ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ
В СФЕРЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ
КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРАТ-ИОНОВ В ПИТЬЕВЫХ,
ПОВЕРХНОСТНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ
ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
С САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТОЙ

ПНД Ф 14.1:2:4.4-95

Методика допущена для целей государственного
экологического контроля

МОСКВА 1995 г.
(издание 2011 г.)

Методика рассмотрена и одобрена федеральным бюджетным учреждением «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия (ФБУ «ФЦАО»).

Разработчик :

«Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия» (ФБУ «ФЦАО»)

1 ВВЕДЕНИЕ

Настоящий документ устанавливает методику измерений массовой концентрации нитрат-ионов и питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом.

Диапазон измерений от 0,1 до 100 мг/дм 3

Если массовая концентрация нитрат-ионов в анализируемой пробе превышает 10 мг/дм 3 , то пробу необходимо разбавлять.

Мешающие влияния, обусловленные присутствием взвешенных, окрашенных органических веществ, хлоридов в количествах, превышающих 200 мг/дм 3 , нитритов при содержании свыше 2,0 мг/дм 3 , железа при массовых концентрациях более 5,0 мг/дм 3 , устраняются специальной подготовкой пробы (п. 9.1).

2 ПРИПИСАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Значения показателя точности измерений 1 - расширенной относительной неопределенности измерений по настоящей методике при коэффициенте охвата 2 приведены в . Бюджет неопределенности измерений приведен в .

1 В соответствии с ГОСТ Р 8.563-2009 (п. 3.4) в качестве показателя точности измерений использованы показатели неопределенности измерений).

Таблица 1 - Диапазон измерений, показатели неопределенности измерений

	Суммарная стандартная относительная неопределенность, и , %	Расширенная относительная неопределенность 2 , U при коэффициенте охвата k = 2, %
От 0,1 до 3 включ.
Св. 3 до 100 включ.
Сточные воды
От 0,1 до 1 включ.
Св. 1 до 3 включ.
Св. 3 до 100 включ.

2 Соответствует характеристике погрешности при доверительной вероятности Р = 0,95.

Значения показателя точности методики используют при:

Оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

Оценке качества проведения испытаний в лаборатории;

Оценке возможности использования настоящей методики в конкретной лаборатории.

3 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

При выполнении измерений должны быть применены следующие средства измерений, оборудование, реактивы и материалы.

3.1 Средства измерений

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр любого типа, позволяющий измерять оптическую плотность при l = 410 нм.

Кюветы с длиной поглощающего слоя 20 мм.

Весы лабораторные специального класса точности с ценой деления не более 0,1 мг, наибольшим пределом взвешивания не более 210 г, ГОСТ Р 53228-2008 .

Государственные стандартные образцы (ГСО) состава раствора нитрат-ионов с массовой концентрацией 1 мг/дм 3 . Относительная погрешность аттестованных значений массовой концентрации не более 1 % при Р = 0,95.

Колбы мерные наливные 2-50-2, 2-100-2, 2-1000-2, ГОСТ 1770-74 .

Пипетки 4(5)-2-1, 4(5)-2-2, 6(7)-2-5, 6(7)-2-10, ГОСТ 29227-91 .

Стаканчики для взвешивания СВ, ГОСТ 25336-82 .

Стаканы термостойкие В-1-1000, В-1-100, ТС, ГОСТ 25336-82 .

Пробирки колориметрические П-2-10-0,1 ХС ГОСТ 1770-74 .

3.2 Вспомогательное оборудование, материалы

Шкаф сушильный лабораторный с температурой нагрева до 130 °С.

Баня водяная, ТУ 10-23-103.

Чашки выпарительные фарфоровые, ГОСТ 9147-80 .

Фильтры обеззоленные, ТУ 6-09-1678-95.

Бутыли из полимерного материала или стекла с притертыми или винтовыми пробками вместимостью 500 - 1000 см 3 для отбора и хранения проб.

Примечани я.

1 Допускается использование других средств измерений утвержденных типов, обеспечивающих измерения с установленной точностью.

2 Допускается использование другого оборудования с метрологическими и техническими характеристиками, аналогичными указанным.

3 Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки.

3.3 Реактивы

Калий азотнокислый, ГОСТ 4217-77 .

Калий двухромовокислый, ГОСТ 4220-75 .

Квасцы алюмоаммонийные, ГОСТ 4238-77 .

Квасцы алюмокалиевые, ГОСТ 4329-77 .

Активированный уголь, БАУ-Э, ТУ 6-16-3075.

Аммиак водный, ГОСТ 3760-79 .

Аммоний сернокислый, ГОСТ 3769-78 .

Спирт этиловый, ГОСТ 18300-87 .

Салициловая кислота, ГОСТ 624-70 .

Натрий салициловокислый, ГОСТ 17628-72 .

Серная кислота, ГОСТ 4204-77 .

