ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ПНД Ф 14.1:2:3.180-2002 (ФР.1.31.2007.03801) Методика допущена для целей государственного МОСКВА
2007 г. Методика рассмотрена и одобрена федеральным бюджетным учреждением «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия» (ФБУ «ФЦАО»). СОДЕРЖАНИЕ 1 ВВЕДЕНИЕНастоящий документ устанавливает методику измерений массовой концентрации кадмия в поверхностных, подземных пресных и сточных водах фотометрическим методом с бромбензтиазо. Диапазон измерений от 0,005 до 1 мг/дм3 Если массовая концентрация кадмия в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы концентрация соответствовала регламентированному диапазону. Если массовая концентрация кадмия в пробе меньше 0,05 мг/дм3, пробу необходимо концентрировать путем упаривания. Данным методом можно определить ионы кадмия при содержании в пробе меди, железа, никеля, хрома, цинка, свинца, олова, в сумме менее 10 мг/дм3. В противном случае необходимо применять другую методику. Мешающие влияния, обусловленные присутствием в пробе меди, никеля, серебра, кобальта, цианидов, ртути, красителей, органических веществ, дающих стойкую эмульсию воды в четырёххлористом углероде, устраняются специальной подготовкой пробы к анализу (п. 9.1). 2 ПРИПИСАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙЗначения показателя точности измерений1 - расширенной относительной неопределенности измерений по настоящей методике при коэффициенте охвата 2 приведены в таблице 1. Бюджет неопределенности измерений приведен в Приложении А. ________ 1 В соответствии с ГОСТ Р 8.563-2009 (п. 3.4) в качестве показателя точности измерений использованы показатели неопределенности измерений) Таблица 1 - Диапазон измерений, показатели неопределенности измерений
________ 2 Соответствует характеристике погрешности при доверительной вероятности Р = 0,95. Значения показателя точности методики используют при: - оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией; - оценке качества проведения испытаний в лаборатории; - оценке возможности использования настоящей методики в конкретной лаборатории. 3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПОСУДА И РЕАКТИВЫПри выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательное оборудование, материалы, реактивы. 3.1 Средства измерений, вспомогательное оборудованиеСпектрофотометр или фотоэлектроколориметр, позволяющий измерять оптическую плотность при дине волны λ = 590 нм. Кюветы с толщиной поглощающего слоя 10 мм. Весы лабораторные специального или высокого класса точности с ценой деления не более 0,1 мг, наибольшим пределом взвешивания не более 210 г по ГОСТ Р 53228-2008. Гири по ГОСТ 7328-2001. Колбы мерные 2-25 (50; 100)-2, 2-1000 по ГОСТ 1770-74. Пипетки мерные 6 (7)-2-5(10), 4 (5)-2-2, 2-2-25 по ГОСТ 29227-91. Цилиндры мерные 1 - 100, 3 - 100 по ГОСТ 1770-74. Плитка электрическая по ГОСТ 14919-83. 3.2 ПосудаКолбы конические Кн - 1-200 (500) по ГОСТ 25336-82. Воронки делительные ВД-1-100 (250) ХС, ВД-3-1000 по ГОСТ 25336-82. Фильтры стеклянные по ГОСТ 25336-82 Бутыли из боросиликатного стекла или полимерного материала для отбора и хранения проб. Примечания. 1 Допускается использование других средств измерений утвержденных типов, обеспечивающих измерения с установленной точностью. 2 Допускается использование другого оборудования с метрологическими и техническими характеристиками, аналогичными указанным. 3 Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки. 3.3 Реактивы и стандартные образцыБромбензтиазо по ТУ 6-09-1134-77. Кислота соляная по ГОСТ 3118-77. Кислота азотная по ГОСТ 4461-77. Кислота серная по ГОСТ 4204-77. Натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77. Аммиак водный по ГОСТ 3760-79. Калий-натрий виннокислый 4-водный (соль Сегнетова) по ГОСТ 5845-79. Хлороформ по ГОСТ 20015-88. Углерод четыреххлористый по ГОСТ 20288-74. Диметилглиоксим по ГОСТ 5828-77. Диэтилдитиокарбамат свинца (II) по ТУ 6-09-3901-75. Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72. Вода бидистиллированная по ГОСТ Р 52501-2005. Бумага индикаторная универсальная по ТУ 6-09-1181-76. Анионит ЭДЭ-10п. ГСО с аттестованным содержанием ионов кадмия с погрешностью аттестованного значения не более 1 % при Р = 0,95 Примечания. 1 Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч. 2 Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных. 4 МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙМетод определения массовой концентрации кадмия основан на их взаимодействии с реактивом бромбензтиазо (ББТ), образующим с кадмием красно-фиолетовый комплекс, экстрагируемый хлороформом. Состав комплекса - Cd:ББТ = 1:2, максимальная окраска довольно устойчива при pH = 13,5. Максимум поглощения при λ = 590 нм. 5 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫПри выполнении измерений необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности. 5.1 При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76. 5.2 Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-2009. 5.3 Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90. 