МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

(Росгидромет)

рд

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ    52.24.536-

2019

МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЖЕЛЕЗА, КАДМИЯ, КОБАЛЬТА, МАРГАНЦА, МЕДИ, НИКЕЛЯ, СВИНЦА, ХРОМА И ЦИНКА ВО ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВАХ ВОД Методика измерений атомно-абсорбционным методом с использованием микроволновой обработки проб

Ростов-на-Дону

2019

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением #1 идрохимический институт» (ФГБУ «ГХИ»)

2    РАЗРЛЬОIЧИКИ Ю.А. Андреев, канд. хим. наук (руководитель разработки), I.U. Книзеип, канд. хим. наук (ответственный исполнитель), В.О. Еетухоиа

3    СОГЛАСОВАН с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно-нроизаодапенное обледенение «Тайфун» (ФГБУ «НПО «Тайфун») 04.02.2019 и Умраанением мониторинга загрязнения окружающей среды, полярных и морских работ (УМЗА) Росгидромета 28.03.2019

4    УТВЕРЖДЕН Руководителем Росгидромета 28.03.2019

ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ приказом Росгидромета от 25,06.2019 No 295

5    АТТЕСТОВАНА ФГБУ «ГХИ»

Свидетельство об аттестации методики измерений № 536.RA.RU.311345-2017 от 24.12.2017

6    ЗАРЕГИСТРИРОВАН ФГБУ «НПО «Тайфун» от 12.04.2019 за номером РД 52.24.536-2019

7    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

8    СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ 2029 год ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ 10 лот

© Росгидромет, ФГБУ «ГХИ», 2019 Право тиражирования и реализации принадлежит ФГБУ «ГХИ»

4.1.31 Электроплитка с закрытой спиралью и регулируемой мощностью нагрева по ГОСТ 14919-83.

Примечание - Допускается использование других типов средств измерений, вспомогательных устройств, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в 4.1.

4.2 Реактивы и материалы

4.2.1    Кислота азотная по ГОСТ 11125-84, ос.ч.18-4.

4.2.2    Водорода перекись по ГОСТ 177-88, медицинская; или пероксид водорода по ГОСТ 10929-76, х.ч.; или пероксид водорода по ТУ 2611-003-25665344-2008, ос.ч. 8-4.

4.2.3    Ацетилен растворенный по ГОСТ 5457-75 марки «Б», с объемной долей ацетилена не менее 99,1 %.

4.2.4    Аргон сжатый в баллонах по ТУ-21-12-94, ВЧ, с объемной долей аргона не менее 99,998 %.

4.2.5    Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

4.2.6    Фильтры мембранные "Владипор МФАС-ОС-2" (0,45 мкм), диаметр диска 47 мм, по ТУ 6-55-221-1029-89 или любого типа, равноценные по характеристикам.

4.2.7    Стекловолоконные фильтры типа GMF (Sartorius), диаметр 25 мм, удельный вес 52-55 г/м² или любого типа, равноценные по характеристикам.

4.2.8    Универсальная индикаторная бумага (pH 0-12) по ТУ 2642-054-23050963-2008.

Примечание - Допускается использование реактивов и материалов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в 4.2.

5 Метод измерений

Выполнение измерений массовой концентрации железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка во взвешенных веществах атомно-абсорбционным методом основано на поглощении атомным паром металла резонансного излучения соответствующей лампы с полым катодом с длиной волны: A_Fe = 248,3 нм, Аса = 228,8 нм, Асо = 240,7 нм, А_Мп = 279,5 или 403,1 нм, А_Си - 324,8 нм, А_ы, = 232,0 нм, А_РЬ = 283,3 нм, А_Сг = 357,9 нм и А& = 213,9 нм. Измеряемое поглощение атомного пара металла пропорционально его массовой концентрации в анализируемом растворе.

Атомизация раствора выполняется в воздушно-ацетиленовом пламени горелки спектрофотометра или графитовой кювете его электротермического атомизатора.

В раствор соединения металлов переводят нагреванием и минерализацией в микроволновом поле мембранного фильтра с осадком взвешенных веществ с добавлением азотной кислоты и пероксида водорода.

6    Требования безопасности, охраны окружающей среды

6.1    При выполнении измерений массовой концентрации железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка во взвешенных веществах соблюдают требования безопасности, установленные в национальных стандартах и соответствующих нормативных документах.

6.2    По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся к 1, 2 и 3-му классам опасности по ГОСТ 12.1.007.

6.3    Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005.

6.4    Определение следует проводить при наличии вытяжной вентиляции.

6.5    Оператор, выполняющий измерения, должен знать правила безопасности при работе с электрооборудованием, горючими и инертными сжатыми газами.

6.6    При использовании лабораторной микроволновой системы в помещении лаборатории не должны находиться лица с кардиостимуляторами.

6.7    Кислотные растворы после выполнения анализа многократно разбавляют водой и нейтрализуют прибавлением соды или щелочи перед сливом в канализацию.

6.8    Дополнительных требований по экологической безопасности не предъявляется.

