ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕООБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

«Рассмотрено» «Утверждаю»

на заседании ПЦК Зам. директора по УР химико-экологических дисциплин ______________Вардугина Л.И

______________Резниченко О.Л. «____» ____________ 2007 г.

«____» ____________ 2007 г.

Протокол №______

Методические указания по учебной практике «Методы определения загрязняющих веществ в окружающей природной среде» по разделу

2. Лабораторный анализ природной, питьевой и сточной воды

Составила преподаватель ДВГМИЭК Новороцкая А.Г.

К.г.н., с.н.с лаб. гидроэкологии и биогеохимии ИВЭП ДВО РАН

Хабаровск-2007

Вводное занятие

Инструктаж по технике безопасности « ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ И ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ», «ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ В ЛАБОРАТОРИИ», «Техника безопасности и основные правила работы в лаборатории», «Химические реактивы и правила работы с ними», «Проведение работ на воде и водном транспорте».

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ И ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Работая в химической лаборатории, необходимо соблюдать большую осторожность.

2. Приступать к выполнению задания можно только после разрешения преподавателя.

3. Работы с хим. реактивами выполнять с такими количествами и концентрациями веществ, в такой посуде и приборах, как это указано в соответствующем разделе руководства.

4. Проводить опыт в чистой химической посуде.

5. Все опыты, сопровождающиеся выделением ядовитых летучих и неприятно пахнущих веществ (выпаривание, кипячение растворов кислот, а также растворов, содержащих галогены, аммиак, сероводород, и т.д.) проводить только в вытяжном шкафу.

6. Нюхать выделяющиеся газы издали, помахивая рукой от сосуда к себе.

7. Реактивы не пробовать на вкус, так как большинство из них ядовиты.

При проведении анализа необходимо работать в спец. одежде: халат, перчатки, очки.

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ В ЛАБОРАТОРИИ

1. При ранении стеклом убедиться, что в ранке не осталось стекла, быстро протереть ранку ваткой, смоченной спиртом, смазать йодом и забинтовать.

2. При ожоге кислотами обмыть 2% раствором питьевой соды или слабым раствором нашатырного спирта.

З. При ожоге щелочами обмыть 1% раствором уксусной кислоты или лимонной кислоты. В обоих случаях после этого наложить повязку из бинта, смоченного спиртом.

Техника безопасности и основные правила работы в лаборатории

1.1. Правила техники безопасности

1. Студент допускается к работе в лаборатории только после инструктажа по технике безопасности, что подтверждается росписью студента и лица, проводившего инструктаж, в специаль­ном журнале.

2. Все студенты, прошедшие инструктаж, должны строго придерживаться правил техники безопасности. За несоблюдение правил установлена ответственность в административном или судебном порядке.

3. Работа студента в лаборатории разрешается в часы, отведенные по расписанию, а также в дополнительное время, согласованное с преподавателем, под наблюдением преподавателя или лаборанта.

4. Запрещается принимать пищу в лаборатории, пробовать на вкус химические вещества, оставлять какие-либо реактивы в посуде без соответствующей надписи.

5. Все растворы, не подлежащие сливу в канализацию (органические растворители, соли ртути и серебра, легковоспламе­няющиеся жидкости, концентрированные кислоты и щелочи и т. д.), следует выливать в особые банки для слива, получив указание лаборанта.

6. Концентрированные кислоты и щелочи, сильнодействующие реактивы (бром и др.) надо хранить в вытяжном шкафу под тягой на подносе и не выносить их оттуда.

При всех работах с едкими веществами (кислоты, щелочи и др.) необходимо соблюдать максимальную осторожность, имея в виду, что несчастные случаи всегда происходят в результате неосведомленности, невнимательности или небрежности рабо­тающего.

8. Беря вещество для опыта, следует внимательно прочитать этикетку и проверить содержимое по качественным признакам (цвет, запах, консистенция и др.).

9. При попадании едкого вещества на стол или на пол следует это место сразу же засыпать песком, затем песок собрать и вынес­ти из помещения. Облитое кислотой место промыть раствором соды.

10. Реакции, которые могут сопровождаться сильным разогревом (растворение кислот, щелочей), следует проводить только в посуде из химического стекла, а не в толстостенной посуде. При этом реакционный сосуд помещают в кристаллизатор.

11. Засасывать едкие жидкости в пипетку необходимо только с помощью груши или пневмонасоса, а не ртом.

12. Нагревать растворы на плитке следует только в посуде из химического стекла (термостойкого) без пробки. При этом посуда должна быть су­хой снаружи. Брать нагретые предметы необходимо с помощью полотенца или специальных напальчников.

1.2. Содержание рабочего места

Рабочее место аналитика – лабораторный стол, оборудован­ный полками и ящиками для хранения реактивов и посуды и ос­нащенный подводкой электричества, газа, воды и т. п.

Приступая к выполнению работы, студент должен внима­тельно прочитать ее описание и в соответствии с ним подготовить необходимую химическую посуду и реактивы, расположив их так, чтобы удобно было ими пользоваться. Все лишнее следует убрать на полки или в ящики стола.

Одно из условий получения правильных результатов – чис­тота рабочего места и химической посуды, так как даже небольшие загрязнения посу­ды или реактивов могут значительно исказить полученные дан­ные. Случайно разлитое на стол вещество нужно немедленно убрать, а стол хорошо вымыть.