5.4 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. 5.5 Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. 6 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВВыполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой экстракционно-фотометрического анализа, изучивший инструкцию по эксплуатации спектрофотометра или фотоэлектроколориметра и получивший удовлетворительные результаты при выполнении контроля процедуры измерений. 7 ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ИЗМЕРЕНИЙПри выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:
8 ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙПри подготовке к выполнению измерений должны быть проведены следующие работы: отбор проб, подготовка прибора к работе, приготовление вспомогательных и градуировочных растворов, построение градуировочного графика, контроль стабильности градуировочной характеристики. 8.1 Отбор и хранение проб8.1.1 Отбор проб производят в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод». 8.1.2 Посуда для отбора проб и проведения анализа должна быть очищена. Для этого в посуду, чисто вымытую содой и хлористо-водородной (соляной) кислотой и промытую дистиллированной водой, вносят чистый хлороформ, встряхивают в течение 1 мин, дают постоять. Если появляется окраска, раствор выливают. Операцию продолжают до тех пор, пока цвет хлороформа перестанет изменяться. После этого посуду промывают бидистиллированной водой. 8.1.3 Пробы воды отбирают в бутыли из полимерного материала или боросиликатного стекла, подготовленные по п. 8.1.2 и предварительно ополоснутые отбираемой водой. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 300 см3. Пробы анализируют в день отбора или консервируют, прибавляя 5 см3 концентрированной азотной кислоты на 1 дм3 пробы. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается: цель анализа, предполагаемые загрязнители; место, время отбора; номер пробы; объем пробы; должность, фамилия отбирающего пробу, дата. 8.2 Подготовка прибораПодготовку прибора к работе проводят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора 8.3 Подготовка посудыВся посуда должна быть подготовлена по п. 8.1.2. 8.4 Приготовление растворов8.4.1 Приготовление раствора гидроксида натрия с массовой долей 10 % Навеску гидроксида натрия 10 г помещают в коническую колбу и растворяют в 90 см3 бидистиллированной воды. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде. Срок хранения 3 месяца 8.4.2 Приготовление раствора соляной кислоты (1:1) Смешивают равные объемы бидистиллированной воды и концентрированной соляной кислоты. Срок хранения не ограничен. 8.4.3 Приготовление раствора бромбензтиазо в хлороформе с молярной концентрацией 0,001 моль/дм3 На аналитических весах взвешивают 0,0384 г бромбензтиазо (С17Н10Br3OS) и растворяют в 100 см3 хлороформа. Срок хранения 1 месяц. 8.4.4 Приготовление основного градуировочного раствора кадмия с массовой концентрацией 0,1 мг/дм3 Раствор готовят из ГСО с аттестованным содержанием ионов кадмия и бидистиллированной воды в соответствии с прилагаемой к образцу инструкцией. Срок хранения 1 месяц. 8.4.5 Приготовление рабочего градуировочного раствора кадмия с массовой концентрацией 0,001 мг/дм3 Смешивают 10 см3 основного градуировочного раствора с 10 см3 соляной кислоты (1:1) и доводят объём до метки бидистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 дм3. Срок хранения 3 дня. 8.5 Построение градуировочного графикаДля построения градуировочного графика необходимо приготовить образцы для градуировки с массовой концентрацией ионов кадмия 0,05 - 1,0 мг/дм3. Условия анализа, его проведение должны соответствовать п.п. 7 и 9.2. Состав и количество образцов для градуировки приведены в таблице 2. Погрешность, обусловленная процедурой приготовления образцов для градуировки, не превышает 2,5 %. Таблица 2 - Состав и количество образцов для градуировки
Растворы доводят до метки в мерных пробирках вместимостью 10 см3 бидистиллированной водой, далее растворы переносят в делительные воронки вместимостью 50 см3 и проводят через весь ход анализа по п. 9.2. Анализ образцов для градуировки проводят в порядке возрастания их концентрации. Для построения градуировочного графика каждую искусственную смесь необходимо фотометрировать 3 раза с целью исключения случайных результатов и усреднения данных. При построении градуировочного графика по оси ординат откладывают значения оптической плотности, а по оси абсцисс - величину концентрации вещества в мг/дм3. 8.6 Контроль стабильности градуировочной характеристикиКонтроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в квартал, а также при смене партий реактивов, после поверки или ремонта прибора. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в таблице 2). Градуировочную характеристику считают стабильной при выполнении для каждого образца для градуировки следующего условия:
