Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами

Подождите немного. Документ загружается.

141

кания аналитической реакции и спектральные характеристики образую-

щихся продуктов.

Ориентировочное предельно допустимое значение содержания в во-

дах суммы металлов составляет 0,001 ммоль/л (ГОСТ 24902). Значения

ПДК для воды водоемов по отдельным металлам приведены ранее при

описании их физиологического воздействия.

Оборудование и реактивы



Воронка делительная на 50–100 мл с меткой «25 мл», пипетка-

капельница, пипетка на 2,0 мл со шприцем и соединительной трубкой,

склянка колориметрическая.

Дитизон очищенный, раствор аммиака очищенного, раствор буфер-

ный боратный (рН 8,0), углерод четыреххлористый очищенный.

Контрольная шкала образцов окраски для концентраций суммы ме-

таллов (0; 0,0001; 0,0002; 0,0003; 0,0005; 0,0008; 0,0010 ммоль/л) из со-

става комплекта-лаборатории либо приготавливается самостоятельно.

Приготовление растворов см. приложение 3.

Примечание. Чистота применяемых для определения суммы металлов реактивов,

растворов и посуды проверяется проведением холостого опыта, т.е.

выполняемого аналогично анализу, но с использованием дистилли-

рованной воды.

Подготовка к анализу: приготовление раствора

дитизона (0,01%)

В чистую склянку из темного стекла поместите на-

веску дитизона очищенного 0,01 г, налейте чистым мер-

ным цилиндром 100 мл четыреххлористого углерода

очищенного и тщательно перемешайте до растворения

(работать в вытяжном шкафу!). Срок годности рас-

твора дитизона – 6 месяцев при условии хранения в

герметично закрытой затемненной склянке.

Выполнение анализа

1. Делительную воронку ополосните несколько раз

анализируемой водой и налейте в нее до метки

«25 мл» анализируемую воду.



Очистка реактивов проводится по ГОСТ 18293.

142

2. Прибавьте туда же разными пипетками 1,0 мл

раствора буферного боратного и 2,0 мл раствора ди-

тизона.

3. Встряхивайте содержимое делительной воронки в

течение 1 мин.

Примечание. В процессе экстракции периодически сбрасывайте избыточное

давление паров четыреххлористого углерода в делительной во-

ронке, для чего располагайте ее вертикально краном вверх и слег-

ка приоткрывайте кран.

4. Откройте пробку и внесите в делительную во-

ронку пипеткой-капельницей 2 капли раствора очи-

щенного аммиака.

5. Воронку оставьте в вертикальном положении до

расслоения жидкости (около 10–20 мин.).

6. После расслоения органический (нижний) слой

слейте в колориметрическую склянку (около 2 мл).

7. Проведите визуальное колориметрирование про-

бы: окраску раствора в склянке сравните с кон-

трольной шкалой образцов окраски на белом фоне.

1 мин.

143

Примечание. Определение можно выполнять и при отсутствии делительной во-

ронки, используя коническую колбу со шлиф-пробкой на 100–

150 мл и мерный цилиндр. При этом пробу (25 мл) отбирают мер-

ным цилиндром и переносят в колбу. В ней же проводят обработку

пробы реактивами и экстракцию (при встряхивании содержимого

колба должна быть закрыта шлиф-пробкой, а сама пробка удержи-

вается рукой). Избыточное давление в колбе снимают осторожным

приоткрыванием пробки. (Избегать потери раствора!) После рас-

слоения жидкостей в колбе верхний (водный) слой осторожно сли-

вают через горловину колбы (можно отбирать верхний слой пор-

циями с помощью пипетки), а нижний (органический) слой вместе с

остатками верхнего (водного) переносят в колориметрическую про-

бирку.

Контроль точности анализа

Контроль точности анализа при определении суммы металлов может

быть выполнен путем тестирования эталонных растворов суммы метал-

лов (смеси цинка, меди и свинца в соотношениях 3:1:1).

Приготовление эталонных растворов суммы металлов приведено в

приложении 1.

