Руководящий документ РД 52.24.378-2007 Массовая концентрация мышьяка в водах. Методика выполнения измерений инверсионным вольтамперометрическим методом.
РД 52.24.378-2007
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ МЫШЬЯКА В ВОДАХ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ИНВЕРСИОННЫМ
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Дата введения 2007-04-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН ГУ "Гидрохимический институт"
2 РАЗРАБОТЧИКИ Л.В.* Л.И.Минина, канд. хим. наук, Т.С.Морозова
3 СОГЛАСОВАН с УМЗА и ГУ "НПО "Тайфун" Росгидромета
4 УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 13.03.2007 г.
5 АТТЕСТОВАН ГУ "Гидрохимический институт", свидетельство об аттестации N 29.24-2005 от 31.07.2006 г.
6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ "НПО "Тайфун" за номером РД 52.24.378-2006 от 30.03.2007 г.
7 ВЗАМЕН РД 52.24.378-95 "Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации мышьяка в водах инверсионным вольтамперометрическим методом"
Введение
Естественными источниками поступления мышьяка в водную среду являются процессы выщелачивания соединений мышьяка из минералов. Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а также в результате разложения растительных и животных организмов. В незагрязненных речных водах мышьяк находится в микрограммовых концентрациях.
Антропогенное загрязнение водных объектов соединениями мышьяка обусловлено их выносом со сточными водами обогатительных фабрик, кожевенных заводов, предприятий, производящих инсектициды и пестициды.
1 Область применения
1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих наблюдения за загрязнением природных и очищенных сточных вод.
2 Нормативные ссылки
В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. 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 Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб
МИ 2881-2004 Рекомендация. ГСИ. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа.
Примечание - Ссылки на остальные нормативные документы приведенные* в разделе 4.
3 Приписанные характеристики погрешности измерения
3.1 При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице 1.
|
|
|
|
|
Диапазон измерений массовых концентраций мышьяка, , мкг/дм | Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) , мкг/дм | Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) , мкг/дм | Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности 0,95) ± , мкг/дм | Показатель точности (границы погрешности при вероятности 0,95) ± , мкг/дм |
От 10,0 до 100,0 включ. | 0,2+0,06 · | 0,2+0,12 · | 0,7+0,06 · | 0,7+0,24 · |
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 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы
4.1 Средства измерений, вспомогательные устройства
При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и другие технические средства:
4.1.1 Полярограф ПУ-1, 5 М2.840.016 ТО.
4.1.2 Миллиамперметр М-54 по ГОСТ 8711-93.
4.1.3 Цифровой вольтметр с диапазоном измерения до 2 В типа Ф-203.
4.1.4 Регистрирующий потенциометр ЛКД-4,6 4.115.00.003.016 ПС.
|
|
4.1.5 Насыщенные хлорсеребряные электроды (электроды сравнения) типа ЭВЛ-1М3
| - 2 шт. |
4.1.6 Электрод платиновый проволочный (диаметр 0,3 мм, длина 5 мм), впаянный в стеклянную трубку
| |
- 1 шт. | |
4.1.7 Электрод графитовый (рабочий электрод) ГГЭ, тип-IV производства НПВП "ИВА"
| - 1 шт. |
4.1.8 Электрод платиновый сетчатый по ГОСТ 6563-75 | - 1 шт. |
4.1.9 Источник постоянного тока, обеспечивающий напряжение до 4 В при силе тока до 0,1 А.
4.1.10 Весы лабораторные высокого (II) класса точности по ГОСТ 24104-2001.
4.1.11 Весы лабораторные среднего (III) класса точности по ГОСТ 24104-2001 с наибольшим пределом взвешивания 200 г.
4.1.12 Государственный стандартный образец состава водных растворов ионов мышьяка ГСО 7264-96 (далее ГСО).
|
|
4.1.13 Колбы мерные 2 класса точности исполнения 2, 2а по ГОСТ 1770-74 вместимостью:
| |
50 см - 3 шт. | |
100 см - 2 шт. | |
200 см - 1 шт. | |
1000 см - 1 шт. | |
4.1.14 Пипетки градуированные 2-го класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29227-91 вместимостью:
| |
0,1 см - 1 шт. | |
1 см - 5 шт. | |
2 см - 1 шт. | |
5 см - 2 шт. | |
10 см - 4 шт. | |
4.1.14 Цилиндры мерные исполнения 1, 3 по ГОСТ 1770-74 вместимостью:
| |
100 см - 2 шт. | |
4.1.15 Стаканы В-1, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью:
| |
100 см - 2 шт. | |
200 см - 3 шт. | |
500 см - 3 шт. | |
4.1.16 Стаканчики для взвешивания (бюксы) СВ-19/9 и СВ-24/10 по ГОСТ 25336-82 | - 2 шт. |
4.1.17 Мешалка магнитная ММ-3М
4.1.18 Устройство для фильтрования проб с использованием мембранных или бумажных фильтров.