Натрия гидроокись, ГОСТ 4328-77 .

Калий-натрий виннокислый 4-водный (Сегнетова соль) ГОСТ 5845-79 .

Серебро сернокислое ТУ 6-09-3703-74.

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72 .

Примечани я.

1 Все реактивы, используемые для измерений, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

2 Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных.

4 МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ

Фотометрический метод определения массовой концентрации нитрат-ионов основан на взаимодействии нитрат-ионов с салициловой кислотой с образованием желтого комплексного соединения.

Оптическую плотность раствора измеряют при l = 410 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 20 мм.

5 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

При выполнении измерений необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности.

5.1 При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76 .

5.2 Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-2009 .

5.3 Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90 .

5.4 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83 .

6 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВ

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой фотометрического анализа, изучивший инструкцию по эксплуатации спектрофотометра или фотоколориметра и получивший удовлетворительные результаты при выполнении контроля процедуры измерений.

7 ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерения проводятся в следующих условиях:

Температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С;

Относительная влажность не более 80 % при t = 25 °C;

Атмосферное давление (84 - 106) кПа (630 - 800 мм рт.ст);

Частота переменного тока (50 ± 1) Гц;

Напряжение в сети (220 ± 10) В.

8 ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

При подготовке к выполнению измерений должны быть проведены следующие работы: подготовка посуды для отбора проб, отбор проб, подготовка прибора к работе, приготовление вспомогательных и градуировочных растворов, градуировка прибора, установление и контроль стабильности градуировочной характеристики.

8.1 Подготовка посуды для отбора проб

Бутыли для отбора и хранения проб воды обезжиривают раствором CMC, промывают водопроводной водой, хромовой смесью, опять водопроводной водой, а затем 3 - 4 раза дистиллированной водой.

8.2 Отбор и хранение проб

Отбор проб питьевых вод производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питьевая. Отбор проб».

Отбор проб поверхностных и сточных вод производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб для измерений сточных вод».

Пробы воды (объем не менее 200 см 3) отбирают в бутыли из полимерного материала или стекла, предварительно ополоснутые отбираемой водой.

Если определение нитрат-ионов производят в день отбора пробы, то консервирование не требуется.

Если проба не будет проанализирована в день отбора, то ее консервируют добавлением концентрированной серной кислоты (на 1 дм 3 воды - 1 см 3 H 2 SO 4 конц.). Консервированная проба может храниться не более двух суток при температуре (3 - 4) °С.

Проба воды не должна подвергаться воздействию прямого солнечного света. Для доставки в лабораторию сосуды с пробами упаковывают в тару, обеспечивающую сохранность и предохраняющую от резких перепадов температуры.

При отборе проб составляют сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывают:

Цель анализа, предполагаемые загрязнители;

Место, время отбора;

Номер пробы;

Объем пробы;

Должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

8.3 Подготовка прибора к работе

Подготовку спектрофотометра или фотоэлектроколориметра к работе проводят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора.

8.4 Приготовление растворов

8 .4 .1 Раствор гидроксида натрия и сегнетовой соли

400 г гидроксида натрия и 60 г сегнетовой соли помещают в стакан вместимостью 1000 см 3 , растворяют в 500 см 3 дистиллированной воды, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и доводят до метки дистиллированной водой.

8 .4 .2 Раствор салициловой кислоты

Навеску (1,0 г) салициловой кислоты помещают в стакан вместимостью 100 см 3 , растворяют в 50 см 3 этилового спирта, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , доводят до метки этиловым спиртом. Раствор готовят в день использования.

8 .4 .3 Раствор натрия салициловокислого с массовой долей 0 ,5 %

Навеску (0,5 г) натрия салициловокислого растворяют в 100 см 3 дистиллированной воды. Раствор готовят в день использования.

8 .4 .4 Суспензия гидроксида алюминия

125 г алюмоаммонийных или алюмокалиевых квасцов растворяют в 1 дм 3 дистиллированной воды, раствор нагревают до 60 °С и медленно при непрерывном перемешивании прибавляют 55 см 3 концентрированного раствора аммиака. Дают смеси отстояться около 1 часа, фильтруют и промывают осадок гидроксида алюминия многократной декантацией дистиллированной водой до полного удаления свободного аммиака.

8.5 Приготовление градуировочных растворов

8 .5 .1 Основной градуировочный раствор нитрат-ионов с массовой концентрацией 0 ,1 мг/см 3

1) Раствор готовят из ГСО в соответствии с прилагаемой к образцу инструкцией.

2) Навеску (0,1631 г) калия азотнокислого, предварительно высушенного при 105 °С, помещают в стакан вместимостью 100 см 3 , растворяют в 50 см 3 дистиллированной воды, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и доводят до метки дистиллированной водой.

1 см 3 раствора должен содержать 0,1 мг нитрат-ионов.

Срок хранения растворов 3 месяца.

