Фосфор фосфатов в сточной воде. Методика выполнения измерений массовой концентрации общего фосфора и фосфора фосфатов в пробах питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом. Определение фосфора общего

Сточные воды являются сложной неоднородной системой, содержащей загрязнения различного характера. Вещества представлены в растворимом и нерастворимом, органическом и неорганическом виде. Концентрация соединений бывает различной, в частности, органические загрязнения в бытовых стоках представлены в виде белков, углеводов, жиров и продуктов биологической переработки. Кроме того стоки содержат довольно крупные примеси – отходы растительного происхождения, такие как бумага, тряпки, волосы и синтетические вещества. Неорганические соединения представлены ионами фосфатов, в состав может входить азот, кальций, магний, калий, сера и другие соединения.

В состав бытовых стоков всегда входят биологические вещества в виде плесневых грибков, яйца глист, бактерий, вирусов. Именно из-за присутствия загрязняющих веществ, сточные воды считаются опасными для человека, растений и животных в эпидемиологическом плане.

Для определения состава и количества взвешенных частиц в водах слива, необходимо провести множество анализов химического и санитарно-бактериологического типа. Результаты покажут уровень концентрации загрязняющих элементов в воде, а значит, самый оптимальный вариант очистки. Но проведение полного анализа не всегда возможно, поэтому проще воспользоваться упрощенным вариантом, дающим неполную характеристику воды, однако предоставляющим сведения о прозрачности, наличии взвешенных частиц, концентрации растворенного кислорода и потребности в нем.

Анализ проводится по следующим показателям:

1. Температура . Показатель указывает на скорость образования осадка из взвесей и интенсивность процессов биологического вида, влияющих на оперативность и качество очистки.
2. Цветность, окраска . Бытовые сточные воды нечасто имеют выраженный окрас, но если есть подобный фактор, качество стоков весьма плохое и требует усиления работы очистных сооружений или полной замены способа очистки.
3. Запахи . Как правило, высокая концентрация продуктов распада органики, наличие в стоках фосфатов и входящий в состав азот, калий, сера, придают потокам резкий неприятный запах.
4. Прозрачность . Это показатель уровня содержащихся загрязнений, определяющийся методом шрифта. Для бытовых вод стандарт составляет 1-5 см, для потоков, прошедших методы очистки биологическими соединениями – от 15 см.
5. Уровень pH используется для измерения реакции среды. Допустимые показатели 6,5 – 8,5.
6. Осадок . Измеряется именно плотный осадок, определяемый по фильтрату пробы. По стандартам СНиП допускается не более 10г/л.
7. Взвешенные вещества составляют в городских водах не более 100-500 сг/л с зольностью до 35%.

Отдельно исследуется фосфор и азот, а также все их формы. Берется 4 формы азота: общий, аммонийный, нитритный и нитратный. В сточных водах чаще встречается общий и аммонийный тип, нитритный и нитратный лишь, если применялись методы очистки посредством аэротенков и биофильтратов. Установление концентрации азота и его форм – важная составляющая анализа, так как азот необходим для питания бактерий как и фосфор.

Как правило, азот в бытовых сточных водах содержится в полном объеме, а вот фосфатов маловато, поэтому зачастую при недостатке фосфаты заменяются известью (хлористым аммонием).

• Сульфаты и хлориды не подвержены изменениям при очистке, удаление взвешенных веществ возможно только при полной переработке стоков, однако содержание веществ в малой концентрации не влияет на биохимические процессы, поэтому допустимые параметры остаются в пределах 100 мг/л.
• Токсичные элементы – это тоже взвешенные вещества, однако даже малая концентрация соединений оказывает отрицательное влияние на жизнь и деятельность организмов. Именно поэтому взвешенные вещества токсичного типа относятся к виду особо загрязняющих и выделены в отдельную группу. Сюда относятся: сульфиды, ртуть, кадмий, свинец и многие другие соединения.
• Синтетические поверхностно-активные взвешенные вещества – одна из самых серьезных угроз. Содержание элементов в сточных водах негативно отражается на состоянии водоемов, а также снижает функциональность очистных сооружений.

Различается всего 4 группы СПАВ:

1. Анионоактивные – на долю соединений приходится ¾ мирового производства СПАВ;
2. Неоногенные – занимают второе место по концентрации в городских сточных водах;
3. Катионоактивные – замедляют процессы очистки, происходящие в отстойниках;
4. Амфотерные – встречаются редко, но значительно снижают эффективность удаления отходов из воды.

Растворенный кислород содержится в сливных водах не более 1 мг/л, что предельно мало для нормальной работы микроорганизмов, которые отвечают за удаление взвешенных частиц из стоков. Поддержание жизнедеятельности бактерий требует от 2 мг/л, поэтому важен контроль за содержанием растворенного кислорода в бытовых сливных водах, особенно за теми, что сбрасываются в искусственные или естественные водоемы – несоблюдение допустимых стандартов содержания растворенного кислорода приведет к появлению загрязняющих частиц в озерах и нарушению естественного природного баланса. А это уже означает вымирание природных ресурсов.

Что касается биологических соединений, входящих в состав вод слива, то процесс очистки справляется с ними на 90% и выше. Особенно это касается яиц гельминтов, встречающихся в потоках в большом разнообразии. Концентрация яиц достигает до 92% от общего состава загрязняющих веществ, поэтому именно удаление элементов является одной из наиболее важных задач.