По окончании работы растворы, которые еще понадобятся, следует убрать в ящик, а приборы выключить и зачехлить, после чего сдать рабочее место дежурному по группе или лаборанту. Использованные растворы и реактивы по указанию лаборанта нужно слить, посуду освободить, вымыть и убрать на место, где она должна храниться.

1.3. Правила ведения лабораторного журнала

На практике часто приходится использовать ранее получен­ные данные: составлять сводные отчеты, оформлять материал для публикации в печати, анализировать и сопоставлять резуль­таты, полученные в течение определенного периода, или прове­рять их в сомнительных случаях. Поэтому полная и своевремен­ная запись хода и результатов анализа или другой выполняемой работы имеет гораздо большее значение, чем может показаться начинающему работнику.

Форма записи экспериментальных и других данных должна содержать ряд обязательных сведений и быть в какой-то мере стандартной. Ниже даны общие рекомендации по ведению лабо­раторного журнала.

Для ведения журнала берут общую тетрадь, в которой сразу же нумеруют все страницы. Первые одну-две страницы оставляют для оглавления, которое составляют по ходу работы. Результаты всех измерений или других операций записывают в журнал, ис­пользуя правые страницы; левые страницы оставляют для расче­тов. Категорически запрещается делать записи на разрозненных листках бумаги.

В журнале обязательно указывают дату выполнения экс­перимента. Работа должна иметь название – заголовок, а каж­дый ее этап – подзаголовок, поясняющий выполняемую опера­цию. Кратко описывают ход работы и приводят использованные литературные источники. Если анализ выполняется в точном со­ответствии с приведенной в литературе методикой, можно огра­ничиться лишь ссылкой на нее.

Результаты определений сводят в таблицы, в которых должны быть не только итоговые, но и все исходные и справочные величины. Графики строят на миллиметровой бумаге с точ­ным обозначением величин на осях координат, и приводят их единицы измерения; графики снабжают заголовком, проставляют дату эксперимента и вклеивают в журнал.

Перед таблицей указывают тип и марку прибора, на котором проводились измерения, условия опыта (например, длину волны или силу тока и т. д.), а в самом отчете приводят принци­пиальную схему прибора с указанием его основных узлов.

Все записи сразу же вносят в журнал, не надеясь на па­мять. Записывают ручкой с пастой. Ничего не стирают и не исправляют в журнале; в случае ошибки цифру или слово зачеркивают, проставив исправленное над зачеркнутым или рядом с ним. Здесь же поясняют причину исправления: «неправильный расчет» или «повторный результат» и т. д. Если неправильным оказался боль­шой материал, не вырывают страницы из журнала: достаточно пе­речеркнуть их по диагонали, указав причину вычеркивания.

Химические реактивы и правила работы с ними

Классификация реактивов

В количественном анализе следует применять возможно бо­лее чистые реактивы. В зависимости от количества примесей оте­чественные реактивы делят на химически чистые (х.ч.) – содер­жат не более 0,05% примесей, чистые для анализа (ч.д.а.) – не более 0,1% примесей, чистые (ч.) – 1,0–0,1%, очищенные (оч.) и «технические» (техн.). В последние десятилетия распро­странены реактивы особой чистоты (о.с.ч.) и высшей очистки (в.оч.). Допустимое содержание примесей устанавливается ГОСТом и указывается на этикетке.

Зарубежные реактивы имеют несколько другую маркировку: наилучшими из них являются чистые для анализа (р.а. – риге for analyse), на втором месте – химически чистые (ср. – chemically pure).

Не следует использовать неизвестные или сомнительные ре­активы. При работе следует применять реактив именно той мар­ки, которая указана в прописи. Одну и ту же серию определений, включая и градуировку, необходимо выполнять с реактивом од­ной и той же партии (номер партии указан на этикетке).

Твердые реактивы

1. Реактив берут из банки фарфоровым или стеклянным шпа­телем. Металлический шпатель применять не рекомендуется.

2. Просыпавшийся на стол реактив нельзя высыпать обратно в ту же банку во избежание загрязнений.

3. Взвешивать реактивы можно только в сухом стаканчике или на часовом стекле.

4. Отобранную порцию реактива следует пересыпать в чис­тый и высушенный стакан или бюкс с крышкой; хранить сухие вещества в бумаге ни в коем случае нельзя.

Жидкие реактивы

1. Растворы хранят в склянках, снабженных пробкой (лучше стеклянной) и четкой этикеткой с указанием названия реактива, его формулы, марки, концентрации и даты приготовления. Применение корковых и резиновых пробок нежелательно. В крайнем случае ре­зиновые пробки перед употреблением надо прокипятить в воде.

2. Растворы веществ, разлагающихся на свету, нужно хра­нить в темных или желтых склянках.

3. Растворы аммиака и едких щелочей не рекомендуется хранить в стеклянной посуде, так как они при этом загрязняются веществами, перешедшими в раствор из стекла, – соединениями натрия, кальция, кремниевой кислотой и др. Лучше хранить аммиак и щелочи в посуде из полиэтилена.

4. Нельзя класть пробки, закрывающие растворы, прямо на стол; отлитый из склянки реактив нельзя возвращать обратно в склянку и т. д.