7    Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений допускаются лица с высшим профессиональным образованием, имеющие стаж работы в лаборатории не менее 6 мес, или со средним профессиональным образованием, имеющие стаж работы в лаборатории не менее 3 лет, прошедшие соответствующую подготовку для работы с электрооборудованием и сжатыми газами, освоившие средства измерений, вспомогательные устройства и методику.

8    Требования к условиям измерений

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

- температура окружающего воздуха, °С...............................22 ±    5;

-    атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.).................от    84,0    до    106,7

(от 630 до 800);

-    влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более.........80;

-    напряжение в сети, В.............................................................220    ±    22;

-    частота переменного тока в сети питания, Гц.....................50    ±    1.

9    Подготовка к выполнению измерений

9.1    Отбор и хранение проб взвешенных веществ

9.1.1    Оборудование для отбора и отбор проб воды для выполнения измерений массовой концентрации металлов во взвешенных веществах должны соответствовать ГОСТ 17.1.5.04 и ГОСТ 31861.

9.1.2    Для получения осадка взвешенных веществ воду фильтруют как можно быстрее после отбора (не позже 4 ч). Из хорошо перемешанной пробы отбирают цилиндром вместимостью 250 см⁵ две аликвоты воды объемом не менее 250 см³ и фильтруют через мембранные фильтры 0,45 мкм, предварительно очищенные кипячением в течение 10 мин в 1 %-ном растворе азотной кислоты и двукратным нагреванием до кипения в дистиллированной воде. Цилиндр ополаскивают последовательно двумя порциями дистиллированной воды объемом от 5 до 10 см³, переносят промывные воды на стенки фильтрующего устройства и осадок на фильтре, не прекращая поддерживать разрежение воздуха в установке для фильтрования. После удаления остатков воды с поверхности каждый фильтр с осадком взвешенных веществ аккуратно с помощью пинцета складывают пополам осадком внутрь и помещают в чистый пластиковый пакет, герметично закрывают. Хранят фильтры с осадками взвешенных веществ при температуре не выше плюс 5 °С не более 7 сут, в замороженном виде не более 2 мес.

Если в лаборатории отсутствует спектрофотометр с электротермической атомизацией, измерения массовой концентрации кадмия, кобальта, меди, никеля, свинца, хрома и цинка выполняют из проб воды объемом не менее 1 или 2 дм³.

9.1.3    При отборе, предварительной обработке и хранении осадков взвешенных веществ, выделенных на мембранные фильтры, особое внимание должно быть обращено на исключение загрязнения пробы воды стенками пробоотборника, используемыми фильтрами и пакетами с замком для хранения. Транспортирование и хранение фильтров с осадками осуществляют в индивидуальных пластиковых пакетах с

замком, которые перед использованием тщательно промывают раствором азотной кислоты (1:1) и затем дистиллированной водой, высушивают. В ходе обработки проб следует исключить контакт пробы с металлическими и резиновыми поверхностями.

9.1.4 Если выполнить фильтрование пробы воды для получения осадка взвешенных веществ на месте отбора не представляется возможным, воду необходимо доставить в лабораторию не позднее 4 ч после отбора. Сразу после транспортировки воду тщательно перемешивают многократным встряхиванием и далее поступают по 9.1.2.

9.2 Приготовление растворов и реактивов

9.2.1    Получение бидистиллированной воды

Собирают установку по 4.1.30. В плоскодонную колбу помещают 1000 см³ дистиллированной воды. Колбу устанавливают на электроплитку, подсоединяют холодильник типа ХПТ, нагревают до кипения и перегоняют воду, отбрасывая первые 50 см³.

Срок хранения бидистиллированной воды в пластиковой плотно закрытой посуде не более 10 сут.

При наличии в лаборатории бидистиллятора перегонку дистиллированной воды проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

9.2.2    Раствор азотной кислоты (1:1)

Смешивают    250 см³    дистиллированной    воды    с    250 см³

концентрированной азотной кислоты. Срок хранения в плотно закрытой посуде не ограничен.

9.2.3    Раствор азотной кислоты, 1 %-ный

Смешивают    250 см³    дистиллированной    воды    с    1,8 см³

концентрированной азотной кислоты. Срок хранения в плотно закрытой посуде не ограничен.

9.2.4    Раствор азотной кислоты в дистиллированной воде, 0,1 моль/дм³

Для выполнения измерений способом пламенной атомизации в мерную колбу вместимостью 500 см³ с объемом дистиллированной воды не более 200 см³ отмеряют 3,1 см³ концентрированной азотной кислоты, доводят до метки на колбе дистиллированной водой. Срок хранения в плотно закрытой пластиковой посуде не ограничен.

9.2.5 Раствор азотной кислоты в бидистиллированной воде, 0,1 моль/дм³

Для выполнения измерений способом электротермической атомизации в мерную колбу вместимостью 1000 см³ с объемом бидистиллированной воды не более 200 см³ отмеряют 6,2 см³ концентрированной азотной кислоты, доводят до метки на колбе бидистиллированной водой. Полученный раствор хранят в пластиковой плотно закрытой посуде не более 10 сут.