6.5.3. Алюминий

По содержанию в земной коре алюминий занимает третье место по-

сле кислорода и кремния и составляет 8,8% ее массы. В почвах содер-

жится 150–600 мг/кг алюминия. Накоплению и миграции этого элемента

в почве способствует ее закисление. Одним из наиболее распространенных

природных соединений алюминия является боксит Al(OH)

. Растворимость

этого соединения в воде является функцией рН. При значениях рН < 4,5 в

растворе преобладают ионы Al

, при рН 5–6 – Al(OH)

, при рН > 7 –

Al(OH)

–

Алюминий относится к микроэлементам. Суточная потребность в

алюминии взрослого человека 35–49 мг. Общее содержание алюминия в

суточном смешанном рационе составляет 80 мг. Вместе с тем, ионы алю-

миния обладают токсичностью по отношению ко многим видам водных

живых организмов и человеку. Так, токсичность алюминия проявляется

во влиянии на обмен веществ и функцию нервной системы, а также в

способности воздействовать непосредственно на клетки – их размноже-

ние и рост. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в орга-

низме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10–20 раз увели-

чивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге, па-

ращитовидной железе, что может проявляться в нарушениях двигатель-

ной активности, судорогах, снижении или потере памяти, психопатиче-

ских реакциях.

144

К источникам поступления алюминия в природные воды можно от-

нести частичное растворение глин и алюмосиликатов, атмосферные

осадки, сточные воды различных производств (электротехническая,

авиационная, химическая, нефтеперерабатывающая промышленность,

машиностроение, строительство и др.).

В природных водах алюминий присутствует в ионной, коллоидной и

взвешенной формах, миграционная способность которых невысока. С

участием алюминия образуются довольно устойчивые комплексы, в том

числе органоминеральные, находящиеся в воде в растворенном или кол-

лоидном состоянии. Естественное содержание алюминия в водоисточни-

ках колеблется в широких пределах от единиц до сотен мкг/л; в некото-

рых кислых водах иногда его концентрация может достигать нескольких

граммов в 1 л. Это объясняется тем, что при закислении водоема нерас-

творимые формы алюминия переходят в растворимые, что способствует

резкому повышению его концентрации в воде.

Чрезвычайно актуальным является аналитическое определение алю-

миния в питьевой воде, т.к. основная масса воды источников хозяйствен-

но-питьевого назначения в процессе очистки проходит химическую во-

доподготовку (обработку) солями алюминия с целью ее осветления. По-

скольку алюминий вносится в воду в составе соответствующих солей

(преимущественно сульфата) и в ходе осветления воды выпадает в оса-

док при коагуляции или флокуляции, то говорят об остаточном содержа-

нии алюминия в воде, а соответствующий показатель, в связи с анализом

осветленной воды, часто называют «остаточный алюминий».

ПДК алюминия в природных водах или остающегося в воде после ее

обработки не должна превышать 0,5 мг/л (СанПиН 2.1.4.559-96,

ГН 2.1.5.689-98), лимитирующий показатель вредности – санитарно-

токсикологический.

Предлагаемый метод определения алюминия является унифициро-

ванным и соответствует ГОСТ 18165. Метод позволяет выполнять коли-

чественное экспрессное определение остаточного алюминия в питьевой,

природной и нормативно-очищенной сточной воде в производственных

полевых, лабораторных и др. условиях. Определение является визуально-

колориметрическим либо фотоколориметрическим и основано на спо-

собности катиона алюминия Al

образовывать с реактивом алюминоном

оранжево-красное комплексное соединение. Реакция протекает при

рН 4,5 в присутствии сульфата аммония.

Концентрация алюминия в анализируемой воде определяется по

окраске пробы путем визуального сравнения ее с окраской образцов кон-

трольной шкалы. В лабораторных условиях для повышения точности

анализа могут быть определены оптические плотности окрашенных проб

с помощью фотоэлектроколориметра типа КФК. Концентрация алюми-

145

ния в этом случае определяется по предварительно построенной градуи-

ровочной характеристике.

Метод практически специфичен при анализе природных поверхно-

стных вод и питьевой воды. Проведению анализа мешают: окисное желе-

зо (Fe

), хлор, фториды в концентрациях более 0,3 мг/л, полифосфаты –

более 0,2 мг/л. Влияние окисного железа и хлора до массовой концентра-

ции 0,5 мг/л устраняется восстановлением аскорбиновой кислотой. При

наличии в пробе воды активного хлора более 0,5 мг/л его влияние устра-

няется добавлением эквивалентного количества 0,01 моль/л экв. раствора

серноватистокислого натрия. Влияние фторидов и полифосфатов устра-

няется выпариванием пробы с серной кислотой.

Диапазон определяемых концентраций алюминия в воде – от 0,5 до

2,0 мг/л.