5. Все растворы следует готовить на дистиллированной воде, а при определении микропримесей и при работе с особо чистыми веществами пользоваться только дважды перегнанной водой – бидистиллятом.

ТБ при работе на воде и водном транспорте

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

1. Производство экспедиционных работ на реках и озерах в виду их многообразия, сложности и трудоемкости выполнения, особенно в условиях непогоды и малоизученных мест, требуют особого внимания и соблюдения правил по обеспечению работающих и предупреждений аварий техники.

2. Руководитель, направляющий на работы экспедиционный отряд, обязан: утвердить план и маршрут выполнения работ. Время выхода и прихода должно регистрироваться в специальном журнале.

3. Руководители и весь личный состав, при выполнении работ на воде, должны хорошо знать способы применения имеющихся спасательных средств, правила эксплуатации применяемых в работе приборов и оборудования, грести на шлюпке, спасать утопающего и оказывать первую помощь при несчастных случаях, соблюдать судовые правила противопожарной и водной безопасности и при необходимости выполнять обязанности по пожарным и аварийным тревогам на судне.

Правила безопасности при эксплуатации плавательных средств

4. К производству работ на воде допускаются только оборудованные для этих целей суда, шлюпки.

5. Всякое судно, выходящее на работы, должно быть снабжено средствами сигнализации (сирена, флаги, фонари, ракетницы).

   1. ЗАПРЕЩАЕТСЯ перегружать плавательными средства сверх установленной грузоподъемности.

   2. Посадка и высадка людей, а также погрузка должны проводиться аккуратно, без торопливости.

   3. ЗАПРЕЩАЕТСЯ становиться по борта и перепрыгивать с одного судна на другое.

   4. Отталкивание шлюпки от борта судна следует производить крюком, уперев его в нос шлюпки.

   5. ЗАПРЕЩАЕТСЯ купание с бортов шлюпок и катеров.

• При швартовке плавательных средств необходимо остерегаться затягивания швартовыми рук и ног.

• Все спасательные средства должны располагаться на видном месте. ЗАПРЕЩАЕТСЯ закладывать их грузами.

• ЗАПРЕЩАЕТСЯ самовольный выход на шлюпках и катерах.

• ЗАПРЕЩАЕТСЯ выход из базы одному человеку.

• Выход на катерах и шлюпках разрешается только лицам, имеющим права на самостоятельное управление плавательными средствами.

• На работе в темное время суток наблюдатель должен быть снабжен надежным электрическим фонарем.

Работы на судах

6. При отрыве и сбегании троса за борт ЗАПРЕЩАЕТСЯ хватать его руками или наступать на него.

7. ЗАПРЕЩАЕТСЯ наматывать трос или линь с опущенным за борт прибором. Этот свободный конец крепится за борт. Работающие с тросами должны обеспечиваться рукавицами.

8. ЗАПРЕЩАЕТСЯ во время хода судна производство всех видов забортных работ.

9. ЗАПРЕЩАЕТСЯ находиться рядом: рядом с туго натянутыми тросами, под буем и якорями, висящими на стрелах и блоках.

Работа на судах с электрическими и гидрохимическими приборами

10. При работе с электронагревательными приборами необходимо пользоваться специальными подставками из негорючих материалов. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать в качестве подставок случайные предметы.

11. ЗАПРЕЩАЕТСЯ устанавливать электроприборы и оставлять их без присмотра.

12. По окончании всех работ все приборы, установки должны быть обесточены, а по окончании работ в лаборатории все источники электропитания отключаются общим рубильником.

13. О всех неисправностях в системе электропитания лаборатории необходимо немедленно сообщить электромеханику для устранения неполадок.

14. Химические лаборатории на судне должны быть расположены вдали от хранения воды и огнеопасных веществ.

15. Необходимо иметь в лаборатории средства первой медицинской помощи и хранить их в специальном отдельном шкафу.

16. ЗАПРЕЩАЕТСЯ пользоваться лабораторной химической посудой для хранения пищевых продуктов и приема пищи, а также прием пищи в химической лаборатории.

17. Концентрированные кислоты, щелочи и другие едкие вещества и жидкости нельзя засасывать в пипетки непосредственно ртом.

18. Работы с крепкими летучими кислотами (соляной, азотной), аммиаком производить только под тягой или у открытого иллюминатора, если тяга отсутствует, соблюдая при этом осторожность, не разбрызгивая и не разливая их. Работать в защитных очках и перчатках.

19. При работе, связанной с переправами через реки и водоемы, необходимо надевать спасательные жилеты.

20. ЗАПРЕЩАЕТСЯ переправляться без опытных проводников:

• через многоводные реки и быстротекущие;

• во всех случаях, когда вследствие мутности потока нельзя определить глубину и состояние дна в месте переправы.

21. Переноска грузов в брод разрешается до 50 кг на человека при скорости течения не более 1,5 м/с и глубине брода до 0,5 м.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Определение органолептических показателей воды: вкуса, цвета, запаха, мутности, прозрачности

Цель: ознакомиться с методом определения органолептических показателей воды:

вкуса, цвета, запаха, прозрачности.