9.3 Приготовление градуировочных растворов

9.3.1    Основные градуировочные растворы с массовой концентрацией ионов железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца и хрома 50,0 мг/дм³

Для приготовления основного градуировочного раствора ионов металла вскрывают соответствующую ампулу ГСО и ее содержимое переносят в сухую градуированную пробирку вместимостью 5 см³. С помощью сухой пипетки с одной отметкой отбирают 5,0 см³ раствора ГСО и переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³. Добавляют 1 см³ концентрированной азотной кислоты, доводят объем до метки на колбе дистиллированной водой, перемешивают. Массовая концентрация ионов железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца и хрома в каждом из основных градуировочных растворов составит 50,0 мг/дм³. Если концентрация ионов металла в ГСО не равна точно 1,00мг/см³, рассчитывают массовую концентрацию в основном градуировочном растворе в соответствии с концентрацией в конкретном растворе ГСО.

Растворы хранят в плотно закрытой пластиковой посуде не более 3 мес.

9.3.2    Основные градуировочные растворы с массовой концентрацией ионов кадмия и цинка 10,0 мг/дм³

Для приготовления основного градуировочного раствора ионов металла вскрывают соответствующую ампулу ГСО и ее содержимое переносят в сухую градуированную пробирку вместимостью 5 см³. С помощью сухой градуированной пипетки вместимостью 1 см³ отбирают

1,0 см³ раствора ГСО и переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³. Добавляют 1 см³ концентрированной азотной кислоты, доводят объем до метки на колбе дистиллированной водой, перемешивают. Массовая концентрация ионов кадмия и цинка в основном градуировочном растворе составит 10,0 мг/дм³. Если концентрация ионов металла в

Ю

ГСО не равна точно 1,00 мг/см³, рассчитывают массовую концентрацию в основном градуировочном растворе в соответствии с концентрацией в конкретном растворе ГСО.

Растворы хранят в плотно закрытой пластиковой посуде не более 1 мес.

9.3.3    Рабочие градуировочные растворы с массовой концентрацией ионов железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца и хрома 10,0 мг/дм³

Для приготовления рабочего градуировочного раствора ионов металла с помощью пипетки с одной отметкой отбирают 10,0 см³ соответствующего основного градуировочного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, доводят объем до метки на колбе раствором азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленным по 9.2.4, перемешивают. Массовая концентрация ионов железа, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца и хрома в рабочем градуировочном растворе составит 10,0 мг/дм³.

Растворы хранят в плотно закрытой пластиковой посуде не более 1 мес.

9.3.4    Рабочие градуировочные растворы с массовой концентрацией ионов кадмия и цинка 2,0 мг/дм³

Для приготовления рабочего градуировочного раствора ионов металла с помощью пипетки с одной, отметкой отбирают 10,0 см³ соответствующего основного градуировочного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, доводят до метки на колбе раствором азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленным по 9.2.4, перемешивают. Массовая концентрация ионов кадмия и цинка в рабочем градуировочном растворе составит 2,0 мг/дм³.

Растворы хранят в плотно закрытой пластиковой посуде не более 1 мес.

Примечания

1    Если в лаборатории отсутствует спектрофотометр с пламенным способом атомизации, градуировочные растворы следует готовить с использованием бидистиллированной воды и раствора азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленного по 9.2.5.

2    В случае наличия в лаборатории достаточного количества бидистиллированной воды допустимо ее использование для приготовления градуировочных растворов по 9.3 и применения раствора азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, по 9.2.5.

9.4 Приготовление градуировочных образцов

9.4.1 Градуировочные образцы для выполнения измерений способом пламенной атомизации

Для выполнения измерений массовой концентрации железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка способом пламенной атомизации готовят градуировочные образцы № 1 - № 5.

Градуированными пипетками вместимостью 1, 2, 5 и 10 см³ и пипеткой с одной отметкой вместимостью 20 см³ отмеряют объемы градуировочных растворов ионов железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка, указанные по номерам градуировочных образцов в таблице 4, переносят их для смешивания в мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят до метки раствором азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленным по 9.2.4. Растворы тщательно перемешивают. При приготовлении градуировочных образцов следует использовать пипетки с номинальной вместимостью наиболее близкой к отмеряемым аликвотам градуировочных растворов (например, для аликвоты объемом 4,0 см³ берут градуированную пипетку вместимостью 5, а не 10 см³).

Таблица 4 - Объемы градуировочных растворов ионов металлов, используемые при приготовлении градуировочных образцов № 1 - № 5

Наименование металла Объем градуировочных растворов по номерам градуировочных образцов, см3 1 2 3 4 5 Железо 0,51> 5.01* 2.0 4.0 8.0 Кадмий 10.0” 5.0 10.0 20.0 Кобальт 6^ 5SP 2.0 4.0 8.0 Марганец 0^ 5Д^ 2.0 6.0 10,0 Медь 0^ 57F 2.0 6.0 10.0 Никель 5SF 2.0 4.0 5.0 Свинец 05^ 5^ 2.0 4.0 8.0 Хром 0& 5j0^ 2.0 4.0 5.0 Цинк 5Д11 2.0 5.0 10.0 11 Используется рабочий градуировочный раствор ионов металла, в остальных случаях основной градуировочный раствор.

Массовые концентрации ионов металлов в градуировочных образцах № 1 - № 5 приведены в таблице 5.

