eng
Выпуск #1/2011
Ю.Василенко, А.Кориков, Г.Орнацкая
Концентратомеры серии КН – современные приборы экологического контроля загрязняющих органических веществ в природных объектах
Концентратомеры серии КН – современные приборы экологического контроля загрязняющих органических веществ в природных объектах
Просмотры: 2919
В связи с ростом техногенной нагрузки на природу во всем мире уделяется все большее внимание защите окружающей среды от действия химических веществ. Важнейшим фактором ухудшения экологической ситуации является увеличение содержания органических веществ в поверхностных водах. Это беспокоит всех, кто занимается проблемами качества воды. В статье рассказывается о серии компактных высокоточных приборов для определения органических веществ в природных объектах.
Наиболее распространенные загрязняющие вещества антропогенного происхождения, присутствующие в воде, почве, донных отложениях, – это нефть и нефтепродукты. Кроме того, происходит и масштабное загрязнение окружающей среды другими органическими веществами, среди них наиболее распространены такие группы веществ, как жиры и неионогенные поверхностно-активные вещества (НПАВ). В водных объектах органические загрязнители могут присутствовать в различном состоянии: в растворенном виде, в виде эмульсии или пленки. Поэтому при рутинном анализе обычно определяют общее содержание каждой из этих групп веществ – нефтепродуктов, жиров и НПАВ.
Нефтепродукты являются нормируемым видом загрязнения. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 [1] для питьевой воды установлена их предельно допустимая концентрация (ПДК) 0,1 мг/дм3. ПДК для жиров в воде не установлена, но контроль за их содержанием необходим так же, как и для нефтепродуктов. Ведь жиры, попадая в поверхностные воды в значительных количествах, существенно ухудшают качество воды, ее органолептические свойства, стимулируют развитие микрофлоры. Еще опаснее воздействие органических соединений, которые образуются в результате биохимических превращений жиров.
В соответствии с СанПин 2.1.4.1074-01 ПДК НПАВ составляет в воде 0,1 мг/дм3. Токсическое действие НПАВ определяется главным образом неполярной частью молекулы, при этом оно наиболее выражено при наличии ароматического кольца. C гигиенической точки зрения отрицательное свойство НПАВ – их высокая пенообразующая способность. При концентрациях 5–15 мг/дм3 НПАВ серьезно влияют на природоохранные объекты, такие как природные и сточные воды.
Основная задача мониторинга водных объектов – обнаружение ожидаемых веществ, подтверждение их идентичности и измерение концентрации. На практике решение этих задач требует применения современного оборудования. Инфракрасная спектрофотометрия (ИК-спектрофотометрия) – это наиболее универсальный и достоверный метод определения содержания нефтепродуктов, учитывающий алифатические и алициклические углеводороды, содержание которых в нефти достигает 90%. В последнее время метод ИК-спектрофотометрии получил широкое развитие не только в России, но и в странах Европы. ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" (www.sibecopribor.ru) более 15 лет выпускает приборы экологического контроля серии КН.
Сегодня предприятие выпускает современные малогабаритные лабораторные ИК-спектрофотометры "Концентратомер КН-2м" и "Концентратомер КН-3", предназначенные для измерения массовой концентрации нефтепродуктов, жиров и НПАВ в природных объектах. "Концентратомер КН-3" (см. рисунок) – новая разработка ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР". От предыдущей модели КН-2м он отличается тем, что измерения производятся в двух режимах: одноволновом и двухволновом. Одноволновой режим рекомендуется использовать при анализе сильно загрязненных сточных вод.
Концентратомеры КН-2м и КН-3 используются в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений в соответствии с Федеральным законом "Об обеспечении единства измерений", утверждены как типы средств измерений и зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений (концентратомер КН-2м – Свидетельство Госстандарта России RU.С.31.005.А № 40180, регистрация в Государственном реестре средств измерений 44669-10; концентратомер КН-3 – Свидетельство Госстандарта России RU.С.31.005.А № 40181, регистрация в Государственном реестре средств измерений 44670-10). По результатам экспертной оценки функциональных и метрологических характеристик, проведенной ФГУ "Российский центр испытаний и сертификации "Ростест-Москва", средству измерений "Концентратомер КН-3" присвоен Знак качества "За обеспечение высокой точности измерений в аналитической химии".
Приборы обладают метрологической стабильностью и экономичностью, обеспечивают широкий диапазон измерений и низкую погрешность при малой концентрации определяемого вещества. При смене измеряемого вещества переградуировка приборов не требуется, так как градуировочные характеристики всех типов измеряемых веществ хранятся в памяти приборов. Диалоговый режим работы и самодиагностика работоспособности обеспечивают удобство и надежность приборов в эксплуатации.