Приборы, оборудование, посуда: термометр; СФ- 46 или КФК-3 (= 436 нм), электроплитка, аналитические весы; стеклянный цилиндр, градуированный в единице длины (см, мм), с внутренним диаметром 2,5 см, высотой не менее 30 см, с плоским прозрачным дном и сливным боковым краном в нижней части; образец стандартного шрифта (высота 3,5 мм), термостойкая коническая колба на 300 см³, беззольные фильтры «синяя лента», часовое стекло, коническая или плоскодонная колба на 500 см³, пробка.

Ход работы

1. Определение вкуса

Вкус воды зависит от присутствия в ней веществ природного происхождения или веществ, которые попадают в воду со сточ­ными промышленными и хозяйственно-бытовыми водами. Под­земные воды имеют специфический вкус, который вызван нали­чием железа, марганца, магния, натрия, калия, хлоридов и карбонатов. Обычно определяют только вкус питьевых вод; описывают его словесно.

Различают четыре основных вкуса:

– соленый;

– сладкий;

– горький;

– кислый.

Кроме того, отмечают некоторые привкусы:

– щелочной;

– металлический.

Во избежание ошибки определение вкуса проводят одновременно несколько человек. Используются пробы, бактериологически безвредные, незагрязненные и не со­держащие токсичных веществ. Вкус определяют обычно при температуре пробы в момент ее отбора, при комнатной темпе­ратуре или при 40°С, а затем сплевывают, рот промывают дистиллированной водой.

Вывод: оценить вкус пробы поверхностной воды.

2. Определение цвета

Цветность незагрязненных природных вод обуславливается главным образом присутствием гумусовых веществ и комплексных соединений железа (ΙΙΙ). Различают «истинный» и «кажущийся» цвет. Цвет определяют в отфильтрованной пробе, в отдельных случаях в пробе вместе со взвешенными веществами. Определение цветности проводится через 2-3 часа после отбора пробы, так как при длительном стоянии окраска воды меняется в результате микробиологических процессов. Цветность определяют визуально по кобальто-платиновой шкале, либо фотоколориметрически.

РД 52.24.496-95.

Принцип метода: фотометрическая методика. Диапазон определения цветности поверхностных вод суши – 5-70° цветности. При цветности более 70° необходимо соответствующее разбавление пробы дистиллированной водой.

Погрешность методики не превышает 2°.

За единицу цветности принята цветность раствора, содержащего определенные концентрации хлорплатината калия и хлорида кобальта. Результаты определения цветности выражают в градусах цветности.

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства, может снижать концентрацию растворенного кислорода в водном объекте. Предельно допустимая величина цветности в водах, используемых для питьевых целей (ПДКв.) составляет 35°.

Ход работы

1. Пробу отфильтровать через беззольный фильтр «синяя лента».

2. Отфильтрованную пробу поместить в кювету (L=5 см) и измерить оптическую плотность при 436 нм относительно дистиллированной воды.

3. Вычисление результатов определений.

Определить цветность (Цв.°) анализируемой воды по калибровочной кривой или расчетным методом: Цв., ° = D · а, где а = 715.

Если производилось разбавление пробы, результат анализа увеличивают в соответствующее число раз.

Результат определения в документах, предусматривающих его использование, представить в виде: С_х + D, град. (Р = 0,95), где D – характеристика погрешности определения цветности.

Вывод: оценить величину цветности в анализируемой пробе воды, в градусах Рt-Сo шкалы, сравнить полученную величину цветности с ПДКв.

3. Определение запаха

РД 52.24.497-95.

Запах вызывают летучие пахнущие вещества, выделяющиеся в результате жизнедеятельности гидробионтов, при биохимическом разложении органических веществ, при сбросе сточных вод (промышленных, сельскохозяйственных, хозяйственно-бытовых). Для оценки интенсивности запаха пользуются системой баллов, минимальное ощущение запаха определяется пороговой концентрацией веществ, которая колеблется 0,01-0,1 мг/дм³. Наличие специфического запаха воды, может свидетельствовать о характере и источнике загрязнения водного объекта. Наличие запаха ухудшает органолептические свойства воды, поэтому его определение необходимо для оценки пригодности воды для питьевого водоснабжения, погрешность метода – 1 балл. Определение запаха проводится при температуре 20°С и 60°С. Проведение анализа осуществляют в помещении или в лаборатории, куда не проникают другие запахи. Аналитик должен иметь навык, не курить и не принимать острую пищу перед анализом.

Ход работы

1. 250 см³ исследуемой пробы воды поместить в коническую или плоскодонную колбу на 500 см³.

2. Довести температуру пробы воды до 20° С.

3. Колбу закрыть пробкой и несколько раз взболтать.

4. Открыть колбу и сразу же определить характер запаха и его интенсивность.

5. В другую колбу внести 250 см³ пробы, закрыть горлышко колбы часовым стеклом и подогреть на водяной бане до 60° С.

6. Перемешать содержимое колбы взбалтыванием.

7. Открыть колбу и сразу же установить характер и интенсивность запаха пробы.

8) Характер запаха записать словесно.

9) Интенсивность запаха записать словесно и по пятибалльной системе.

Результаты записывают для каждой температуры отдельно.

Характер запаха:

– затхлый;

– лекарственный;

– нефтяной;

– химический;

– хлорный.

Таблица

Оценка интенсивности запаха воды

Вывод: оценить интенсивность запаха воды при 20° С и 60° С.