Растворы градуировочных образцов №1 - № 5 хранят в плотно закрытой пластиковой посуде не более 7 сут.

Таблица 5 - Массовые концентрации ионов металлов в градуировочных образцах для выполнения измерений способом пламенной атомизации

Наименование металла Массовые концентрации ионов металлов по номерам градуировочных образцов, мг/дм3 1 2 3 4 5 Железо 0,05 0.50 1.00 2,00 4.00 Кадмий 0.05 0.20 0.50 1.00 2,00 Кобальт 0,05 0.50 1,00 2.00 4.00 Марганец 0.05 0,50 1,00 3.00 5,00 Медь 0.05 0.50 1,00 3.00 5.00 Никель 0.05 0.50 1.00 2.00 2.50 Свинец 0,05 0,50 1,00 2,00 4.00 Хром 0.05 0,50 1,00 2,00 2,50 Цинк 0.05 0,10 0,20 0.50 1,00

Если массовая концентрация ионов металла в основном и рабочем градуировочных растворах не равна точно 50,0 мг/дм³, 10,0мг/дм³ или

2,0 мг/дм³, рассчитывают массовую концентрацию ионов металла в градуировочных образцах № 1 - № 5 в соответствии с массовой концентрацией в конкретном основном или рабочем градуировочном растворе.

9.4.2 Градуировочные образцы для выполнения измерений способом электротермической атомизации

Для выполнения измерений массовой концентрации кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка способом электротермической атомизации готовят градуировочные образцы, используя рабочие градуировочные растворы ионов металлов.

Для приготовления градуировочных образцов № 6 - № 10 отбирают градуированными пипетками вместимостью 0,5, 1, 2 и 5 см³ объемы рабочих градуировочных растворов ионов кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка, указанные по номерам градуировочных образцов в таблице 6, вносят для смешивания в мерную колбу вместимостью 1000 см³. Объем раствора доводят до метки на колбе раствором азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленным по 9.2.5. Растворы тщательно перемешивают. При приготовлении градуировочных образцов следует использовать пипетки с номинальной вместимостью наиболее близкой к отмеряемым аликвотам рабочих градуировочных растворов (например, для аликвоты объемом 0,15 или 0,25 см³ берут градуированную пипетку вместимостью 0,5, а не 1 см³ или для аликвоты объемом 1,5 см³ — пипетку вместимостью 2, а не 5 см³). Массовые концентрации ионов металлов в градуировочных образцах № 6 - № 10 приведены в таблице 7.

Таблица 6 - Объемы градуировочных растворов ионов металлов, используемые при приготовлении градуировочных образцов № 6 - № 10

Наименование металла Объем градуировочных растворов по номерам градуировочных образцов, см3 6 7 8 9 10 Кадмий 0.2" ОТ73 о!?1 0.8П ГД1* Кобальт 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Марганец 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50 Медь 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Никель 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Свинец 0.5 1,0 1.5 2.0 2.5 Хром 0.1 0.2 0.3 0.4 0,50 Цинк 0.051’ оЛ11 0.151* 0^ 0,25”

Используется рабочий градуировочный раствор, приготовленный по 9.3.4; в остальных случаях - рабочий градуировочный раствор, приготовленный по 9.3.3.

Таблица 7 - Массовые концентрации ионов металлов в градуировочных образцах для выполнения измерений способом электротермической атомизации

Наименование металла Массовые концентрации ионов металлов по номерам градуировочных образцов, мкг/дм3 6 7 8 9 10 Кадмий 0.40 0.80 1.2 1.6 2,00 Кобальт 5.00 10,0 15.0 20.0 25,0 Марганец1’ 1,00 2.00 3.00 4.00 5,00 Медь 5.00 10.0 15.0 20.0 25.0 Никель 5.00 10.0 15.0 20.0 25.0 Свинец 5.00 10.0 15.0 20,0 25.0 Хром 1.00 2,00 3.00 4,00 5.00 Цинк 0.10 0.20 0,30 0.40 0.50

Для измерений по линии с длиной волны Л - 279.5 нм.

Градуировочные образцы для выполнения измерений массовой концентрации марганца по линии с длиной волны А_Мп = 403,1 нм готовят в диапазоне массовых концентраций ионов марганца от

20.0    до 100,0 мкг/дм³. Отбирают 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0 см³ рабочего градуировочного раствора марганца, приготовленного по 9.3.3, с помощью градуированной пипетки вместимостью 1 см³, помещают в мерные колбы вместимостью 100 см³, доводят до меток на колбах раствором азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленным по 9.2.5, перемешивают. Массовая концентрация ионов марганца в полученных образцах составит соответственно 20,0; 40,0; 60,0; 80,0 и

100.0    мкг/дм³.

Растворы градуировочных образцов ионов металлов для выполнения измерений способом электротермической атомизации используют в день приготовления.

9.5 Подготовка атомно-абсорбционного спектрофотометра

9.5.1    Атомно-абсорбционный спектрофотометр готовят к работе в соответствии с техническим описанием или руководством по эксплуатации. Для определения железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка в спектрофотометре устанавливают лампу с полым катодом для определения соответствующего металла, настраивают ее оптимальный режим работы и ширину спектральной щели монохроматора, юстируют положение лампы по максимуму интенсивности излучения (согласно руководству по эксплуатации и рекомендациям производителя).