В ряд колориметрических пробирок вместимостью 10 см 3 пипеткой последовательно отбирают 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0 см 3 рабочего градуировочного раствора нитрат-ионов (п. 8.5.2) и доводят дистиллированной водой до метки. Содержание нитрат-ионов в растворах соответственно равно 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 10,0 мг/дм 3 .

Растворы переносят в фарфоровые чашки, добавляют 2 см 3 раствора салициловой кислоты (или 2 см 3 раствора натрия салициловокислого) и выпаривают в фарфоровой чашке на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток смешивают с 2 см 3 концентрированной серной кислоты и оставляют на 10 мин. Затем содержимое чашки разбавляют 10 - 15 см 3 дистиллированной воды, приливают приблизительно 15 см 3 раствора гидроксида натрия и сегнетовой соли, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , смывая стенки чашки дистиллированной водой, охлаждают колбу в холодной воде до комнатной температуры, доводят дистиллированной водой до метки и полученный окрашенный раствор сразу фотометрируют при l = 410 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 20 мм. Одновременно с обработкой градуировочных растворов проводят «холостой опыт» с дистиллированной водой, который используют в качестве раствора сравнения.

При построении градуировочного графика по оси ординат откладывают значения оптической плотности, а по оси абсцисс - величину концентрации нитрат-ионов в мг/дм 3 .

8.7 Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в квартал, а также при смене партий реактивов, после поверки или ремонта прибора. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в п. 8.6).

Градуировочную характеристику считают стабильной при выполнении для каждого образца для градуировки следующего условия:

(1)

где X - результат контрольного измерения массовой концентрации нитрат-ионов в образце для градуировки;

С - аттестованное значение массовой концентрации нитрат-ионов;

u I(TOE) - стандартное отклонение результатов измерений, полученных в условиях промежуточной прецизионности, %.

Значения u I(TOE) приведены в Приложении А.

Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется только для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца с целью исключения результата, содержащего грубую погрешность.

Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют причины и повторяют контроль с использованием других образцов для градуировки, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики строят новый градуировочный график.

9 ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

где r - предел повторяемости, значения которого приведены в .

Таблица 2 - Значения предела повторяемости при вероятности Р = 0,95

	Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений), r, %
Питьевые, поверхностные природные воды
От 0,1 до 3 включ.
Св. 3 до 100 включ.
Сточные воды
От 0,1 до 1 включ.
Св. 1 до 3 включ.
Св. 3 до 100 включ.

При невыполнении условия (4) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно раздела 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 .

11 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результат измерений в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: X ± = 0,01 × U × X , мг/дм 3 ,

где Х - результат измерений массовой концентрации, установленный по п. 10, мг/дм 3 ;

U - значение показателя точности измерений (расширенная неопределенность измерений с коэффициентом охвата 2).

Значение U приведено в .

Допускается результат измерений в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде: Х ± 0,01 × U л × X , мг/дм 3 , Р = 0,95, при условии U л < U , где U л - значение показателя точности измерений (расширенной неопределенности с коэффициентом охвата 2), установленное при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемое контролем стабильности результатов измерений.

Примечани е .

При представлении результата измерений в документах, выдаваемых лабораторией, указывают:

Количество результатов параллельных определений, использованных для расчета результата измерений;

Способ определения результата измерений (среднее арифметическое значение или медиана результатов параллельных определений).

12 КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

12.1 Общие положения

Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

Оперативный контроль процедуры измерений;

Контроль стабильности результатов измерений на основе контроля стабильности среднего квадратического отклонения (СКО) повторяемости, СКО промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности и правильности.

Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений и алгоритмы контрольных процедур, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории.

Ответственность за организацию проведения контроля стабильности результатов измерений возлагают на лицо, ответственное за систему качества в лаборатории.

Разрешение противоречий между результатами двух лабораторий проводят в соответствии с 5.3.3 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 .

12.2 Оперативный контроль процедуры измерений с использованием метода добавок

Оперативный контроль процедуры измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры К к с нормативом контроля К .

Результат контрольной процедуры К к рассчитывают по формуле:

(5)

где - результат измерений массовой концентрации нитрат-ионов в пробе с известной добавкой - среднее арифметическое двух результатов параллельных определении, расхождение между которыми удовлетворяет условию (4).

Х ср - результат измерений массовой концентрации нитрат-ионов в исходной пробе - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (4).

C д - величина добавки.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле

(6)

где - стандартные отклонения промежуточной прецизионности, соответствующие массовой концентрации нитрат-ионов в пробе с известной добавкой и в исходной пробе соответственно, мг/дм 3 .