4. Мутность

1. Промаркировать сухие фильтры «синяя лента» простым карандашом.

2. Промыть фильтры «синяя лента» (100-150 см³ дистиллированной воды каждый), высушить до постоянного веса, поместить в бюкс и взвесить с точностью до 0,001 г.

3. Профильтровать через подготовленный фильтр определенный измеренный объем исследуемой пробы воды в полевых условиях или в лаборатории.

4. Фильтры высушить до постоянного веса и взвесить в лаборатории­.

5. Расчет.

Мутность (Р) рассчитывается по формуле:

, г/дм³, где

Р₁ – начальный вес фильтра с бюксом (до фильтрования), мг,

Р₂ – вес бюкса с фильтром со взвешенным веществом, мг,

V – объем профильтрированной воды, см³.

Вывод: оценить величину мутности в анализируемой пробе воды, в г/дм³.

5. Определение прозрачности

РД 52.24.497-95.

Прозрачность, или светопропускание воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. В зависимости от степени прозрачности воду условно подразделяют на прозрачную, слабо опалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную.

Определение прозрачности основано на измерении высоты столба воды, сквозь который можно наблюдать белый диск определенных размеров, опускаемый непосредственно в водный объект, или же различать на белой бумаге стандартный шрифт.

При измерении прозрачности в лаборатории с помощью цилиндра пробу воды переливают в транспортную тару и хранят не более 24 ч. Погрешность измерения прозрачности –10%.

Метод определения с помощью шрифта

1. Цилиндр для измерения прозрачности воды поместить в штатив, а под дно цилиндра – образец шрифта.

2. Пробу воды в транспортной таре взболтать, дать отстояться 1 мин.

3. Вылить пробу воды в цилиндр до верхней метки.

4. Сливать воду через кран до тех пор, пока буквы шрифта не станут видимыми.

5. Измерение повторить, доливая воду в цилиндр до тех пор, пока шрифт снова станет нечитаемым.

6. Вновь слить воду до проявления шрифта.

В качестве результата взять среднее арифметическое из 2-х измерений высоты слоя воды.

Прозрачность воды выражают в см.

Вывод: указать величину прозрачности анализируемой воды, измеренную с помощью стандартного шрифта 3,5 мм, в см.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Определение на месте отбора проб: температуры, величины рН, диоксида углерода, фиксация растворенного кислорода

Цель: ознакомиться с методами определения на месте отбора проб температуры, рН, СО₂ и фиксации растворенного кислорода.

Приборы, оборудование, хим. реактивы: термометр с ценой деления не более 0,1°; прибор «иономер – И 130», магнитная мешалка, технические весы; стеклянный стаканчик на 100 см³, промывалка, дистиллированная вода, фильтровальная бумага, мерные колбы на 200 см³ с пробками, микробюретка с резиновой трубкой и зажимом, кислородные склянки с притертыми пробками и колпачком, пипетки градуированные на 1, 2, 5 см³, сифон; р-ры: карбоната натрия (Na₂CO₃), фенолфталеина, хлорида (сульфата) марганца (MnC₂, MnSO₄), щелочной р-р иодида калия (KI+NaOH).

Ход работы

МУ РД 52.24.496-95

1. Определение температуры

Температура – важнейший физический параметр. Характеризует направление и скорость химических, биохимических, гидробиологических процессов, протекающих в водных объектах.

Измерение температуры

В зависимости от цели наблюдения температура воды измеряется в поверхностных или глубинных слоях. Измерение температуры производится во время отбора пробы, погружая термометр непосредственно в водный объект, измерение температуры в поверхностном слое производится термометром, заключенным в металлическую оправу; в глубинных слоях – с помощью специальных термометров различных типов, в соответствии с прилагаемыми инструментами. При измерении температуры, термометры выдерживают не менее 10 мин. на заданной глубине.

2. Определение рН

МУ РД 52.24-495-95.

Метод измерения – ионометрический, прибор И-130–иономер. Диапазон измерений – 4-10. Погрешность – 0,1 ед. рН.

Произведение концентраций водородных и гидроксильных ионов в химически чистой воде является постоянной величиной, равной 10^-14 при 25°С. Оно остается неизменным и в присутствии веществ, диссоциирующих на водородные и гидроксильные ионы. В чистой воде концентрации этих ионов равны 10^-7 моль/дм³ , что соответствует нейтральному состоянию раствора. В кислых растворах [Н⁺] > 10^-7, а в щелочных [Н⁺] < 10^-7 моль/дм³. Для удобства выражения содержания в воде водородных ионов используют величину, представляющую собой взятый с обратным знаком десятичный логарифм их концентрации. Эта величина называется водородным показателем и обозначается, как рН: рН=-lg[H⁺],[Н⁺]=10^-рН .

рН – один из важнейших показателей качества вод, характеризующий состояние в них кислотно-основного равновесия. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водной биоты, формы миграции различных элементов, агрессивное действие воды на вмещающие породы, металлы, бетон.

На величину рН поверхностных вод влияет состояние карбонатного равновесия, интенсивность процессов фотосинтеза и распада органических веществ, содержание гумусовых веществ.

ПДКвр=6,5-8,5.