9.5.2    Для выполнения измерений способом пламенной атомизации зажигают воздушно-ацетиленовое пламя горелки спектрофотометра, как описано в руководстве по эксплуатации.

Измерения массовых концентраций металлов выполняют на резонансных спектральных линиях с длиной волны А_Гв = 248,3 нм, Аса = 228,8 нм, А_Со = 240,7 нм, А_Мп = 279,5 нм, А_Си = 324,8 нм, Ан = 232,0 нм, Аръ = 283,3 нм, Асг- 357,9 нм и Ащ- 213,9 нм.

9.5.3    Для выполнения измерений способом электротермической атомизации в соответствии с руководством по эксплуатации подключают температурную программу нагрева электротермического атомизатора спектрофотометра, соответствующую определяемому металлу, в атомизатор помещают графитовую кювету и выполняют специальную программу «Очистка», при этом измеренное значение атомного поглощения металла (далее - абсорбционность) не должно превышать значения 0,01. Если полученное значение абсорбционности превышает 0,01, процедуру очистки повторяют до достижения требуемого значения. В этом случае электротермический атомизатор спектрофотометра готов к работе. Программу «Очистка» также выполняют после замены графитовой кюветы в атомизаторе спектрофотометра и при переходе от выполнения измерений больших концентраций металлов к меньшим.

Измерения массовой концентрации марганца выполняют на резонансной спектральной линии с длиной волны Аш- 279,5 или 403,1 нм, измерения массовой концентрации кадмия, кобальта, меди, никеля, свинца, хрома или цинка выполняют на соответствующей линии с длиной волны по 9.5.2.

Для проведения измерений массовой концентрации кадмия, свинца и цинка в атомизатор спектрофотометра устанавливают кювету из высокоплотного графита, для выполнения измерений массовой концентрации кобальта, марганца, меди, никеля и хрома - графитовую кювету с пиролитическим покрытием.

Содержание

1    Область применения...............................................................................1

2    Нормативные ссылки...............................................................................1

3    Требования к показателям точности измерений...................................2

4    Требования к средствам измерений, вспомогательным

устройствам, реактивам, материалам..................................................3

4.1    Средства измерений, вспомогательные устройства.....................3

4.2    Реактивы и материалы....................................................................6

5    Метод измерений.....................................................................................6

6    Требования безопасности, охраны окружающей среды........................7

7    Требования к квалификации операторов...............................................7

8    Требования к условиям измерений........................................................8

9    Подготовка к выполнению измерений....................................................8

9.1    Отбор и хранение проб взвешенных веществ...............................8

9.2    Приготовление растворов и реактивов..........................................9

9.3    Приготовление градуировочных растворов.................................10

9.4    Приготовление градуировочных образцов..................................12

9.5    Подготовка атомно-абсорбционного спектрофотометра............15

9.6    Установление градуировочных зависимостей.............................16

10    Порядок выполнения измерений........................................................18

10.1    Подготовка и минерализация взвешенных веществ.................18

10.2    Порядок выполнения измерений................................................19

11    Обработка результатов измерений....................................................22

12    Оформление результатов измерений................................................23

13    Контроль качества результатов измерений при реализации

методики в лаборатории.....................................................................24

13.1    Общие положения.......................................................................24

13.2    Алгоритм оперативного контроля повторяемости.....................24

13.3    Алгоритм оперативного контроля процедуры

выполнения измерений с использованием метода добавок.....25

14    Проверка приемлемости результатов, полученных

в условиях воспроизводимости...........................................................26

9.6 Установление градуировочных зависимостей

9.6.1    Градуировочные зависимости устанавливают перед измерением массовой концентрации металлов в растворах взвешенных веществ после микроволновой обработки (далее - минерализаты), а также после замены спектральной лампы или графитовой кюветы в спектрофотометре.

9.6.2    Для установления градуировочных зависимостей железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома или цинка с использованием пламенного способа атомизации выполняют не менее двух измерений аналитического сигнала (абсорбционности) раствора холостого опыта (раствор азотной кислоты, 0,1 моль/дм³, приготовленный по 9.2.4). Полученные результаты измерений усредняют, если они отличаются друг от друга не более чем на 20 % по отношению к среднему значению. Далее выполняют не менее двух измерений аналитического сигнала металлов в каждом из градуировочных образцов № 1 - № 5 в порядке возрастания их концентраций. Среднее арифметическое значение абсорбционности холостого опыта вычитают из усредненной абсорбционности градуировочных образцов. Допускается выполнять эту процедуру с помощью программного обеспечения спектрофотометра. Полученные результаты для железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка в каждом образце усредняют между собой, если расхождения между ними по отношению к среднему значению не превышают относительных значений, приведенных в таблице 8.

