Руководящий документ РД 52.24.515-2019 Массовая концентрация диоксида углерода в водах. Методика измерений титриметрическим и расчётным методами.
РДМассоваяконцентрациядиоксидауглеродавводахМетодикаизмеренийтитриметрическимирасчётнымметодами РД 52.24.515-2019
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В ВОДАХ
Методика измерений титриметрическим и расчётным методами
Дата введения 2020-11-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Гидрохимический институт" (ФГБУ "ГХИ")
2 РАЗРАБОТЧИКИ Ю.А.Андреев, канд. хим. наук (руководитель разработки), И.А.Рязанцева (ответственный исполнитель), Е.Л.Селютина
3 СОГЛАСОВАН:
- с Федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-производственное объединение "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун") 25.12.2019;
- с Управлением мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды (УМСЗ) Росгидромета 27.12.2019
4 УТВЕРЖДЁН Руководителем Росгидромета 30.12.2019.
ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ приказом Росгидромета от 05.02.2020 N 46
5 АТТЕСТОВАНА ФГБУ "ГХИ".
Свидетельство об аттестации методики измерений N 515.RA.RU.311345-2019 от 30.12.2019
6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН головной организацией по стандартизации ФГБУ "НПО "Тайфун" 20.01.2020.
ОБОЗНАЧЕНИЕ РУКОВОДЯЩЕГО ДОКУМЕНТА РД 52.24.515-2019
7 ВЗАМЕН РД 52.24.515-2005 "Массовая концентрация диоксида углерода в поверхностных водах суши. Методика выполнения измерений титриметрическим и расчётным методами"
8 СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ 2030 год.
ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ 10 лет
Введение
Диоксид углерода имеет исключительно важное значение для растительных организмов (как источник углерода). В то же время повышенные концентрации диоксида углерода в водах угнетающе действуют на живые организмы.
При высоких концентрациях диоксида углерода вода становится агрессивной по отношению к металлическим и бетонным материалам в результате подкисления, а также образования растворимых гидрокарбонатов.
Одним из основных источников поступления диоксида углерода в водные объекты являются процессы биохимического распада органических остатков, включая окисление органических веществ, дыхания водных организмов, которые протекают как в воде, так и в илах, донных отложениях и почвах, с которыми соприкасается вода.
На концентрацию диоксида углерода в водных объектах помимо фотосинтетической деятельности водных организмов влияет температура, характер водного питания и продолжительность подлёдного периода. Зимой из-за происходящих в водоёме окислительных процессов, а также вследствие питания реки грунтовыми водами, в которых содержание диоксида углерода повышено, в воде подо льдом скапливается большое количество диоксида углерода. С исчезновением ледяного покрова содержание диоксида углерода быстро падает, так как его избыток выделяется в атмосферу и потребляется в результате фотосинтеза. Поэтому концентрация диоксида углерода в воде зависит ещё от сезона года и времени суток. Обычно весной и летом оно понижается, а в конце зимы достигает максимума. В меньшей степени выражены суточные колебания концентрации диоксида углерода.
Одновременно с процессами поступления значительная часть диоксида углерода в водном объекте потребляется фитопланктоном и макрофитами при фотосинтезе, а также расходуется на растворение карбонатов и алюмосиликатов
Уменьшение концентрации диоксида углерода в воде может происходить и в результате выделения его в атмосферу.
Диоксид углерода содержится в основном в виде растворённых молекул и лишь малая часть его (около 1%) при взаимодействии с водой образуют угольную кислоту
Содержание диоксида углерода в воде в значительной мере определяется значением pH. При pH ниже 4,5 из всех компонентов карбонатного равновесия в воде присутствует практически только диоксид углерода и угольная кислота. При pH 8,3 и выше содержанием диоксида углерода можно пренебречь. В таблице 1 приведены соотношения концентраций производных угольной кислоты в зависимости от значений pH.
