Цель работы : определение количества взвешенных веществ в пробах сточных вод.

Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспензированных органических и неорганических веществ, планктона, а также различных микроорганизмов. Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и с режимом стока и зависит от таяния снега, пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.

Взвешенные вещества влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, растворенные компоненты поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а также на состав и распределение отложений и на скорость осадкообразования. Вода, в которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного использования по эстетическим соображениям.

Грубодисперсные примеси определяют гравиметрическим методом после их отделения путем фильтрования через фильтр "синяя лента" (преимущественно для проб с прозрачностью менее 10 см ).

Отбор проб. Объем проб воды должен быть не менее 2000 см 3 . Пробу воды не консервируют. Определение выполняют не позднее чем через сутки.

Оборудование и реактивы

Весы лабораторные; сушильный шкаф; эксикатор; фильтры бумажные «белая лента» и «синяя лента»; бюксы алюминиевые; воронки стеклянные; цилиндры мерные вместимостью 50, 100 см 3 ; стаканы термостойкие; вода дистиллированная.

Выполнение работы

1. Перед проведением анализа пробу воды в бутылке энергично взбалтывают, затем быстро сливают в мерные цилиндры по 50-2000 см 3 , в зависимости от предполагаемого содержания взвешенных частиц.

2. Вкладывают подготовленный взвешенный фильтр в стеклянную воронку и фильтруют через него отобранный объем пробы (фильтром «синяя лента»).

3. Ополаскивают мерную емкость несколько раз большими порциями фильтрата, перенося затем этот фильтрат на фильтр, промывают фильтр 1–2 см 3 дистиллированной воды для отмывания осадка от фильтрата.

4. Фильтр с осадком переносят в бюкс, высушивают в течение 2 ч при 105±2°С. Закрывают бюкс крышкой и охлаждают в эксикаторе в течение 30 мин.

5. Взвешивают бюкс с фильтром и осадком. При необходимости (привес более 250 мг) проводят повторное высушивание в течение 30 мин. Если разница в массе составляет не более 0,0002 г , высушивание считают законченным.

где m 1 – масса бюкса с фильтром и осадком, мг; m 2 – масса бюкса с чистым фильтром, мг; V – объем анализируемой воды, см 3 .

Таблица. Форма записи результатов анализа количества взвешенных веществ

Проба	Место отбора	Масса бюкса с чистым фильтром, мг	Масса бюкса с фильтром и осадком, мг	Объем пробы воды, см3

6. Сделать выводы по результатам анализа количества взвешенных веществ.

Взвешенные вещества - это нерастворимые в воде частицы, остающиеся на фильтре при пропускании анализируемой пробы через фильтр. Их определение проводят либо непосредственно после фильтрования пробы, высушивая остаток на фильтре до постоянной массы при 105-110 °С и взвешивая его, либо косвенно по разности между общим содержанием примесей и количеством растворенных веществ. Для определения взвешенных веществ можно применять фильтрование, центрифугирование или косвенный расчет. Выбор метода зависит от цели, состава оборудования лаборатории, количества и характера взвешенных веществ. Для точного определения неболь-

ших количеств (менее 50 мг/дм) применяют фильтрование через мембранный фильтр. Для анализа вод с большим содержание взвешенных веществ целесообразно использовать бумажный фильтр.

Выполнение анализа

Пробы для определения отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли. Определение лучше всего проводить сразу, но не позже чем через 1 сут. Консервировать их недопустимо.

необходимо отобрать пробу объемом не менее 1000 см; при больших содержаниях взвешенных веществ можно ограничиться меньшим

объемом - 500 см (хотя при использовании пробы объемом

1000 см результаты будут точнее).

Перед проведением определения обеззоленные фильтры предварительно готовят и проверяют. Для этого их нумеруют простым карандашом или шариковой ручкой, помещают в бюксы и высушивают в сушильном шкафу около 1 ч при 105-ПО °С до постоянной массы. Затем бюксы с фильтрами закрывают крышками, помещают в эксикатор и после охлаждения взвешивают с точностью 0,0002 г. После этого бюксы, открыв крышки, снова помещают в сушильный шкаф на 30 мин и взвешивают после охлаждения. Если масса бюксов с фильтрами будет отличаться не более чем на 0,0002 г, высушивание можно закончить.

Высушенные фильтры следует проверить на содержание растворимых примесей. Для этого их вкладывают в стеклянные воронки и промывают обессоленной водой, расходуя на это около 200 см 3 на каждый фильтр. Промытые фильтры помещают в бюксы и снова высушивают до постоянной массы. Если масса фильтра до и после промывки изменяется меньше, чем на 0,001 г, то фильтры этой партии можно использовать без предварительного промывания сразу после высушивания. В противном случае, необходимо их предварительно промыть обессоленной водой или использовать фильтры из другой партии. Данную проверку следует проводить для каждой новой партии фильтров.