Варианты очистки сточных бытовых и промышленных вод

Самым практичным и популярным считается способ, при котором удаление производится биологическим путем. Функционально процесс представляет собой переработку активными биологическими компонентами загрязняющих частиц, попавших в сточные бытовые воды. Различается удаление двумя вариантами:

1. Анаэробный – процесс разрушения веществ без доступа воздуха/кислорода;
2. Аэробный – разрушение и удаление взвешенных частиц полезными микроорганизмами с поступлением кислорода.

Кроме того, создаются искусственно условия для лучшей переработки органики, но иногда колоний бактерий достаточно, чтобы очистка бытовых сточных потоков проходила в естественных условиях и важно лишь следить за поступлением достаточного количества органики.

Искусственно создаваемые условия называются полями фильтрации. Это специальные участки с песчаной или суглинистой почвой, подготовленные для протекания естественной биологической очистки загрязнений в сливных водах посредством фильтрации через почвенные слои. Таким образом достигаются допустимые нормы содержания веществ. Процесс протекает с помощью аэробных и анаэробных бактерий, содержащихся в грунте, поэтому удаление загрязняющих частиц считается более полным. Однако метод не всегда может устранить фосфаты и азот в очищаемых водах, к тому же считается неудобным из-за больших площадей, сезонного использования и неприятного запаха.

Применение септиков и аэрационных биологических очистных сооружений также способно справиться с очисткой стоков. Преимущества искусственных очистных в возможности интенсификации процессов очистки, дооснащение оборудованием типа биофильтров, а также способностью использовать конструкции в течение всего года. Огромное значение имеет возможность очистки без неприятного запаха. При поддержании благоприятного климата и поступлении достаточного количества органики, процесс очистки происходит беспрерывно, причем производится удаление самых серьезных загрязняющих соединений, концентрация которых превышена. Но важно помнить, что общий состав поступающих стоков не должен содержать множество элементов, таких как:

• Химические кислоты;
• Бензины и растворители;
• Биологически активные вещества;
• Антибиотики;
• Соединения порошков стиральных, моющих;
• Абразивы.

При всех возможностях удаления, очистка в септиках бытового назначения не справляется с соединениями фосфатов, нитратов и азот тоже не нейтрализует, однако значительно сниженная концентрация позволяет накапливать очищенные потоки в резервуарах, откуда брать воду для полива или технических нужд.

Взвешенные вещества, входящие в состав сливных потоков, удаляются посредством биологического способа очистки, то есть посредством культивирования в водах микроорганизмов, разрушающих соединения загрязняющих частиц. Органика бывает как растительного, так и животного происхождения, причем основным компонентом растительного мусора является углерод, а животного – азот. Именно поэтому общий состав полезных бактерий для очистки сточных потоков должен содержать все виды микроорганизмов для того, чтобы успешно справляться с удалением загрязнений.

Для того чтобы удалить в сточных водах агрессивные химические соединения, фосфаты, токсические вещества, входящие в состав промышленных стоков, применяются централизованные системы очистки, где показано использование сильных реактивов и химикатов. А для того, чтобы справиться с загрязнениями в бытовых водах, откуда берется вода для полива, мытья машины и прочих хозяйственных нужд, достаточно качественных септиков.

Фосфор общий

Сумма минерального и органического фосфора. Так же, как и для азота, обмен фосфором между его минеральными и органическими формами с одной стороны, и живыми организмами - с другой, является основным фактором, определяющим его концентрацию. Концентрация общего растворенного фосфора (минерального и органического) в незагрязненных природных водах изменяется от 5 до 200 мкг/дм 3 .

Формы фосфора в природных водах

Фосфор - важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора (в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей (с гектара орошаемых земель выносится 0,4-0,6 кг фосфора), со стоками с ферм (0,01-0,05 кг/сут. на одно животное), с недоочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003-0,006 кг/сут. на одного жителя), а также с некоторыми производственными отходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит так называемое изменение трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации бактерий) . Один из вероятных аспектов процесса эвтрофикации - рост сине-зеленых водорослей (цианобактерий), многие из которых токсичны. Выделяемые этими организмами вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервно-паралитических ядов). Действие токсинов сине-зеленых водорослей может проявляться в возникновении дерматозов, желудочно-кишечных заболеваний; в особенно тяжелых случаях - при попадании большой массы водорослей внутрь организма может развиваться паралич. В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) в программы обязательных наблюдений за составом природных вод включено определение содержания общего фосфора (растворенного и взвешенного, в виде органических и минеральных соединений). Фосфор является важнейшим показателем трофического статуса природных водоемов.

Фосфор органический

В этом разделе не рассматриваются синтезированные в промышленности фосфорорганические соединения. Природные соединения органического фосфора поступают в природные воды в результате процессов жизнедеятельности и посмертного распада водных организмов, обмена с донными отложениями. Органические соединения фосфора присутствуют в поверхностных водах в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии.