В большинстве водных объектов рН воды обычно колеблется в пределах 6,3 – 8,5. В речных и озерных волах зимой отмечаются более низ­кие по сравнению с летним периодом значения рН.

Величина рН поверхностных вод, подверженных интенсивному загрязнению сточными водами или влиянию подземных вод, может изменяться в более широких пределах из-за наличия в их составе сильных кислот или оснований.

Для измерения рН пробу воды из пробоотборного устройства отбирают следующей после отбора проб для определения растворенного кислорода и сероводорода. Если измерение рН нельзя провести немедленно, пробу воды переливают в полиэтиленовый сосуд вместимостью 50-100 см³ заполняя его до краев, и плотно закрывают. Определение рН должно быть выполнено не позднее 2 ч после отбора пробы.

Срок хранения пробы до анализа не должен превышать 24 ч.

Ход работы

1) Проверить величину рН по стандартам (рН=4,01; рН=6,86; рН=9,18 – буферные растворы).

2) Обмыть электроды дистиллированной водой.

3) Промокнуть насухо электроды фильтрами или фильтровальной бумагой.

4) Опустить электроды в исследуемый раствор.

5) Через 1 мин. снять показания прибора.

6) Повторить измерения через 1 мин.

3. Определение СО₂

Метод измерения – титриметрический. Погрешность метода 10% (увеличивается при рН около 8,0).

Обычно угольную кислоту (Н₂СОз) принято отождествлять с находящимся в растворенном состоянии угольным ангидридом (диоксидом углерода СО₂), принимая их общее содержание за СО₂. Это допустимо потому, что равновесие, которое существует между угольной кислотой и двуокисью углерода в водном растворе

СО₂ + Н₂О⁺↔Н₂СО₃,

сильно сдвинуто в левую сторону и в растворе находится примерно 99% СО₂ и лишь около 1 % Н₂СО₃.

Угольная кислота, являясь слабой кислотой, незначительно диссоциирована, будучи двухосновной, она имеет две ступени дис­социации:

Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^-,

НСО₃^- ↔ Н⁺ +СО₃^2-,

В результате этого в растворе устанавливается подвижное рав­новесие

Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^-↔ Н⁺ +СО₃^2-

Принцип метода. Метод определения СО₂ – объемный анализ. При добавлении к воде щелочи (NaOH или Na₂CO₃) угольная кислота реаги­рует с ней по уравнениям: Н₂СО₃ + ОН^- = НСО₃^-+Н₂О или Н₂СО₃ + СО₃^2-= 2НСО₃^-, которая переводит ее в НСО₃^-. Происходит повышение рН, которое устанавливается по индикатору фенолфталеину (появление розовой окраски – точка эквивалентности).

Недостатки метода. Определение справедливо назвать «кислот­ностью» воды, мг-экв /дм³. Определение СО₂ (путем титрования щелочью) приближенное. Н₂СО₃ реагирует со щелочами очень быстро, а переход СО₂ в Н₂СОз происходит значительно медленнее – появляющаяся в процессе титрования розовая окраска неоднократно исчезает и за­трудняет определение; одновременно с СО₂ титруются органические кислоты (гумусового происхождения) и другие слабые кислоты (борная, кремне­вая), присутствующие в воде, при значительных содержаниях происходит их осаждение щелочью.

Предварительные указания. Определение СО₂ производится обязательно на месте, т. е. сейчас же после извлечения пробы воды из водоема.

СО₂ определяется данным прямым методом, если в анализируемой пробе:

1) общая минерализация не более 1 г/ дм³;

2) общая жесткость не выше 10 моль/дм³-экв;

3) цветность воды не более 100° (незначительное содержание количества гуму­совых веществ);

4) содержание железа не более 1 мг/дм³.

Для установления конца титрования (в конце титрова­ния розовая окраска медленно изменяется, что и создает труд­ность) – применять эталон «свиде­тель».

Во избежание потерь СО₂ при повышенном его содержании в воде произвести повторное титрование, заметив отсчет по бюретке после первого титрования. Повторить все опре­деление снова, приливая раствор Na₂CO₃ сразу в несколько меньшем количестве, чем пошло на титрование в первый раз. Затем (в случае надобности) дотитровать пробу окончательно до стандартной окраски, устойчивой в течение 5 мин.

Ход работы

1) 50 см³ нефильтрованной пробы поместить в колбу (250 см³);

2) прибавить 2 капли р-ра индикатора фенолфталеина;

Если проба после добавления индикатора сразу же приобрела малиновый цвет, это свидетельствует об отсутствии СО₂ в воде.

3) титровать раствором соды 0,02 н (до перехода окраски из бесцветного в малиновый цвет).

4) Расчет.

Количество Na₂CO₃ в мг-экв, которое ушло на реакцию с содержащейся в данном объеме воды СО₂, определится произведением израсходованного количества раствора Nа₂СОз в см³ на его нормальность. В данной реакции 1 см³ нормального раствора Na₂CO₃, т. е. 1 мг-экв, соответствует 44 мг СО₂. Следовательно, пересчитывая на 1 дм³ воды, имеем:

, где

где V – объем соды (Na₂CO₃), пошедший на титрование пробы, см³; V – количество см³ раствора; N – нормаль­ность данного раствора Nа₂СОз, ммоль/дм³-эквивалента; Vпр. – объем воды, взятой для опре­деления, см³.