Отмеряют цилиндром 1000 см 3 тщательно перемешанной пробы (или меньший объем, но такой, чтобы в нем содержалось не менее 100-250 мг взвешенных веществ) и фильтруют через высушенный и предварительно взвешенный бумажный фильтр.

Перед началом фильтрования фильтр следует смочить несколькими каплями обессоленной воды и осторожно вложить в воронку. Первые порции фильтрата (100-200 см 3) могут содержать волокна фильтрата, поэтому их следует вернуть в анализируемую пробу. По окончании фильтрования стенки сосуда, в котором находилась проба, обмывают обессоленной водой, чтобы смыть приставшие частицы взвешенных веществ, и сливают ее на тот же фильтр. Затем фильтр промывают 1- 2 раза небольшими порциями (по 10-15 см 3) обессоленной воды, помещают в тот же бюкс, в котором они взвешивались, и высушивают в сушильном шкафу при 105-110 °С до постоянной массы. По окончании высушивания бюкс с фильтром снова взвешивают.

При фильтровании пробы и промывании фильтра во избежание потерь его заполняют жидкостью не более, чем на % его объема.

Обработка результатов

где т - масса бюкса с высушенным фильтром и осадком взвешенных веществ, г; т 0 - масса того же бюкса с высушенным фильтром до

операции фильтрования, г; К пр - объем пробы воды, взятый для ана-

Если для анализа отбирается проба объемом 1000 см, то формула упрощается.

РД 52.24.468-2005

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН ГУ «Гидрохимический институт»

2. РАЗРАБОТЧИКИ Л.В. Боева, канд. хим. наук, А.А. Назарова, канд. хим. наук

3. УТВЕРЖДЕН Заместителем руководителя Росгидромета 15.06.2005 г.

4. СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ АТТЕСТАЦИИ МВИ Выдано метрологической службой ГУ «Гидрохимический институт» 30.12.2004 г. № 112.24-2004.

5. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ ЦКБ ГМП за номером РД 52.24.468-2005 от 30.06.2005 г.

6. ВЗАМЕН РД 52.24.468-95 «Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации взвешенных веществ и общего содержания примесей в водах весовым методом»

Введение

Взвешенные вещества - это вещества, которые остаются на фильтре при использовании того или иного способа фильтрования. Общепринятым является отнесение к ним частиц минерального и органического происхождения, остающихся на фильтре при фильтровании пробы через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм.

Общее содержание примесей - сумма всех растворенных и взвешенных веществ, которые определяют выпариванием нефильтрованной пробы воды, высушиванием полученного остатка при 105 °C до постоянной массы и взвешиванием.

РД 52.24.468-2005

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА И ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ
ПРИМЕСЕЙ В ВОДАХ. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ
ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения 2005-07-01

1. Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее - методика) массовой концентрации взвешенных веществ (более 5 мг/дм 3) и общего содержания примесей (более 10 мг/дм 3) в поверхностных водах суши и очищенных сточных водах гравиметрическим методом.

2. Характеристики погрешности измерения

2.1. При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице .

2.2. Значения показателя точности методики используют при:

Оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;

Оценке деятельности лабораторий на качество проведения измерений;

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

Таблица 1 - Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (P = 0,95)