Таблица 8 - Допустимые расхождения между результатами измерений массовой концентрации металлов способом пламенной атомизации

Наименование металла Диапазон массовой концентрации металла, мг/дм-*, при допустимых расхождениях между результатами измерений. % 15 10 5 Железо Кобальт Свинец От 0,05 до 0,50 в ключ. Св. 0,50 до 2,0 включ. Св. 2,0 до 4,0 включ. Кадмий От 0.05 до 0,20 в ключ Св. 0,20 до 1.0 включ. Св. 1.0 до 2,0 включ. Марганец Медь От 0.05 до 0,50 включ. Св.т 0,50 до 3,0 включ. Св. 3,0 до 5,0 включ. Никель Хром От 0,05 до 0,50 включ. Св. 0,50 до 2.0 включ. Св. 2,0 до 2.5 включ. Цинк От 0,05 до 0,10 включ. Св. 0.10до0.50 включ. Св. 0,50 до 1.0 включ.

Градуировочные зависимости абсорбционности (ось ординат) от массовой концентрации металла в мг/дм³ (ось абсцисс) рассчитывают для каждого из металлов методом наименьших квадратов или с помощью программного обеспечения спектрофотометра, используя средние значения аналитического сигнала.

Введение

Взвешенные вещества природных поверхносшых иод - это твердые частицы минерального, и органического происхождения, превосходят по размеру коллоидные частицы и поэтому остаются на фильтре с диаметром пор 0,45 мкм при фильтровании проб воды. Взвешенные вещества перемещаются в водной толще, оседают на дно и поднимаются водоворотами из донных отложений, состоят из частиц песка, глины, ила, остатков зоо- и фитопланктона и микроорганизмов. По сравнению с донными отложениями взвешенные вещества обогащены тяжелыми металлами, что обусловлено, в первую очередь, их тонкодисперсным составом и высокими сорбционными свойствами.

Присутствие соединений тяжелых металлов (железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка) во взвешенных веществах водных объектов обусловлено причинами природного и антропогенного характера, от космической пыли и размыва почвы или горных пород до атмосферных выбросов и сточных вод промышленных предприятий.

Во взвешенных веществах основная часть соединений металлов находится в виде малорастворимых оксидов, гидроксидов и карбонатов железа Fe (III), кадмия Cd (II), меди Си (II), кобальта Со (II), хрома Cr (III), марганца Mn (II), никеля Ni (II), свинца Pb (II) и цинка Zn (II), их сульфидов (за исключением Cr (III)) и комплексных соединений с органическими веществами вод, а также в составе зоопланктона, фитопланктона, бактерий и детрита. Марганец является наиболее подвижным элементом, так как его карбонаты легко растворяются даже при незначительных изменениях в равновесии вода - взвешенное вещество, а труднорастворимый диоксид марганца МпОг является наиболее устойчивой и доминирующей формой марганца. Органические соединения металлов, кроме соединений Со (III), Ni (II) и Си (II) характеризуются невысокой устойчивостью. Взвешенные вещества, для которых характерно преобладание сорбированных форм металлов (до 40 % от валового содержания железа, кобальта, марганца, меди и цинка), вносят наибольший вклад в миграцию тяжелых металлов в поверхностных водах. Миграционная способность взвешенных форм соединений металлов определяется, главным образом, геохимическим составом взвешенного материала.

Содержание тяжелых металлов зависит также от количества взвешенных веществ в воде. Среднее значение массовой концентрации взвешенного вещества в поверхностных водах находится в пределах от одного до нескольких десятков миллиграммов в кубическом дециметре, более высокие значения могут быть в случае, если отбор проб проводился при сильном ветре и течениях, вызывавших взмучивание донных отложений. Для сезонных колебаний содержания взвешенных

частиц в водах характерно их увеличение до 2 раз во время весеннего снеготаяния.

Во взвешенных веществах малозагрязненных поверхностных вод суши массовая концентрация кадмия, кобальта, меди, никеля, свинца, хрома и цинка в большинстве случаев находится в пределах от долей до единиц, редко десятков микрограммов в кубическом дециметре. Для железа и марганца характерны концентрации от нескольких десятков до нескольких сотен микрограммов в кубическом дециметре. Более высокие концентрации металлов можно обнаружить в районах залегания соответствующих руд и местах сброса сточных вод промышленных предприятий. Особенно резкое увеличение (от 3 до 5 раз) массовой концентрации железа, марганца и цинка происходит весной в районах ведения открытых горно-технических работ за счет поступления взвешенных веществ с водосбора в составе талых вод.

Повышенное содержание взвешенных частиц в воде и соответственно, тяжелых металлов, оказывает угнетающее действие на ряд функций в организме рыб и представляет непосредственную опасность для других гидробионтов и человека.

Применительно к аналитическому определению соединений металлов в водах принято считать их растворенными формами те, которые проходят через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм, взвешенными - остающиеся на упомянутом фильтре. Валовое содержание металлов - это сумма растворенных и взвешенных форм.

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования государственными нормативными документами установлены значения предельно допустимых концентраций (ПДК) металлов для растворенных форм кобальта, марганца, никеля, свинца, цинка и валового содержания соединений железа, кадмия, меди, хрома. В водах водных объектов рыбохозяйственного значения нормируется массовая концентрация растворенных форм металлов кроме соединений марганца и хрома.

