ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ

ГОССТРОЙ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ -

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ

(ФГУП НИИ ВОДГЕО)

ДАР/ВОДГЕО

Гос. регистрационный № 1403

Лицензия ФЛЦ № 003547-2 от 15 сентября 2000 г.

Согласовано

Департаментом

Государственного санитарно-

эпидемиологического надзора МЗ РФ

«14» ___________ 2003 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ
И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
ИЗЫСКАНИЯХ

 

Москва, 2003 г.

 

Методические рекомендации составлены в соответствии с требованиями Приложения Н СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть 1. Общие правила производства работ» с учетом требований СП 2.1.5.1059-01 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения» и СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Методические указания предназначены для лабораторий предприятий и организаций, проводящих инженерно-геологические изыскания.

Научные редакторы: д.т.н. Куранов Н.П., к.т.н. Хохлатов Э.М.

По вопросам приобретения и заказов на «Методические рекомендации по определению химического состава подземных и поверхностных вод при инженерно-геологических изысканиях» просим обращаться в издательство по адресу:

119992, Москва, Г-48 Комсомольский проспект, д. 42, стр. 2

Тел./факс: (095) 245-97-81, тел.: (095) 245-99-85

Е-mail: mkouzmina@darvodgeo.ru

 

1. ОТБОР И КОНСЕРВАЦИЯ ПРОБ ВОДЫ

Отбор проб является ответственным моментом, в значительной степени определяющим достоверность результатов анализа.

Объем пробы устанавливается в зависимости от определяемых компонентов и указан в табл. 1.

Пробы отбирают в химически чистые сосуды с притертыми пробками (допускаются корковые и полиэтиленовые пробки), изготовленные из прочного, бесцветного химически стойкого стекла или в полиэтиленовые сосуды. Пробы, предназначенные для анализа на содержание органических веществ, отбирают только в стеклянные сосуды с притертыми пробками.

Перед отбором пробы сосуд не менее двух раз ополаскивается водой, подлежащей исследованию.

Сосуд заполняется водой до верха. Перед закрыванием сосуда пробкой верхний слой сливается так, чтобы под пробкой оставался слой воздуха объемом 5 - 10 см³. В общую посуду отбирают пробу на анализ только тех компонентов, которые имеют тождественные условия консервации и хранения.

Определение запаха (без нагревания) проводится на месте отбора пробы.

При доставке в лабораторию сосуды с пробами упаковываются в тару, обеспечивающую сохранность и предохраняющую от резких перепадов температуры.

Вода должна быть подвергнута исследованию в день отбора. Если это невозможно, отобранные пробы помещают для хранения в холодильник и консервируют. Способы консервации и условия хранения указаны в табл. 1.

Таблица 1

Способы консервации и условия хранения проб воды

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЫ

2.1. ТЕМПЕРАТУРА

Температуру воды определяют термометром с делениями на 0,1 °С. Для определения температуры воды колодцев и источников применяют родниковые («ленивые») термометры, для воды буровых скважин - максимальные термометры. Помимо ртутных термометров могут быть использованы электрические термометры и термоэлементы.

Норма погрешности в диапазоне измеряемых значений 1,5 - 80 °С составляет ±0,1 %.

2.2. ЗАПАХ

Характер и интенсивность запаха определяют органолептическим методом.

Аппаратура. 1. Баня водяная.

Проведение испытания

Характер запаха воды определяют ощущением воспринимаемого запаха (землистый, хлорный, нефтепродуктов и др.).

Определение запаха при 20 °С.

В колбу с притертой пробкой вместимостью 250 - 350 см³ отмеряют 100 мл исследуемой воды с температурой 20 °С. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями, после чего колбу открывают и определяют характер и интенсивность запаха.

Определение запаха при 60 °С.

В колбу отмеряют 100 см³ исследуемой воды. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом и нагревают на водяной бане до 50 - 60 °С.

Содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями. Сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха.

Интенсивность запаха воды определяют при 20 и 60 °С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям табл. 2.

Таблица 2

2.3. ВКУС И ПРИВКУС

Характер и интенсивность вкуса и привкуса определяют органолептическим методом.

Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький.

Все другие виды вкусовых ощущений называют привкусами.

Проведение испытания

Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (соленый, кислый, щелочной, металлический и т.д.).

Испытываемую воду берут в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживая на 3 - 5 с.

Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20 °С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям табл. 3.

Таблица 3

2.4. ЦВЕТНОСТЬ

Цветность воды определяют фотометрически - путем сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природной воды.

В диапазоне 1 - 10 град. Норма погрешности определения составляет ±50 %, свыше 10 град. - ±10 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 413 нм).
Реактивы.	1. Стандартные растворы цветности.

Раствор № 1. Растворяют 0,0875 г двухромовокислого калия (К₂Сr₂O₇), 2,0 г сернокислого кобальта (СоSO₄´7Н₂O) и 1 см³ серной кислоты (плотностью 1,84 г/см³) в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 дм³. Раствор соответствует цветности 500°.

Раствор № 2. 1 см³ концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 г/см³ доводят дистиллированной водой до 1 дм³.

Шкала цветности

Для приготовления шкалы цветности используют набор цилиндров Несслера или мерные колбы на 100 см³.

В каждом цилиндре (колбе) смешивают раствор № 1 и раствор № 2 в соотношении, указанном в табл. 4.

Таблица 4

Шкалу цветности хранят в темном месте. Через каждые 2 - 3 месяца ее заменяют.

Построение калибровочного графика

Калибровочный график строится по шкале цветности. Полученные значения оптических плотностей и соответствующие им градусы цветности наносят на график.

Ход определения

При определении цветности используются кюветы с толщиной поглощающего свет слоя 5 - 10 см. Контрольной жидкостью служит дистиллированная вода, из которой удалены взвешенные вещества путем фильтрации через мембранные фильтры № 4.

Оптическая плотность фильтрата исследуемой воды измеряется в синей части спектра со светофильтром при l = 413 нм.

Цветность определяют по калибровочному графику и выражают в градусах цветности.

2.5. МУТНОСТЬ

Мутность воды определяют фотометрически - путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями.

Норма погрешности определения составляет ±10 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 530 нм).
	2. Центрифуга.
Реактивы.	1. Государственный стандартный образец мутности (формазиновая суспензия) ГСО 7271-96.
	2. Бидистиллированная вода, пропущенная через мембранный фильтр № 4.

Приготовление стандартных суспензий

Для приготовления основной стандартной суспензии 20,0 см³ формазиновой суспензии доводится до метки бидистиллированной водой в мерной колбе на 200 см³. Номинальное значение мутности полученной суспензии составляет 400,0 ЕМФ. Рабочие стандартные суспензии получают путем разбавления основной стандартной суспензии бидистиллированной водой в мерных колбах на 50 см³.

Построение калибровочного графика

Калибровочный график строят по стандартным рабочим суспензиям, Полученные значения оптических плотностей и соответствующие им концентрации стандартных суспензий (ЕМФ) наносят на график.

Ход определения

В кювету с толщиной поглощающего свет слоя 5 - 10 см вносят хорошо взболтанную испытуемую пробу, измеряют оптическую плотность в зеленой части спектра (l = 530 нм). Контрольной жидкостью служит испытуемая вода, из которой удалены взвешенные вещества путем центрифугирования или фильтрования через мембранные фильтры № 4 (обработанные кипячением).

Содержание мутности в ЕМФ определяют по калибровочному графику. Для получения результата в мг/дм³ полученную величину умножают на коэффициент 0,58.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ

3.1. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН)

Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором, с одной стороны, и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором - с другой. Внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную активность ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Сдвиг рН на единицу вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при 20 °С. Пределы линейной зависимости обусловлены свойствами стеклянного электрода.

В диапазоне значений 2 - 10 ед. рН норма погрешности составляет 0,1 ед. рН.

Аппаратура.	1. Потенциометр (рН-метр) любой модели со стеклянным и хлорсеребряным электродами. Стеклянный электрод перед работой выдерживают 8 ч в 0,1 н. растворе хлористоводородной кислоты. Перед измерением его несколько раз ополаскивают дистиллированной водой. Стеклянный электрод должен быть прокалиброван по буферным растворам.
	2. Термометр с ценой деления 0,1 °С.
Реактивы.	1. Бидистиллированная вода, лишенная углекислоты (свежепрокипяченая и охлажденная).
	2. Стандартные буферные растворы. Для приготовления стандартных буферных растворов используются стандарт-титры по ГОСТ 8.135-74. Растворение стандарт-титров производится в мерной колбе вместимостью 1 дм3 бидистиллированной водой. Стандартные буферные растворы хранят в полиэтиленовой посуде при 4 °С.

Калибровка прибора и ход определения

Калибровка и определение рН производятся согласно инструкции по эксплуатации прибора.

3.2. УГЛЕКИСЛОТА СВОБОДНАЯ, ГИДРОКАРБОНАТЫ, КАРБОНАТЫ

Для вычисления содержания свободной двуокиси углерода используют результат определения общей кислотности. При алкалиметрическом титровании до рН 8,3 свободная СО₂ реагирует со щелочным титрованным раствором с образованием гидрокарбоната.

Расчет основан на предположении, что вся кислотность вызвана исключительно присутствием свободной СО₂. Так как это предпосылка редко вполне соответствует действительности, получаемый результат почти всегда будет только приближенным.

Мешающее влияние оказывают другие содержащиеся в воде свободные кислоты и кислые соли сильных кислот. Завышение результатов наблюдается также в присутствии силикатов, фосфатов, анионов гуминовых кислот и других анионов слабых минеральных и органических кислот. Мешают получению правильных результатов также аммиачные соли, железо (свыше 1 мг/дм³), алюминий, тяжелые металлы, высокая жесткость и очень высокое содержание растворенных в воде солей.

Расчетом нельзя пользоваться, если вода имеет свободную кислотность (С). Не следует его применять, если кислотность была определена ориентировочно, если обнаружено присутствие мешающих определению веществ и, наконец, в сомнительных случаях, т.е. при анализе сильно загрязненных вод. Если расчет все-таки производят, то, записывая получаемый результат, следует в составляемой сводке указать на его ориентировочный характер.

Расчет

Содержание свободной двуокиси углерода (X) в мг/дм³ вычисляют по формуле:

X = О ´ 44,

где

О - общая кислотность (неокругленная величина) в ммоль/дм³;

44 - молекулярная масса СО₂.

Округление результатов

Потенциометрическое определение кислотности

Кислотность воды определяют титрованием раствором сильного гидроксида. Количество титрованного раствора, израсходованного до получения рН 4,5, соответствует свободной кислотности; количество же, израсходованное до получения рН 8,3 - общей. Если рН воды больше 8,3, то ее кислотность равна 0. Для определения кислотности воду титруют 0,1 н раствором гидроксида натрия. Конец титрования определяют электрометрически. Кислотность выражают в миллиграмм-эквивалентах на 1 дм³.

Аппаратура.	1. рН-метр со стеклянным измерительным электродом и каломельным электродом сравнения.
	2. Термометр с ценой деления 0,1 °С.
	3. Магнитная мешалка.
	4. Микробюретка на 10 см3.
Реактивы.	1. Гидроксид натрия, 0,1 н. раствор.