4.1.20 Аппарат для бидистилляции воды стеклянный с пришлифованными соединениями.
4.1.21 Электроплитка по ГОСТ 14919-83.
1 - стакан
5 - мешалка магнитная стеклянная; 6 - электрод вспомогательный платиновый;
Рисунок 1 - Электрохимическая ячейка
4.1.23 Тигель из стеклоуглерода вместимостью около 50 см*, диаметром 30-40 мм, высотой 40-70 мм.
4.1.24 Электролитический мостик с фильтром Шотта (рисунок 2).
1 - пористый фильтр (высота 5-6 мм, диаметр - 10 мм)
Рисунок 2 - Электролитический мостик с пористым фильтром
4.1.25 Мешалка магнитная стеклянная (длина 5-7 мм, диаметр 2-3 мм).
Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в 4.1.
4.2 Реактивы и материалы
4.2.1 Кислота азотная по ГОСТ 11125-84, ос.ч. или по ГОСТ 4461-77, х.ч.
4.2.2 Кислота соляная по ГОСТ 14261-77, ос.ч. или по ГОСТ 3118-77, х.ч.
4.2.3 Кислота серная по ГОСТ 14262-78, ос.ч. или по ГОСТ 4204-77, х.ч.
4.2.4 Ртуть (II) азотнокислая 1-водная (нитрат ртути) по ГОСТ 4520-78, х.ч. или ч.д.а.
4.2.5 Иодид калия по ТУ 6-09-3909-75, ос.ч.
4.2.6 Аскорбиновая кислота по ГОСТ 4815, ч.д.а., или фармакопейная.
4.2.7 Этиловый спирт по ТУ 1911-39-09, ректификованный.
4.2.8 Калий марганцовокислый (перманганат калия) по ГОСТ 20490-75, ч.д.а.
4.2.9 Калий хлористый (хлорид калия) по ГОСТ 4234-77, х.ч.
4.2.10 Натрия гидроокись (гидроксид натрия) по ГОСТ 4328-77, ч.д.а.
4.2.11 Фильтры бумажные обеззоленные "синяя лента" по ТУ 6-09-1678-86.
4.2.12 Фильтры мембранные "Владипор МФАС-ОС-2", 0,45 мкм, по ТУ 6-55-221-1-29-89 или другого типа, равноценные по характеристикам.
4.2.13 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
4.2.14 Вода бидистиллированная.
4.2.15 Вода тридистиллированная.
Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в 4.2.
5 Метод измерений
Величина аналитического сигнала (АС), регистрируемого при электрорастворении осадка, функционально зависит от концентрации ионов мышьяка в анализируемом растворе.
Определению мешают находящиеся в водах органические соединения природного и антропогенного происхождения, которые связывают As(lII) в комплексы различной прочности. Для нахождения суммарного содержания растворенных форм мышьяка следует разрушить эти комплексы, что достигается УФ-облучением подкисленных проб воды.
Определению также мешают ионы меди. При соотношении концентраций As(Ill):Cu(II)=1:20 на вольтамперограмме отсутствует волна, характеризующая наличие в исследуемой пробе ионов As(III). Это влияние устраняют электрохимической обработкой проб перед анализом.
Мешающее влияние взвешенных и коллоидных веществ устраняют предварительным фильтрованием пробы.
6 Требования безопасности, охраны окружающей среды
6.1 При выполнении измерений массовой концентрации меди, свинца и кадмия в пробах природных вод соблюдают требования безопасности, установленные в государственных стандартах и соответствующих нормативных документах.
6.2 По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении измерений, относятся ко 2, 3 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.
7 Требования к квалификации операторов
К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица с высшим профессиональным образованием или со средним профессиональным образованием и стажем работы в лаборатории не менее года, освоившие методику анализа.