3.1.1. Весы аналитические 2 класса точности по ГОСТ 24104-2001 . 3.1.2. Цилиндры мерные по ГОСТ 1770-74 вместимостью: 100 см 3 - 6 шт. 250 см 3 - 6 шт. 500 см 3 - 1 шт. 1 дм 3 - 1 шт. 3.1.3. Колбы конические по ГОСТ 25336-82 вместимостью: 500 см 3 - 6 шт. 1 дм 3 - 6 шт. 3.1.4. Стакан термостойкий по ГОСТ 25336-82 вместимостью: 500 см 3 - 1 шт. 3.1.5. Стаканчики для взвешивания (бюксы) низкие по ГОСТ 25336-82 диаметром не более 6 см - 6 шт. 3.1.6. Чашки фарфоровые по ГОСТ 9147-80 вместимостью 100 - 150 см 3 - 6 шт. 3.1.7. Тигли фарфоровые с крышками по ГОСТ 9147-80 диаметром 25 - 35 мм - 6 шт. 3.1.8. Чашки биологические низкие (Петри) по ГОСТ 25336-82 диаметром 100 - 150 мм - 2 шт. 3.1.10. Шкаф сушильный общелабораторного назначения. 3.1.11. Печь муфельная по ТУ 79 РСФСР 337-72. 3.1.12. Плитки электрические по ГОСТ 14919-83 . 3.1.13. Баня водяная. 3.1.14. Устройство для фильтрования проб под вакуумом с использованием мембранных фильтров или воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82 диаметром 6 - 8 см - 6 шт. 3.1.15. Пинцет. Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в . 3.2. При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы 3.2.1. Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 , ч.д.а. 3.2.2. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 . 3.2.3. Фильтры мембранные любого типа, устойчивые к нагреванию до 110 °C, диаметром не более 6 см, с диаметром пор 0,45 мкм или фильтры бумажные обеззоленные «синяя лента», диаметром не более 11 см по ТУ 6-09-1678-86. 3.2.4. Бумага фильтровальная. 4. Метод измерения Гравиметрический метод определения массовой концентрации взвешенных веществ основан на фильтровании пробы воды через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм и взвешивании полученного осадка после высушивания его до постоянной массы. Гравиметрический метод определения суммарной массовой концентрации растворенных и взвешенных веществ (общего содержания примесей) основан на выпаривании известного объема нефильтрованной анализируемой воды на водяной бане, высушивании остатка при 105 °C до постоянной массы и взвешивании. Массовую концентрацию растворенных веществ (сухой остаток) можно определить расчетным методом. 5. Требования безопасности, охраны окружающей среды 5.1. При выполнении измерений массовой концентрации взвешенных веществ в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в государственных стандартах и соответствующих нормативных документах. 5.2. По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся ко 2, 3 классам опасности по ГОСТ 12.1.007-76 . 5.3. Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 . 5.4. Особых требований по экологической безопасности не предъявляется. 6. Требований к квалификации операторов К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием, освоившие методику. 7. Условия выполнения измерений При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия: Температура воздуха (22 ± 5) °C; Атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.); Влажность воздуха не более 80 % при 25 °C; Напряжение в сети (220 ± 10) В; Частота переменного тока (50 ± 1) Гц. 8. Отбор и хранение проб Отбор проб производят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05-85 , ГОСТ Р 51592-2000 . Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04-81 и ГОСТ Р 51592-2000 . Пробы не консервируют. Определение взвешенных веществ и общего содержания примесей следует проводить в возможно более короткий срок после отбора. При невозможности этого пробы хранят в холодильнике не более 7 сут. При отборе следует избегать попадания в пробу нефтяной пленки, масел и жиров, присутствие которых может исказить результаты определения взвешенных веществ и общего содержания примесей. 9. Подготовка к выполнению измерений 9.1. Подготовка мембранных фильтров Фильтры кипятят в дистиллированной воде 5 - 10 мин. Кипячение проводят 3 раза, сливая после каждого раза воду и заменяя ее свежей. Затем фильтры помещают в чашки Петри и сушат в сушильном шкафу при 60 °C в течение часа. Чистые фильтры хранят в закрытых чашках Петри. Перед использованием фильтр маркируют мягким карандашом, с помощью пинцета помещают в маркированный бюкс, сушат при 105 °C в течение часа, охлаждают в эксикаторе и взвешивают закрытый бюкс с фильтром на аналитических весах. 9.2. Подготовка бумажных фильтров Бумажные обеззоленные фильтры «синяя лента» маркируют, складывают, помещают в воронки и промывают 100 - 150 см 3 дистиллированной воды. Затем пинцетом вынимают фильтр из воронки, помещают в сложенном виде в маркированный бюкс и высушивают в сушильном шкафу при 105 °C в течение часа. Охлаждают бюксы с фильтрами в эксикаторе и, закрыв их крышками, взвешивают на аналитических весах. Повторяют процедуру сушки до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг. 9.3. Подготовка тиглей Фарфоровые тигли с крышками промывают раствором соляной кислоты, затем дистиллированной водой, сушат, прокаливают при 600 °C в течение 2 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Повторяют прокаливание до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг. 9.4. Приготовление раствора соляной кислоты 30 см 3 соляной кислоты смешивают с 170 см 3 дистиллированной воды. 10. Выполнение измерений Подготовленный и взвешенный мембранный фильтр закрепляют в устройстве для фильтрования. Тщательно перемешивают пробу воды и сразу же отмеривают цилиндром необходимый для анализа объем. Последний зависит от количества взвешенных веществ. Масса осадка взвешенных веществ на фильтре должна быть не менее 2 мг и не более 200 мг. Пропускают воду через фильтр, добавляя ее порциями из цилиндра. Приставший к стенкам воронки для фильтрования осадок смывают на мембранный фильтр порцией фильтрата. По окончании фильтрования фильтр с осадком дважды промывают охлажденной дистиллированной водой порциями не более 10 см 3 , извлекают пинцетом из устройства для фильтрования, помещают в тот же бюкс, подсушивают сначала на воздухе, а затем в сушильном шкафу при 105 °C в течение часа, после чего взвешивают. Повторяют процедуру сушки до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг при массе осадка менее 50 мг и 1 мг при массе более 50 мг. Использование бумажных фильтров допускается в случае отсутствия в лаборатории устройств для мембранного фильтрования. При использовании бумажных фильтров в протоколе делают соответствующую запись. Взвешенный бумажный фильтр помещают в воронку, смачивают небольшим количеством дистиллированной воды для хорошего прилипания и фильтруют отмеренный объем тщательно перемешанной анализируемой воды (см. ). По окончании фильтрования