где X - результат контрольного измерения массовой концентрации ионов кадмия в образце для градуировки; С - аттестованное значение массовой концентрации ионов кадмия; - стандартное отклонение результатов измерений, полученных в условиях промежуточной прецизионности, %. Значения приведены в Приложении А. Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется только для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца с целью исключения результата, содержащего грубую погрешность. Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют причины и повторяют контроль с использованием других образцов для градуировки, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики строят новый градуировочный график. 9 ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ9.1 Устранение мешающих влияний9.1.1 Если анализируемая вода содержит значительное количество органических веществ, необходимо провести минерализацию пробы. Для этого к пробе добавляют 0,5 - 5,0 см3 (в зависимости от содержания органических веществ) разбавленной 1:1 серной кислоты и 5,0 см3 концентрированной азотной кислоты. Пробу выпаривают, к остатку после выпаривания добавляют 1 см3 концентрированной соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. Полученный остаток растворяют в дистиллированной воде, подогревая смесь, если понадобится. Затем фильтруют через стеклянный фильтр и анализируют фильтрат. Сильнокислые пробы нейтрализуют разбавленным раствором гидроксида натрия. 9.1.2 Большое количество серебра осаждают в виде хлорида. 9.1.3 Для устранения влияния меди её отделяют от кадмия экстракцией в кислой среде диэтилдитиокарбоматом свинца в четырёххлористом углероде. 9.1.4 При содержании железа в пробе более 10 мг/дм3 его необходимо осадить избытком аммиака. При этом кадмий будет находится в растворе в виде аммиаката кадмия Cd(NH3)2+, в то время, как при добавлении недостаточного количества аммиака, кадмий, как и железо находится в осадке - Cd(ОН)2. 9.1.5 Экстрагирующиеся красители удаляют предварительной экстракцией пробы четырёххлористым углеродом. Экстракцию проводят порциями по 5,0 см3 до тех пор, пока последний экстракт не останется бесцветным. 9.1.6 Для устранения влияния никеля и кобальта применяют экстракцию диметилглиоксиматов этих металлов хлороформом. К 50 см3 пробы или раствора после минерализации прибавляют 10 см3 раствора сегнетовой соли, приливают раствор аммиака до pH = 8,5 - 9,0, затем 5 см3 1 % раствора диметилглиоксима в 96 % этиловом спирте и смесь тщательно взбалтывают 30 сек. Далее экстрагируют порциями по 10 см3 хлороформа до тех пор, пока не будет извлечён весь избыток диметилглиоксима, и окончательно промывают пробу встряхиванием с 5 см3 четырёххлористого углерода. 9.1.7 Если проба содержит цианиды, то их разрушают кипячением в течение 10 мин в вытяжном шкафу при добавлении 0,5 см3 концентрированной серной кислоты на 100 см3 пробы. 9.1.8 Отделение кадмия от мешающих определению металлов возможно с и помощью ионообменной хроматографии на анионите ЭДЭ-10п. 9.2 Ход анализаВ делительную воронку вместимостью 50 см3 помещают 10 см3 пробы, предварительно (в случае необходимости) разбавленной бидистиллированной водой или упаренной, содержащей 0,05 - 1,0 мг кадмия в 1 дм3. Добавляют 1,5 г сегнетовой соли и перемешивают до растворения. Приливают 4 см3 хлороформа, 2 см3 0,001 моль/дм3 раствора бромбензтиазо в хлороформе, 10 см3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 10 % (pH раствора - в пределах 12,7 - 13,5) и экстрагируют в течение 2 мин. Нижний хлороформенный слой фильтруют через фильтр белая лента в пробирку (pH раствора - 6,5 - 7,0) и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при λ = 590 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм. pH раствора контролируют по универсальной индикаторной бумаге. Из оптической плотности пробы вычитают оптическую плотность экстракта, полученного в «холостом опыте», проведённого с бидистиллированной водой через весь ход анализа. Массовую концентрацию кадмия (мг/дм3) находят по градуировочному графику. 10 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙМассовую концентрацию кадмия X (мг/дм3) находят по градуировочному графику. Если проба была разбавлена или сконцентрирована, то учитывается соответствующий коэффициент. При необходимости за результат анализа Хср принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х1 и Х2
для которых выполняется следующее условие:
где r - предел повторяемости, значения которого приведены в таблице 3. Таблица 3 - Значения пределов повторяемости и воспроизводимости при вероятности Р = 0,95
При невыполнении условия (3) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение. Значение предела воспроизводимости приведены в таблице 3. При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Численное значение результата анализа должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности. 11 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙРезультат измерений в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде: X ± U, мг/дм3, где X - результат измерений массовой концентрации кадмия, установленный по п. 10, мг/дм3; U - значение показателя точности измерений (расширенная неопределенность измерений с коэффициентом охвата k = 2), мг/дм3.