Процедуру измерений признают удовлетворительной, при выполнении условия:

Имея собственную скважину на приусадебном участке, можно не переживать из-за стихийных отключений воды и экономить на оплате коммунальных услуг. Но есть и оборотная сторона медали. Если качество жидкости в центральном водопроводе еще более-менее соответствует гигиеническим нормам, то состав живительной влаги из колодца зачастую остается загадкой. Чтобы не играть со своим здоровьем в русскую рулетку, стоит периодически проводить количественный анализ воды из скважины. Нехитрая процедура позволит вам вовремя выявить посторонние «включения» и установить подходящие фильтры.

Химический состав питьевой воды

Нормы качества воды регламентирует «СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Согласно документу, вода для питья не должна нести угрозы по химическому и бактериологическому составу и обладать приятными органолептическими свойствами. Главными критериями считаются прозрачность, отсутствие привкуса и нейтральный запах.

Вот здесь и начинается самое интересное. Корректировка нормативов проводится в среднем раз в десятилетие, при этом пересмотру подвергается не только нормативная база, но и методики проведения анализов. К сожалению, данные по органолептическим показателям остаются неизменными в течение почти полувека. Как и несколько десятков лет назад, они определяются по субъективным ощущениям.

Реальную картину может предоставить только количественный химический анализ вод, проведенный в аттестованной лаборатории или СЭС. По данным ВОЗ, в повседневной жизни применяется около 70 тысяч видов химических веществ, около 20 процентов из них могут представлять потенциальную токсическую опасность. Чтобы достоверно определить показатели воды, необходимо сложное техническое оснащение и высокочувствительные реагенты.

Жесткая вода – самая распространенная проблема

Распространенные проблемы

Впрочем, не все так страшно. Несмотря на впечатляющее количество потенциальных угроз, в скважинах и колодцах встречается лишь малая часть вредоносных «добавок». Наиболее распространенной проблемой считается жесткая, то есть перенасыщенная минеральными компонентами, вода. Чрезмерная жесткость появляется в результате высокой концентрации солей магния и калия. Чем она грозит в быту? Нагревающие приборы быстро покрываются налетом накипи, что значительно снижает их ресурс. В жесткой воде плохо или совсем не пенятся моющие средства, что создает определенные проблемы при стирке и мытье посуды. Минеральные соли плохо влияют на чувствительную кожу – она пересыхает и начинает шелушиться.

Важно! Проблема жесткости воды решается установкой умягчающих фильтров, самый эффективный из которых – система обратного осмоса.

Количественный анализ воды

Количественный анализ воды разделяется на несколько видов:

• Сокращенный анализ;
• Полный химический анализ;
• Анализ отдельных показателей.

В большинстве случаев достаточно лайт-версии. Если результаты подобной проверки выявили отклонения от нормы, то проводится полный анализ с упором на отдельные элементы.

На сегодняшний день наиболее информативным является количественный химический анализ вод. Для глубоких источников (от 25 метров) достаточно изучения состава воды по 14 пунктам. Жидкость из колодцев чаще подвергается загрязнению неорганическими соединениями, поэтому ее исследуют по 25 параметрам.

Важно! Перед вводом в эксплуатацию нового источника всегда проводится расширенный анализ.

Исследование состава воды затрагивает следующие показатели:

• Жесткость;
• Щелочность;
• Содержание железа;
• Окисляемость;
• Наличие и процентное содержание химических примесей.

Стоимость количественного анализа воды колеблется в пределах 50-75 долларов (зависит от лаборатории).

Как взять воду на химический анализ

Достоверность результатов зависит не только от уровня лаборатории, но и от правильности забора воды из скважины. Чтобы в жидкость не попали сторонние примеси, соблюдайте определенные правила:

• Используйте стерильную емкость. Стеклянную тару нужно прокипятить, пластиковую – обдать кипятком.
• Минимальный показательный объем – 1 литр, но лучше набирать не менее 1,5-2 литров.
• Нельзя брать пластиковые бутылки из-под газированных напитков – красители, входящие в состав лимонада, могут негативно повлиять на результаты анализа.

Важно! Пробы воды необходимо доставить в лабораторию в течение 24 часов.

Экспресс-полоски не дают стопроцентной точности

Экспресс-тесты

Как сделать количественный анализ воды в домашних условиях? В хозяйственных магазинах и аптеках можно приобрести экспресс-тесты – комплекты с полосками, пропитанными соответствующими реагентами. Как правило, в набор входит несколько тестов, определяющих самые распространенные загрязнения. Специалисты не рекомендуют полагаться на результаты подобных исследований, поскольку бытовые реагенты срабатывают только при очень высоком уровне содержания вредных веществ. Для периодического контроля или подбора фильтрующих систем домашние способы не подходят.

Важно! Приобретая экспресс-тесты, убедитесь, что они прошли государственную аттестацию и испытания в центрах Минприроды России. Продавец обязан предоставить вам соответствующие документы.