дают воде полностью стечь, затем фильтр с осадком трижды промывают охлажденной дистиллированной водой порциями не более 10 см 3 , осторожно вынимают пинцетом и помещают в тот же бюкс, в котором его взвешивали до фильтрования. Фильтр высушивают 2 ч при 105 °C, охлаждают в эксикаторе и, закрыв бюкс крышкой, взвешивают. Повторяют процедуру сушки, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг при массе осадка менее 50 мг и 1 мг при массе более 50 мг. Чашки для упаривания помещают на водяную баню, заполненную дистиллированной водой, в них постепенно приливают тщательно перемешанный отмеренный объем анализируемой воды, содержащий от 10 до 250 мг примесей, и упаривают до объема 5 - 10 см 3 . Упаренную пробу количественно переносят в тигель, промывая чашку 2 - 3 раза дистиллированной водой порциями по 4 - 5 см 3 . Упаривают пробу в тигле досуха. После выпаривания дно тигля для удаления загрязнения обтирают фильтровальной бумагой, смоченной раствором соляной кислоты, и ополаскивают дистиллированной водой. Тигли переносят в сушильный шкаф, сушат при 105 ° С в течение 2 ч, охлаждают в эксикаторе, закрывают крышками и взвешивают. Повторяют процедуру сушки и взвешивания до тех пор, пока разница между взвешиваниями не будет менее 0,5 мг. 11. Вычисление и оформление результатов измерений 11.1.Массовую концентрацию взвешенных веществ в воде X , мг/дм 3 , рассчитывают по формуле (1) где - масса бюкса с мембранным или бумажным фильтром с осадком взвешенных веществ, г; Масса бюкса с мембранным или бумажным фильтром без осадка, г; V - объем профильтрованной пробы воды, дм 3 . 11.2. Общее содержание примесей (суммарная концентрация растворенных и взвешенных веществ) X 1 мг/ дм 3 , рассчитывают по формуле (2) где m 1 - масса тигля, г; m 2 - масса тигля с высушенным остатком, г; V - объем пробы воды, взятый для упаривания, дм 3 . 11.3. Сухой остаток Х 2 , мг/дм 3 , рассчитывают по формуле Х 2 = Х 1 - Х , (3) где: Х 1 - общее содержание примесей, мг/дм 3 ; X - массовая концентрация взвешенных веществ, мг/дм 3 . 11.4. Результаты измерения определяемых показателей X , X 1 X 2 , мг/дм 3 , в документах, предусматривающих их использование, представляют в виде: X ± D ; X 1 ± D 1 ; X 2 ± D 2 (P = 0,95), (4) где ± D , ± D 1 границы характеристик погрешности измерения взвешенных веществ и общего содержания примесей, мг/дм 3 (таблица); ± D 2 - границы характеристик погрешности расчета сухого остатка, мг/дм 3 . D 2 рассчитывают по формуле (5) Численные значения результата измерения массовой концентрации должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности. 11.4. Допустимо представлять результат в виде: X ± D л , X 1 ± D 1л , X 2 ± D 2л (P = 0,95) при условии D л (D 1л , D 2л ) < D (D 1 , D 2 ), (6) где ± D л - границы характеристик погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемые контролем стабильности результатов измерений, мг/дм 3 . Примечание - Допустимо характеристику погрешности результатов измерений при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения D л = 0,84 · D с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов измерений. 12. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории 12.1. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает: Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры); Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости). 12.2. Алгоритм оперативного контроля повторяемости 12.2.1. Контрольную процедуру при контроле повторяемости осуществляют с использованием рабочей пробы. Для этого отобранную пробу воды тщательно взбалтывают, делят на две части, и выполняют процедуру измерений в соответствии с или . 12.2.2. Результат контрольной процедуры для взвешенных веществ (общего содержания примесей) r к (r " к ) рассчитывают по формуле r к = | X - X" |, r" к = | X 1 - X" 1 | (7) где X , X" (X 1 , X" 1 ) - результаты контрольных измерений массовой концентрации определяемого показателя, мг/дм 3 . 12.2.3. Норматив контроля повторяемости r п рассчитывают по формуле r п = 2,77 · s r , (8) где s r - показатель повторяемости методики (таблица ), мг/дм 3 . 12.2.4. Результат контрольной процедуры должен удовлетворять условию r к £ r п или r" к £ r п (9) 12.2.5. Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию (9) процедуру измерения признают удовлетворительной. При несоблюдении условия (9) выполняют еще два измерения и сравнивают разницу между максимальным и минимальным результатами с нормативом контроля равным 3,6 · s r . В случае повторного превышения предела повторяемости выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению. 12.3. Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории. 13. Оценка приемлемости результатов, полученных в условиях воспроизводимости Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений и в качестве окончательного может быть использовано их общее среднее значение. Значение предела воспроизводимости рассчитывают по формуле R = 2,77 s R (10) При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 . Примечание - Оценка приемлемости проводится при необходимости сравнения результатов измерений, полученных двумя лабораториями. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» СВИДЕТЕЛЬСТВО № 112.24-2004 об аттестации методики выполнения измерений Методика выполнения измерений массовой концентрации взвешенных веществ и общего содержания примесей в водах весовым методом разработанная ГУ «Гидрохимический институт» (ГУ ГХИ) и регламентированная РД 52.24.468-2005 аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96 с изменениями 2002 г. Аттестация осуществлена по результатам экспериментальных исследований В результате аттестации установлено, что методика соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками: 1. Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (P = 0,95) Диапазон измеряемых массовых концентраций X , мг/дм 3 Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) s r , мг/дм 3 Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) s r , мг/дм 3 Показатель точности (границы погрешности при вероятности P = 0,95) ± D , мг/дм 3 Взвешенные вещества От 5 до 50 включ. От 10до 100 включ. 2. Диапазон измерений, значения пределов повторяемости при доверительной вероятности P = 0,95 3. При реализации методики в лаборатории обеспечивают: Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры); Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости). Алгоритм оперативного контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.468-2005. Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории. Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова

Качество природных вод характеризуется показателями, которые определяются на основе физико-химического анализа воды. Показатели, необходимые для качественной характеристики воды, определяются в зависимости от предъявляемых к ней требований со стороны потребителей. Так, например, для питьевых вод одними из важнейших показателей являются те, которые характеризуют наличие в воде вредных для человека микроорганизмов, в то время как эти показатели совершенно не принимают во внимание для вод, предназначенных для питания паровых котлов. С другой, стороны, такие показатели, как содержание в воде солей кальция, магния и кремнекислоты, имеющие первенствующее значение для паросилового хозяйства, почти не принимаются во внимание в системах городского водоснабжения.

Ниже рассматриваются показатели качества природных вод, применяемых на паросиловых установках.

а) Взвешенные вещества 1

1 См. ГОСТ 3351-46.

Содержание в воде взвешенных веществ определяется путем пропускания данной пробы воды через бумажный фильтр, который затем высушивается при температуре 105°-110° С до постоянного веса и выражается в миллиграммах на литр. Такой способ непосредственного определения взвешенных веществ в воде является наиболее точным, но пригоден лишь при эпизодических определениях, так как требует достаточно продолжительного времени, особенно учитывая незначительное содержание взвеси в природных водах (исключая весенние паводки). Поэтому для оперативного и частого определения взвешенных веществ в воде пользуются экспрессметодами, заключающимися в косвенном определении содержания взвешенных веществ по прозрачности и мутности воды.

Прозрачность воды определяется двумя способами: по шрифту или по кресту. Для первого способа применяют градуированный на сантиметры стеклянный цилиндр с высотой шкалы 30 см, под дно которого подложен какой-либо текст со шрифтом определенного размера. Прозрачность воды при этом определяется в сантиметрах высоты столба воды, сквозь который еще можно прочесть текст. Прозрачность по кресту определяют в стеклянной трубке длиной 350 см, диаметром 30 см, на дне которой помещают белый кружок с проведенными на нем крестообразно двумя диаметрами толщиной 1 мм и четырьмя точками между ними. Прозрачность по кресту также выражается в сантиметрах высоты столба воды, сквозь который еще виден крест с точками.

Мутность воды определяют путем сравнения анализируемой воды с определенными эталонами мутности, приготовленными искусственным путем, и выражается в миллиграммах на литр. Показатель мутности воды пропорционален содержанию в воде взвешенных веществ, чего нельзя сказать о показателе прозрачности воды. Оба указанных косвенных метода определения взвешенных веществ в воде страдают субъективностью, так как основаны на зрительном впечатлении.

Содержащаяся в природных водах взвесь содержит органические и минеральные вещества. Для определения тех и других взвешенные вещества, задержанные на бумажном фильтре и высушенные до 105-110°С, прокаливают. При этом органические вещества сгорают, а минеральные вещества остаются и выражаются в анализе в виде показателя - «взвешенные вещества прокаленные» в миллиграммах на литр. Разность между взвешенными веществами и взвешенными веществами прокаленными определяет, следовательно, содержание в воде органических взвешенных веществ.