Ход определения

Работу на рН-метре проводят по инструкции к прибору.

Пробу воды объемом 50 см³ помещают в стакан, который ставят на магнитную мешалку. Титруют из микробюретки 0,1 н. гидроксидом натрия до рН 4,5, а затем до рН 8,3. Если на всё титрование пошло более 10 см³ щелочи, пробу разбавляют, если менее 0,1 см³, то применяют для титрования более слабые растворы щелочи.

Обработка результатов

Величины свободной (С) и общей (О) кислотности (мг-экв/дм³) находят по формулам:

где

А - объем 0,1 н. гидроксида натрия, израсходованного на титрование до рН 4,5, см³;

В - то же до рН 8,3, см³;

К - поправочный коэффициент к 0,1 н. раствору гидроксида натрия;

V - объем пробы, взятой для определения, см³.

Расчет содержания гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси углерода

(гидрокарбонатов и карбонатов)

Для вычисления содержания ионных форм СО₂ используют результаты определения общей (М) и свободной (Р) щелочности. При ацидиметрическом титровании до рН 8,3 карбонат-ионы реагируют с кислым титрованным раствором с образованием гидрокарбонатов. При титровании до рН4,5 гидрокарбонаты разлагаются с образованием свободной СО₂.

Расчет основан на предположении, что щелочность вызывается только ионными формами СО₂ и в отдельных случаях, гидроксильными ионами. Вследствие того, что эта предпосылка редко соответствует действительности, расчет почти всегда дает приближенные результаты.

Мешающее влияние оказывают присутствующие в воде анионы слабых кислот.

Расчетом нельзя пользоваться в случаях, когда в воде присутствуют мешающие вещества, а также в сомнительных случаях (когда исследуют сильно загрязненные воды). Если расчет, несмотря на это, все же производят, результаты следует записывать, указывая, что они носят ориентировочный характер.

В зависимости от соотношения между общей и свободной щелочностью может быть пять различных случаев расчета (табл. 5).

Таблица 5

Соотношения для вычисления ионных форм по щелочности

Расчет

Содержание различных форм СО₂ рассчитывают в зависимости от формы, в которой СО₂ находится, по следующим формулам (табл. 6).

Таблица 6

Здесь а и b - содержание гидрокарбонат- и карбонат-ионов, вычисленное по неокругленным значениям Р и М;

44 - молекулярная масса СO₂;

22 - масса 1/2 СO₂;

61 - масса НСО₃^-;

30 - масса 1/2 СО₃^2-.

Округление результатов

Потенциометрическое определение щелочности

Метод основан на взаимодействии гидрокарбонатных и карбонатных ионов с сильной кислотой с образованием угольной кислоты, которая распадается на СО₂ и Н₂О. Количество кислоты, необходимое для определения свободной (до рН 8,3) и общей (до рН 4,5 и 4,2) щелочности, находят потенциометрически (титрование проводят до рН 4,5 и 4,2, поскольку эквивалентная точка общей щелочности варьирует в зависимости от анионного состава воды).

В диапазоне измеряемых значений 0,8 - 2,0 мг-экв/дм³ норма погрешности определения составляет ±25 %, свыше 2,0 мг-экв/дм³ - ±15 %.

Аппаратура.	1. рН-метр со стеклянным измерительным электродом и хлорсеребряным вспомогательным электродом.
	2. Термометр с ценой деления 0,1 °С.
	3. Магнитная мешалка.
	4. Микробюретка на 10 см3.
Реактивы.	1. Хлористоводородная кислота, 0,1 н. раствор.

Ход определения

Работу на рН-метре проводят по инструкции к прибору.

Пробу объемом 50 см³ помещают в стакан, который ставят на магнитную мешалку. Титруют из микробюретки 0,1 н. хлористоводородной кислотой до рН 8,3, а затем до рН 4,5 и 4,2.

Если на все титрование пошло более 10 см³ кислоты, пробу разбавляют, если менее 1 см³, то применяют для титрования более слабые растворы кислоты.

Обработка результатов

Величину свободной (Р) и общей (М) щелочности (мг-экв/дм³) рассчитывают по формулам:

где

А₁, А₂ и А₃ - объемы 0,1 н. хлористоводородной кислоты, пошедшей на титрование до рН 8,3, до рН 4,5 и до рН 4,2, см³;

К - поправочный коэффициент к титру раствора хлористоводородной кислоты;

н - нормальность раствора хлористоводородной кислоты;

V - объем пробы, взятой для определения, см³.

3.3. ХЛОРИДЫ

Метод основан на осаждении хлор-иона в нейтральной или слабощелочной среде азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность метода 1 - 3 мг/дм³.

В диапазоне 1 - 10 мг/дм³ норма погрешности составляет ±25 %, 10 - 500 мг/дм³ - ±10 %, свыше 500 мг/дм³ - ±5 %.

Аппаратура.	1. Бюретка на 25 см3 со стеклянным краном.
Реактивы.	1. Серебро азотнокислое, титрованный раствор. 2,40 г химически - чистого АgNO3 растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3. 1 см3 раствора эквивалентен 0,5 мг Сl-. Раствор хранят в склянке темного стекла.
	2. Азотнокислое серебро, 10 % раствор. 10 г АgNO3 растворяют в 90 см3 дистиллированной воды и добавляют 1 - 2 капли НNО3.
	3. Натрий хлористый, титрованный раствор. 0,8245 г химически-чистого NaСl. высушенного при 105 °С, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3. 1 см3 раствора содержит 0,5 мг Cl-.
	4. Гидроксид алюминия. 125 г алюмокалиевых квасцов [AlК(SO4)2´12Н2O] растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно прибавляют 55 см3 концентрированного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до исчезновения реакции на хлориды.
	5. Хромовокислый калий, 5 %-ный раствор. 50 г К2СrO4 растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3.

Установка поправочного коэффициента к раствору азотнокислого серебра

В коническую колбу вносят пипеткой 10 см³ раствора хлористого натрия и 90 см³ дистиллированной воды, добавляют 1 см³ раствора хромовокислого калия и титруют раствором азотнокислого серебра до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжево-желтую, неисчезающую в течение 15 - 20 с. Полученный результат считают ориентировочным. К оттитрованной пробе прибавляют 1 - 2 капли раствора хлористого натрия до получения желтой окраски. Эта проба является контрольной при повторном, более точном определении. Для этого отбирают новую порцию раствора хлористого натрия и титруют азотнокислым серебром до получения незначительной разницы оттенков слабооранжевого в титруемом растворе и желтого в контрольной пробе.

Поправочный коэффициент (К) вычисляют по формуле:

где v - количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, в см³.

Ход определения

Отбирают 100 см³ испытуемой воды или меньший ее объем (10 - 50 см³) и доводят до 100 см³ дистиллированной водой. Без разбавления определяются хлориды в концентрации до 100 мг/дм³. рН титруемой пробы должен быть в пределах 6 - 10. Если вода мутная, ее фильтруют через беззольный фильтр, промытый горячей водой. Если вода имеет цветность выше 30°, пробу обесцвечивают добавлением гидроокиси алюминия. Для этого к 200 см³ пробы добавляют 6 см³ суспензии гидроксида алюминия, а смесь встряхивают до обесцвечивания жидкости. Затем пробу фильтруют через беззольный фильтр. Первые порции фильтрата отбрасывают. Отмеренный объем воды вносят в две конические колбы и прибавляют по 1 см³ раствора хромовокислого калия. Одну пробу титруют раствором азотнокислого серебра до появления слабого оранжевого оттенка, вторую пробу используют в качестве контрольной пробы. При значительном содержании хлоридов образуется осадок АgСl, мешающий определению. В этом случае к оттитрованной первой пробе приливают 2 - 3 капли титрованного раствора NaСl до исчезновения оранжевого оттенка, затем титруют вторую пробу, пользуясь первой, как контрольной пробой.

Определению мешают: ортофосфаты в концентрации, превышающей 25 мг/дм³, железо в концентрации более 10 мг/дм³. Бромиды и иодиды определяются в концентрациях, эквивалентных Сl^-. При обычном содержании в водопроводной воде они не мешают определению.

Обработка результатов

Содержание хлор-иона (X) в мг/дм³ вычисляют по формуле

где

v - количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, см³;

К - поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра;

g - количество хлор-иона, соответствующее 1 см³ раствора азотно-кислого серебра, мг;

V - объем пробы, взятой для определения, см³.

Расхождение между результатами повторных определений при содержании Cl^- от 20 до 200 мг/дм³ - 2 мг/дм³.

При более высоком содержании - 2 отн. %.

3.4. СУЛЬФАТЫ

Метод основан на определении сульфат-иона в виде ВаSO₄ в солянокислой среде с помощью гликолевого реагента. Гликоль, введенный в реакционную смесь при осаждении сульфата бария, стабилизирует образующуюся суспензию ВаSO₄ и делает возможным турбидиметрическое микроопределение сульфатов. Чувствительность метода 2 мг/дм³ SO₄^2-.

В диапазоне значений 1 - 10 мг/дм³ норма погрешности составляет ±25 %, 10 - 100 мг/дм³ - ±20 %, свыше 100 мг/дм³ - ±15 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 364 нм)
Реактивы.	1. Основной стандартный раствор сернокислого калия. 0,9071 г К2SO4 растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки. 1 см3 раствора содержит 0,5 мг сульфат-иона (SO42-).
	2. Рабочий стандартный раствор сернокислого калия. Основной раствор разбавляют 1:10 дистиллированной водой. 1 см3 раствора содержит 0,05 мг сульфат-иона.
	3. Хлористый барий, 5 %-ный раствор. 5 г ВаСl2-´2Н2O растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 100 см3. Раствор фильтруют через беззольный фильтр «синяя лента».
	4. Гликолевый реагент - раствор хлористого бария в смеси гликоля (этиленгликоль) и этанола (этиловый спирт). Для приготовления этого раствора смешивают один объем 5 %-ного водного раствора хлористого бария с тремя объемами гликоля и тремя объемами 96 %-ного этанола. Величину рН раствора регулируют соляной кислотой (1:1) в пределах 2,5 - 2,8 и оставляют раствор на 1 - 2 суток. Раствор устойчив в течение 3 - 6 месяцев.

Ход определения

К 5 см³ исследуемой пробы или концентрата воды, отобранной в мерный цилиндр вместимостью 10 см³, прибавляют 1 - 2 капли соляной кислоты (1:1) и 5 см³ гликолевого реагента, тщательно перемешивают. После 30 мин экспозиции измеряют оптическую плотность раствора фотоэлектроколориметром, в кюветах с толщиной оптического слоя 20 мм и светофильтром с длиной волны 364 нм. Исследуемая проба воды с добавлением гликолевого реагента, приготовленного без ВаСl₂, является раствором сравнения. Содержание сульфатов находят по калибровочной кривой.

Построение калибровочного графика

Для построения калибровочной кривой в ряд мерных колб вместимостью 50 см³ вносят 0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6, 0,8; 1,0, 1,2; 1,4, 1,6; 1,8; 2,0 см³ основного стандартного раствора К₂SO₄ (0,5 мг SO₄^2- в 1 см³) и доводят объем до метки дистиллированной водой. Приготовленные растворы содержат: 0,0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10; 12; 14, 16; 18; 20 мг/дм³ SO₄^2-. Отмеривают по 5 см³ из каждого раствора в мерные цилиндры вместимостью 10 см³ (или в мерные колориметрические пробирки с отметкой 10 см³).