8 Условия выполнения измерений
При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:
- температура окружающего воздуха (22±5) °С;
- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.);
- влажность воздуха не более 80% при 25 °С;
- напряжение в сети (220±10) В;
- частота переменного тока в сети питания (50±1) Гц.
9 Отбор и хранение проб
10 Подготовка к выполнению измерений
10.1 Приготовление растворов и реактивов
10.1.2 Раствор соляной кислоты, 1:1
10.1.3 Раствор соляной кислоты, 4,5%-ный
10.1.4 Иодид калия, насыщенный раствор
10.1.5 Раствор аскорбиновой кислоты, 2%-ный
10.1.6 Раствор гидроксида натрия, 25%-ный
10.1.7 Раствор гидроксида натрия, 10%-ный
10.1.8 Раствор гидроксида натрия, 4%-ный
10.1.9 Раствор перманганата калия, 10%
10.1.10 Бидистиллированная вода
10.1.11 Тридистиллированная вода
Бидистиллированную воду помещают в перегонную колбу аппарата для получения бидистиллированной воды и перегоняют. Хранят не более 5 дней в полиэтиленовой посуде.
10.1.12 Насыщенный раствор хлорида калия
10.2 Приготовление градуировочных растворов
Градуировочные растворы, аттестованные по процедуре приготовления, готовят из ГСО путем разбавления исходного раствора в соответствии с инструкцией по его применению.
Для градуировочных растворов погрешности, обусловленные процедурой приготовления, не превышают 2% относительно приписанного значения массовой концентрации мышьяка.
10.3 Требования к проведению измерений
10.3.1 Для создания ртутно-графитового электрода (РГЭ) в режиме in situ осаждают ртуть на графитовом электроде при потенциале, равном минус 0,9 В.
10.3.2 Ионы As(III) концентрируют на РГЭ при потенциале от минус 0,30 до минус 0,40 В. АС регистрируют при катодной развертке потенциала. Потенциал максимума катодного тока электрорастворения осадка равен (минус 0,56±0,02) В. Амплитуда развертки составляет 0,53 В.
10.3.3 Чистоту применяемой посуды и реактивов контролируют проведением измерения АС фонового электролита (холостой опыт). Оптимальными являются такое качество реактивов и чистота посуды, когда обеспечивается АС фонового электролита, равный или близкий к нулю. В противном случае устанавливают причину загрязнения и устраняют ее.
10.3.4 Для получения достоверного результата регистрируют не менее измерений* АС электрохимического растворения мышьяка и для одной точки графика берут среднее значение АС.
10.3.5 После каждого измерения АС необходимо отполировать торец электрода о фильтровальную бумагу и смочить его в этиловом спирте.
10.3.6 Измерения АС фонового электролита, исследуемой пробы и пробы с добавками проводят при одной и той же чувствительности потенциометра.
10.4 Устранение мешающего влияния органических веществ
10.4.1 Разрушение органической матрицы пробы УФ-облучением
10.4.2 Электрохимическое разрушение органической матрицы пробы
Собирают установку для проведения электролиза в соответствии с рисунком 3.
1 - рабочий электрод (тигель из стеклоуглерода); 2 - вспомогательный электрод
(платиновая сетка); 3 - миллиамперметр; 4 - источник постоянного тока;
5 - вольтметр; 6 - электрод сравнения; 7 - магнитная мешалка
Рисунок 3 - Схема установки для проведения электрохимической обработки проб поверхностных вод
11 Выполнение измерений
11.1 Измерение АС в фоновом электролите
Вспомогательные емкости и электролитические мостики ячейки заполняют 4,5%-ным раствором соляной кислоты. Графитовый электрод, механически очищенный о фильтровальную бумагу и смоченный в этиловом спирте, опускают в электролизер. Насыщенный хлорсеребряный и платиновый электроды, служащие электродом сравнения и вспомогательным, опускают во вспомогательные емкости. Электролизер и вспомогательные емкости соединяют электролитическими мостиками.
На полярографе ПУ-1 устанавливают следующие режимы: диапазон тока 0,5х10, дифференцирование +10, вид полярографии - постоянно-токовая, амплитуда развертки 0,53 В, скорость развертки потенциала 30 мВ/с.
Проводят электролиз при перемешивании раствора и потенциале 0,9 В относительно насыщенного хлорсеребряного электрода в течение 1 мин, затем при потенциале от минус 0,30 В до минус 0,40 В включительно в течение 3 мин. После успокоения раствора в течение 30 с регистрируют АС фонового электролита в стадии электрорастворения.