Пределы очистки воды

Количественный химический анализ вод служит основанием для подбора фильтров очистки. Но насколько чистой должна быть питьевая вода? Стоит ли избавляться от всех минеральных веществ, содержащихся в жидкости? Специалисты говорят твердое «нет», и тому есть ряд причин:

• Химические элементы поддерживают кислотно-щелочной баланс нашего организма.
• Фтор, содержащийся в воде, укрепляет зубную эмаль.
• Микроэлементы и соли снижают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Для здоровья человека крайне важно очистить питьевую воду от излишков солей и минералов, но не сделать ее дистиллированной, то есть полностью избавленной от каких-либо запахов и примесей. Не стоит надеяться на результаты сомнительных тестов и приобретать супер-мощные системы фильтрации без проведения лабораторных анализов. Обращайтесь в сертифицированные центры и будьте здоровы!

Видео: химический анализ воды

Зачем нужен количественный анализ воды (сточных вод)? Условия проведения анализа. Правила забора и хранения пробы. Требования к персоналу и уровню безопасности. Нормативные документы, регламентирующие проводимые анализы. Виды количественного анализа. Титриметрия. Гравиметрия. Разновидности инструментального количественного анализа. Количественный анализ воды (сточных вод) позволяет очень точно определить концентрацию того или иного элемента или соединения. Такому анализу могут подвергаться различные виды воды. В нашей статье речь пойдёт о сточных водах.

Количественный анализ воды

Существует множество различных методик, позволяющих определить концентрацию определённых веществ в жидкости. При этом для обнаружения различного содержимого используются разные методики и способы подсчёта. Например, чтобы вычислить содержание формальдегида в питьевой воде используется одна методика, которая не позволит определить концентрацию этого вещества в краске. А для обнаружения и подсчёта массовой доли нефтепродуктов в сточных водах применяется метод колоночной хроматографии с гравиметрическим окончанием, который может использоваться только для этих целей.

Любые измерения и вычисления дают определённую долю погрешности. Обычно допустимые отклонения регламентируются ГОСТом номер 27384 с названием «Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойства».

Безопасность при проведении анализов

В зависимости от определяемого содержимого и используемых реагентов количественный химический анализ воды должен выполняться с соблюдением всех правил безопасности:

1. При использовании химических реактивов необходимо придерживаться правил безопасности, оговоренных в ГОСТе 12.4.019.
2. В момент использования электрического оборудования для выполнения процедуры анализа нужно придерживаться правила электробезопасности, описанных в ГОСТ 12.1.019.
3. Весь персонал, проводящий испытания и анализы, должен пройти инструктаж по технике безопасности согласно ГОСТ12.0.004.
4. Место (кабинет, лаборатория, организация), где проходят испытания, должно отвечать условиям по пожаробезопасности, которые описываются в ГОСТ 12.1.004.
5. Кабинеты в обязательном порядке укомплектовываются устройствами для гашения пожара по ГОСТ 12.4.009.

Дополнительные требования

Проводить количественный анализ жидкости можно только при соответствующих условиях окружающей среды, а именно:

• температура воздуха в помещении должна быть в пределах от 15 до 25 градусов;
• допустимое атмосферное давление составляет 84-106 кПа;
• в помещении должна быть влажность в пределах 75-85 %;
• для электрического оборудования частота тока – 49-51 Гц;
• напряжение 210-230 В.

Забор и хранение проб жидкости выполняется согласно таким условиям:

• для отбора и хранения образцов используются специальные ёмкости из стекла с плотно прилегающими крышками.
• Если проведение испытаний откладывается на длительный срок, то производят консервацию проб в смеси экстрагента с водой. В таком состоянии пробы могут сохраняться до 14 дней.
• Обычно для проведения анализа достаточно использовать пробу жидкости объёмом 3-3,5 дм³.
• Взятие пробы производится с составлением соответствующего акта, где указываются цели проведения анализов, искомые элементы и частицы (чаще загрязнители), дата, время и место взятия пробы, порядковый номер пробы, фамилия, инициалы, а также должность человека, выполняющего забор пробы.

Разновидности количественного анализа

Все методики количественного анализа можно разделить на:

• одномерные или однокомпонентные;
• двумерные или многокомпонентные.

Обычно для обнаружения одного элемента в жидкости достаточно использовать метод титриметрии или гравиметрии. Для обнаружения больше числа составляющих в сточной воде могут использоваться более сложные инструментальные методики. Но у более простых методов есть одно преимущество – простота проведения и точность анализа.

Титриметрия

Если количественный химический анализ сточных вод выполняется с целью обнаружения одного искомого компонента, то метод титриметрии самый подходящий. Эта методика анализов базируется на точных измерениях количества двух компонентов, участвующих в химической реакции.

