГСО № 8549-2004) – Свидетельство № 3787 (бессрочно);
8. сланца черного – СЛг-1(ГСО № 8550-2004) – Свидетельство № 3788 (бессрочно);
9. золы бурого угля КАТЭКа – ЗУК-1 (ГСО № 7125-94) – Свидетельство №4000 (до 01.07.2016 г.);
10. донного ила оз. Байкал – БИЛ-1 (ГСО № 7126-94) – Свидетельство №4001 (до 01.07.2024 г.).

Исследования выполнены согласно требованиям «Административного регламента по предоставлению Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии государственной услуги по утверждению типа стандартных образцов или типа средств измерений» (Приказ № 970 Минпромторга России от 25 июня 2013 г.) – государственное регулирование в области охраны окружающей среды.
ГСО предназначены для поверки(калибровки), градуировки средств измерений; аттестации методик измерений и контроля точности методик измерений, применяемых при определении состава природных и техногенных образцов химическими, физическими и физико-химическими методами в геологии, экологии, горнодобывающей, угольной, энергетической, химической промышленности, строительстве, охране окружающей среды, научных исследованиях.

Атомно-эмиссионный анализ.
Минеральное сырье; Твердые объекты (почвы, донные отложения и др.); Биологические и медицинские объекты.

Разработан комплекс приёмов применения дугового атомно-эмиссионного анализа (АЭА ДР) в сочетании с многоканальными анализаторами эмиссионных спектров (МАЭС, ООО «ВМК-Оптоэлектроника»), который существенно упростил выполнение исследований материала СО для геоанализа на всех этапах их создания: получение аттестационных данных, оценка неоднородности и представительной массы вещества при определении конкретных элементов, стабильности вещества при длительном хранении с целью корректировки срока годности СО и оценка неопределённости от нестабильности, сличение различных стандартных образцов между собой. Продемонстрированы примеры эффективного использования методик АЭА ДР при изучении различных по составу и генезису стандартных образцов состава природных и техногенных сред, включая биологические материалы. Выполненные с использованием АЭА ДР исследования СО из коллекции ИГХ СО РАН обеспечивают широкие калибровочные и измерительные возможности других аналитических методов.

Атомно-эмиссионный анализ; Атомно-абсорбционный анализ; Твердые объекты (почвы, донные отложения и др.).

Проведена оценка степени загрязнения тяжелыми металлами и установлены потенциальные источники их поступления в почву г. Улан-Батор по результатам атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного анализа образцов почв, в которых были определены содержания валовых и подвижных форм Co, Cr, Ni, Mn, Cu, Pb, Cd и Zn. Использование многомерного статистического анализа (факторный и кластерный анализ) позволило установить, что вклад Co, Ni и Mn обусловлен литогенным фактором, повышенные содержания Cu, Pb, Zn связаны с антропогенными источниками загрязнения, а Cd связан как с природными, так и антропогенными источниками. Cr не коррелируют с другими элементами, но приурочен к антропогенному источнику. Наибольшее количество подвижных форм для Cd > Mn >10 % и увеличение суммы подвижных форм Co >Pb >Ni > Zn >Cu >Cr >30% объясняется потерей городской почвой природных свойств для самовосстановления.

2013 год

Метрология. Стандартные образцы состава.

Изучение вещества 4-х государственных стандартных образцов с целью продления сроков их годности и обеспечения единства измерений для применения в области охраны окружающей среды.

С использованием 5-ти методик дугового атомно-эмиссионного анализа для определения 15-32 элементов проведены испытания материала следующих типов стандартных образцов состава:
1. зола уноса угля КАТЭКа ЗУК-2 (ГСО 9237-2008; СО КООМЕТ 0093-2010-RU),
2. концентрат магнитных ценосфер КМЦ-1 (ГСО 9234-2008; СО КООМЕТ 0094-2010-RU),
3. концентрат магнитных ценосфер КМЦ-2 (ГСО 9235-2008; СО КООМЕТ 0095-2010-RU),
4. концентрат магнитных микросфер КММ-1 (ГСО 9236-2008; СО КООМЕТ 0096-2010-RU).
Выполнена статистическая обработка результатов, показана стабильность аттестованных метрологических характеристик ГСО. Документация продлена на 5 лет по 2018 год.