4. Фиксация растворенного кислорода

Кислород является одним из важнейших растворен­ных газов, постоянно присутствующих в поверхностных водах. Кислородный режим в значительной степени определяет экологическое состояние водоемов.

Источники. Главными источниками поступления кис­лорода в поверхностные воды являются процессы поглоще­ния его из атмосферы и продуцирование в результате фотосинтетической деятельности водных организмов. Поглоще­ние кислорода из атмосферы происходит на поверхности водоема. Скорость этого процесса повышается с понижени­ем температуры. Продуцирование кислорода в процессе фотосинтеза протекает в слое водоема, толщина которого зависит от прозрачности воды и колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров. Кис­лород может поступать в водоемы с дождевыми и снеговы­ми водами, которые им обычно пересыщены. Аэрация – обогащение глубинных слоев воды кислородом – происхо­дит в результате ветрового перемешивания водных масс и при конвекции. Потребление кислорода в воде связано с химическими и биохимическими процессами окисления органических и некоторых неорганических веществ (Fe²⁺, Mn²⁺, NH₄⁺, NO₂^-, H₂S, CH₄, Н₂ и др.), а также с дыханием водных организмов. Скорость потребления кислорода уве­личивается с повышением температуры, количества бакте­рий и других водных организмов и веществ, подвергаю­щихся химическому и биохимическому окислению.

Принцип метода. Метод основан на взаимодействии в щелочной среде гидроксида марганца с растворенным в воде кислородом. Гидроксид марганца, количественно связы­вая растворенный в воде кислород, переходит в нераство­римое соединение четырехвалентного марганца коричнево­го цвета:

Мп²⁺ + 2ОН^-—> Мп(ОН)₂ (белый);

2Мп(ОН)₂ + О₂ —> 2МпО(О Н)₂ (коричневый);

Кислород является неустойчивым компонентом, определение которого должно производиться на месте отбора проб.

I) Калибровка кислородных склянок

Склянки для определения О₂ тщательно вымыть снаружи и изнутри, высушить и взвесить вместе с пробкой на технических весах, с точностью до 0,01 г.

Для измерения объёма сухую чистую склянку наполнить дистиллированной водой до краёв и закрыть стеклянной пробкой так, чтобы под пробкой не оставалось пузырьков воздуха.

Обтереть склянку досуха и снова взвесить с точностью до 0,01 г.

Разность в весе даст массу воды в объёме склянки, которую для перевода на объём, следует разделить при температуре воды 15^оС на 0,998, при 20^оС – на 0,997, при 25^оС – на 0,996.

II) Фиксирование растворенного кислорода

1) Отобранной пробой заполнить кислородную склянку с помощью сифона, предварительно ее ополоснув 2-3 раза;

2) В склянку пипетками поместить по 1 см³ (при объеме кислородной склянки до 150 м³) или 2 см³ раствора сульфата марганца (MnSO₄) и щелочного р-р иодида калия;

3) Склянку закрыть пришлифованной пробкой и перемешать переворачиванием 15-20 раз;

4) Поставить склянку на 10 мин. в темное место.

Вывод. Дать оценку полученных величин: температуры, рН, содержания углекислого газа; предварительную оценку содержания растворенного кислорода (по цвету образовавшегося осадка).

Наименование показателя

Материал, из которого изготовлена емкость для отбора и хранения проб

Метод хранения и консервации

Макси­мально рекоменду­емый срок хранения

Место проведения определений показателя

Примечание

Водородный показатель

Полимерный

материал или стекло

—

—

На месте от­бора проб

Определение следует про­водить как можно скорее и предпочтительнее на месте после отбора про­бы

Транспортирование при температуре ниже темпе­ратуры отбора проб

6 ч.

Лаборатория

Общая

мине­рализация, сухой остаток

Полимерный

материал или стекло

Охлаждение до 2–5 °С

4 ч.

Лаборатория

—

Жесткость

об­щая

Полимерный

материал или стекло

24 ч.

Лаборатория

Допускается хранение в течение 48 ч, кроме проб с удельной электропро­водностью более 70 мСм/м. Не допускается приме­нять серную кислоту

Окисляемость перманганатная

Стекло

Подкисление до рН ме­нее 2 серной кислотой, охлаждение до 2–5 °С и хранение в темном месте

2 сут.

Лаборатория

Определение следует про­водить как можно скорее

Полимерный

материал

Замораживание до минус 20 °С

1 мес.

Лаборатория

Фенольный индекс

Боросиликатное стекло

Добавление 1 г сульфата меди на 1 дм³ пробы и подкисление фосфорной кислотой до рН менее 2, хранение в темном месте при 5—10 °С

24 ч.

Лаборатория

Условия хранения выби­рают в зависимости от метода определения по­казателя

Наименование показателя

Материал, из которого изготовлена емкость для отбора и хранения проб

Метод хранения и консервации

Макси­мально рекоменду­емый срок хранения

Место проведения определений показателя

Примечание

Кислотность и щелочность

Полимерный

материал или стекло

Охлаждение до 2–5°С

24 ч.

Лаборатория

Предпочтительно выпол­нение определений на месте отбора проб (осо­бенно для проб с высо­кой концентрацией рас­творенных газов)

БПК (биохи­мическое потреб­ление кислорода)

Стекло

—

24 ч.