Этот метод относится к группе одномерных испытаний, поэтому он позволяет вычислить объём только одного элемента. При этом не обязательно искать только одно какое-то вещество, анализ позволяет определить целую группу веществ. Например, подобный анализ позволяет очень точно определить содержание в стоках частиц кальция и магния, характеризующих жёсткость воды. Точность данных испытаний очень высока, хотя чувствительность этой методики несколько ниже, чем при инструментальных исследованиях. Именно поэтому метод не может использоваться для вычисления концентрации остаточных веществ.

Гравиметрия

Простота и точность данной методики анализа очень высока, но его трудоёмкость и длительность проведения также значительны. Данный метод подразумевает выделение искомого элемента с его взвешиванием впоследствии.

При этом искомый элемент может отделяться как в чистом виде, так и в виде какого-либо соединения. Процесс отделения вещества может выполняться методом возгонки или осаждения. В итоге искомый элемент преобразуется в плохо растворяющийся осадок. Затем этот осадок фильтруется, высушивается, подвергается прокаливанию и только потом взвешивается для определения его массы и объёма.

Инструментальный количественный анализ

Инструментальный количественный анализ сточных вод может выполняться при помощи следующих методик:

1. Газовая хроматография с месс-спектрометрическим детектированием (разделение веществ в газовой фазе).
2. Жидкостная хроматография высокой эффективности (разделение веществ в жидком состоянии).
3. Электрофорез капиллярный (разделение сложных составляющих в кварцевом капилляре).
4. Инфракрасная спектрофотометрия.
5. Атомно-эмиссионная спектроскопия.

У нас вы можете заказать количественный анализ жидкости, который мы проведём довольно быстро и по приемлемой цене. Для этого вам необходимо связаться с нашими специалистами по телефонам, указанным на сайте.

МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ НИКЕЛЯ
В ПРОБАХ ПИТЬЕВЫХ, ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

ПНД Ф 14.1:2:4.73-96

Методика допущена для целей государственного экологического контроля.

Москва 1995 г.

Методика рассмотрена и одобрена Главным управлением аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности (ГУАК) и Главным метрологом Минприроды РФ

Главный метролог Минприроды РФ

Начальник ГУАК Г.М. Цветков.

1. НАЗНАЧЕНИЕ.

Настоящий документ устанавливает методику количественного химического анализа проб природных, питьевых и сточных вод для определения в них ионов никеля при массовой концентрации никеля от 1 до 2500 мкг/дм 3 . При определении содержания ионов никеля (II) в пробах вод концентрация органического углерода в электролизере электрохимической ячейки не должна превышать 10 мг/дм 3 . Мешающее влияние органической составляющей вод при содержании органического углерода выше 10 мг/дм 3 устраняется обработкой пробы ультрафиолетовым облучением. Мешающее влияние 100-кратного избытка ионов меди (II), 50-кратного избытка ионов кадмия ( II ) и 10-кратного избытка ионов Со (II) устраняют добавлением пиридина.

2. НОРМЫ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ.

Нормы погрешности измерений массовой концентрации ионов никеля регламентированы ГОСТ 27384-87 «Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств».

3. ЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРЕШНОСТИ.

Методика количественного химического анализа обеспечивает с вероятностью Р = 0,95 получение результатов анализа массовых концентраций ионов никеля с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице .

Таблица 1

Значения характеристики погрешности измерений и ее составляющих.