11.2 Измерение АС в фоновом электролите с добавками
Выполнение процедур, описанных в 11.1 и 11.2, осуществляют при замене раствора одного или более реактивов, используемых в определении.
11.3 Измерение АС в пробе
Пробу, подготовленную в соответствии с 10.4, помещают в электролизер электрохимической ячейки. Для полного восстановления As(V) до As(IIl) раствор в ячейке перемешивают 15-20 мин и выполняют измерения АС согласно 11.1.
11.4 Измерение АС в пробе с добавками
12 Вычисление и оформление результатов измерений
12.1 Для расчета концентраций мышьяка в фоновом электролите и анализируемой пробе строят графики зависимости величины АС от концентрации введенного в электролизер рабочего раствора As(III).
Рисунок 4 - Зависимость аналитического сигнала от концентрации As(III) в растворе электрохимической ячейки
1 - фоновый электролит, 2 - анализируемая проба
Из полученных зависимостей находят графически величину отрезков "а", отсекаемых на оси абсцисс и характеризующих содержание мышьяка в анализируемых растворах.
2 - коэффициент, учитывающий разбавление проб;
12.2 Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:
Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.
12.5 Результаты измерения оформляют протоколом или записью в журнале, по формам, приведенным в Руководстве по качеству лаборатории*.
13 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории
13.1 Общие положения
13.1 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:
- оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости и погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);
- контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, внутрилабораторной прецизионности, погрешности).
13.1.2 Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.
13.2 Алгоритм оперативного контроля повторяемости
13.2.1 Оперативный контроль повторяемости осуществляют для каждого из результатов измерений, полученных в соответствии с методикой. Для этого отобранную пробу воды делят на две части и выполняют анализ в соответствии с разделом 11.
13.2.4 Результат контрольной процедуры должен удовлетворять условию
13.3 Алгоритм оперативного контроля процедуры выполнения измерений с использованием метода добавок
13.3.4 Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию
процедуру признают удовлетворительной.
При невыполнении условия (8) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (8), выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.
13.4 Периодичность оперативного контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.
14 Проверка приемлемости результатов, полученных в условиях воспроизводимости
Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений и в качестве окончательного может быть использовано их общее среднее значение. Значение предела воспроизводимости рассчитывают по формуле
При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов измерений согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6 или МИ 2881.
Примечание - Проверка приемлемости проводится при необходимости сравнения результатов измерений, полученных двумя лабораториями
Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ"
|
|
344090, г.Ростов-на-Дону пр.Стачки, 198 | Факс: (863) 222-44-70 Телефон (863) 222-66-68 E-mail ghi@aaanet.ru |
СВИДЕТЕЛЬСТВО N 29.24-2005
об аттестации методики выполнения измерений
Методика выполнения измерений массовой концентрации мышьяка в водах инверсионным вольтамперометрическим методом
разработанная ГУ "Гидрохимический институт" (ГУ ГХИ)
и регламентированная РД 52.24.378-2007
аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96 с изменениями 2002 г.
Аттестация осуществлена по результатам экспериментальных исследований
В результате аттестации МВИ установлено:
1 МВИ соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:
|
|
|
|
|
Диапазон измерений массовой концентрации мышьяка , мкг/дм | Показатель повторяемости (средне- квадратическое отклонение повторяемости) , мкг/дм | Показатель воспроизводимости (средне- квадратическое отклонение воспроизводимости) , мкг/дм | Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности 0,95) ± , мкг/дм | Показатель точности (границы погрешности при вероятности 0,95) ± , мкг/дм |
От 10,0 до 100,0 включ. | 0,2+0,06 · | 0,2+0,12 · | 0,7+0,06 · | 0,7+0,24 · |
|
|
|
Диапазон измерений массовой концентрации мышьяка , мкг/дм | Предел повторяемости (для двух результатов параллельных определений) , мкг/дм | Предел воспроизводимости(значение допускаемого расхождения между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях, при вероятности 0,95) , мкг/дм |
От 10,0 до 100,0 включ. | 0,55+0,17 · | 0,55+0,33 · |
3 При реализации методики в лаборатории обеспечивают:
- оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости и погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);
- контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).
Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.
Дата выдачи свидетельства 31.07.2006 г.
Главный метролог ГУ ГХИ А.А.Назарова