Таблица 1 - Мольные доли, %, производных угольной кислоты в зависимости от значения pH (без учёта коэффициентов активности)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Форма | pH | ||||||||
нахождения | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 8,3 | 9 | 10 | 11 |
 | 99,5 | 95,4 | 87,7 | 17,3 | 2,0 | 1,0 | 0,2 | - | - |
 | 0,5 | 4,6 | 32,3 | 82,7 | 97,4 | 97,8 | 94,1 | 62,1 | 14,3 |
 | - | - | - | - | 0,6 | 1,2 | 5,7 | 37,5 | 85,7 |
1 Область применения
Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.
2 Нормативные ссылки
В настоящем руководящем документе использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8.234-2013 Государственная система обеспечения единства измерений. Меры вместимости стеклянные. Методика поверки
ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия
ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков
ГОСТ 83-79 Реактивы. Натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 4165-78 Реактивы. Медь (II) сернокислая 5-водная. Технические условия
ГОСТ 4525-77 Реактивы. Кобальт хлористый 6-водный. Технические условия
ГОСТ 5845-79 Реактивы. Калий-натрий виннокислый 4-водный. Технические условия
ГОСТ 6456-82 Шкурка шлифовальная бумажная. Технические условия
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 6755-88 Поглотитель химический известковый ХП-И. Технические условия
ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия
ГОСТ 14919-83 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия
ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний.
ГОСТ 29169-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой
ГОСТ 29227-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования
ГОСТ 29228-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 2. Пипетки градуированные без установленного времени ожидания
ГОСТ 29251-91 Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования
ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб
ГОСТ OIML R 76-1-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания
ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений
ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания
ГОСТ Р 55878-2013 Спирт этиловый технический гидролизный ректификованный. Технические условия
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
МИ 2881-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа
Примечание - При пользовании настоящим руководящим документом целесообразно проверять действие ссылочных нормативных документов:
- стандартов - в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год;
- нормативных документов по метрологии - по ежегодно издаваемому "Перечню нормативных документов в области метрологии", опубликованному по состоянию на 1 января текущего года.
Если ссылочный нормативный документ заменён (изменён), то при пользовании настоящим руководящим документом следует руководствоваться заменённым (изменённым) нормативным документом. Если ссылочный нормативный документ отменён без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Требования к показателям точности измерений
3.1 При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведённых в таблицах 2, 3.
Таблица 2 - Диапазон измерений, показатели повторяемости, воспроизводимости, правильности и точности при выполнении измерений титриметрическим методом при принятой вероятности Р=0,95
|
|
|
|
|
Диапазон измерения массовой концентрации диоксида углерода | Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) | Показатель воспроизводимости (среднеквадра- тическое отклонение воспроизводимости) | Показатель правильности (границы систематической погрешности) | Показатель точности (границы абсолютной погрешности) |
X , мг/дм |  , мг/дм |  , мг/дм |  , мг/дм |  , мг/дм |
От 1,0 до 12 включ. | 0,3 | 0,4 | 0,2 | 0,8 |
Св. 12 до 30 включ. | 0,3 | 0,6 | 0,4 | 1,3 |
Таблица 3 - Диапазон измерений, показатель точности при вычислении массовой концентрации диоксида углерода расчётным методом при доверительной вероятности Р=0,95
|
|
|
Диапазон массовых концентраций гидрокарбонатов, | Показатель точности расчёта массовой концентрации диоксида углерода X’ (границы погрешности)  , % | |
используемых для расчёта массовой концентрации диоксида углерода, мг/дм | При измерении массовой концентрации гидрокарбонатов методом обратного титрования | При измерении массовой концентрации гидрокарбонатов потенциометрическим титрованием |
От 10 до 20 включ. | 28 | 26 |
Св. 20 до 30 включ. | 19 | 17 |
Св. 30 до 50 включ. | 17 | 15 |
Св. 50 до 100 включ. | 15 | 14 |
Св. 100 до 500 включ. | 13 | 12 |
3.2 Значения показателя точности методики используют при:
- оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;
- оценке деятельности лабораторий на качество проведения измерений;
- оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики в конкретной лаборатории.
4 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, реактивам, материалам (для выполнения измерений титриметрическим методом)
4.1 Средства измерений, вспомогательные устройства
4.1.1 Весы неавтоматического действия (лабораторные) специального (I) класса точности по ГОСТ Р 53228-2008 или ГОСТ OIML R 76-1-2011, действительная цена деления (шкалы) 0,0001 г.