Значение Uотн. приведено в таблице 1. Допускается результат измерений в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде: X ± Uл, мг/дм3, Р = 0,95, при условии Uл < U, где Uл - значение показателя точности измерений (расширенной неопределенности с коэффициентом охвата k = 2), установленное при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемое контролем стабильности результатов измерений. 12 КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ12.1 Общие положения12.1.1 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает: - оперативный контроль процедуры измерений; - контроль стабильности результатов измерений на основе контроля стабильности среднего квадратического отклонения (СКО) повторяемости, СКО промежуточной (внутрилабораторной) прецизионности и правильности. Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений и алгоритмы контрольных процедур, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов измерений регламентируют во внутренних документах лаборатории. Разрешение противоречий между результатами двух лабораторий проводят в соответствии с 5.3.3 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. 12.1.2 При проведении контроля стабильности градуировочной характеристики в лаборатории используют либо приведенные в бюджете неопределенности стандартные отклонения промежуточной прецизионности, либо установленные в лаборатории, при выполнении следующего условия: , где - стандартное отклонение (СКО) воспроизводимости, приведенное в бюджете неопределенности; σI(TOE) - стандартное отклонение (СКО) промежуточной прецизионности, приведенное в бюджете неопределенности; - СКО внутрилабораторной прецизионности, установленное в лаборатории при внедрении методики измерений. 12.2 Оперативный контроль процедуры измерений с использованием метода добавокОперативный контроль процедуры измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры Кк с нормативом контроля К. Результат контрольной процедуры Кк рассчитывают по формуле
где Хср′ - результат анализа массовой концентрации кадмия в пробе с известной добавкой - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (3). Хср - результат анализа массовой концентрации кадмия в исходной пробе - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (3). Норматив контроля Кд рассчитывают по формуле:
где Uл,Х и Uл,Х′ - показатели точности результатов измерений (расширенная неопределенность с коэффициентом охвата 2), установленные в лаборатории при реализации методики, соответствующие массовой концентрации кадмия в рабочей пробе и в пробе с добавкой соответственно, мг/дм3. Процедуру измерений признают удовлетворительной при выполнении условия:
При невыполнении условия (7) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (7) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению. 12.3 Оперативный контроль процедуры измерений с использованием образцов для контроляОперативный контроль процедуры измерений проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры Кк с нормативом контроля К. Результат контрольной процедуры Кк рассчитывают по формуле
где Сср - результат анализа массовой концентрации кадмия в образце для контроля - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (3); С - аттестованное значение образца для контроля. Норматив контроля К рассчитывают по формуле
где Uл - значение показателя точности измерений (расширенной неопределенности с коэффициентом охвата k = 2), установленное при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемое контролем стабильности результатов измерений. Процедуру измерений признают удовлетворительной при выполнении условия:
При невыполнении условия (10) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (10) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению. Примечание - Допустимо показатели точности измерений при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения:
с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа. ПРИЛОЖЕНИЕ АТаблица А.1 - Бюджет неопределенности измерений
________ 3 Соответствует характеристике относительной погрешности при доверительной вероятности Р = 0,95. 4 Согласно ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002 учтено при расчете стандартного отклонения результатов измерений, получаемых в условиях воспроизводимости. |