4.3. Мешалка магнитная. 4.4. Весы лабораторные аналитические общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г, 2-го класса точности по ГОСТ 24104 . 4.5. Колбы мерные наливные стеклянные 2-го класса точности по ГОСТ 1770-74 исполнения 1 или 2 вместимостью 1000 см 3 , 100 см 3 , 50 см 3 и 25 см 3 с притертыми пробками; цилиндры вместимостью 50 см 3 и 25 см 3 . 4.6. Пипетки мерные лабораторные стеклянные 2-го класса точности по ГОСТ 20292-74, вместимостью 10 см 3 исполнения 2 или 3, вместимостью 5 см 3 исполнения 1, вместимостью 1 см 3 исполнения 4 или 5. 4.7. Дозаторы типа ПЛ-01-20, ПЛ-01-200, ПЛ-01-100 или другие с дискретностью установки доз 1,0 или 2,0 мкл. 4.8. Аппарат для приготовления бидистиллированной воды (стеклянный) типа АСД-4 по ГОСТ 15150-69 , ТУ 25-1173, 103-84 4.9. Установка для обработки проб ультрафиолетовым облучением типа 705 UV -Digester («Metrohm», Швейцария). 4.10. pH-метр-милливольтметр типа pH-150. 4.11. Установка для фильтрования под вакуумом с приспособлением для создания вакуума. 4.12. Резец керамический. 5. РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ. 5.1. Государственный стандартный образец (ГСО) состава водных растворов ионов никеля (II) с погрешностью не более 1 % отн. при Р = 0,95 с концентрацией 1 мг/см 3 . 7.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019 . 7.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.04.004. 7.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009 . 8. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВ. Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой вольтамперометрического анализа и изучивший инструкцию по эксплуатации анализатора инверсионного вольтамперометрического. 9. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ. Измерения проводятся в нормальных лабораторных условиях. Температура окружающего воздуха 20 ± 10 °С. Атмосферное давление (97 ± 10) кПа. Относительная влажность (65 ± 15) %. Частота переменного тока (50 ± 5) Гц. Напряжение в сети (220 ± 10) В. 10. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ. 10.1. Отбор и хранение проб воды. 10.1.1. Химическую посуду, применяемую в процессе анализа и для отбора проб, обезжиривают 10 % водным раствором едкого натрия в течение 10 - 12 часов, промывают бидистиллированной водой, затем промывают раствором 1 моль/дм 3 азотной кислоты и ополаскивают бидистиллированной водой. Затем посуду обрабатывают концентрированной серное кислотой, промывают тридистиллированной водой, заливают хлористоводородной кислотой квалификации ос.ч. разбавленной тридистиллированной водой в соотношении 1:100, выдерживают в течение 2 - 3-х часов, после чего вновь промывают тридистиллированной водой. 10.1.2. Пробы воды отбирают в полиэтиленовые бутыли, предварительно промытые отбираемой водой. Объем отбираемой пробы воды должен быть не менее 100 см 3 . 10.1.3. Отобранные природные воды фильтруют через плотный фильтр (синяя лента) и подкисляют хлористоводородной кислотой квалификации ос.ч. до рН ≈ 2 - 3, добавляя 1 см 3 концентрированной кислоты на объем пробы 1 дм 3 . Фильтрование природных вод, содержащих небольшое количество мелкодисперсных взвешенных веществ, возможно проводить с использованием мембранных фильтров со средним диаметром пор ≈ 0,5 мкм под небольшим вакуумом. Сточные воды фильтруют через плотный фильтр (синяя лента) и измеряют значение рН пробы. Затем с помощью хлористоводородной кислоты или гидроксида натрия устанавливают рН пробы ≈ 2 - 3. Пробы выдерживают не менее 3 - 4-х часов перед выполнением измерений. Пробы, законсервированные таким образом, хранят в холодильнике при 4 - 6 °С не более 2-х недель. Незаконсервированные пробы анализируют в день отбора. 10.1.4. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается: Цель анализа, предполагаемые загрязнители; Место, время отбора; Номер пробы; Должность, фамилия, отбирающего пробу, дата 10.2. Подготовка электрохимической ячейки к выполнению измерений. Стеклянный стакан (электролизер) после проведения анализа обрабатывают концентрированной серной кислотой и промывают бидистиллированной водой. Электроды (индикаторный, вспомогательный, сравнения) промывают бидистиллированной водой. Затем электролизер и электроды (вспомогательный и сравнения) выдерживают в растворе хлористоводородной кислоты концентрации 0,1 моль/дм 3 в течение 1 - 2-х минут и вновь промывают бидистиллированной водой. 10.3. Приготовление растворов, необходимых для выполнения измерений. 10.3.1. Приготовление основных растворов (ОР) никеля (II) с массовой концентрацией ионов никеля (II) 0,1 мг/см 3 . 10.3.1.1. Приготовление основного раствора никеля (II) из государственного стандартного образца состава ионов никеля (II) с аттестованной концентрацией элемента 1 мг/см 3 . В мерную колбу вместимостью 50 см 3 вводят 5 см 3 стандартного образца состава никеля (1Г) и доводят объем раствора до метки бидистиллированной водой. 10.3.1.2. Приготовление основного раствора никеля (II) в отсутствии ГСО: На аналитических весах взвешивают в химическом стакане 0,4049 г хлористого никеля и растворяют в бидистиллированной воде, содержащей 20 см 3 концентрированной хлористоводородной кислоты. Раствор количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм 3 . Объем раствора доводят до метки на колбе бидистиллированной водой. Основные растворы устойчивы в течение 6 месяцев. 