б) Сухой остаток

Сухой остаток определяют путем выпаривания профильтрованной воды (т. е. освобожденной от взвешенных веществ) и высушивания полученного остатка при температуре 105-110°С. Сухой остаток выражают в миллиграммах на литр. Таким образом, величина сухого остатка воды определяет содержание в ней молекулярно- и коллоидно-растворенных веществ.

Сухой остаток природных вод состоит из минеральных и органических веществ. Минеральный остаток воды определяют подсчетом путем суммирования полученных в результате полного анализа воды величин содержания в ней различных катионов и анионов. Органические вещества определяют по разности между сухим остатком и минеральным остатком. Этот показатель является несколько условным, поскольку, помимо органических веществ, в эту величину может входить кристаллизационная и гидратная вода.

в) Окисляемость

Другим косвенным показателем содержания в воде органических веществ является величина ее окисляемости, которая показывает расход кислорода (или перманганата калия КМп0 4) на окисление органических веществ в определенных условиях и выражается в миллиграммах кислорода или перманганата на 1 л воды.

г) Жесткость воды

Жесткостью воды называют величину содержания в ней катионов кальция и магния, выраженную в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды (мг-экв/л). Для конденсатов и глубоко умягченных вод, величина жесткости которых очень мала, удобнее выражать ее в микрограмм-эквивалентах на литр, сокращенно мкг-экв/л, которая меньше предыдущей величины в 1 000 раз.

д) Щелочность воды

Щелочность воды выражается в тех же единицах, что и жесткость, и показывает суммарное содержание в ней гидроксильных ОН - , карбонатных CO 3 2- и бикарбонатных, НСО 3 - анионов. Возможно раздельное определение гидратной, карбонатной и бикарбонатной щелочи. В природных водах щелочность преимущественно бикарбонатная.

е) Концентрация водородных ионов

Эта величина характеризует реакцию воды: кислая, щелочная, нейтральная. Химически чистая вода имеет нейтральную реакцию, при этом часть молекул воды диссоциирована на ионы:

Н 2 О ↔ Н + +ОН - .

Степень этой диссоциации ничтожна: из 10 000 000 молекул воды только одна молекула распадается на ионы, т. е. 1:10 000 000 (одна/десятимиллионная часть). Это число, как мы указывали выше, можно изобразить так: 10 -7 , а для упрощения записи принято концентрацию ионов водорода выражать через показатель степени десяти с обратным знаком, обозначая ее символом рН. При нейтральной реакции воды концентрации ионов Н + и ОН - одинаковы и равны 7. Эта величина является нейтральной границей. При уменьшении этой величины будет уменьшаться знаменатель дроби, и величина дроби увеличится. Следовательно, при рН менее 7 концентрация ионов водорода увеличивается и реакция воды будет кислой, а при увеличении рН - щелочной.

1 Это является отрицательным логарифмом указанной величины.

Несмотря на столь незначительную степень электролитической диссоциации воды, абсолютное количество ионов Н + и ОН - вследствие огромного количества молекул воды составляет внушительное число. Так, например, если в нашем стакане воды общее число молекул, как указывалось выше, составляет около 10 25 , то при нейтральной реакции число ионов водорода в этом стакане будет равно 10 18 и столько же будет ионов гидроксила.

Этот показатель качества воды определяют путем фильтрования определенного объема воды через бумажный фильтр и последующего высушивания осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

Для анализа берут 500 – 1000 мл воды. Фильтр перед работой взвешивают. После фильтрования осадок с фильтром высушивают до постоянной массы при 105°C, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Весы должны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы.

где m 1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г;

m 2 – масса бумажного фильтра до опыта, г;

V – объем воды для анализа, л.

Лабораторная работа № 8.

«Подготовка проб почвы к анализу»

Цель работы : освоить методику пробоподготовки почвы к последующему анализу.

Большинство анализов почвы проводят из образцов, просушенных до воздушно-сухого состояния, измельченных в ступке и просеянных через сито с отверстиями 1 мм. Поэтому подготовка почвы к анализу заключается в доведении образца до воздушно-сухого состояния, отделении включений и новообразований (корней, валунов, журавчиков, железо-марганцевых конкреций и др.), взятии средней пробы, измельчении образца и просеивании почвы через сито.

Оборудование и материалы:

1.Фарфоровая ступка с пестиком.

2.Почвенное сито с отверстиями 1 мм.

3.Картонные коробки размером 20 × 10 × 8 и 10 × 8 × 5 см с крышками.

4.Листы плотной бумаги, совочки, шпатели.

Ход работы:

Образец воздушно-сухой почвы весом 0.5-1 кг рассыпают в виде прямоугольника на листе плотной бумаги. Совочком или шпателем прямоугольник почвы делят по диагонали на четыре части. Одну часть помещают в фарфоровую ступку и осторожно растирают деревянным пестиком (или пестиком с резиновым наконечником), чтобы разрушить комки, но не механические элементы, остальные три части смешивают и ссыпают в картонную коробку размером 20 × 10 × 8 см на длительное хранение и для повторных анализов.