Благородные металлы; Минеральное сырье; Атомно-эмиссионный анализ.

Изучены способы учета матричных и спектральных влияний при сцинтилляционном дуговом атомно-эмиссионном определении Au, Ag, Pt и Pd в геологических образцах разнообразного состава.

Фактическая разрешающая способность спектрографа СТЭ-1 с высокоскоростной МАЭС на линиях Au I 267,595 и Pt I 265,945 нм составила 0.37 нм/мм, а на линиях Ag I 328,068; 338,289 и Pd I 324,27 нм – 0.47 нм/мм. Выявлены мешающие элементы, создающие спектральные помехи. Матричные влияния проявляются в сцинтилляционных спектрах как увеличение количества ложных пиков от вспышек частиц минералов, содержащих железо и рудные элементы (пирротин, шпинелиды и др.). В сцинтилляционном атомно-эмиссионном анализе для снижения матричных и спектральных помех не применимы способы добавок и внутреннего стандарта, поэтому рекомендован метод разбавления нейтральной средой. При определении Au и Ag в качестве нейтральной среды использовали аляскитовый гранит СГ-2 с высоким содержанием легкоионизируемых элементов Na и K; при определении Pt и Pd – графитовый порошок, обеспечивающий высокую температуру плазмы. Степень разбавления (2-100 раз) подбирали экспериментально в зависимости от содержания определяемых и мешающих элементов в пробах. Эффективность применения приема разбавления выбранными нейтральными средами показана при анализе стандартных образцов разного состава и генезиса (СЧС-1, Ж-3, ЗСХ-2, РП-1, КМ-1, СГХМ-1, GSS-5, КЧС-50 и др.).

Проведена оценка соотношения количества тонкодисперсного и крупного золота в материале стандартных образцов черных сланцев месторождения Сухой Лог (Иркутская обл.)

СЧС-1 (ГСО № 8549-04) и СЛг-1 (ГСО № 8550-04) по данным сцинтилляционного дугового атомно-эмиссионного анализа. Найдены валовые содержания Au и Ag, которые хорошо согласуются с аттестованными значениями. Порода СЧС-1 характеризуется большим количеством (~70 %) преимущественно 50 мелких (2-6 мкм) Auчастиц. В руде СЛг-1 общее количество Au-частиц больше в 5 раз; выросло количество Au-частиц размером более 16 мкм; доля мелких частиц не превышает ~50 %. Надёжность счёта частиц различных размеров составила для Au 10-30 %, Ag – 10-15 %. Для ГСО породы СЧС-1 и руды СЛг-1 распределения по крупности Ag-частиц размером 2.22 мкм идентичны; доля частиц < 6 мкм составляет более 97 %. Распределения по крупности Au-частиц в диапазоне 2.22 мкм различны как по общему количеству, так и по классам размеров: на долю Au-частиц (> 16 мкм) приходится 7 и 20 % валового содержания золота, соответственно.

Минеральное сырье.
Метрология. Стандартные образцы состава.

Разработан, аттестован и внесен в Госреестр РФ многоэлементный стандартный образец состава горной породы сыннырит ССн-1 (ГСО № 10171-2012), который отличается высоко щелочным алюмосиликатным составом с низкими содержаниями примесных элементов. Материал СО (плутоническая, лейкократовая порода) был отобран на массиве Сынныр, Северное Прибайкалье. 34 лаборатории России представили данные первичной аттестации в 1988-1995 гг. Дополнительный МЛЭ был проведен в 2003-2010 гг. Результаты, полученные за 20 лет, продемонстрировали стабильность вещества СО магматической горной породы, позволили обосновать их объединение в общие выборки и аттестовать содержания 36 элементов и компонентов, установить ориентировочные содержания – для 20, дать справочные – для 17 элементов и компонентов. ГСО ССн-1 рекомендован для градуирования и контроля точности результатов различных методов анализа.