Концентратомеры КН-2м и КН-3 с успехом используются в организациях охраны окружающей среды, экологии и природопользования, центрах Госсанэпиднадзора, на предприятиях металлургической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей промышленности, предприятиях морского, речного и железнодорожного транспорта, топливно-энергетического комплекса и, конечно, на предприятиях водоснабжения и канализации.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" уделяет внимание не только разработке приборов серии КН, но и их метрологическому обеспечению, т.е. разработке и аттестации методик количественного химического анализа, стандартных образцов состава веществ и материалов. Благодаря высокой чувствительности и точности приборов стало возможным разработать ряд методик для экологического контроля водных объектов.
Так, разработана методика ФР.1.31.2010.07432 (ПНД Ф 14.1:2:4.168-2000) "Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в питьевых, природных и очищенных сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН". Она основана на экстракции нефтепродуктов из анализируемой пробы воды четыреххлористым углеродом. В присутствии полярных органических соединений нефтепродукты отделяют на колонке с оксидом алюминия. Чувствительность методики составляет 0,02 мг/дм3. Она позволяет определять широкий спектр углеводородов, составляющих главную и наиболее характерную часть нефти (от 70 до 100%) и продуктов ее переработки. Однократная экстракция небольшим количеством растворителя обеспечивает достаточную полноту извлечения нефтепродуктов из анализируемой пробы воды, сокращает расход реактивов, время проведения анализа и его трудоемкость.
Использование максимальных возможностей концентратомеров серии КН позволило расширить диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов в воде от 0,05 до 1000,00 мг/дм3. Соответственно разработана методика ФР.1.31.2008.04409 "Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН", позволяющая анализировать сточные воды различного происхождения.
Для расширения круга объектов аналитического контроля разработана методика ФР.1.31.2010.07433 (ПНД Ф 14.1:2.189-02) "Методика измерений массовой концентрации жиров в природных и очищенных сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН". Определение содержания жиров с применением метода ИК-спектрофотометрии основано на извлечении жиров и неполярных органических соединений (углеводородов) четыреххлористым углеродом из анализируемой пробы воды посредством двукратной экстракции, что обеспечивает достаточную полноту извлечения жиров из проб воды. Экстракт делят на две приблизительно равные части. В первой части экстракта определяют суммарную концентрацию всех экстрагированных веществ. Вторую часть экстракта подвергают хроматографическому разделению в колонке, заполненной оксидом алюминия, и в элюате определяют массовую концентрацию нефтепродуктов. По разности результатов этих определений находят суммарную концентрацию жиров в анализируемой пробе воды.
Методика проста в исполнении, не требует перестройки действующих технологий пробоподготовки и измерений. Данная методика позволяет измерять массовые концентрации жиров в природных и сточных водах от 0,1 до 100,0 мг/дм3 и доступна для внедрения в практику работы любой производственной аналитической лаборатории.
Для раздельного определения нефтепродуктов и жиров при их совместном присутствии разработана методика ФР.1.31.2006.02410 "Методика измерений массовых концентраций нефтепродуктов и жиров (при их совместном присутствии) в питьевых, природных и очищенных сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН", позволяющая определять массовую концентрацию нефтепродуктов и жиров из одной пробы. Благодаря этому сокращаются затраты времени и реактивов на анализ. Диапазон измеряемых концентраций составляет для нефтепродуктов – от 0,04 до 5,00 мг/дм3, для жиров – от 0,1 до 10,0 мг/ дм3. Погрешность результатов измерений соответствует нормам, установленным для питьевых, природных и сточных вод.
В последнее время актуальна проблема загрязнения вод неионогенными поверхностно-активными веществами. Эти вещества после использования в крупных объемах поступают в стоки промышленных и бытовых вод и, в конечном счете, в водоемы. Поэтому НПАВ стали одним из компонентов, загрязняющих гидросферу. Из-за низкой скорости разложения отдельных НПАВ и сопутствующих им продуктов результаты их вредного воздействия на объекты окружающей среды наблюдаются повсеместно. В сточных водах, особенно – пищевой промышленности, встречаются растительные и животные жиры, масла, а также соли высокомолекулярных жирных кислот. Новые методы открывают широкие возможности для экстракционного разделения и концентрирования органических веществ в трехфазных системах, исключая взаимное влияние других веществ.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" совместно с Институтом неорганической химии СО РАН разработало схему разделения НПАВ, анионных поверхностно-активных веществ (АПАВ), жиров и нефтепродуктов. На ее основе разработана методика ФР.1.31.2010.07434 (ПНДФ 14.1:2:4.256-09) "Методика измерений массовой концентрации неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ) в питьевых, природных и сточных водах на основе экстракции и последующего разделения в трехфазной системе методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН". Благодаря высокой точности концентратомеров серии КН методика позволяет определять НПАВ на уровне 0,5 ПДК с погрешностью не ниже требований ГОСТ 27384-2002 [2]. Метод извлечения НПАВ из исходной пробы воды и отделения их от сопутствующих жиров и нефтепродуктов предлагает использовать трехфазную систему гексан-ацетонитрил-водный раствор хлористого натрия. При этом жиры и нефтепродукты остаются в фазе (гексан), а НПАВ переходят в фазу (ацетонитрил), которую выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в четыреххлористом углероде и измеряют массовую концентрацию НПАВ в растворе по интенсивности поглощения С-Н-связей в инфракрасной области спектра (2930±70) см-1. Это позволяет определять содержание НПАВ в водных объектах в диапазоне от 0,05 до 100,00 мг/ дм3. Предложенная методика экстракционного разделения надежна, проста в исполнении и занимает мало времени. Погрешность результатов измерений соответствует нормам, установленным в ГОСТ 27384-2002.