Оборудование и реактивы

Мерная склянка с метками «10 мл» с пробкой, пипетка-капельница

0,5 мл и 1,0 мл, флакон (на 100 мл) для приготовления раствора алюми-

нона, шпатель (ложечка).

Алюминон, аскорбиновая кислота, вода дистиллированная, раствор

буферный ацетатный, раствор сульфата аммония.

Контрольная шкала для определения алюминия (0,0; 0,5; 1,0;

2,0 мг/л) из состава тест-комплекта либо приготовленная самостоятельно

(приложение 1).

Приготовление растворов см. приложение 3.

Подготовка к работе: приготовление раствора

алюминона.

0,2 г алюминона (содержимое капсулы) перенесите во флакон на 100

мл. Добавьте дистиллированной воды, растворите алюминон, доведите

объем раствора до метки дистиллированной водой. Раствор использовать

не ранее, чем через неделю после приготовления.

Примечание. Раствор алюминона хранят в склянке из темного стекла. Срок хра-

нения раствора алюминона – не более 3 месяцев.

Выполнение анализа

1. Отберите в мерную склянку пробу воды до метки

«10 мл», предварительно ополоснув ее 2–3 раза ана-

лизируемой водой.

10 мл

20 мл

146

2. В ту же склянку пипеткой-капельницей до-

бавьте 0,5 мл раствора сульфата аммония и на

кончике шпателя аскорбиновой кислоты (10–

15 мг). Склянку закройте пробкой и встряхните

для перемешивания раствора.

Примечание. Неточность при дозировке аскорбиновой кислоты не влияет на

точность анализа.

3. Добавьте другой пипеткой 1,0 мл раствора

алюминона. Склянку закройте пробкой,

встряхните для перемешивания раствора и

выдержите 3–5 мин.

Примечание. Добавляйте растворы чистыми пипетками.

4. Добавьте туда же пипеткой 1 мл аце-

татного буферного раствора. Склянку за-

кройте пробкой и встряхните для переме-

шивания раствора.

раствора

сульфата аммония

0,5 мл

1 мл ацетатного

буферного

раствора

147

5. Раствор в склянке оставьте не менее чем на 20

мин. для полного развития окраски.

6. Проведите визуальное колориметрирование пробы.

Для этого склянку с пробой поместите на белое поле

контрольной шкалы и, освещая склянку рассеянным

белым светом достаточной интенсивности, определите

ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и со-

ответствующее ему значение концентрации алюминия

в мг/л.

При получении результата анализа учтите разбавление пробы чистой

водой (если оно имело место), введя поправочный коэффициент. Напри-

мер, при разбавлении пробы в 2 раза, т.е. при отборе 5 мл анализируемой

воды, полученное по шкале значение концентрации умножьте на 2.

Примечание. Для более точного определения концентрации алюминия может

быть измерена оптическая плотность пробы с помощью лаборатор-

ного фотоколориметра типа КФК. В этом случае для получения ре-

зультата анализа следует воспользоваться предварительно постро-

енной градуировочной характеристикой. При колориметрировании

проб с помощью фотоэлектроколориметра КФК-2 (светофильтр

«540») ориентировочная величина углового коэффициента состав-

ляет 0,74 в кюветах с длиной оптического пути 30 мм. Градуиро-

вочная характеристика значима и линейна в диапазоне концентра-

ций алюминия от 0,05 до 0,5 мг/л.

Контроль точности анализа

Контроль точности анализа может быть выполнен путем тестирова-

ния специально приготовленного раствора алюмокалиевых или алюмо-

аммонийных квасцов (по катиону Al

) при рН 4,5 в присутствии сульфа-

та аммония при концентрациях, равных значениям, приведенным для

образцов на контрольной шкале. Контрольные растворы приготавливают

весовым методом в лабораторных условиях по методике, приведенной в

ГОСТ 18165.

148

6.6. Некоторые важнейшие показатели

6.6.1. Фтор (фториды)

Фтор в виде фторидов может содержаться в природных и грунтовых

водах, что обусловлено его присутствием в составе некоторых почвооб-

разующих (материнских) пород и минералов. Этот элемент может добав-

ляться в питьевую воду в целях профилактики заболеваний кариесом.

Однако избыточные количества фтора оказывают вредное воздействие на

человека, вызывают разрушение зубной эмали. Кроме того, избыток фто-

ра в организме осаждает кальций, что приводит к нарушениям кальцие-

вого и фосфорного обмена. По этим причинам определение фтора в пить-

евой воде, а также грунтовых водах (например, воде колодцев и артези-

анских скважин) и воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения

является очень важным.