В каждый цилиндр с образцовым раствором прибавляют 1 - 2 капли НСl (1:1) и 5 см³ гликолевого реагента, тщательно перемешивают, через 30 мин. измеряют оптическую плотность, затем строят калибровочный график. Оптимальные интервалы концентраций для турбидиметрического определения сульфат-иона находятся в пределах 2 - 25 мг/дм³. При концентрации SO₄^2- < 2 мг/дм³ необходимо предварительное концентрирование пробы упариванием.

3.5. ФТОРИДЫ (ФТОР)

Для определения суммарного содержания фтора в анализируемой воде используют электродную систему, состоящую из измерительного фторидного электрода, чувствительного к ионам фторида, и вспомогательного хлорсеребряного электрода.

В диапазоне значений 0,2 - 1,0 мг/дм³ норма погрешности составляет ±25 %, свыше 1,0 мг/дм³ - ±10 %.

Аппаратура.	1. Высокоомный рН-метр, предназначенный для работы с ионоселективными электродами.
	2. Термометр.
	3. Мешалка магнитная (любая модель).
	4. Электрод фторидный.
Реактивы.	1. Основной стандартный 0,1 М раствор фтористого натрия. В мерную колбу вместимостью 1 дм3 помещают 4,1990 г фтористого натрия, высушенного предварительно до постоянной массы при 105 °С, растворяют и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Этот раствор имеет величину рF = 1 (массовую концентрацию фторида 1,9 г/дм3). Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде с плотно закрытой пробкой. Срок хранения до 6 месяцев.
	2. Рабочие стандартные 0,01; 0,001; 0,0001 и 0,00001М растворы фтористого натрия. Для приготовления 0,01 М раствора фтористого натрия 10 см3 основного стандартного раствора разбавляют дистиллированной водой до 100 см3 в мерной колбе. Этот раствор имеет величину рF = 2 (массовую концентрацию 190 мг/дм3).
	0,001М раствор фтористого натрия готовят разбавлением 10 см3 0,01М раствора до 100 см3 дистиллированной водой в мерной колбе. Данный раствор имеет рF = 3 (массовую концентрацию 19 мг/дм3).
	Для приготовления 0,0001М раствора фтористого натрия 10 см3, 001М раствора разбавляют дистиллированной водой до 100 см3 в мерной колбе. Этот раствор имеет величину рF = 4 (массовую концентрацию 1,9 мг/дм3).
	Далее, 0,00001М раствор фтористого натрия готовят разбавлением 10 см3 0,0001М раствора до 100 см3 дистиллированной водой в мерной колбе. Этот раствор имеет величину рF = 5 (массовую концентрацию 0,19 мг/дм3). Все рабочие стандартные растворы готовят в день проведения анализа.
	3. Ацетатно-цитратный буферный раствор (рН = 5 ± 0,2). В мерную колбу вместимостью 500 см3 помещают 52,00 г уксуснокислого натрия, 29,20 г хлористого натрия, 3,00 г лимоннокислого натрия, 0,30 г трилона Б и 8 см3 уксусной кислоты, приливают 200 - 300 см3 дистиллированной воды, растворяют соли и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. рН раствора проверяют потенциометрически. Раствор следует хранить в холодильнике. Срок хранения до 3 мес.

Подготовка к работе фторидного электрода

Новый фторидный электрод следует предварительно выдержать погруженным в 0,001 М раствор фтористого натрия в течение суток, а затем тщательно промыть дистиллированной водой. Когда работа с электродом проводится ежедневно, его хранят, погрузив в 0,0001М растворе фтористого натрия. При длительных перерывах в работе электрод хранят в сухом состоянии.

Ход определения

Подготавливают к работе используемый рН-метр-милливольтметр или ионометр.

1. В стакан вместимостью 50 см³ помещают 20 см³ анализируемой воды. Температура воды не должна отличаться от температуры стандартных растворов, по которым калибруют электрод, более чем на ±2 °С, в противном случае воду следует подогреть или охладить до требуемой температуры. Затем помещают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 10 см³ ацетатно-цитратного буферного раствора и погружают в раствор тщательно промытые дистиллированной водой и анализируемой водой фторидный и вспомогательный электроды, следя за тем, чтобы к поверхности мембраны фторидного электрода не прилипли пузырьки воздуха. Перемешивают раствор магнитной мешалкой и через 3 - 10 мин считывают величину рF анализируемой воды, которую пересчитывают в мг/дм³.

2. В стакан вместимостью 50 см³ помещают 20 см³ анализируемой воды, вводят градуировочную пробу с заранее известной концентрацией фторидов (добавка). Значение концентрации добавки в полученном растворе должно находиться в том же диапазоне, что и концентрация фторидов, определенная по п. 1. Определение концентрации фторидов в воде с добавкой проводят по п. 1.

Построение калибровочного графика

В стакан вместимостью 50 см³ вливают 20 см³ 0,01М рабочего раствора (рF = 2), помещают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 10 см³ ацетатно-цитратного буферного раствора и измеряют установившееся значение равновесного потенциала в милливольтах при перемешивании раствора магнитной мешалкой. После этого электроды тщательно несколько раз отмывают в дистиллированной воде, сушат промоканием фильтровальной бумагой и дважды ополаскивают следующим анализируемым стандартным раствором. В другой стакан вместимостью 50 см³ наливают 20 см³ 0,001М (рF = 3) рабочего стандартного раствора, погружают в раствор магнит, приливают 10 см³ ацетатно-цитратного буферного раствора, включают магнитную мешалку и измеряют установившееся значение потенциала в милливольтах. Далее аналогичным способом измеряют потенциалы электрода в 0,0001М рабочем стандартном растворе (рF = 4) и в 0,00001М растворе (рF = 5). При выполнении измерений необходимо следить за тем, чтобы на поверхности мембраны фторидного электрода не налипали пузырьки воздуха.

По результатам измерений строят калибровочный график в координатах Е - рF и записывают в память прибора.

Обработка результатов

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

Погрешность результата анализа (D) в процентах вычисляют по формуле:

где

 - среднее арифметическое результатов двух параллельных определений концентрации фторидов в добавке, мг/дм³;

С - действительная концентрация фторидов во введенной добавке, мг/дм³.

3.6. НИТРАТЫ

Метод основан на реакции нитратов с салициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет.

Чувствительность метода 0,1 мг/дм³ нитратного азота.

В диапазоне значений 0,01 - 0,1 мг/дм³ норма погрешности составляет ±25 %, 0,1 - 3,0 мг/дм³ - ±20 %, свыше 3,0 мг/дм³ - ±15 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 520 нм).
	2. Баня водяная.
Реактивы.	1. Основной стандартный раствор азотнокислого калия. 0,7218 г азотнокислого калия KNO3, х.ч., высушенного при 105 ± 2 °С, растворяют в дистиллированной воде, добавляют 1 см3 хлороформа и доводят объем до 1 дм3. 1 см3 раствора содержит 0,1 мг нитратного азота.
	2. Рабочий стандартный раствор азотнокислого калия. 10 см3 основного раствора разбавляют в мерной колбе дистиллированной водой до 100 см3. 1 см3 этого раствора содержит 0,01 мг нитратного азота. Применяют свежеприготовленный раствор.
	3. Раствор виннокислого калия-натрия. 30 г калия-натрия виннокислого растворяют в 70 см3 дистиллированной воды.
	4. Салициловокислый натрий, 0,5 %-ный раствор. 0,5 г салицилово-кислого натрия растворяют в 100 см3 дистиллированной воды. Применяют свежеприготовленный раствор.
	5. Гидроксид натрия, 10 н. раствор. 400 г гидроксида натрия растворяют в дистиллированной воде и после охлаждения доводят объем до 1 дм3.
	6. Раствор сернокислого серебра. 4,40 г сернокислого серебра Ag2SO4 растворяют в дистиллированной воде и доводят в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм3. 1 см3 раствора приблизительно эквивалентен 1 мг Cl-. Раствор хранят в склянке темного стекла с притертой пробкой.

Ход определения

Определению мешает цветность воды, влияние которой устраняется прибавлением к 150 см³ исследуемой воды 3 см³ суспензии гидроокиси алюминия, пробу тщательно перемешивают и после отстаивания в течение нескольких минут осадок отфильтровывают, первую порцию фильтрата отбрасывают. Также мешают определению хлориды в концентрации, превышающей 200 мг/дм³, их удаляют добавлением раствора сернокислого серебра к 100 см³ исследуемой воды в количестве, эквивалентном содержанию хлор-иона. Осадок хлорида серебра отфильтровывают или отделяют центрифугированием. Также мешают нитриты в концентрации 1 - 2 мг/дм³ и железо в концентрации более 0,5 мг/дм³. Влияние железа может быть устранено добавлением 8 - 10 капель раствора калия-натрия виннокислого перед выпариванием воды в фарфоровой чашке.

10 см³ исследуемой воды помещают в фарфоровую чашку. Прибавляют 1 мл раствора салициловокислого натрия и выпаривают на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 см³ концентрированной серной кислоты, тщательно растирают его стеклянной палочкой и оставляют на 10 мин. Затем добавляют 5 - 1 см³ дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³. Прибавляют 7 см³ 10 н. раствора гидроксида натрия, доводят объем дистиллированной водой до метки и перемешивают. В течение 10 мин после прибавления гидроксида натрия окраска не изменяется. Сравнение интенсивности окраски исследуемой пробы производят фотометрическим методом, измеряя оптическую плотность раствора с фиолетовым светофильтром (l = 520 нм) в кюветах с толщиной рабочего слоя 1 - 5 см. Из найденных величин оптической плотности вычитают оптическую плотность нулевой пробы и по калибровочному графику находят содержание нитратов.

Построение калибровочного графика

Для приготовления стандартных растворов в колориметрические пробирки с отметкой на 10 см³ отбирают 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 и 10 см³ рабочего стандартного раствора азотнокислого калия (1 см³ - 0,001 мг N) и доводят дистиллированной водой до отметки. Содержание нитратного азота в растворах соответственно будет равно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0, 4,0; 6,0; 10,0 мг/дм³. Затем растворы переносят в фарфоровые чашки, прибавляют по 1 см³ раствора салициловокислого натрия и выпаривают на водяной бане досуха. Сухой остаток обрабатывают так же, как описано при анализе пробы исследуемой воды. Оптическую плотность окрашенных растворов измеряют при помощи фотоэлектроколориметра, используя фиолетовый светофильтр (l = 520 нм) и кюветы с толщиной рабочего слоя 1 - 5 см. Из полученных величин вычитают оптическую плотность нулевой пробы и результаты наносят на график.

Обработка результатов

Содержание нитратов (X) в мг/дм³ вычисляют по формуле (в пересчете на нитратный азот):

Х = а,

где а - содержание нитратов, найденное по графику, мг/дм³.