Растертую в ступке почву просеивают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Не прошедшую через сито почву вновь измельчают и просеивают. Так продолжают до тех пор, пока на сите не останется только каменистая часть почвы (гравий, камни).

Растертую и про сеянную через сито почву помещают в небольшую (10 × 8 × 5 см) картонную коробку, снабженную этикеткой.эту часть почвы и используют для большинства анализов.

Для каждого вида анализа берут из растертого образца свою среднюю пробу различного веса. С этой целью образец почвы высыпают на лист бумаги, разравнивают тонким слоем и делят на квадраты со сторонами 5- 6 см. Из каждого квадрата ложкой или шпателем берут немного почвы, составляя из взятого среднюю пробу необходимого веса.

Лабораторная работа № 9.

«Анализ водной вытяжки почв»

Цель работы: установление количества и качества воднорастворимых солей, находящихся в почве и ее отдельных горизонтах. Наибольшее количество этих солей содержится в солончаковых почвах и в нижних горизонтах черноземов, сероземов и каштановых почв.

Реактивы: Дистиллированная вода без СО 2 . Бутыль емкостью 5-10 л заполняют на ¾ объема дистиллированной водой специальной установки. Если требуется 2/3 объема. Воду хранят в бутыли или колбе, закрытой пробкой, с сифоном и хлоркальциевой трубкой, заполненной аскаритом или натронной известью.

Приготовление водной вытяжки:

На технических веса берут навеску, соответствующую 50 или 100 г сухой почвы. Навеску помещают в сухую колбу емкостью 500 – 750 мл и приливают 5 – кратный объем дистиллированной воды, не содержащей CO 2 , так как в присутствии CO 2 происходит растворение карбонатов кальция и магния с образованием гидрокарбонатов. В этом случае сухой остаток и общая щелочность вытяжки получаются завышенными.

Колбу закрывают резиновой пробкой и встряхивают 2-3 мин, после чего вытяжку пропускают через сухой беззольный складчатый фильтр. Фильтрование следует производить в комнате, свободной от паров кислот и аммиака. Воронка для фильтрования должна иметь диаметр 15 – 20 см. Край фильтра должен лежать на 0,5 – 1 см ниже края воронки. Если фильтр возвышается над краем воронки, по краю фильтра образуется выцветы солей, и концентрация их в фильтрате снижается. Чтобы фильтр не прорвался под тяжестью почвы и вытяжки, под него следует подложить простой беззольный фильтр диаметром 9 см. Предварительно фильтр рекомендуется 2-3 раза промыть дистиллированной одной удаления адсорбированных кислот.

Если используют фильтры из обычной (необеззоленной) фильтровальной бумаги, их следует заранее обрабатывать 1%-ным раствором HCl (до отсутствия реакции на Ca 2+), а промыть дистиллированной водой от Cl - (проба с AgNO 3), после чего фильтры высушивают на воздухе или в сушильном шкафу при температуре выше 50°С. Такая обработка необходима потому, что простая фильтрованная бумага содержит примеси минеральных веществ и среди этих примесей больше всего кальция. Перед тем как вылить на фильтр, содержимое колбы встряхивают, чтобы взмутить на навеску, и на фильтр стараются перенести, по возможности, всю почву. Это необходимо для того, чтобы частички почвы забили поры фильтра, что способствует получению прозрачного фильтрата. При вливании струю суспензии направляют на боковую стенку фильтра, чтобы он не прорвался. Первую порцию фильтрата (~10 мл) собирают в химический стакан и выбрасывают. Это делают для того, бы исключить влияние компонентов фильтра на состав вытяжки. Последующие порции перефильтровывают до тех пор, пока вытяжка не станет прозрачной. Поэтому вытяжку фильтруют сначала в ту же колбу, из которой была вылита суспензия. Как только фильтрат станет прозрачным, его собирают в чистую колбу емкостью 250 – 500 мл, а мутный фильтрат из первой колбы выливают на фильтр.

Во время фильтрования следят за скоростью фильтрования, окраской и прозрачностью фильтрата. Если почва не блочная и содержит много растворимых солей, то фильтрация идет быстро и фильтрат получается прозрачным, бесцветным, так как катионы солей препятствуют пентизации почвенных коллоидов. Если же солей в почве мало, коллоиды забивают поры фильтра, что ведет к снижению скорости фильтрации. В кислых и особенно щелочных вытяжках растворяется органическое вещество, поэтому они всегда окрашены. При длительной фильтрации во избежание и рения вытяжки воронку прикрывают часовым стеклом горло колбы вставляют тампон ваты. В рабочем журнале до всегда отмечать фильтруемость вытяжки, а также прозрачность и окраску фильтрата.