Фосфор минеральный

Соединения минерального фосфора поступают в природные воды в результате выветривания и растворения пород, содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты) и поступления с поверхности водосбора в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат-ионов (удобрения, синтетические моющие средства, добавки, предупреждающие образование накипи в котлах и т.п.), а также образуются при биологической переработке остатков животных и растительных организмов. Избыточное содержание фосфатов воде, особенно в грунтовой, может быть отражением присутствия в водном объекте примесей удобрений, компонентов хозяйственно-бытовых сточных вод, разлагающейся биомассы. Основной формой неорганического фосфора при значениях pH водоема больше 6,5 является ион HPO 4 2- (около 90%). В кислых водах неорганический фосфор присутствует преимущественно в виде H 2 PO 4 - . Концентрация фосфатов в природных водах обычно очень мала - сотые, редко десятые доли милиграммов фосфора в литре, в загрязненных водах она может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм 3 . Подземные воды содержат обычно не более 100 мкг/дм 3 фосфатов; исключение составляют воды в районах залегания фосфорсодержащих пород. Содержание соединений фосфора подвержено значительным сезонным колебаниям, поскольку оно зависит от соотношения интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического окисления органических веществ. Минимальные концентрации фосфатов в поверхностных водах наблюдается обычно весной и летом, максимальные — осенью и зимой, в морских водах — соответственно весной и осенью, летом и зимой. Общее токсическое действие солей фосфорной кислоты возможно лишь при весьма высоких дозах и чаще всего обусловлено примесями фтора . В методике оценки экологической ситуации, принятой Госкомэкологией РФ, рекомендован норматив содержания растворимых фосфатов в воде - 50 мкг/дм 3 . Без предварительной подготовки проб колориметрически определяются неорганические растворенные и взвешенные фосфаты.

Полифосфаты

Me n (PO 3) n , Me n+2 P n O 3n+1 , Me n H 2 P n O 3n+1

Применяются для умягчения воды, обезжиривания волокна, как компонент стиральных порошков и мыла, ингибитор коррозии, катализатор, в пищевой промышленности. Малотоксичны. Токсичность объясняется способностью полифосфатов к образованию комплексов с биологически важными ионами, особенно с кальцием . Установленное допустимое остаточное количество полифосфатов в воде хозяйственно-питьевого назначения составляет 3,5 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности - органолептический).

Соединения серы

Сероводород и сульфиды.

Обычно в водах сероводород не содержится или же присутствует в незначительных количествах в придонных слоях, главным образом в зимний период, когда затруднена аэрация и ветровое перемешивание водных масс. Иногда сероводород появляется в заметных количествах в придонных слоях водоемов и в летнее время в периоды интенсивного биохимического окисления органических веществ. Наличие сероводорода в водах служит показателем сильного загрязнения водоема органическими веществами. Сероводород в природных водах находится в виде недиссоциированных молекул H 2 S, ионов гидросульфида HS - и весьма редко - ионов сульфида S 2- . Соотношение между концентрациями этих форм определяется значениями рН воды: при рН < 10 содержанием ионов сульфида можно пренебречь, при рН=7 содержание H 2 S и HS - примерно одинаково, при рН=4 сероводород почти полностью (99,8%) находится в виде H 2 S. Главным источником сероводорода и сульфидов в поверхностных водах являются восстановительные процессы, протекающие при бактериальном разложении и биохимическом окислении органических веществ естественного происхождения и веществ, поступающих в водоем со сточными водами (хозяйственно-бытовыми, предприятий пищевой, металлургической, химической промышленности, производства сульфатной целлюлозы (0,01-0,014 мг/дм 3) и др.). Особенно интенсивно процессы восстановления происходят в подземных водах и придонных слоях водоемов в условиях слабого перемешивания и дефицита кислорода. Значительные количества сероводорода и сульфидов могут поступать со сточными водами нефтеперерабатывающих заводов, с городскими сточными водами, водами производств минеральных удобрений. Концентрация сероводорода в водах быстро уменьшается за счет окисления кислородом, растворенным в воде, и микробактериологических процессов (тионовыми, бесцветными и окрашенными серными бактериями). В процессе окисления сероводорода образуются сера и сульфаты. Интенсивность процессов окисления сероводорода может достигать 0,5 грамм сероводорода на литр в сутки. Причиной ограничения концентраций в воде является высокая токсичность сероводорода, а также неприятный запах, который резко ухудшает органолептические свойства воды, делая ее непригодной для питьевого водоснабжения и других технических и хозяйственных целей. Появление сероводорода в придонных слоях служит признаком острого дефицита кислорода и развития заморных явлений , . Для водоемов санитарно-бытового и рыбохозяйственного пользования наличие сероводорода и сульфидов недопустимо (ПДК - полное отсутствие) .

Сульфаты

Присутствуют практически во всех поверхностных водах и являются одним из важнейших анионов. Главным источником сульфатов в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов и серы:

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 ;
2S + 3O 2 + 2H 2 O = 2H 2 SO 4 .