Предлагаемый метод определения фтора в воде (соответствует и

ГОСТ 4386) основан на реакции фторидов с лантанализаринкомплексо-

ном. При этом образуется окрашенное в синий цвет тройное комплексное

соединение фторида, трехвалентного лантана и ализаринкомплексона

следующего строения:

Определению мешают соединения алюминия, железа и повышенное

содержание органических веществ. Алюминий связывает фторид-ионы с

образованием комплексов AlF

и AlF

. Ввиду того, что содержание

алюминия в питьевой и природных водах, имеющих обычно рН 6–8, как

правило, очень незначительно, влиянием алюминия пренебрегают



На определение фтора в данной модификации метода оказывают за-

метное влияние соединения железа при концентрации более 2 мг/л. По-

этому в сильно железистых водах определение фтора данным методом не

проводят (для этой цели используют потенциометрический метод).



Алюминий практически нацело осаждается при рН=5,2 в виде Аl(ОН)

149

При повышенном содержании в анализируемой воде растворенных

органических веществ колориметрируемая жидкость приобретает другую

(маскирующую) окраску, отличающуюся по цвету от окраски, вызывае-

мой только фторидами. Для устранения этого явления пробу предвари-

тельно следует очистить от органических веществ – встряхивать воду с

небольшим количеством порошкообразного активированного угля, после

чего отфильтровать от угля и только после этого анализировать на со-

держание фтора.

ПДК фтора в питьевой воде для разных климатических районов со-

ставляет от 0,7 до 1,5 мг/л, лимитирующий показатель вредности – сани-

тарно-токсический.

Оборудование и реактивы

Склянка с метками «2,5»; «5,0»; «10» мл, мерный цилиндр, пипетка

градуированная, пипетка-капельница вместимостью 3 мл.

Водно-ацетоновый раствор реагентов.

Контрольная шкала образцов окраски для определения фторид-

аниона (0; 0,2; 0,7; 2,0 мг/л) из состава тест-комплекта либо приготовлен-

ная самостоятельно (приложение 1).

Приготовление растворов см. приложение 3.

Выполнение определения

1. Налейте анализируемую воду в колориметрическую

склянку до метки «2,5 мл».

2. Прибавьте к содержимому склянки до метки «5 мл»

смешанный водно-ацетоновый раствор реагентов. Склянку

закройте пробкой и перемешайте раствор.

3. Оставьте склянку на 15 минут для полного протекания

реакции.

150

4. Проведите визуальное колориметрирование пробы.

Для этого колориметрическую склянку держите над

белым полем контрольной шкалы на расстоянии

1-2 см от поверхности, освещая склянку рассеянным

белым светом достаточной интенсивности, наблюдай-

те окраску раствора сверху вниз. Определите ближай-

шее по окраске поле контрольной шкалы и соответст-

вующее ему значение концентрации фторид-анионов

в мг/л.

5. Результат анализа представьте в виде:

__________ мг/л

Для более точного определения концентрации фторидов оптическая

плотность пробы может быть измерена с помощью фотоэлектроколори-

метра. При колориметрировании проб с помощью фотоколориметра

МКМФ-02 (светофильтр «610») в кюветах с длиной оптического пути

5 мм ориентировочная величина углового коэффициента составляет 1,2.

Градуировочная характеристика линейна в диапазоне концентраций фто-

рид-аниона от 0 до 2,0 мг/л и более.

Контроль точности анализа

Контроль точности анализа при определении фторидов проводят с

использованием эталонных растворов с известным содержанием фторид-

аниона (см. приложение 1) либо с использованием поверенного (образцо-

вого) ион-селективного электрода потенциометрическим методом.

6.6.2. Хлор активный

Хлор может существовать в воде не только в составе хлоридов, но и

в составе других соединений, обладающих сильными окислительными

свойствами. К таким соединениям хлора относятся свободный хлор (Cl

гипохлорит-анион (ClO

–

), хлорноватистая кислота (HClO), хлорамины

(вещества, при растворении в воде которых образуются монохлорамин

Cl, дихлорамин NHCl

, трихлорамин NCl

). Суммарное содержание

этих соединений называют термином «активный хлор». Содержащие ак-

тивный хлор вещества подразделяют на две группы: сильные окислители –

хлор, гипохлориты и хлорноватистая кислота – содержат так называемый