К анализу вытяжки приступают по окончании фильтрации, перемешав круговым движением содержимое колбы, так как состав первой и последней порций фильтрата может быть различным в отношении некоторых компонентов. Пои анализе вытяжек обязательно следует проводить холостой опыт. Для этого с 250 – 500 мл дистиллированной воды выполняют все операции анализа, включая фильтрование. Результаты анализа «холостого» раствора вычитают из результатов каждого из определений.

Водные вытяжки анализируют сразу после их получения так как под влиянием микробиологической деятельности может изменяться их состав (щелочность, окисляемость). Хранят вытяжку в колбе закрытой пробкой.

Качественные испытания вытяжки. Перед тем как приступить к анализу водной вытяжки, следует провести качественные реакции на содержание в ней ионов Cl - , SO 4 2- , Ca 2+ . Эти реакции позволяют установить объем вытяжки для количественного определения указанных ионов в соответствии с содержанием их в анализируемом растворе, что немаловажно для получения точных результатов анализа.

П р о б а на Cl - . Берут в пробирку 5 мл водной вытяжки, подкисляют азотной кислотой для разрушения бикарбонатов, которые образуют осадок углекислого серебра по реакции

Ca(HCO 3) 2 + 2AgNO 3 = Ag 2 CO 3 + Ca(NO 3) 2 + H 2 O + CO 2

Прибавляют несколько капель раствора азотнокислого серебра и перемешивают. По характеру осадка AgCl устанавливают объем вытяжки для определения хлоридов, исходя из табл.3.

П р о б а на SO 4 2 - . В пробирку приливают 5 мл водной вытяжки, подкисляют для разрушения карбонатов и бикарбонатов бария двумя каплями 10%-ного раствора HCl (не содержащей H 2 SO 4), прибавляют 2-3 капли 5%-ного раствора BaCl 2 и перемешивают. По характеру осадка BaSO 4 устанавливают объем вытяжки для определения SO 4 2- (табл.3).

П р о б а на Са 2+ . 5 мл вытяжки помещают в пробирку. Подкисляют каплей 10%-ного раствора CH 3 COOH, прибавляют 2-3 капли 4%-ного раствора (NH 4) 2 C 2 O 4 и перемешивают. По характеру осадка СаС 2 О 4 устанавливают объем вытяжки для определения Са 2+ (таблица 3).

Анализ водной вытяжки почвы:

В анализ водной вытяжки входит определение рН ионов СО 3 2- , НСО 3 - , Cl - , SO 4 2- , Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , сухого и прокаленного остатка вытяжки. Это наиболее широко распространенный набор определений, который называется сокращенным анализом водной вытяжки. В окрашенных вытяжках кроме этих основных можно определять углерод водорастворимых органических веществ и другие компоненты.

Таблица 1 - Объем водной вытяжки для количественного определения ионов Cl - , SO 4 2- , Ca 2+ в зависимости от результатов качественных реакций

Начинают анализ с определения pH водной вытяжки и содержания ионов CO 3 2- , HCO 3 - , Cl - . Сложным является анализ темноокрашенных и мутных вытяжек. Щелочность в них определяют потенциометрически, а Cl­ - , SO 4 2- , Ca 2+ , Mg 2+ - в прокаленных остатках, из которых хлор выщелачивается дистиллированной водой. Для определения SO 4 2- , Ca 2+ , Mg 2+ прокаленный остаток в фарфоровой чашке смачивают несколькими каплями концентрированной HCl, высушивают содержимое на песчаной бане, еще раз обрабатывают остаток концентрированной HCl, приливают 2 – 3 мл дистиллированной воды и отфильтровывают SiO 2 через маленький беззольный фильтр. Фильтр и осадок промывают 1%-ным раствором HCl. Если необходимо, фильтр высушивают, помещают в тигель, озоляют, прокаливают и определяют SiO 2 . В фильтрате и промывных водах определяют SO 4 2- , Ca 2+ , Mg 2+ .

Результаты определения в водных вытяжках содержания анионов и катионов выражают в процентах и мг-экв/100г почвы. Первый способ (в %) позволяет рассчитать запас солей в почве, проверить точность анализа. Второй дает возможность оценить роль отдельных ионов в составе солей, расчетным путем установить их состав, по сумме анионов и катионов вычислить содержание натрия без непосредственного его определения.

Концентрация ионов в водной вытяжке рассчитывают по формулам С 1 = V N 100/a и C 2 = C 1 k, где С 1 и С 2 – концентрация иона соответственно в мг-экв/100 г почвы и в %; V – объем раствора в мл, затраченный на титрование; N – нормальность раствора; а – навеска, соответствующая аликвоте, г; k – масса в граммах 1 мг-экв.