Значительные количества сульфатов поступают в водоемы в процессе отмирания организмов и окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения и с подземным стоком. В больших количествах сульфаты содержатся в шахтных водах и в промышленных стоках производств, в которых используется серная кислота, например, окисление пирита. Сульфаты выносятся также со сточными водами коммунального хозяйства и сельскохозяйственного производства. Ионная форма SO 4 2- характерна только для маломинерализованных вод. При увеличении минерализации сульфатные ионы склонны к образованию устойчивых ассоциированных нейтральных пар типа CaSO 4 , MgSO 4 . Содержание сульфатных ионов в растворе ограничивается сравнительно малой растворимостью сульфата кальция (произведение растворимости сульфата кальция L=6,1·10 -5). При низких концентрациях кальция, а также в присутствии посторонних солей концентрация сульфатов может значительно повышаться. Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Растения и другие автотрофные организмы извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества. После отмирания живых клеток гетеротрофные бактерии освобождают серу протеинов в виде сероводорода, легко окисляемого до сульфатов в присутствии кислорода. Концентрация сульфатов в природной воде лежит в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов часто колеблется от 5-10 до 60 мг/дм 3 , в дождевых водах - от 1 до 10 мг/дм 3 . В подземных водах содержание сульфатов нередко достигает значительно больших величин. Концентрация сульфатов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям и обычно коррелирует с изменением общей минерализации воды. Важнейшим фактором, определяющим режим сульфатов, являются меняющиеся соотношения между поверхностным и подземным стоком. Заметное влияние оказывают окислительно-восстановительные процессы, биологическая обстановка в водном объекте и хозяйственная деятельность человека . Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Поскольку сульфат обладает слабительными свойствами, его предельно допустимая концентрация строго регламентируется нормативными актами. Весьма жесткие требования по содержанию сульфатов предъявляются к водам, питающим паросиловые установки, поскольку в присутствии кальция сульфаты образуют прочную накипь. Вкусовой порог сульфата магния лежит в пределах от 400 до 600 мг/дм 3 , для сульфата кальция - от 250 до 800 мг/дм 3 . Наличие сульфата в промышленной и питьевой воде может быть как полезным, так и вредным . ПДК в сульфатов составляет 500 мг/дм 3 , ПДК вр - 100 мг/дм 3 . Не замечено, чтобы сульфат в питьевой воде влиял на процессы коррозии, но если используются свинцовые трубы, то концентрация сульфатов выше 200 мг/дм 3 может привести к вымыванию в воду свинца.

Сероуглерод

Прозрачная летучая жидкость с резким запахом. Может в больших количествах попадать в открытые водоемы со сточными водами комбинатов вискозного шелка, заводов искусственной кожи и ряда других производств. При содержании сероуглерода в количестве 30-40 мг/дм 3 наблюдается угнетающее влияние на развитие сапрофитной микрофлоры. Максимальная концентрация, не оказывающая токсического действия на рыб — 100 мг/дм 3 . Сероуглерод является политропным ядом, вызывающим острые и хронические интоксикации. Поражает центральную и периферическую нервную систему, вызывает нарушения сердечно-сосудистой системы. Оказывает поражающее действие на органы желудочно-кишечного тракта. Нарушает обмен витамина В6 и никотиновой кислоты. ПДК в — 1,0 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДК вр — 1,0 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности — токсикологический) , .

Скачать документ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ,
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ И АТОМНОМУ НАДЗОРУ

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОРТОФОСФАТОВ,
полифосфатов и фосфора общего в
питьевых, ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ
ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий нормативный документ устанавливает методику фотометрического определения полифосфатов, фосфора общего и растворенных ортофосфатов (фосфат-ионов) (в пересчете на РО 4) в пробах питьевых, природных и сточных вод при массовых концентрациях:

Таблица 1

Если массовая концентрация определяемого показателя превышает верхнюю точку градуировочного графика, анализируемую пробу разбавляют.

Если массовая концентрация определяемого показателя в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона измеряемых концентраций, то допускается разбавление пробы дистиллированной водой таким образом, чтобы концентрация определяемого показателя соответствовала регламентированному диапазону.

Определению мешают сероводород и сульфиды в концентрациях, превышающих 3 мг/дм 3 . Мешающее влияние устраняют, прибавляя перманганат калия к 100 см 3 анализируемой воды в таком количестве, чтобы при встряхивании в течение 1 - 2 минут сохранялась слабо-розовая окраска. Затем прибавляют реактивы в обратном, чем указано в методике порядке: сначала приливают раствор аскорбиновой кислоты, перемешивают и добавляют раствор смешанного молибденово-кислого реактива. В таком же порядке прибавляют реактивы в присутствии хроматов в концентрации более 2 мг/дм 3 .

Мешающее влияние нитритов устраняют добавлением сульфаминовой кислоты, входящей в состав смешанного молибденово-кислого реактива.

Мышьяк, ртуть, кремний мешают определению в концентрациях более 5 мг/дм 3 , ванадий и медь в концентрациях более 10 мг/дм 3 . Мешающее влияние кремния устраняется в ходе анализа за счет высокой кислотности используемого реактива, а также разбавлением пробы перед анализом. Влиянием мышьяка и металлов можно пренебречь, поскольку они, как правило, находятся в воде в концентрациях значительно ниже 10 мг/дм 3 .

1. ПРИПИСАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ

1.1. Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

Значения характеристик погрешности и её составляющих при доверительной вероятности Р = 0,95

1.2. Значение показателя точности методики используют при:

Оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

Оценке деятельности лабораторий на качество проведения испытаний;

Оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики в конкретной лаборатории.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ

Метод основан на взаимодействии ортофосфатов с молибдатом аммония в кислой среде с образованием молибдофосфорной кислоты, её восстановлением аскорбиновой кислотой в присутствии хлорида сурьмы с последующим фотометрическим измерением окрашенной в синий цвет восстановленной формы молибдофосфорной кислоты (молибденовой сини) при длине волны 880 - 890 нм.