3.7. НИТРИТЫ

Метод основан на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту с образованием красно-фиолетового красителя - диазотсоединения с 1-нафтиламином. Интенсивность окраски, пропорциональная содержанию нитритов, измеряется на фотоколориметре при длине волны 520 нм.

Нижний предел обнаружения 0,003 мг/дм³ нитритов. При содержании в воде нитритов более 0,3 мг/дм³ пробу следует разбавлять.

В диапазоне значений 0,005 - 0,05 мг/дм³ норма погрешности составляет ±50 %, свыше 0,05 мг/дм³ - ±25 %.

Мешающее влияние мутности и цветности воды устраняют осветлением пробы гидроокисью алюминия.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 520 нм).
Реактивы.	1. Стандартный раствор NaNO2. а) Основной стандартный раствор 1,497 г азотистокислого натрия NaNO2, взвешенного с погрешностью, не более 0,0005 г, растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в небольшом количестве дистиллированной воды и доводят этой водой до метки. В 1 см3 раствора содержится 1 мг нитритов. Раствор консервируют добавлением 1 см3 хлороформа, хранят в склянке темного стекла в течение нескольких месяцев, если нет помутнения, хлопьев, осадка. б) Рабочий стандартный раствор. 1 см3 основного стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3 и доводят до метки дистиллированной водой. В 1 см3 этого раствора содержится 0,001 мг нитритов. Раствор применяют свежеприготовленным.
	2. Реактив Грисса, раствор в уксусной кислоте. 10 г сухого реактива Грисса взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в 100 мл 12 %-ного раствора уксусной кислоты.
	3. Уксусная кислота, 12 %-ный раствор. 25 см3 ледяной уксусной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 200 см3.
	4. Гидроксид алюминия, суспензия. 125 г алюмо-калиевых квасцов AlК(SO4)2´12Н2O, взвешенных с погрешностью не более 0,5 г, растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно прибавляют 55 см3 25 %-ного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией сначала дистиллированной водой, а затем безаммиачной дистиллированной водой до отсутствия реакции на аммиак.

Ход определения

Мутная или цветная (при цветности выше 20°) вода перед анализом подвергается коагуляции гидроокисью алюминия: на 250 - 300 см³ исследуемой воды прибавляют 2 - 5 см³ суспензии гидроксида алюминия, встряхивают, после осветления отбирают прозрачный слой для анализа. При необходимости воду с коагулянтом фильтруют через беззольный фильтр «синяя лента», предварительно промытый горячей безаммиачной водой до отсутствия в фильтрате ионов аммония. При фильтровании пробы первые порции фильтрата отбрасывают.

К 50 см³ исследуемой или осветленной пробы (или к меньшему объему, содержащему не более 0,3 мг нитритов, разбавленному дистиллированной водой до 50 см³), прибавляют 2 см³ раствора реактива Грисса, перемешивают. Через 40 мин. (или через 10 мин. при помещении пробы в водяную баню при температуре 50 - 60 °С) фотометрируют при длине волны 520 нм по отношению к раствору сравнения (дистиллированной воде, в которую добавлен реактив Грисса).

Массовую концентрацию нитритов находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят 0, 0,1; 0,2; 0,5; 1,0, 2,0; 5,0; 10,0; 15,0 см³ рабочего стандартного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. Получают растворы с содержанием 0, 0,002; 0,004; 0,01; 0,02; 0,04, 0,10; 0,20; 0,30 мг/дм³ нитритов. Далее проводят анализ и фотометрируют, как при исследовании пробы.

По полученным результатам строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации нитритов в мг/дм³, а по оси ординат соответствующие им значения оптической плотности. График должен быть прямолинейным.

Обработка результатов

Массовую концентрацию нитритов (X) в мг/дм³ вычисляют по формуле:

где

а - массовая концентрация, найденная по калибровочному графику, мг/дм³ NO₂;

V - объем пробы, взятой для анализа, см³;

50 - объем стандартного раствора, см³.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 10 %.

3.8. СЕРОВОДОРОД

Метод основан на реакции сульфид-ионов и сероводорода в кислой среде с N, N¢-диметил-п-фенилендиамином с образованием промежуточного серосодержащего соединения, которое переходит в лейкоформу метиленового синего, а затем окисляется до метиленового синего.

Реактивы добавляют в анализируемую воду на месте отбора проб во избежание потерь.

Гидрокарбонаты в условиях метода определения выделяют диоксид углерода, который может увлечь и сероводород. Во избежание потерь осторожно добавляют реактив так, чтобы он образовал с пробой два слоя. Колбу закрывают пробкой и взбалтывают 30 с, за это время сероводород связывается полностью, а диоксид углерода выделяется при открывании.

Предел обнаружения 0,005 мг/дм³. Норма погрешности в диапазоне 0,025 - 0,5 мг/дм³ составляет ±50 %, 0,5 - 2,0 мг/дм³ - ±15 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 670 нм).
Реактивы.	1. Бидистиллированная вода прокипяченная.
	2 Раствор соли железа (III). В мерной колбе вместимостью 100 см3 растворяют 5 г сульфата железа (III) - аммония NН4Fе(SO4)2´12Н2O, добавляют 1 см3 Н2SO4 пл. 1,84 г/см3 и разбавляют объем до метки бидистиллированной водой.
	3. Раствор N, N¢-диметил-п-фенилендиамина. В 400 см3 бидистиллированной воды растворяют 5 г гидрохлорида N, N¢-диметил-п-фенилендиамина (СН3)2NС6Н4NH2´2НСl и переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм3. Приливают туда при непрерывном охлаждении 400 см3 серной кислоты пл. 1,84 г/см3. Если вместо гидрохлорида N, N¢-диметил-п-фенилендиамина применяют его основание, то взвешивают 3,3 г и растворяют в 50 см3 1 н. раствора НСl. Затем в 100 см3 бидистиллированной воды растворяют 10 г сульфаминовой кислоты Н2N´SO3H. Второй раствор при охлаждении вливают в первый и, когда смесь остынет до комнатной температуры, разбавляют бидистиллированной водой до 1 дм3.
	4. Иод, 0,01 н. раствор.
	5. Смесь кислот: 400 см3 воды, 50 см3 Н2SO4 пл. 1,84 г/см3 и 50 см3 Н3РO4 пл. 1,87 г/см3.
	6. Тиосульфат натрия, 0,01 н раствор.
	7. Крахмал, 0,5 % раствор.
	8. Стандартные растворы сульфидов:
	а) основной раствор, готовят из крупных кристаллов сульфида натрия Na2S´9Н2O квалификации х.ч. Для удаления следов сульфатов с поверхности кристаллов их перед взвешиванием быстро ополаскивают бидистиллированной водой и отжимают фильтровальной бумагой. Растворяют в 500 см3 прокипяченной бидистиллированной воды 150 мг Na2S´9Н2O, что соответствует ~ 20 мг Н2S. Раствор неустойчив, его надо использовать в день приготовления. Концентрацию сульфид-ионов определяют объемным способом. Для этого в коническую колбу наливают 25 см3 0,01 н. йода, а затем - 50 см3 приготовленного раствора сульфида. Подкисляют добавлением 5 см3 смеси кислот (реактив № 5) и дают постоять 5 мин. в темноте. Избыток йода оттитровывают 0,01 н. раствором тиосульфата с добавлением в качестве индикатора 1 мл 0,5 % крахмала; 1 см3 0,01 н. йода, вступившего в реакцию с сульфидами, соответствует 0,1704 мг Н2S.
	б) рабочий раствор, объем основного раствора, содержащего 2 мг сероводорода, вливают в 900 см3 прокипяченной бидистиллированной воды и разбавляют той же водой до 1 дм3. Этот раствор пригоден для работы в течение 1 ч. Можно приготовить более устойчивый рабочий стандартный раствор. Для этого растворяют 5 г ацетата цинка в 500 см3 прокипяченной бидистиллированной воды и прибавляют несколько капель 1 н. уксусной кислоты, чтобы раствор был прозрачным. В 350 см3 прокипяченной бидистиллированной воды растворяют 150 мг желатина. В мерной колбе на 1 дм3 растворы ацетата цинка и желатина смешивают, приливают такой объем основного стандартного раствора сульфида натрия, который соответствует содержанию 2 мг Н2S, и разбавляют до 1 дм3 прокипяченной бидистиллированной водой. Хранят этот раствор в склянке темного стекла, перед употреблением интенсивно взбалтывают. Раствор хранится до 20 дней, 1 см3 раствора соответствует 2 мкг Н2S.

Ход определения

Анализируемую воду на месте отбора пробы вливают в склянку вместимостью около 100 см³ посредством сифона, опущенного до дна. Воду пропускают через склянку для вытеснения из нее воздуха и первых порций воды, обедненной сероводородом вследствие ее контакта с воздухом. Сразу после этого осторожно вынимают сифон, не прекращая слива воды, чтобы в склянку не попал воздух, и вносят в нее 2,5 см³ раствора (реактива № 3) и 2,5 см³ раствора соли железа (III).

Пипетку при этом погружают до дна склянки и затем по мере выливания поднимают вверх. После внесения реактивов склянку закрывают пробкой, содержимое тщательно перемешивают резким перевертыванием и помещают в темноту. Реакция завершается через 30 мин., окраска устойчива в течение нескольких суток. Окрашенный раствор фотометрируют при красном светофильтре (l = 670 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 3 - 5 см по отношению к дистиллированной воде, в которую добавлены те же реактивы. Суммарное содержание сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мкг Н₂S) находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В колбы вместимостью 105 см³ и меткой на 100 см³ вливают 0; 0,5; 2,5, 5,0; 10,0; 25,0; 50,0 см³ рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0; 1; 5; 10; 20; 50; 100 мкг Н₂S. Разбавляют объем до метки дистиллированной водой и анализируют, как указано для анализа пробы. Строят калибровочный график в координатах «оптическая плотность» - «содержание сульфидов (мкг Н₂S)».

Обработка результатов

Суммарную концентрацию сульфидов, гидросульфидов и сероводорода (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

где

а - суммарное содержание, найденное по калибровочному графику, мкг Н₂S;

V₁ - объем склянки, в которую отбиралась проба, см³;

V₂ - объем прибавленных реактивов, см³.

3.9. СИЛИКАТЫ (КРЕМНЕКИСЛОТА)

Метод основан на взаимодействии кремнекислоты с молибдатом аммония в кислой среде с образованием желтой кремнемолибденовой гетерополикислоты.

Оптическую плотность растворов гетерополикислоты определяют при l = 410 нм. Линейная зависимость между оптической плотностью растворов и концентрацией кремнекислоты сохраняется в пределах от 0 до 15 мг Si/дм³.

Определению мешают восстановители (Fе²⁺ и др.), дающие синюю окраску, фосфаты, фториды, а также ионы Fе³⁺ в концентрациях свыше 20 мг/л. Мешающее влияние Fе²⁺ устраняют добавлением нескольких кристалликов надсернокислого аммония. Для устранения влияния фосфатов добавляют растворы щавелевой или винной кислоты.

Сероводород и сульфиды удаляют подкислением и продуванием пробы воды воздухом. Для удаления фторидов используют борную кислоту, обычно добавляя 20-кратный ее избыток.