4.1.2 Весы неавтоматического действия (лабораторные) высокого (II) класса точности по ГОСТ Р 53228-2008 или ГОСТ OIML R 76-1-2011, действительная цена деления (шкалы) 0,001 г или 0,01 г.
4.1.3 Термометр жидкостный стеклянный по ГОСТ 28498-90 с погрешностью измерений ±0,2°С.
4.1.13 Стаканчики для взвешивания СВ-19/9 по ГОСТ 25336-82 - 2 шт.
4.1.14 Воронка лабораторная типа В по ГОСТ 25336-86* диаметром 56 мм или 75 мм.
4.1.16 Эксикатор исполнения 2 с диаметром корпуса 190 мм по ГОСТ 25336-82.
4.1.17 Трубка типа ТХ-П (хлоркальциевая трубка) исполнения 1 по ГОСТ 25336-82, диаметром 13 или 17 мм.
4.1.21 Резиновые (или силиконовые) трубки длиной до 50 см.
4.1.22 Электроплитка с закрытой спиралью по ГОСТ 14919-83.
4.1.23 Шкаф сушильный общелабораторного назначения.
4.1.24 Скальпель.
4.1.25 Шкурка шлифовальная бумажная по ГОСТ 6456-82.
4.1.26 Спринцовка резиновая для медицинских процедур по ТУ 9398-005-05769082 [1] или спринцовка пластизольная поливинилхлоридная для медицинских процедур по ТУ 2537-033-11149535 [2] с мягким наконечником любого типа (далее - груша).
4.1.27 Капилляр.
Примечание - Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведённых в 4.1.
4.2 Реактивы и материалы
4.2.1 Натрий углекислый безводный (карбонат натрия) по ГОСТ 83-79, х.ч.
4.2.2 Медь (II) сернокислая 5-водная (сульфат меди) по ГОСТ 4165-78, ч.д.а.
4.2.3 Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, ч.д.а.
4.2.4 Кобальт хлористый 6-водный (хлорид кобальта) по ГОСТ 4525-77, ч.д.а.
4.2.5 Калий-натрий виннокислый 4-водный (тартрат калия-натрия, тетрагидрат, сегнетова соль) по ГОСТ 5845-79, ч.д.а.
4.2.6 Фенолфталеин по ТУ 6-09-5360 [3], ч.д.а.
4.2.7 Поглотитель химический известковый ХП-И (поглотитель известковый) по ГОСТ 6755-88 или аскарит чистый по ТУ 6-09-4128 [4].
4.2.8 Спирт этиловый технический гидролизный ректификованный по ГОСТ Р 55878-2013, любого сорта (допустима замена на спирт пропиловый по ТУ 6-09-4344 [5], ч.).
4.2.9 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
Примечание - Допускается использование реактивов и материалов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в 4.2.
5 Метод измерений
Индикация конечной точки титрования производится по специально приготовленному свидетелю (раствору сравнения) на основе раствора сульфата меди и хлорида кобальта.
Расчёт массовой концентрации диоксида углерода возможно проводить на основании известных значений водородного показателя (pH), температуры, массовой концентрации гидрокарбонатов и других ионов по уравнению первой ступени диссоциации угольной кислоты.
6 Требования безопасности, охраны окружающей среды
6.1 При выполнении измерений массовой концентрации диоксида углерода в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в национальных стандартах и соответствующих нормативных документах.
6.2 По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся к 3-му и 4-му классам опасности по ГОСТ 12.1.007.
6.3 Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005.
6.4 Особых требований по экологической безопасности не предъявляется.
7 Требования к квалификации операторов
К выполнению измерений и обработке результатов допускают лиц со средним профессиональным образованием или без профессионального образования, имеющих стаж работы в лаборатории не менее одного года и освоивших методику.
8 Требования к условиям измерений
При выполнении измерений требований к условиям измерений не установлено, так как измерение проводится на месте отбора проб (в полевых условиях) или результат получают расчётным способом.
9 Подготовка к выполнению измерений
9.1 Отбор и хранение проб
9.1.1 Отбор проб для определения диоксида углерода производят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 и ГОСТ 31861. Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04 и ГОСТ 31861.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.