Определение полифосфатов и фосфора общего проводят после предварительного гидролиза и/или минерализации их до ортофосфатов. Блок-схема анализа растворенных ортофосфатов, полифосфатов и фосфора общего приведена в Приложении 1.

3.1.4. Защитный экран для реактора минерализации, изготовленный из поликарбоната, толщиной 4,5 мм и высотой 37,5 см;

3.1.5. Колбы мерные вместимостью 50, 100, 1000 см 3 по ГОСТ 1770, 2 класс точности.

3.1.6. Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см 3 по ГОСТ 29227, 2 класс точности.

3.1.7. Пипетки с одной меткой вместимостью 1, 2, 5 и 10 см 3 по ГОСТ 29169, 2 класс точности.

3.1.8. Реактор для проведения минерализации с ячейками под круглые кюветы, обеспечивающий температуру 120 ± 2 °С.

3.1.9. Спектрофотометр, обеспечивающий проведение измерения при длине волны 880 - 890 нм, снабженный адаптером под круглые кюветы 16?100 мм.

3.1.10. Флаконы из темного стекла вместимостью 250, 500, 1000 см 3 (для хранения реактивов).

3.1.11. Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий хранение проб при температуре 2 - 6 °С.

3.1.12. Цилиндр мерный вместимостью 100, 250 см 3 по ГОСТ 1770, 2 класс точности.

Допускается использование других средств измерения с метрологическими характеристиками не хуже, чем у вышеуказанных, и вспомогательных устройств с техническими характеристиками не хуже, чем у вышеуказанных.

Примечание : Для мытья посуды не допускается использование синтетических моющих средств .

3.2. Реактивы и материалы

3.2.1. Аммоний молибденовокислый (молибдат аммония), х.ч. по ГОСТ 3765 или по ТУ 6-09-5086.

3.2.2. Аммоний надсернокислый (аммоний персульфат), ч.д.а. по ГОСТ 20478;

3.2.3. Аскорбиновая кислота, ч.д.а. ГФ X ФС 42-2668.

3.2.4. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или деминерализованная по ИСО 3696 (2-ой степени чистоты).

3.2.5. Кислота винная, ч.д.а. по ГОСТ 5817.

3.2.6. Кислота серная, х.ч. по ГОСТ 4204.

3.2.7. Натрий гидроокись (гидроксид), ч.д.а. по ГОСТ 4328.

3.2.8. Сульфаминовая кислота, ч.д.а по ТУ 6-09-2437.

3.2.9. Сурьма треххлористая (хлорид сурьмы), х.ч. по ТУ 6-09-17-252.

3.2.10. Хлороформ, х.ч. по ТУ 6-09-4263.

3.2.11. Пробирки (кюветы) 16?100 мм, круглые, с пластиковыми завинчивающимися пробками.

3.2.12. Салфетки из хлопчатобумажной ткани или бумажные салфетки.

3.2.13. Стаканы вместимостью 150, 250, 1000 см 3 по ГОСТ 25336.

3.2.14. Фильтры мембранные с диаметром пор 0,45 мкм по ГОСТ 25336.

3.2.15. Фильтры обеззоленные «синяя лента» по ТУ 6-09-1678-95. Допускается использовать реактивы более высокой квалификации, материалы с техническими характеристиками не хуже, чем у выше указанных или импортные аналоги.

4. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

4.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

4.2. При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила электробезопасности по ГОСТ 12.1.019.

4.3. Обучение работающих безопасности труда должно быть организовано в соответствии с ГОСТ 12.0.004.

4.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

5. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой фотометрического анализа и изучивший правила эксплуатации используемого оборудования.

6. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

температура воздуха 20 - 28 °С

относительная влажность воздуха не более 80 % при 25 °С

частота переменного тока (50 ± 1) Гц

напряжение в сети (220 ± 22) В.

7. ОТБОР И ХРАНЕНИЕ ПРОБ ВОДЫ

7.1. Отбор проб осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ Р 51953-2000 «Вода питьевая. Отбор проб.» Отбор проб воды осуществляют в стеклянные или полиэтиленовые флаконы. Объём отбираемой пробы не менее 250 см 3 .

7.2. Срок хранения проб не более 24 часов после отбора при температуре 2 - 6 °С. Если определение проводят в день отбора, то пробу не консервируют. Если проба не будет проанализирована в тот же день, то её консервируют хлороформом из расчета 2 - 3 см 3 на 1 дм 3 пробы. Консервированная проба хранится до пяти суток при температуре 2 - 6 °С.

7.3. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается:

Цель анализа, предполагаемые загрязнители;

Место, время отбора;

Шифр пробы;

Должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

8. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

8.1. Подготовка прибора

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

8.2. Приготовление растворов

8 .2 .1 . Приготовление раствора аскорбиновой кислоты , 20 г/дм 3

В мерной колбе вместимостью 100 см 3 растворяют 2,0 г аскорбиновой кислоты в небольшом количестве дистиллированной воды и доводят объём раствора до метки дистиллированной водой. Раствор хранят при температуре 2 - 6 °С не более 10 дней.

8 .2 .2 . Приготовление реактивов , входящих в состав смешанного молибденово -кислого реактива

8 .2 .2 .1 . Раствор молибдата аммония

В стакане растворяют 12,5 г молибдата аммония приблизительно в 200 см 3 дистиллированной воды.

8 .2 .2 .2 . Раствор хлорида сурьмы с винной кислотой

В стакане растворяют 0,235 г хлорида сурьмы и 0,6 г винной кислоты приблизительно в 100 см 3 дистиллированной воды.