Лаборатория

—

ХПК (хими­ческое потребле­ние кислорода)

Стекло

Подкисление серной кислотой до рН менее 2, охлаждение до 2–5°С и хранение в темном месте

5 сут.

Лаборатория

—

Полимерный

материал

Замораживание до минус 20°С

1 мес.

Лаборатория

—

Удельная электропровод­ность

Полимерный

материал или стекло

Охлаждение до 2–5°С

24 ч.

Лаборатория

Предпочтительно выпол­нение определений на месте отбора проб

Взвешенные и оседающие веще­ства

Полимерный

материал или стекло

24 ч.

Лаборатория

Определение следует про­водить как можно ско­рее. Предпочтительно вы­полнение определений на месте отбора проб

Наименование показателя

Материал, из которого изготовлена емкость для отбора и хранения проб

Метод хранения и консервации

Макси­мально рекоменду­емый срок хранения

Место проведения определений показателя

Примечание

Аммиак и

ионы аммония

(суммарно)

Полимерный материал или стекло

Подкисление серной кислотой до рН менее 2, охлаждение до 2–5°С

24 ч.

Лаборатория

Охлаждение до 2–5°С

6 ч.

Азот

органи­ческих

соедине­ний

Полимерный материал или боросиликатное стекло

Подкисление серной кислотой до рН менее 2, охлаждение до 2–5 С и хранение в темном месте

24 ч.

Лаборатория

Подкисление не прово­дят, если эта же проба будет использована для определения аммиака

Алюминий (суммарно)

Полимерный материал

Подкисление до рН

ме­нее 2

1 мес.

Лаборатория

—

Алюминий (растворенный*)

Полимерный материал

Фильтрование на месте отбора проб и подкисле­ние фильтрата до рН

ме­нее 2

1 мес.

Лаборатория

Растворенные в воде фор­мы алюминия и адсорби­ровавшийся на взвешен­ных частицах алюминий допускается определять в одной и той же пробе

Барий (растворенный*)

Полимерный материал или боросиликатное стекло

Фильтрование на месте отбора проб и подкисле­ние фильтрата до рН

ме­нее 2

1 мес.

Лаборатория

Не допускается приме­нять серную кислоту

Барий

(суммарно)

Полимерный материал или боросиликатное стекло

Подкисление до рН

ме­нее 2

1 мес.

Лаборатория

Не допускается приме­нять серную кислоту

Наименование показателя

Материал, из которого изготовлена емкость для отбора и хранения проб

Метод хранения и консервации

Макси­мально рекоменду­емый срок хранения

Место проведения определений показателя

Примечание

Бензол

Стекло

Хранение при темпера­туре 2-5°С. При наличии активного хлора добавление 20 мг тиосульфата натрия на 1 дм³ пробы

3 сут.

Лаборатория

Заполнение емкости без воздушного пространства и транспортирование при температуре 2–5 °С

Бенз(а)пирен

Стекло

Добавление растворите­ля, используемого для экстракции; хранение при температуре 2–5°С. При наличии активного хлора добавление 20 мг тиосульфата натрия на 1 дм³ пробы

1 сут.

Лаборатория

Экстракцию пробы про­водят не позднее 1 сут с момента отбора пробы

Бериллий

Полимерный материал или стекло

Подкисление до рН

ме­нее 2

72 ч.

Лаборатория

—

Бор и его

со­единения (сум­марно)

Полимерный материал или стекло, не содержа­щее бор

—

3 сут.

Лаборатория

—

Бромиды и

неорганические соединения брома

Полимерный материал или стекло

Охлаждение до 2–5 °С

24 ч.

Лаборатория

Пробы следует предохра­нять от прямого воздей­ствия солнечных лучей

Гидразин

Стекло

Подкисление соляной кислотой и хранение

в темном месте

24 ч.

Лаборатория

—

Гидрокарбо­наты

Полимерный материал или стекло

Охлаждение до 2–5°С

24 ч

Лаборатория

—

Диоксид

угле­рода

Полимерный материал или стекло

—

На месте отбора

—

—

Йодиды

Стекло

Охлаждение до 2–5°С

24 ч.

Лаборатория

Пробы следует предохра­нять от прямого воздей­ствия солнечных лучей

Подщелачивание до рН=11

1 мес.

Лаборатория

Железо

(сум­марно)

Полимерный материал или боросиликатное стекло

Подкисление до рН

ме­нее 2

1 мес.

Лаборатория

Рекомендуется опреде­лять сразу после опреде­ления неустойчивых по­казателей

Железо (II)

Полимерный материал или боросиликатное стекло

Подкисление до рН ме­нее 2 соляной кислотой и удаление атмосферного кислорода

24 ч.

На месте от­бора проб или в лаборатории

Рекомендуется опреде­лять сразу после опреде­ления неустойчивых по­казателей

Жиры, масла, углеводороды

Стекло

Экстракция (по возмож­ности) на месте отбора проб и охлаждение до 2-5°С

24 ч.

Лаборатория

Емкость перед отбором проб должна быть про­мыта веществом для экстракции. После отбора проб до­бавляют вещество, при­меняемое для экстрак­ции в соответствии с ме­тодом определения пока­зателя, или проводят экстракцию на месте от­бора проб