Не менее важно знать содержание взвешенных форм металлов в водах водного объекта.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЖЕЛЕЗА, КАДМИЯ, КОБАЛЬТА, МАРГАНЦА, МЕДИ, НИКЕЛЯ, СВИНЦА, ХРОМА И ЦИНКА ВО ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВАХ ВОД Методика измерений атомно-абсорбционным методом с использованием микроволновой обработки проб

Дата введения - 2019-11-01

1 Область применения

1.1 Настоящий руководящий документ устанавливает методику измерений (далее - методика) массовой концентрации железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка во взвешенных веществах водного объекта в диапазонах, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 - Диапазоны измерений массовой концентрации металлов во взвешенных веществах, установленные для данной методики

Наименование металла Диапазоны измерений массовой концентрации металлов. мкг/дмл Электротермическая атомизация Пламенная атомизация Железо . От 65 до 1000 включ. Кадмий От 1 до 240 включ. От 8 до 250 включ. Кобальт От 2 до 330 включ. От 30 до 300 включ. Марганец От 3 до 1200 включ. От 190 до 1000 включ. Медь От 5 до 550 включ. От 20 до 650 включ. Никель От 10 до 300 включ'. От 15 до 300 включ. Свинец От 2 до 250 включ. От 15 до 250 включ. Хром От 1 до 230 включ. От 15 до 240 включ. Цинк От 3 до 300 включ. От 15 до 300 включ.

1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.

2 Нормативные ссылки

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфорп. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

МИ 2881-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа.

Примечания

1    Ссылки на остальные нормативные документы приведены в разделе 4.

2    При пользовании настоящим руководящим документом целесообразно проверять действие национальных стандартов в информационной системе общего пользования на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году.

3    Если ссылочный нормативный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим руководящим документом следует руководствоваться замененным (измененным) нормативным документом. Если ссылочный нормативный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Требования к показателям точности измерений

3.1    При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблицах 2 и 3.

Пределы обнаружения металлов во взвешенных веществах водных объектов по настоящему руководящему документу следующие:

-    при выполнении измерений способом пламенной атомизации для железа и меди 20 мкг/дм³, кобальта и цинка 5 мкг/дм³, марганца 4 мкг/дм³, кадмия, никеля, свинца и хрома 2 мкг/дм³;

-    при выполнении измерений способом электротермической атомизации - для кадмия, кобальта, никеля, свинца, хрома и цинка

1    мкг/дм³, марганца 3 мкг/дм³ и меди 4 мкг/дм³.

3.2    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.

2

Таблица 2 - Диапазоны измерений, показатели повторяемости, воспроизводимости и точности при принятой вероятности Р= 0,95 для выполнения измерений способом пламенной атомизации

Наимено вание металла Диапазон измерений массовой концентрации металла X, м кг/дм3 Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) о„ м кг/дм3 Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ) Or, МКГ/ДМ* Показатель точности (границы абсолютной погрешности) ±Д, мкг/дм3 Железо От 65 до 1000 включ. 0,12-Х 0,18-Х 0.36-Х Кадмий От 8 до 250 включ. 0,05-Х 0.11-Х 0,22-Х Кобальт От 30 до 300 включ. 0,19-Х 0,24-Х 0,48-Х Марганец От 190 до 1000 включ. 0,05-Х 0,14-Х 0,28-Х Медь От 20 до 650 включ. 0,18-Х 0,24-Х 0.47-Х Никель От 15 до 300 включ. 0,15-Х 0,28-Х 0,55-Х Свинец От 15 до 250 включ. 0,06-Х 0,10-Х 0,19-Х Хром От 15 до 240 включ. 0.22-Х 0,22-Х 0,43-Х Цинк От 15 до 300 включ. 0.10-Х 0,19-Х 0,37-Х

Таблица 3 - Диапазоны измерений, показатели повторяемости, воспроизводимости и точности при принятой вероятности Р=0,95 для выполнения измерений способом электротермической атомизации

Наимено вание металла Диапазон измерений массовой концентрации металла X. мкг/дм3 Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) о,, мкг/дм3 Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) Or, МКГ/ДМ3 Показатель точности (границы абсолютной погрешности) ±Д, мкг/дм3 Кадмий От 1 до 240 включ. 0,16-Х 0,31-X 0,62-Х Кобальт От 2 до 330 включ. 0.1 IX 0,19-Х 0,37-Х Марганец От 3 до 1200 включ. 0,08-Х 0.13-Х 0,25-Х Медь От 5 до 550 включ. 0.12-Х 0,26-Х 0.51 -X Никель От 10 до 300 включ. 0.16-Х 0,21-X 0,41-X Свинец От 2 до 250 включ. 0.15-Х 0,22-Х 0,43-Х Хром От 1 до 230 включ. 0.26-Х 0,26-Х 0.51 X Цинк От 3 до 300 включ. 0,21-X 0,30-Х 0.61-X

4 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, реактивам, материалам

4.1    Средства измерений, вспомогательные устройства

4.1.1    Атомно-абсорбционный спектрофотометр (далее -спектрофотометр) любого типа с пламенным и/или электротермическим атомизатором (АА-7000, АА-6200, Agilent-240, Analyst, Квант-2, Квант-Z.3TA, МГА-915, Спектр-5, Solaar S2, Savant и др.), снабженный

корректором неселективного поглощения фона, графитовыми кюветами из высокоплотного графита и графитовыми кюветами с пиролитическим покрытием, спектральными лампами с полым катодом для определения железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка.