8 .2 .2 .3 . Раствор сульфаминовой кислоты

В стакане растворяют 10 г сульфаминовой кислоты приблизительно в 100 см 3 дистиллированной воды.

8 .2 .3 . Приготовление смешанного молибденово -кислого реактива

В мерную колбу вместимостью 1000 см 3 наливают 300 см 3 дистиллированной воды, приливают при перемешивании 144 см 3 концентрированной серной кислоты. После охлаждения полученного раствора до комнатной температуры в ту же мерную колбу при перемешивании сливают полностью все растворы, приготовленные по п.п. 8.2.2.1 - 8.2.2.3. Объём раствора в колбе доводят дистиллированной водой до метки.

Раствор хранят во флаконе из темного стекла при комнатной температуре не более двух месяцев.

8 .2 .4 . Приготовление 0 ,5 моль/дм 3 раствора серной кислоты (0 ,5 М )

28 см 3 концентрированной серной кислоты (r = 1,84 г/см 3) осторожно смешивают приблизительно с 500 см 3 дистиллированной воды. После охлаждения объём раствора доводят до 1000 см 3 . Срок хранения 6 месяцев при комнатной температуре.

8 .2 .5 . Приготовление раствора гидроокиси натрия концентрации 1 моль/дм 3 (1 М )

В термостойком стакане вместимостью 1000 см 3 осторожно при перемешивании растворяют 40 г гидроокиси натрия в 500 - 600 см 3 дистиллированной воды. После полного охлаждения полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 , объём раствора доводят до метки дистиллированной водой. Срок хранения раствора 6 месяцев в полиэтиленовом флаконе при комнатной температуре.

Взвешивание и растворение гидроокиси натрия проводят в защитных очках, в перчатках, под тягой!

8 .2 .6 . Приготовление основного раствора фосфат -ионов с концентрацией 100 мг /дм 3

Основной градуировочный раствор с концентрацией фосфат-ионов 100 мг/дм 3 готовят из ампулы ГСО в соответствии с инструкцией по его применению. Срок хранения раствора 6 месяцев при температуре 2 - 6 °С.

8 .2 .7 . Приготовление рабочего раствора (I ) с концентрацией фосфат -ионов 10 мг /дм 3

В мерную колбу вместимостью 100 см 3 пипеткой помещают 10,0 см 3 основного раствора фосфат-ионов (100 мг/дм 3). Объём раствора доводят до метки дистиллированной водой. Срок хранения раствора 3 месяца при температуре 2 - 6 °С.

8 .2 .8 . Приготовление рабочего раствора (II ) с концентрацией фосфат -ионов 1 мг /дм 3

В мерную колбу вместимостью 50 см 3 пипеткой помещают 5,00 см 3 рабочего раствора (I) фосфат-ионов. Объём раствора доводят до метки дистиллированной водой. Раствор используют свежеприготовленным.

8.3. Установление градуировочной характеристики

В пробирки с завинчивающимися пробками последовательно приливают 0,4, 1,0, 2,5, 5,0 см 3 рабочего раствора (II) с концентрацией фосфатов 1 мг/дм 3 и 1,0, 1,5, 2,0 см 3 рабочего раствора (I) с концентрацией фосфатов 10 мг/дм 3 . В каждую пробирку прибавляют дистиллированную воду до объёма 9,00 см 3 - т.е. 8,6, 8,0, 6,5, 4,0 и 8,0, 7,5, 7,0 см 3 соответственно. Далее в пробирки прибавляют по 0,5 см 3 смешанного молибденово-кислого реактива. Не ранее чем через 2 минуты прибавляют 0,5 см 3 раствора аскорбиновой кислоты, закрывают пробирку завинчивающейся пробкой и перемешивают.

Через 15 - 20 минут измеряют оптическую плотность градуировочных растворов относительно холостой пробы при длине волны 880 - 890 нм:

В качестве холостой пробы используют дистиллированную воду с добавлением всех реактивов.

Концентрации ортофосфатов в растворах при установлении градуировочной характеристики равны соответственно: 0,04 - 0,10 - 0,25 - 0,50 - 1,00 - 1,50 - 2,00 мг/дм 3 .

По результатам измерений строят градуировочный график зависимости значения оптической плотности (ед. абс.) от концентрации ортофосфат ионов (мг/дм 3) или, если позволяют возможности спектрофотометра, сохраняют данные о градуировочной характеристике в памяти прибора.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят по одному градуировочному раствору перед выполнением каждой серии анализов. Градуировочную характеристику считают стабильной в случае, если полученное значение концентрации градуировочного раствора отличается от аттестованного значения не более чем на 10 %. Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется для одного градуировочного раствора, необходимо выполнить повторное измерение для этого градуировочного раствора с целью исключения результата измерения, содержащего грубую погрешность. Если градуировочная зависимость нестабильна, выясняют и устраняют причины нестабильности и повторяют контроль с использованием не менее 2-х других градуировочных растворов, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении отклонения результата строят новую градуировочную характеристику.

Градуировочную характеристику устанавливают заново при смене партии любого из реактивов, после ремонта спектрофотометра (фотоколориметра), но не реже одного раза в три месяца.

9. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

9.1. Определение ортофосфатов

При необходимости анализируемые пробы фильтруют через фильтр «синяя лента» или мембранный фильтр.