Влияние цветности и мутности учитывают путем компенсирования окраски во время колориметрирования (для этого проводят измерение оптической плотности фона исследуемой воды без добавления реактивов и последнюю вычитают из оптической плотности пробы).

В диапазоне значений 0,01 - 0,3 мг/дм³ норма погрешности составляет ±50 %, 0,3 - 1,0 мг/дм³ - ±25 %, свыше 1,0 мг/дм³ - ±15 %.

Аппаратура.	1. Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр (l = 410 нм).
Реактивы.	1. Раствор молибдата аммония (NН4)6Мо7O24´4Н2O. 5,0 г молибдата аммония растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 100 см3. Раствор устойчив в течение десяти дней. Раствор следует хранить в полиэтиленовой склянке.
	2. Раствор соляной кислоты. 42 см3 концентрированной соляной кислоты разбавляют дистиллированной водой до 100 см3. Раствор следует хранить в полиэтиленовой склянке.
	3. Раствор винной кислоты. 10 г винной кислоты растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и объем раствора доводят в мерной колбе до 100 см3. Вместо винной кислоты может быть использована щавелевая кислота.
	4. Стандартные растворы кремния.
	а) основной раствор, 100 мг SiO2 сплавляют в платиновом тигле с 3 г смеси безводной соды Na2СО3 и буры Na2В4O7, взятых в соотношении 2:1, при 900 °С в течение 15 - 20 мин до получения прозрачного сплава. После охлаждения сплав заливают горячей дистиллированной водой и количественно переносят раствор в полиэтиленовый стакан. Доливают горячей дистиллированной воды до 100 см3 и оставляют на ночь, затем добавляют 100 см3 соляной кислоты НСl (1:3) и перемешивают. Раствор переносят в мерную колбу емкостью 500 см3 и доливают до метки дистиллированной водой. Раствор устойчив в течение трех лет. Раствор следует хранить в полиэтиленовой посуде.
	б) рабочий раствор, 20 мг Si/дм3. 50 мл основного раствора разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе емкостью 250 см3. Раствор следует хранить в полиэтиленовой посуде.

Построение калибровочного графика

Для построения калибровочной кривой в мерные колбы емкостью 25 см³ приливают 0,00; 1,25, 2,50; 5,0, 10,0, 15,0, 20,0 см³ рабочего раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой Концентрации этих растворов соответственно равны 0, 1, 2, 4, 8, 12, 16 мг Si/дм³. Проводят определение, как описано ниже. Оптическую плотность растворов измеряют по отношению к дистиллированной воде. Строят калибровочную кривую, откладывая на оси абсцисс концентрацию кремния в мг Si/дм³, на оси ординат - оптическую плотность.

Ход определения

25 см³ (или меньший объем, доведенный до 25 см³ дистиллированной водой) исследуемой воды помещают в колбу емкостью 100 см³, приливают 1 см³ раствора НСl, 2,5 см³ молибдата аммония и через 10 мин добавляют 2,5 см³ раствора винной кислоты. Смесь перемешивают и спустя 15 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре (l = 410 нм) или фотоэлектрометре (фиолетовый светофильтр) в кюветах с толщиной слоя 1 см в сравнении с дистиллированной водой. При низких концентрациях кремнекислоты (0,5 - 5 мг Si/дм³) целесообразно использовать кюветы с толщиной слоя 5 см (в этом случае при построении калибровочной кривой должны быть также использованы кюветы с толщиной слоя 5 см).

Одновременно проводят определение оптической плотности исследуемой пробы воды без добавления реактивов. В случае необходимости (особенно при анализе слабоокрашенных и мутных вод) последнюю вычитают из оптической плотности пробы.

Содержание кремнекислоты в мг Si/дм³ находят по калибровочной кривой.

Обработка результатов

Содержание кремнекислоты (X) в мг Si/дм³ находят по формуле:

X = а ´ n,

где

а - концентрация кремния, найденная по калибровочной кривой, в мг Si/дм³;

n - степень разбавления исходной пробы воды.

3.10. ЖЕЛЕЗО

Определение содержания двухвалентного (закисного) железа

Метод основан на образовании в области рН 3 - 9 комплексного соединения ионов двухвалентного железа с о-фенантролином с образованием оранжево-красного окрашивания Интенсивность окраски пропорциональна концентрации железа (II).

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 490 нм).
Реактивы.	1. О-фенантролин, 0,1 % раствор. В 100 см3 дистиллированной воды, подкисленной 2 - 3 каплями хлористоводородной кислоты (НСl конц.) растворяют 0,1 г моногидрата о-фенантролина (С12Н8N2´Н2О).
	2. Аммиак ≈ 10 %. 30 см3 аммиака разбавить 60 см3 дистиллированной воды.
	3. Ацетатный буферный раствор рН 3,5 - 4. В 150 см3 дистиллированной воды растворяют 250 г ацетата аммония (СН3СООНNН4), добавляют 70 см3 ледяной уксусной кислоты и доводят объем до 1 дм3 дистиллированной водой.
	4. Стандартный раствор железа (готовится как стандартный раствор железа (III)).

Ход определения

Из тщательно перемешанной пробы отбирают 20 см³ и помещают в мерную колбу на 50 см³, корректируем рН раствора до значения 4,5 - 5, контролируя по универсальной индикаторной бумаге, затем вводят 1 мл 0,1 % о-фенантролина, через 5 мин добавляют 2 см³ ацетатного буферного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. После добавления каждого реактива пробу перемешивают. Через 15 минут фотометрируют при сине-зеленом светофильтре (l = 490 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см по отношению к дистиллированной воде, обработанной как проба.

Содержание двухвалентного железа (мкг) находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В ряд мерных колб объемом 50 см³ вносят 0 - 0,5 - 1 - 3 - 5 - 10 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию 0 - 2,5 - 5 - 15 - 25 мкг. Доводят объем до 25 - 30 см³ дистиллированной водой и проводят анализ, как исследуемой воды.

Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность-содержание железа (мкг).

Обработка результатов

Концентрацию железа (II) (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

где

а - содержание железа, найденное по калибровочному графику, мкг;

V - объем пробы, взятой на анализ, см³.

Определение содержания общего железа

Метод основан на взаимодействии ионов железа в щелочной среде с сульфосалициловой кислотой с образованием окрашенного в желтый цвет комплексного соединения. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию железа.

Предел обнаружения 0,1 мг/дм³.

Проведению анализа мешают медь при концентрации более 0,25 мг/дм³ и алюминий более 2 мг/дм³.

В диапазоне значений 0,001 - 0,01 мг/дм³ норма погрешности составляет ±50 %; 0,01 - 1,0 мг/дм³ - ±20 %; 1,0 - 5,0 мг/дм³ - ±15 %; свыше 5,0 мг/дм³ - ±5 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 400 - 430 нм).
Реактивы.	1. Сульфосалициловая кислота, 20 % раствор. 20 г сульфосалициловой кислоты растворяют в 100 см3 дистиллята.
	2. Хлорид аммония (NH4Сl), 2 н. раствор. Растворяют 107 г NН4Сl в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в небольшом количестве дистиллированной воды и доводят этой же водой объем до метки.
	3. Аммиак, ≈ 10 % раствор. 30 см3 аммиака разбавляют 60 см3 дистиллированной воды.
	4. Стандартный раствор железа;
	а) основной раствор: растворяют 0,8636 г железоаммонийных квасцов ([(NН4)2Fe(SO4)2]´12Н2O в небольшом количестве дистиллированной воды в мерной колбе на 1 дм3, добавляют 2 см3 соляной кислоты (пл. 1,19 г/дм3), после чего объем доводят до метки дистиллированной водой. В 1 см3 содержится 0,1 мг железа;
	б) рабочий раствор: готовят разбавлением основного в 20 раз. В 1 см3 содержится 0,005 мг железа.

Ход определения

При массовой концентрации общего железа не более 2,00 мг/дм³ отбирают 50 см³ исследуемой воды (при большой массовой концентрации железа пробу разбавляют дистиллированной водой) и помещают в коническую колбу вместимостью 100 см³. Если проба при отборе не консервировалась кислотой, то к 50 см³ добавляют 0,20 см³ соляной кислоты плотностью 1,19 г/см³. Пробу воды нагревают до кипения и упаривают до объема 35 - 40 см³. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, ополаскивают 2 - 3 раза 1 см³ дистиллированной водой, сливая эти порции в ту же мерную колбу. Затем к полученному раствору прибавляют 1,00 см³ хлористого аммония, 1,00 см³ сульфосалициловой кислоты, 1,00 см³ раствора аммиака (тщательно перемешивая после добавления каждого реактива. По индикаторной бумаге определяют значение рН раствора, которое должно быть ³ 9. Если рН менее 9, то прибавляют еще 1 - 2 капли раствора аммиака (1:1) до рН ³ 9.

Объем раствора в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой, оставляют стоять 5 мин для развития окраски. Измеряют оптическую плотность окрашенных растворов, используя фиолетовый светофильтр (l = 400 - 430 нм) и кюветы с толщиной оптического слоя 2, 3 или 5 см, по отношению к 50 см³ дистиллированной воды, в которую добавлены те же реактивы. Массовую концентрацию общего железа находят по калибровочному графику.

Калибровочный график

Для построения калибровочного графика в ряд мерных колб вместимостью 50 см³ наливают 0,0; 1,0; 2,0; 5,0, 10,0; 15,0; 20,0 см³ рабочего стандартного раствора, доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и анализируют, как исследуемую воду. Получают шкалу растворов, соответствующих массовым концентрациям железа 0,0; 0,1, 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мг/дм³.

Строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовую концентрацию железа, а по оси ординат - соответствующие значения оптической плотности. Построение калибровочного графика повторяют для каждой партии реактивов и не реже одного раза в квартал.

Обработка результатов

Массовую концентрацию железа (X) в анализируемой пробе, мг/см³, с учетом разбавления вычисляют по формуле.

где

а - концентрация железа, найденная по калибровочному графику, мг/дм³;

V - объем воды, взятый для анализа, см³;

50 - объем, до которого разбавлена проба, см³.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных измерений, допустимое расхождение между которыми не должно превышать 25 % при массовой концентрации железа на уровне предельно допустимой. Результат округляют до двух значащих цифр.

Сходимость результатов анализа (А) в процентах вычисляют по формуле

где

Р₁ - больший результат из двух параллельных измерений;

Р₂ - меньший результат из двух параллельных измерений.

Концентрацию трехвалентного (окисного) железа находят как разность определений общего и двухвалентного железа.

3.11. МАРГАНЕЦ

Метод основан на окислении соединений марганца до иона MnO₄^-. Окисление происходит в кислой среде персульфатом аммония или кальция в присутствии серебра в качестве катализатора, при этом появляется розовое окрашивание. Чувствительность метода составляет 10 мкг/дм³ при объеме пробы воды 500 см³. В диапазоне от 0,0005 до 0,05 мг/дм³ норма погрешности ±50 %, свыше 0,05 мг/дм³ - ±25 %.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 530 нм).
	2. Электроплитка
	3. Баня водяная.
Реактивы.	1. Стандартный раствор КMnO4. 9 мл точно 0,01 н. раствора КMnO4 вносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют дистиллированной водой до метки и перемешивают. 1 см3 раствора содержит 0,01 мг Мn2+.
	2. 0,1 н. раствор AgNO3. 17 г AgNO3 растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды.
	3. Серная кислота (1:2).
	4. Азотная кислота концентрированная.
	5. Аммоний надсернокислый (персульфат).