4.1.2    Государственный стандартный образец состава раствора ионов железа (III) ГСО 7766-2000 (далее - ГСО) или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.3    Государственный стандартный образец состава раствора ионов кадмия (II) ГСО 7874-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.4    Государственный стандартный образец состава раствора ионов кобальта (II) ГСО 7880-2001 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.5    Государственный стандартный образец состава раствора ионов марганца (II) ГСО 7875-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.6    Государственный стандартный образец состава раствора ионов меди (II) ГСО 7764-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.7    Государственный стандартный образец состава раствора ионов никеля (II) ГСО 7785-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.8    Государственный стандартный образец состава раствора ионов свинца (II) ГСО 7877-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.9    Государственный стандартный образец состава раствора ионов хрома (VI) ГСО 7834-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.10    Государственный стандартный образец состава раствора ионов цинка (II) ГСО 7770-2000 или аналогичный с относительной погрешностью аттестованного значения не более 1 %.

4.1.11    Колбы мерные 2-го класса точности исполнения 2 или 2а по ГОСТ 1770-74 вместимостью: 10 см³ - 4 шт., 25 см³ - 4 шт., 50 см³ -10 шт., 100 см³ - 15 шт., 500 см³ - 1 шт., 1000 см³-6 шт.

4.1.12    Колбы мерные пластиковые РР, PLASH BRAND, NS 10/19 или аналогичные любого типа вместимостью: 50 см³ - 4 шт., 100 см³ - 4 шт.

4.1.13    Пипетки градуированные 2-го класса точности типа 1 или 3 исполнения 1 или 2 по ГОСТ 29227-91 вместимостью: 0,5 см³ - 1 шт., 1 см³ - 10 шт., 2 см³ - 5 шт., 5 см³ - 5 шт., 10 см³ - 5 шт.

4.1.14    Пипетки с одной отметкой 2-го класса точности исполнения 1 или 2 по ГОСТ 29169-91 вместимостью: 1 см³ - 4 шт.,2см³ - 4 шт., 5 см³ - 7 шт., 10 см³ - 9 шт., 20 см³ - 1 шт.

4.1.15    Цилиндры мерные 2-го класса точности исполнения 1 или 3 по ГОСТ 1770-74 вместимостью: 10 см³ - Зшт., 250 см³ - 2 шт., 500 см³ - 1 шт., 1000 см³ - 1 шт.

4.1.16    Пробирки градуированные цилиндрические с завинчивающимися крышками, пластиковые или аналогичные любого типа вместимостью 5 см³ - 9 шт.

4.1.17    Стаканы В-1, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью: 400 см³ - 2 шт., 600 см³ - 2 шт.

4.1.18    Воронки В-36-80 ХС по ГОСТ 25336-82 или лабораторные пластиковые диаметром 25 мм - 4 шт.

4.1.19    Чаши по ГОСТ 19908-90 вместимостью 50 или 100 см³-4 шт.

4.1.20    Флаконы пластиковые с завинчивающимися крышками с уплотнительными силиконовыми прокладками вместимостью 1 или 2 дм³ для отбора и хранения проб воды.

4.1.21    Пакеты пластиковые с застежкой «Zip-lock» или аналогичные любого типа, размером 6*8 или 7x10 см для хранения фильтров с осадками взвешенных веществ.

4.1.22    Оправа шприцевого фильтра пластиковая многоразовая Swinnex-25 (Millipore), диаметр 25 мм или аналогичная любого типа.

4.1.23    Шприц-дозатор для оправы шприцевого фильтра или шприц одноразовый с коннектором «Луер-лок» вместимостью 50 см³.

4.1.24    Посуда стеклянная для хранения растворов вместимостью 0,25, 0,50 и 1 дм³.

4.1.25    Посуда пластиковая с завинчивающимися крышками для хранения растворов вместимостью 0,1 и 0,25 дм³.

4.1.26    Пинцет лабораторный пластиковый или из нержавеющей стали с пластиковыми наконечниками, длина 105 или 125 мм.

4.1.27    Лабораторная микроволновая система для разложения проб (Mars-5, Mars-6, TOPwave или аналогичная лабораторная микроволновая система любого типа) с комплектом тефлоновых реакционных сосудов вместимостью не менее 55 см³, частотой магнетрона (2450±50) МГц и выходной мощностью не менее 1800 Вт.

4.1.28 Установка для фильтрования при разрежении с использованием мембранного фильтра любого типа.

4.1.29 Центрифуга настольная ОПн-3 или аналогичная со скоростью вращения до 3000 оборотов/мин.

4.1.30    Бидистиллятор стеклянный БС или аналогичный любого типа или установка для перегонки дистиллированной воды из стекла группы ТС (плоскодонная колба типа П исполнения 1 с взаимозаменяемым конусом 29/32, вместимостью 1000 или 2000 см³, насадка типа Н1 с взаимозаменяемыми конусами 29/32-14/23-14/23, холодильник типа ХПТ исполнения 1 длиной не менее 400 мм, аллонж типа АИ с взаимозаменяемым конусом муфты 14/23) по ГОСТ 25336-82.