9,0 см 3 отфильтрованной пробы (или, при содержании ортофосфатов свыше 2,0 мг/дм 3 РО 4 , меньший её объём разбавленный до 9,0 см 3) наливают в пробирку с завинчивающейся пробкой, прибавляют 0,5 см 3 смешанного молибденово-кислого реактива и оставляют не менее чем на 2 минуты. Далее прибавляют 0,5 см 3 раствора аскорбиновой кислоты, закрывают пробирку завинчивающейся пробкой и перемешивают.

Через 15 - 20 минут проводят измерение оптической плотности (концентрации, мг/дм 3) анализируемой пробы относительно холостой пробы при длине волны 880 - 890 нм.

В качестве холостой пробы используют дистиллированную воду, проведенную через весь ход анализа.

9.2. Определение полифосфатов

5,0 см 3 отфильтрованной пробы или, при содержании полифосфатов свыше 2,0 мг/дм 3 РО 4 , меньший её объём, разбавленный до 5,0 см 3 , наливают в пробирку с завинчивающейся пробкой. В пробирку прибавляют 2,0 см 3 0,5 М серной кислоты, закрывают её завинчивающейся пробкой, устанавливают в предварительно нагретый до 120 ± 2 °С минерализатор и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут.

После охлаждения в пробирку прибавляют 2,0 см 3 1 М гидроокиси натрия, перемешивают раствор. Далее прибавляют 0,5 см 3 смешанного молибденово-кислого реактива и оставляют не менее чем на 2 минуты. Прибавляют 0,5 см 3 раствора аскорбиновой кислоты, закрывают пробирку и ещё раз перемешивают.

9.3. Определение фосфора общего

5,0 см 3 тщательно перемешанной анализируемой пробы (нефильтрованной!) или меньший её объём, доведенный до 5,0 см 3 , наливают в пробирку с завинчивающейся пробкой. Прибавляют 2,0 см 3 0,5 М серной кислоты и 0,1 г персульфата аммония закрывают пробирку пробкой, устанавливают в предварительно нагретый до 120 ± 2 °С минерализатор и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут.

После охлаждения в пробирку прибавляют 2,0 см 3 1 М гидроокиси натрия, перемешивают раствор. Далее прибавляют 0,3 см 3 смешанного молибденово-кислого реактива и оставляют не менее чем на 2 минуты. Прибавляют 0,3 см 3 раствора аскорбиновой кислоты, закрывают пробирку и ещё раз перемешивают.

Измерение оптической плотности проводят так же как описано в п. 9.1.

10. ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

10.1. Массовую концентрацию ортофосфатов (мг/дм 3 РО 4) в анализируемой пробе находят по градуировочному графику, учитывая предварительное разбавление пробы по формуле:

Х РО 4 - массовая концентрация ортофосфатов в анализируемой пробе, мг/дм 3 РО 4 ;

С гр. - массовая концентрация фосфатов, найденная по градуировочному графику, мг/дм 3 ;

V пробыРО 4 - объём анализируемый пробы воды, взятый для анализа, см 3 ;

10.2. Массовую концентрацию суммы полифосфатов (мг/дм 3 РО 4) в анализируемой пробе находят по формуле:

Х (РО 3) n - массовая концентрация полифосфатов в анализируемой пробе, мг/дм 3 РО 4 ;

V пробы(РО 3)n - объём анализируемый пробы воды, взятый для минерализации с серной кислотой по п. 9.2, см 3 ;

10 - общий объём раствора в пробирке, см 3 .

10.3. Массовую концентрацию фосфора общего (мг/дм 3 РО 4) в анализируемой пробе находят по градуировочному графику, учитывая предварительное разбавление пробы по формуле:

Массовая концентрация фосфора общего в анализируемой пробе, мг/дм 3 РО 4 ;

С гр. - массовая концентрация фосфатов, найденная по градуировочному графику, мг/дм 3 РО 4 ;

V пробыРобщ. - объём анализируемый пробы воды, взятый для минерализации с персульфатом аммония по п. 9.3 анализа, см 3 ;

10 - общий объём раствора в пробирке, см 3 .

Примечания : 1 . Если пробу предварительно разбавляют в мерной колбе , то это разбавление также учитывают при расчете концентрации .

2 . При необходимости представления результата анализа в пересчете на массовую концентрацию Р (мг/дм 3 ), её рассчитывают по формуле:

Х Р = 0,326?Х РО4 .

11. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты количественного анализа в протоколах анализов представляют в виде:

Х ± D; мг/дм 3 (Р = 0,95),

где D = d?0,01?С значение показателя точности (см. табл. 2).

Результаты измерений округляют с точностью до:

12. ОЦЕНКА ПРИЕМЛЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

12.1. При необходимости проверку приемлемости результатов измерений, полученных в условиях повторяемости (сходимости), осуществляют в соответствии с требованиями раздела 5.2. ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Расхождение между результатами измерений не должно превышать предела повторяемости (r). Значения r приведены в таблице 3.

12.2. При необходимости проверку приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, проводят с учетом требований раздела 5.3 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Расхождение между результатами измерений, полученными двумя лабораториями, не должно превышать предела воспроизводимости (R). Значения R приведены в таблице 3.

Таблица 3

13. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДИКИ В ЛАБОРАТОРИИ

13.1 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, промежуточной прецизионности и погрешности);

Контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры).

Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений и алгоритмы контрольных процедур (с использованием метода добавок, с использованием образцов для контроля и т.п.), а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории.

13.2. Контроль процедуры выполнения измерений с использованием метода добавок

Образцами для контроля являются реальные пробы воды, отобранные в традиционных точках контроля состава вод. Объем отобранной для контроля пробы должен соответствовать удвоенному объему, необходимому для проведения анализа по методике. Отобранный объем делят на две равные части, первую из которых анализируют в соответствии с методикой и получают результат анализа исходной рабочей пробы X 1 , а во вторую часть делают добавку анализируемого компонента (С) и анализируют в соответствии с методикой, получая результат анализа рабочей пробы с добавкой Х 2 . Результаты анализа исходной рабочей пробы X 1 и рабочей пробы с добавкой Х 2 получают по возможности в одинаковых условиях, т.е. их получает один аналитик с использованием одного набора мерной посуды, одних и тех же реактивов и т.д.

Результат контрольной процедуры К к рассчитывают по формуле:

К к = |Х 2 - Х 1 - С|,

Х 1 - результат анализа рабочей пробы;

Х 2 результат анализа рабочей пробы с добавкой анализируемого компонента;

С - величина добавки анализируемого компонента;

Решение об удовлетворительной погрешности принимают при выполнении условия:

К - норматив контроля погрешности, рассчитанный по формуле.

,

D ЛХ1 - значение характеристики погрешности измерения концентрации определяемого показателя в рабочей пробе (мг/дм 3);

D ЛХ2 - значение характеристики погрешности измерения концентрации определяемого показателя в рабочей пробе с добавкой (мг/дм 3).

Значения D ЛХ1 и D ЛХ2 в мг/дм 3 устанавливаются лабораторией при реализации методики и обеспечиваются контролем стабильности результатов измерений.

Примечание : Допустимо характеристику погрешности для результатов измерений (X 1 и Х 2) при внедрении методики в лаборатории рассчитывать по формуле: D Л = 0,84?D, где

D = 0,01?d?Х i ;

d - показатель точности (см. таблицу 2).

По мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений характеристику погрешности уточняют.

При превышении норматива контроля погрешности эксперимент повторяют. При повторном превышении указанного норматива К выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

БЛОК СХЕМА ПРОВЕДЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРТОФОСФАТОВ, ПОЛИФОСФАТОВ И ФОСФОРА ОБЩЕГО ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Фосфор относится к числу биогенных элементов, имеющих особое значение для развития жизни в водных объектах. Соединения фосфора встречаются во всех живых организмах, они регулируют энергетические процессы клеточного обмена. При отсутствии соединений фосфора в воде рост и развитие водной растительно-сти прекращается, однако избыток их также приводит к негативным последст-виям, вызывая процессы эвтрофирования водного объекта и ухудшение качества воды.

Соединения фосфора попадают в природные воды в результате процессов жиз-недеятельности и посмертного распада водных организмов, выветривания и рас-творения пород, содержащих фосфаты, обмена с донными осадками, поступления с поверхности водосбора, а также с бытовыми и промышленными сточными во-дами. Загрязнению природных вод фосфором способствуют широкое применение фосфорных удобрений, полифосфатов, содержащихся в моющих средствах, флотореагентов и др.

Фосфаты в воде могут присутствовать в виде различных ионов в зависимости от величины рН. В водах соединения фосфора, как минеральные, так и органические могут при-сутствовать в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Переход со-единений фосфора из одной формы в другую осуществляется довольно легко, что создает сложности при определении тех или иных его форм. Обычно идентификация их осуществляется по процедуре, с помощью которой проводят химический анализ сточных вод . В том случае, когда анализируют фильтрованную пробу воды, говорят о раство-ренных формах, в противном случае - о суммарном содержании. Содержание взвешенных соединений фосфора находят по разности. Определение растворен-ных фосфатов (ортофосфатов) при анализе сточных вод осуществляется по реакции с молибдатом аммония и аскорбиновой кислотой с образованием молибденовой сини в исходной водной пробе, в то время как для определения полифосфатов в сточной воде требуется предварительно перевести их в фосфаты путем кислого гидролиза.

Для получения сравнимых результатов оп-ределения соединений фосфора и однозначной их интерпретации важно строгое соблюдение условий предварительной обработки проб и процедуры анализа сточных вод , в частности при определении растворенных форм проба должна быть отфильтрова-на как можно быстрее после отбора через фильтр с размером пор 0,45 мкм.

Концентрация фосфатов в незагрязненных природных водах может составлять тысячные, редко сотые доли мг/дм 3 . Повышение их содержания свидетельствует о загрязнении водного объекта. Концентрация фосфатов в воде подвержена се-зонным колебаниям, поскольку она зависит от интенсивности процессов фото-синтеза и биохимического разложения органических веществ Минимальные концентрации соединений фосфора наблюдаются весной и летом, максимальные - осенью и зимой

Уменьшение содержания фосфатов в воде связано с потреблением его водными организмами, а также переходом в донные отложения при образовании нераство-римых фосфатов

В «Экологический мониторинг» вы можете заказать комплексный анализ питьевой воды, ливневых сточных вод и промышленных, хозбытовых стоков. Заказать , можно оставив заявку на , или воспользовавшись формой обратной связи.