Ход определения

К 100 - 500 см³ исследуемой воды в фарфоровой чашке прибавляют 5 см³ серной кислоты (1:2) и выпаривают сначала на водяной бане, а затем на плитке для полного удаления кислоты.

Сухой остаток смачивают небольшим количеством дистиллированной воды, прибавляют 5 см³ концентрированной азотной кислоты, 10 см³ горячей дистиллированной воды, 3 мл 0,1 н. раствора AgNO₃, 0,2 г персульфата аммония и нагревают раствор до тех пор, пока интенсивность окраски не перестанет увеличиваться.

После охлаждения раствора доводят его объем дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 50 см³ до метки и измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром (l = 530 нм). Содержание Mn²⁺ определяют по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят 0,0; 0,5; 1,0; 2,0, 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см³ стандартного раствора марганцовокислого калия и доводят объем до метки дистиллированной водой. Получают растворы с содержанием 0,0; 0,005; 0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1 мг марганца. Фотометрируют эти растворы так же, как при исследовании пробы.

По полученным результатам строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации марганца в мг/дм³, а по оси ординат соответствующие им значения оптической плотности.

Обработка результатов

Содержание марганца (X), мг/дм³, определяют по формуле

где

а - содержание марганца, найденное по калибровочному графику, мг;

V - объем исследуемой воды, взятой на определение, см³.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 15 %.

3.12. ЖЕСТКОСТЬ

Метод определения общей жесткости основан на образовании при рН = 10 прочного комплексного соединения ионов кальция и магния с этилендиаминтетраацетатом натрия (ЭДТА Na, трилон Б).

Определение проводят в присутствии индикатора - эриохрома черного Т (хромоген).

Минимально определяемая концентрация - 0,05 мг-экв/дм³ (при титровании 100 см³ пробы).

При высокой цветности пробу предварительно фильтруют через колонку с активированным углем (БАУ). Взвешенные и коллоидные частицы отделяют фильтрованием. Для устранения мешающего влияния некоторых катионов используют хлорид гидроксиламина или сульфид натрия.

Карбонатная (временная) и некарбонатная (постоянная) жесткость определяются расчетом. Обычно для вычисления карбонатной жесткости используются результаты определения щелочности (см. п. 3.2) карбонатная жесткость в мг-экв/дм³ равна щелочности в мг-экв/дм³. Тогда некарбонатная жесткость может быть определена как разность между общей и карбонатной жесткостью.

Если в исследуемой воде присутствуют значительные количества катионов щелочных металлов, причем с этими катионами связана часть гидрокарбонатных и карбонатных ионов, то величина, вычисленная по щелочности, не соответствует карбонатной жесткости. В таких случаях определяют только общую жесткость, не разделяя ее на карбонатную и некарбонатную.

В диапазоне значений 0,1 - 1,0 мг-экв/дм³ норма погрешности составляет ±10 %, свыше 1,0 мг-экв/дм³ - ±5 %.

Аппаратура.	1. Бюретка 25 мл.
Реактивы.	1. Бидистиллированная вода, не содержащая меди и др. металлов. Перегонка осуществляется в стеклянном аппарате. Возможна очистка воды катионированием. Качество воды проверяют следующим образом: к 100 см3 дистиллята прибавляют 1 см3 буферного раствора и 5 - 7 капель индикатора. Синяя окраска указывает на чистоту воды.
	2. Трилон Б (комплексон III, двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты), 0,1 и 0,05 н. растворы. В дистиллированной воде растворяют 18,6 г дигидрата или 16,80 г безводного трилона Б и доводят объем до 1 дм3. Получают 0,1 н. раствор. При наличии мути его фильтруют. Разведением в 2 раза готовят 0.05 н. раствор, который устойчив в течение нескольких месяцев.
	Титр устанавливают по 0,05 н. сульфату магния или хлориду цинка. Для этого 10 см3 одного из указанных растворов вносят в колбу для титрования, разбавляют дистиллированной водой до 100 см3 прибавляют 5 см3 буферного раствора, 5 - 7 капель индикатора и титруют 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке. Окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком.
	Титрование следует проводить на фоне контрольной пробы, которой может быть слегка перетитрованная проба.
	Поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б вычисляют по формуле:
	где v - количество раствора трилона Б, израсходованное на титрование, см3.
	3. Буферный раствор. 10 г хлористого аммония (NH4Cl) растворяют в дистиллированной воде, добавляют 50 см3 25 %-ного раствора аммиака и доводят до 500 см3 дистиллированной водой. Во избежание потери аммиака раствор следует хранить в плотно закрытой склянке.
	4. Раствор индикатора - 0,5 г индикатора растворяют в 20 см3 буферного раствора и доводят до 100 мл этиловым спиртом. Раствор индикатора хромогена устойчив в течение 10 суток. Допускается пользоваться сухим индикатором. Для этого 0,25 г индикатора смешивают с 50 г сухого хлористого натрия, предварительно тщательно растертого в ступке.
	5. Раствор сернистого натрия. 5 г сернистого натрия Na2S´9Н2О или 3,7 г Na2S´5Н2О растворяют в 100 см3 дистиллированной воды. Раствор хранят в склянке с резиновой пробкой.
	6. Раствор солянокислого гидроксиламина. 1 г солянокислого гидроксиламина NН2ОН´НСl растворяют в дистиллированной воде и доводят до 100 см3.
	7. Хлористый цинк, 0,1 н. раствор. Точную навеску гранулированного цинка 3,269 г растворяют в 30 см3 соляной кислоты, разбавленной 1:1. Затем доводят объем в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм3. Получают точный 0,1 н. раствор. Разведением этого раствора вдвое получают 0,05 н. раствор. Если навеска неточная (больше или меньше чем 3,269), то рассчитывают количество миллилитров исходного раствора цинка для приготовления точного 0,05 н. раствора, который должен содержать 1,6345 г цинка в 1 дм3.
	8. Сернокислый магний, 0,05 н. раствор. Раствор готовят из фиксанала, прилагаемого к набору реактивов для определения жесткости воды и рассчитанного на приготовление 1 дм3 0,01 н. раствора. Для получения 0,05 н. раствора содержимое ампулы растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 200 см3.

Ход определения

Определению общей жесткости воды мешают: медь, цинк, марганец и высокое содержание углекислых и двууглекислых солей. Влияние мешающих веществ устраняется в ходе анализа.

Точность определения при титровании 100 см³ пробы составляет 0,05 мг-экв/дм³.

В коническую колбу вносят 100 см³ отфильтрованной испытуемой воды или меньший объем, разбавленный до 100 см³ дистиллированной водой. При этом суммарное содержание ионов кальция и магния во взятом объеме воды не должно превышать 0,5 мг-экв/дм³. Затем прибавляют 5 см³ буферного раствора, 5 - 7 капель индикатора или приблизительно 0,1 г сухой смеси индикатора хромогенчерного с сухим хлористым натрием и сразу же титруют при сильном взбалтывании 0,05 н. раствором трилона Б до изменения окраски в эквивалентной точке (окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком).

Если на титрование было израсходовано больше 10 см³ 0,05 н. раствора трилона Б, то это указывает, что в отмеренном объеме воды суммарное содержание ионов кальция и магния больше 0,5 мг-экв. В таких случаях следует определение повторить, взяв меньший объем воды и разбавив его до 100 мл дистиллированной водой.

Нечеткое изменение окраски в эквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Для устранения влияния мешающих веществ к отмеренной для титрования пробе воды прибавляют 1 - 2 см³ раствора сульфида натрия, после чего проводят испытания, как указано выше.

Если после прибавления к отмеренному объему воды буферного раствора и индикатора титруемый раствор постепенно обесцвечивается, приобретая серый цвет, что указывает на присутствие марганца, то в этом случае к пробе воды, отобранной для титрования, до внесения реактивов следует прибавить пять капель 1 %-ного раствора солянокислого гидроксиламина и далее определять жесткость, как указано выше.

Если титрование приобретает крайне затяжной характер с неустойчивой и нечеткой окраской в эквивалентной точке, что наблюдается при высокой щелочности воды, ее влияние устраняется прибавлением к пробе воды, отобранной для титрования, до внесения реактивов 0,1 н. раствора соляной кислоты в количестве, необходимом для нейтрализации щелочности воды, с последующим кипячением или продуванием раствора воздухом в течение 5 минут. После этого прибавляют буферный раствор, индикатор и далее определяют жесткость, как указано выше.

Обработка результатов

Общую жесткость воды (X) в мг-экв/дм³ вычисляют по формуле:

где

v - количество раствора трилона Б, израсходованное на титрование, см³;

К - поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б;

V - объем воды, взятый для определения, см³.

Расхождение между повторными определениями не должно превышать 2 отн. %.

3.13. КАЛЬЦИЙ

Метод основан на образовании комплекса иона кальция с анионом этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), который устойчив в сильно щелочной среде при рН = 12 - 13. Комплекс ионов магния в этой среде разрушается, и магний выделяется в виде гидроксида. При титровании раствором трилона Б отсутствие свободных ионов кальция обнаруживается индикатором мурексидом. Раствор мурексида с кальцием окрашен в красный цвет, свободная форма индикатора - в фиолетовый.

Предел обнаружения кальция 0,4 - 0,6 мг/дм³.

В диапазоне значений 0,5 - 50 мг/дм³ норма погрешности составляет ±10 %, свыше 50 мг/дм³ - ±5 %.

Мешающие влияния

При высокой цветности пробу фильтруют через колонку с активированным углем (БАУ).

Мешающее влияние ионов железа (II) и железа (III), марганца, алюминия и меди устраняют, добавляя 0,5 - 1 см³ 25 % триэтаноламина.

Для устранения влияния гидрокарбонат- и карбонат-ионов к титрованию надо приступать сразу после добавления гидроксида натрия, иначе в щелочном растворе ионы кальция связываются в карбонат кальция и проба, оттитрованная до лилового цвета, вновь становится красной. При большом количестве гидрокарбонат- и карбонат-ионов пробу необходимо нейтрализовать 0,1 н. хлористоводородной кислотой и немедленно титровать.