10.3.2. Приготовление аттестованных растворов никеля (II). Аттестованные растворы (АР) с содержанием элемента по 10000, 1000 и 100 мкг/дм 3 готовят последовательным разбавлением в 10, 100 и 1000 раз основного раствора в мерных колбах вместимостью 25 см 3 в соответствии с табл. . Разбавление основных растворов никеля (II) проводят тридистиллированной водой. Таблица 2. На аналитических весах взвешивают 26,8 г хлористого аммония и переносят навеску в мерную колбу вместимостью 500 см 3 . Приливают 75 см 3 25 % раствора гидроксида аммония. Объем раствора доводят до метки на колбе тридистиллированной водой. Измеряют рН полученного раствора и доводят его кислотность до рН ≈ 9,8 ± 0,2. 10.4. Подготовка к работе и регенерация поверхности индикаторного электрода. 10.4.1. Подготовка поверхности индикаторного электрода. Перед каждым погружением в раствор электрод: Промывают тридистиллированной водой; Осушают фильтровальной бумагой; Тонкий слой рабочей поверхности электрода срезают резцом керамическим. После регистрации каждой вольтамперограммы для регенерации поверхности электрод поляризуют катодными развертками потенциала (5 разверток) в интервале от (-0,75) В до 1,0 В. 10.5. Подготовка приборов к работе. Подготовку к работе проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации и техническому описанию соответствующего прибора. 11. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ. 11.1. Пробы с низким (менее 50 мг/дм 3) содержанием органического углерода. Проводят процесс предварительного концентрирования и регистрируют аналитический сигнал (АС) никеля для пробы (операцию повторяют 2 - 3 раза). Затем в электролизер с помощью дозатора или пипетки вносят добавку аттестованного раствора (АР) ионов никеля (II) в таком количестве, чтобы величина АС никеля увеличилась в 1,5 - 2 раза по сравнению с первоначальной. Объем добавки не должен превышать 0,25 см 3 . Регистрируют АС пробы с добавкой в тех же условиях, что и АС пробы (операцию повторяют 2 - 3 раза). Содержание Ni (II) в холостой (контрольной) пробе определяют для каждой новой партии используемых реактивов. 11.2. Пробы с содержанием органического углерода выше 50 мг/дм 3 . К 10 см 3 пробы, подкисленной до рН 2 - 3 приливают 0,1 см 3 30 % раствора перекиси водорода и подвергают пробу ультрафиолетовому облучению для разрушения органических веществ при температуре 90 °С в течение 1 - 2 часов в соответствии с руководством по эксплуатации установки для обработки проб ультрафиолетовым облучением. 11.2.2. Анализ. Анализ подготовленной по п. пробы проводят по п. или в зависимости от содержания Ni (II) в пробе. Таблица 3 ВЫБОР АЛИКВОТНОЙ ЧАСТИ ПРОБЫ ДЛЯ АНАЛИЗА. Поддиапазон измеряемых концентраций ионов никеля (II), мкг/дм 3 Степень разбавления пробы Объем пробы, добавляемой в ячейку, см 3 Норматив оперативного контроля воспроизводимости, D, % (Р =0,95, M =2) от 1,0 до 50,0 включ. св. 50 до 500 включ. св. 500 до 2500 включ. 13.2. Оперативный контроль погрешности. Образцами для контроля являются реальные пробы питьевых, природных и сточных вод, взятые в традиционных точках контроля состава вод. Объем отобранной пробы для контроля должен соответствовать удвоенному объему, необходимому для проведения анализа по методике. Отобранный объем делят на две равные части, первую из которых анализируют в точном соответствии с прописью методики и получают результат анализа исходной пробы - X, вторую разбавляют дистиллированной водой в два раза и снова делят на две равные части, первую из которых анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая результат анализа рабочей пробы, разбавленной в два раза - X", а во вторую часть делают добавку определяемого компонента (С) и анализируют в точном соответствии с прописью методики, получая результат анализа рабочей пробы, разбавленной в два раза, с добавкой - X". (Результаты анализа исходной рабочей пробы - X, рабочей пробы, разбавленной в два раза - X, и рабочей пробы, разбавленной в два раза с добавкой - X" следует получать в одинаковых условиях, т.е. их получает один аналитик с использованием одного набора мерной посуды, одной партии реактивов и т.д.). Решение об удовлетворительной погрешности принимают при выполнении условия: где X - результат анализа рабочей пробы; X" - результат анализа рабочей пробы, разбавленной в два раза; X" - результат анализа рабочей пробы, разбавленной в два раза, с добавкой определяемого компонента; С - величина добавки определяемого компонента; К - норматив оперативного контроля погрешности. Норматив оперативного контроля погрешности (допускаемое значение разности между результатом контрольного измерения реальной пробы, пробы, разбавленной в два раза, пробы, разбавленной в два раза с введенной добавкой и величиной добавки) для доверительной вероятности Р = 0,90 рассчитывают по формуле: где ∆ сс - характеристика систематической составляющей погрешности, соответствующая содержанию компонента, равному величине добавки, Мкг/дм 3 (С - содержание компонента в добавке); Характеристика случайной составляющей погрешности, соответствующая содержанию компонента в разбавленной пробе с добавкой (разбавленной пробе, реальной пробе соответственно), мкг/дм 3 (Х" - содержание компонента в разбавленной пробе с добавкой); мкг/дм 3 (X" - содержание компонента в разбавленной пробе); мкг/дм 3 (X - содержание компонента в реальной пробе). Оперативный контроль погрешности обязательно проводят при смене партий реактивов и не реже одного раза в неделю. При превышении норматива оперативного контроля погрешности эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива К выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля и устраняют их. 13.3. Форма представления результатов анализа. Результат количественного анализа в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде: результат анализа (X, мкг/дм 3), характеристика погрешности