Аппаратура.	1. Бюретка 25 см3.
Реактивы.	1. Бидистиллированная вода, не содержащая меди и других металлов. Качество воды проверяют следующим образом: к 100 см3 дистиллята прибавляют 1 см3 буферного раствора и 5 - 7 капель индикатора. Синяя окраска указывает на чистоту воды. Бидистиллированную воду применяют для приготовления реактивов и разбавления проб воды.
	2. Этилендиамин тетрацетат натрия (трилон Б, комплексон III, Na2ЭДТА), 0,1 и 0,05 н. растворы.
	В дистиллированной воде растворяют 18,6 г дигидрата или 16,80 г безводного трилона Б и доводят объем до 1 дм3. Получают 0,1 н. раствор. При наличии мути его фильтруют. Разведением в 2 раза готовят 0,05 н. раствор, который устойчив в течение нескольких месяцев. Титр устанавливают по 0,05 н. сульфату магния или хлориду цинка. Для этого 10 см3 одного из указанных растворов вносят в колбу для титрования, разбавляют дистиллированной водой до 100 см3, прибавляют 5 см3 буферного раствора, 5 - 7 капель индикатора эриохрома черного Т и титруют при сильном перемешивании 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке. Окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком. Титрование проводят на фоне контрольной пробы, которой может быть слегка перетитрованная проба.
	3. Индикатор, сухая смесь. Растирают в ступке в тонкий порошок 0,5 г мурексида и 100 г хлорида (или сульфата) натрия. Хранят в склянке с притертой пробкой.
	4. Гидроксид натрия, 2 н. раствор. Растворяют 80 г гидроксида натрия в 1 дм3 дистиллированной воды.

Ход определения

Предварительно определяют ориентировочное содержание ионов кальция в воде, после чего устанавливают объем воды и титр раствора трилона Б так, чтобы на титрование пошло не более 10 см³ реактива.

В коническую колбу вместимостью 200 - 250 см³ вносят 100 см³ исследуемой воды или меньший объем, разбавленный до 100 см³ дистиллированной водой. Затем добавляют 2 см³ 2 н. гидроксида натрия и 10 - 15 мг сухой смеси индикатора, медленно титруют раствором трилона Б при энергичном перемешивании до перехода окраски от красного цвета к лиловому. Для лучшего улавливания конца титрования следует сравнивать окраску со слегка перетитрованной пробой.

Обработка результатов

Концентрацию ионов кальция (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

где

20,04 - эквивалент кальция;

н - нормальность раствора трилона Б;

К - поправочный коэффициент к титру раствора трилона Б;

v - объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, м³;

V - объем пробы, взятой для титрования, см³.

Для получения результатов в мг-экв/дм³ расчет проводят по формуле:

где обозначения те же.

3.14. МАГНИЙ

Для определения содержания магния в незагрязненных подземных и большинстве речных вод можно применять расчетный метод по результатам определения жесткости и кальция.

Расчет

Концентрацию магния (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

X = 12,16(A - B),

где 12,16 - эквивалент магния; А - общая жесткость, мг-экв/дм³, В - содержание кальция, мг-экв/дм³.

Концентрацию магния в мг-экв/дм³ вычисляют по формуле:

Х = А - В,

где обозначения те же.

3.15. СУММАРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ НАТРИЯ И КАЛИЯ

При правильно выполненном анализе воды суммарное содержание катионов (в мг-экв) равно суммарному содержанию анионов (в мг-экв). Поэтому приблизительное содержание катионов натрия и калия может быть найдено расчетным путем - по разности между суммами мг-экв всех найденных в воде анионов и катионов (без натрия и калия). Поскольку содержание калия в природе незначительно, полученный результат пересчитывают на содержание натрия:

X = 23(∑A - ∑K),

где

X - суммарная концентрация натрия и калия, мг/дм³;

∑А - сумма концентраций анионов, в мг-экв/дм³;

∑К - сумма концентраций катионов без натрия и калия, мг-экв/дм³.

3.16. НАТРИЙ

Ионометрическое определение натрия основано на измерении потенциала натрий-селективного электрода по отношению к электроду сравнения в исследуемой воде.

В диапазоне значений 1 - 5 мг/дм³ норма погрешности составляет ±15 %, свыше 50 мг/дм³ - ±10 %.

Аппаратура.	1. Высокоомный рН-метр-милливольтметр или иономер любой модели с Na-селективным электродом.
	2. Проточная термостатируемая измерительная ячейка.
	3. Мешалка магнитная.
	4. Термостат водяной.
Реактивы.	1. Стандартные растворы хлористого натрия с концентрациями 10-1 моль/кг (рNa = 1,1), 10-3 моль/кг (рNa = 3,01), 10-3,5 моль/кг (рNа = 3,50).

Настройка прибора

Калибровка прибора производится согласно инструкции по его эксплуатации. Разность потенциалов определяется в стандартных растворах при температуре 25 °С. По данным измерений строят калибровочную кривую в координатах Е - рNа и заносят ее в память прибора.

Ход определения

В период между определениями измерительный электрод помещают в раствор для вымачивания (10^-1 моль NаСl/кг).

После настройки прибора по стандартным растворам индикаторная часть измерительного электрода и погружаемая часть электролитического ключа (вспомогательного электрода), предварительно промытые дистиллированной водой и высушенные фильтровальной бумагой, погружаются в исследуемый раствор. В стакан с раствором помещают магний от магнитной мешалки. Перемешивают раствор магнитной мешалкой и после установления показаний значение рNа или массовую концентрацию натрия (мг/дм³)отсчитывают по шкале прибора.

3.17. КАЛИЙ

Ионометрическое определение калия основано на измерении потенциала калий-селективного электрода по отношению к электроду сравнения в исследуемой воде.

В диапазоне значений 1 - 5 мг/дм³ норма погрешности составляет ±20 %, свыше 5 мг/дм³ - ±15 %.

Аппаратура.	1. Высокоомный рН-метр - милливольтметр или иономер любой модели с К - селективным электродом.
	2. Термостатированная измерительная ячейка.
	3. Мешалка магнитная.
	4. Термостат водяной.
Реактивы.	1. Дистиллированная вода с рН = 7 ± 0,5.
	2. Стандартные растворы хлористого калия с концентрациями 10-1 моль/кг (рК = 1,12) и 10-3 моль/кг (рК = 3,01). Второй раствор готовят разбавлением первого (1:100).

Настройка прибора

Калибровка прибора выполняется согласно инструкции по его эксплуатации. Разность потенциалов определяется в стандартных растворах при температуре 25 °С. По данным измерений строят калибровочную кривую в координатах Е - рК и заносят ее в память прибора.

Ход определения

В период между определениями измерительный электрод помещают в раствор для вымачивания (10^-1 моль КСl/кг Н₂О).

После настройки прибора по стандартным растворам индикаторная часть измерительного электрода и погружаемая часть электролитического ключа (вспомогательного электрода), предварительно промытые дистиллированной водой и высушенные фильтровальной бумагой, погружают в исследуемый раствор. В стакан с раствором помещают магнит от магнитной мешалки.

Перемешивают раствор магнитной мешалкой и после установления показаний значение рК или массовую концентрацию калия (мг/дм³) отсчитывают по шкале прибора.

3.18. АММОНИЙ

Метод основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать окрашенное в желто-коричневый цвет соединение с реактивом Несслера. Интенсивность окраски раствора, пропорциональная массовой концентрации аммиака и ионов аммония, измеряется на фотоколориметре при длине волны 400 - 425 нм.

Нижний предел обнаружения 0,05 мг NН₄⁺, при концентрации более 3 мг/дм³ пробу следует разбавлять. В диапазоне значений 0,005 - 0,1 мг/дм³ норма погрешности составляет ±50 %; 0,1 - 0,5 мг/дм³ - ±25 %; свыше 0,5 мг/дм³ - ±10 %.

Мешающее влияние жесткости устраняют добавлением раствора виннокислого калия - натрия, большого количества железа, цветности и мутности - осветлением раствора гидроокисью алюминия.

Аппаратура.	1. Фотоэлектроколориметр (l = 400 - 425 нм).
Реактивы.	1. Основной стандартный раствор. 2,965 г. хлористого аммония NН4Сl, взвешенного с погрешностью не более 0,0005 г, предварительно высушенного до постоянной массы при температуре 100 - 105 °С, растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в небольшом количестве безаммиачной дистиллированной воды и доводят этой же водой до метки. В 1 см3 этого раствора содержится 1 мг NH4+. Раствор хранят в склянке темного стекла в течение года, если нет помутнения, хлопьев, осадка.
	2. Рабочий стандартный раствор. 50 см3 основного стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3 и доводят до метки безаммиачной дистиллированной водой. В 1 см3 этого раствора содержится 0,05 мг NH4+. Раствор применяют свежеприготовленным.
	3. Реактив Несслера. Применяют готовый реактив.
	4. Раствор виннокислого калия-натрия. 500 г виннокислого калия-натрия КNaС4Н4O6´4Н2O, взвешенного с погрешностью не более 0,5 г, растворяют в дистиллированной воде и доводят этой водой до 1 дм3. Прибавляют 5 - 10 см3 реактива Несслера. После осветления раствор не должен содержать ион аммония, в противном случае прибавляют еще 2 - 5 см3 реактива Несслера.
	5. Гидроксид алюминия, суспензия. 125 г алюмо-калиевых квасцов АlК(SO4)2´12Н2O, взвешенных с погрешностью не более 0,5 г растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно прибавляют 55 см3 25 %-ного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией сначала дистиллированной водой, а затем безаммиачной дистиллированной водой до отсутствия реакции на аммиак.
	6. Безаммиачная дистиллированная вода. Дистиллированная вода проверяется на содержание аммиака (к 5 см3 воды прибавляют 0,1 см3 реактива Несслера). При обнаружении аммиака (появляется желтоватое окрашивание) дистиллированную воду пропускают через колонку с активированным углем марки БАУ, катионитом в Н+-форме или кипятят в колбе до уменьшения объема на 1/3. Проверяют на отсутствие аммиака и ионов аммония.
	На этой воде готовят реактивы и ее используют в анализе для разбавления пробы.

Ход определения

Мутная или цветная (при цветности выше 20°) вода подвергается коагуляции гидроксидом алюминия: на 250 - 300 см³ исследуемой воды прибавляют 2 - 5 см³ суспензии гидроксида алюминия, встряхивают, после осветления отбирают прозрачный слой для анализа. При необходимости воду с коагулянтом фильтруют через беззольный фильтр «синяя лента», предварительно промытый горячей безаммиачной водой до отсутствия в фильтрате ионов аммония. При фильтровании пробы первые порции фильтрата отбрасывают.

К 50 см³ исследуемой или осветленной пробы (или к меньшему объему, содержащему не более 0,15 мг NH₄⁺ и разбавленному безаммиачной водой до 50 см³) прибавляют 1 см³ раствора виннокислого калия-натрия, перемешивают, затем прибавляют 1 см³ реактива Несслера и снова перемешивают. Через 10 мин фотометрируют при длине воды 400 - 425 нм по отношению к раствору сравнения (безаммиачной воде, в которую добавлены те же реактивы, что, и в пробу).

Массовую концентрацию аммиака и ионов аммония находят по калибровочному графику.

Построение калибровочного графика

В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 см³ рабочего стандартного раствора и доводят объем до метки безаммиачной водой. Получают растворы с содержанием 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мг NН₄⁺/дм³. Далее проводят анализ и фотометрируют, как при исследовании пробы воды. По полученным результатам строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации ионов аммония в мг/дм³, а по оси ординат - соответствующие значения оптической плотности. График должен иметь прямолинейный характер.

Обработка результатов

Массовую концентрацию аммиака и ионов аммония (X) в мг/дм³ вычисляют по формуле:

где

а - массовая концентрация, найденная по калибровочному графику, мг/дм³ NH₄⁺;

V - объем пробы, взятый для анализа, см³;

50 - объем стандартного раствора, см³.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 10 %.

3.19. ОКИСЛЯЕМОСТЬ ПЕРМАНГАНАТНАЯ

Метод основан на окислении веществ, присутствующих в воде, 0,01 н. раствором перманганата калия в сернокислой среде при кипячении. Без разбавления можно определять окисляемость до 10 мг кислорода в 1 дм³. Мешающее влияние хлоридов, если их концентрация превышает 300 мг/дм³, устраняют прибавлением 0,4 г сульфата ртути (II). Железо, сероводород, сульфиды, нитриты следует определять отдельно, а результат, пересчитанный на окисляемость, вычесть из найденной величины окисляемости воды: 1 мг сероводорода потребляет 0,47 мг атомарного кислорода; 1 мг нитритов - 0,35 мг; 1 мг железа (II) - 0,14 мг.

При определении перманганатной окисляемости после реакции должно остаться не менее 40 % введенного перманганата калия, так как степень окисления зависит от его концентрации. При большем расходе реагента пробу необходимо разбавить.

Аппаратура.	1. Плоскодонные колбы для кипячения вместимостью 250 - 300 см3, предназначенные только для окисляемости. Новые колбы обрабатывают перед употреблением кипячением в кислом растворе перманганата калия, как это описано при определении поправки раствора перманганата.
	2. Электроплитка.
Реактивы.	1. Вода дистиллированная (или бидистиллированная), не содержащая окислителей. Применяют для приготовления реактивов и разбавления проб.
	2. Серная кислота, разбавленный (1:3) раствор. Прибавляют при помешивании 1 объема серной кислоты пл. 1,84 г/см3 к 3 объемам дистиллированной воды. По охлаждении раствора до 40 °С к нему прибавляют 0,01 н. раствор перманганата калия до слабо-розовой окраски.
	3. Серная кислота, разбавленный (1:15) раствор.
	4. Щавелевая кислота, 0,01 н. раствор. Готовят из фиксанала или растворяют 0,6303 г щавелевой кислоты в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в серной кислоте (1:15) и доводят объем до метки этой же кислотой; 1 см3 раствора соответствует 0,08 г кислорода.
	5. Перманганат калия, 0,1 и 0,01 н. растворы. а) Основной раствор, 0,1 н. Готовят из фиксанала или растворяют 3,2 г перманганата калия в 1 л дистиллированной воды. Хранят в темной склянке, изредка перемешивая. Используют через 2 - 3 недели после приготовления. б) Рабочий раствор, 0,01 н. Готовят разведением основного. Хранят в склянке темного стекла. Через несколько дней устанавливают титр раствора. Для этого в коническую колбу наливают 100 см3 дистиллированной воды, прибавляют 10 см3 0,01 н. щавелевой кислоте и 5 см3 серной кислоты (1:3). Можно использовать оттитрованную пробу после определения окисляемости, в этом случае кислоту не прибавляют. Смесь нагревают до кипения и, слегка охладив (до 80 - 90 °С), титруют 0,01 н. раствором перманганата калия до слабо-розовой окраски. Если поправка раствора отличается от 1,00 более чем на 0,05, то раствор соответственно разбавляют или концентрируют. Нормальность раствора перманганата калия устанавливают в день анализа.

Ход определения

В колбу помещают 100 см³ исследуемой воды (или разбавленной до 100 см³), несколько капилляров, стеклянных шариков или кусочков пемзы, приливают 5 см³ разбавленной серной кислоты (1:3) и 10 см³ 0,01 н. перманганата калия. Смесь нагревают так, чтобы она закипела не более чем через 5 мин, и кипятят точно 10 мин, закрыв маленькой конической воронкой для уменьшения испарения. К горячему раствору прибавляют 10 см³ 0,01 н. щавелевой кислоты. Обесцвеченную горячую (80 - 90 °С) смесь титруют 0,01 н. перманганатом калия до слабо-розового окрашивания.

Если в процессе кипячения содержимое колбы потеряет розовую окраску или побуреет, то определение надо повторить, разбавив исследуемую воду. Определение также повторяют, если при обратном титровании щавелевой кислоты израсходовано более 7 см³ или менее 2 см³ 0,01 н. перманганата калия.

Одновременно проводят холостой опыт со 100 см³ дистиллированной воды и обрабатывают ее так же, как и анализируемую воду. Расход раствора перманганата калия не должен превышать 0,3 см³.

Обработка результатов

Величину перманганатной окисляемости (мг О/дм³) рассчитывают по формуле:

где

А и В - объемы 0,01 н. перманганата калия, израсходованные на титрование исследуемой и холостой пробы, см³;

К - поправочный коэффициент к раствору перманганата калия;

V - объем пробы, взятой для анализа, см³;

8 - эквивалент кислорода.

Если поправка к титру перманганата калия имеет значение от 0,995 до 1,005, то при вычислении результатов ее можно не учитывать.

3.20. РАСТВОРЕННЫЙ КИСЛОРОД

Метод основан на способности гидроксида марганца (II) окисляется в щелочной среде до гидроокиси марганца (IV), количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца (IV) вновь переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия. Предел обнаружения растворенного кислорода 0,05 мг/дм³. В диапазоне 0,05 - 2,0 мг/дм³ норма погрешности определения составляет ±20 %, свыше 2,0 мг/дм³ - ±10 %.

Аппаратура.	1. Кислородные склянки вместимостью 100 - 200 см3 с притертой пробкой, калиброванные с точностью до 0,1 см3. Калибровка производится взвешиванием. Объем склянки определяют по разности массы склянки, полностью заполненной дистиллированной водой при 20 °С и закрытой пробкой, и массы пустой сухой склянки, также закрытой пробкой. Склянки и соответствующие пробки нумеруют.
Реактивы.	1. Раствор сульфата или хлорида марганца (II). Растворяют 400 г МnSО4´Н2О (или 480 г МnSO4´4Н2O или 364 г МnSO4´Н2O или 425 г МnCl2´4Н2O) в дистиллированной воде и доводят объем до 1 дм3. Фильтруют через бумажный фильтр или сливают через сифон после полного отстаивания осадка. Разбавленный раствор в кислой среде при добавлении иодида калия не должен выделять свободного иода.
	2. Щелочной раствор иодида калия. Растворяют 150 г иодида калия в 100 см3 дистиллированной воды. При подкислении разбавленный раствор не должен выделять йода. Затем растворяют 500 г гидроксида натрия или 700 г гидроксида калия в 500 см3 свежепрокипяченной дистиллированной воды. Оба раствора смешивают и доводят объем до 1 дм3.
	3. Хлористоводородная кислота (2:1).
	4. Раствор тиосульфата натрия 0,02 н.
	5. Раствор крахмала 0,5 %.

Ход определения

При взятии пробы на кислород соблюдают все меры предосторожности против попадания в пробу атмосферного воздуха. Пробу отбирают в калиброванную склянку на 100 - 200 см³ с притертой пробкой. При взятии пробы на кислород резиновую сифонную трубку опускают на дно склянки, пропуская несколько объемов воды, и наполняют так, чтобы вода переливалась через край.

Кислород фиксируют на месте сразу после отбора пробы. Для этого в нее вводят пипеткой 1 см³ раствора марганца (II) и 1 см³ щелочного раствора иодида калия на 100 - 150 см³ пробы. После введения реактивов закрывают склянку пробкой, следя за тем, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха. Затем содержимое тщательно перемешивают многократным, резким перевертыванием склянки. В таком состоянии пробу можно оставить для транспортировки.

Перед титрованием (осадок должен хорошо осесть) приливают 5 см³ хлористоводородной кислоты (2:1), при этом часть жидкости сливается через край. Склянку закрывают пробкой (воздуха под пробкой не должно быть), и содержимое тщательно перемешивают. Осадок гидроксида марганца растворяется, а выделившийся йод окрашивает раствор в желтый цвет. После этого всю пробу переливают в колбу на 250 - 300 см³ и быстро титруют 0,02 н. тиосульфатом натрия при непрерывном перемешивании до слабо-желтого цвета, после чего прибавляют 1 см³ раствора крахмала и продолжают по каплям титровать до исчезновения синей окраски. Окраска должна исчезнуть от одной капли тиосульфата.

Обработка результатов

Содержание растворенного кислорода в воде (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

где

а - объем тиосульфата, пошедшего на титрование пробы, см³;

н - нормальность тиосульфата с учетом поправки;

8 - эквивалентная масса кислорода, соответствующая 1 см³ 1 н. тиосульфата;

V₁ - объем пробы в склянке, см³;

V₂ - объем пробы, вылившейся при введении реактивов для фиксации кислорода, см³.

3.21. СУХОЙ ОСТАТОК

Величина сухого остатка характеризует общее содержание растворенных в воде нелетучих минеральных и частично органических соединений.

При величине сухого остатка свыше 100 мг/дм³ норма погрешности составляет ±5 %.

Аппаратура.	1. Шкаф сушильный с терморегулятором.
	2. Баня водяная.
	3. Весы аналитические.
Реактивы.	1. Натрий углекислый Na2СO3, точный раствор, готовят следующим образом: 10 г безводной соды (высушенной при 200 °С и отвешенной на аналитических весах) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3. 1 см3 раствора содержит 10 мг соды.

Ход определения

250 - 500 см³ профильтрованной воды выпаривают на водяной бане в фарфоровой чашке, высушенной до постоянной массы при 150 °С. После того, как в чашку прилита последняя порция воды, вносят пипеткой 25 см³ точного 1 %-ного раствора углекислого натрия с таким расчетом, чтобы масса прибавленной соды примерно в два раза превышала массу предполагаемого сухого остатка. Для обычных пресных вод достаточно добавить 250 мг безводной соды (25 см³ 1 %-ного раствора Na₂СO₃). Раствор хорошо перемешивают стеклянной палочкой. Палочку обмывают дистиллированной водой, собирая воду в чашку с осадком. Выпаренный с содой сухой остаток высушивают до постоянной массы при 150 °С. Чашку с сухим остатком помещают в холодный термостат и затем поднимают температуру до 150 °С. Разность в массе между чашкой с сухим остатком и первоначальной массой чашки и соды (1 см³ раствора соды содержит 10 мг Na₂СО₃) дает величину сухого остатка во взятом объеме воды.

Обработка результатов

Сухой остаток (X) в мг/дм³ вычисляют по формуле:

где

m - масса чашки с сухим остатком, мг;

m₁ - масса пустой чашки, мг;

m₂ - масса добавленной соды, мг;

V - объем воды, взятый для определения, см³.

Расхождения между результатами повторных определений не должны превышать 10 мг/дм³, если сухой остаток не превышает 500 мг/дм³; при более высоких концентрациях расхождение не должно превышать 2 отн. %.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Унифицированные методы исследования качества вод. М.: СЭВ, 1987.

2. Ю.В. Новиков и др. Методы исследования качества воды водоемов. М., 1990.

3. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л., 1977.

4. Вода питьевая. Методы анализа М., 1984.

5. СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Ч. 1. Общие правила производства работ. М., 1997.

6. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. М., 2000.

7. СП 2.1.5.1059-01. Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения. М., 2001.

8. Государственный контроль качества воды. Справочник технического комитета по стандартизации. М., 2001.

 

СОДЕРЖАНИЕ