ФР.1.31.2008.05169 "Методика измерений массовой концентрации углеводородов (суммарно) в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны, промышленных выбросах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН" основана на зависимости интенсивности поглощения С-Н-связей в инфракрасной области спектра от массовой концентрации углеводородов. Определяемые углеводороды улавливают в сорбционной трубке, заполненной активированным углем АГ-3 (БАУ) и оксидом алюминия, десорбируют их четыреххлористым углеродом в герметичный приемный сосуд. Отделение углеводородов от сопутствующих полярных органических соединений других классов происходит как на оксиде алюминия, так и на активированном угле АГ-3 (БАУ). Измерение массовой концентрации углеводородов в элюате выполняется в инфракрасной области спектра при длине волны (2930 ± 70) см-1. Данная методика позволяет измерять массовые концентрации углеводородов в воздушных средах от 1 до 500 мг/м3. Основные преимущества данной методики по сравнению с другими – простота подготовки пробы к анализу и относительная дешевизна используемых реактивов и средств измерений (концентратомеры серии КН). Это делает ее доступной для внедрения в практику работы любой аналитической лаборатории как экологического, так и санитарно-производственного контроля. Особо отметим, что разработанная методика выполнения измерений – единственная инструментальная ИК-спектрофотометрическая методика количественного определения углеводородов (суммарно) для выполнения массовых анализов в воздушных средах.
Все разработанные ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" методики включены в Федеральный реестр и в перечень природоохранных нормативных документов и допущены для использования как в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, так и для целей государственного экологического контроля. В соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002-5725-6-2002 [3] и ГОСТ Р 8.563-2009 [4], в методиках регламентированы принятые в международной практике основные положения и определения понятий в области оценки точности методов и результатов измерений.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" также уделяет большое внимание разработке стандартных образцов состава веществ, которые предназначены для метрологического обеспечения приборов серии КН. Стандартные образцы соответствуют требованиям ГОСТ 8.315-97 [5]. Предприятие выпускает государственные стандартные образцы (ГСО): ГСО 7822-2000 (НП-Сиб) состава раствора нефтепродуктов в четыреххлористом углероде, ГСО 8126-2002 состава тристеарина (жиров) и ГСО 9437-2009 состава смеси триглицеридов жирных кислот (жиров). Они предназначены для настройки, калибровки и поверки концентратомеров КН-2м и КН-3, а также для контроля точности выполнения измерений при определении содержания нефтепродуктов и жиров в природных объектах. ГСО состава смеси триглицеридов жирных кислот (жиров) также используют для контроля точности выполнения измерения при определении жиров в пищевых продуктах и пищевом сырье.
Масса нефтепродуктов в ГСО 7822-2000 (аттестуемая характеристика) составляет 50,00 мг, абсолютная погрешность аттестованного значения – 0,25 мг. ГСО представляет собой раствор смеси нефтепродуктов (углеводородов) в четыреххлористом углероде (состав: изооктан 37,5%, гексадекан 37,5%, бензол 25%). Аналогами ГСО 7822-2000 (НП-Сиб) являются стандартные образцы состава раствора нефтепродуктов (углеводородов) в четыреххлористом углероде ГСО 7248-96 и ГСО 7424-96, значение аттестуемой характеристики которых (массовая концентрация углеводородов) составляет 50,0 мг/ см3, и абсолютные погрешности аттестованного значения не превышают 0,2 и 1,5 мг/см3, соответственно. Использование этих ГСО для приготовления рабочих растворов включает отбор аликвот пипетками, что приводит к увеличению погрешности. Преимущество ГСО 7822-2000 по сравнению с другими выпускаемыми ГСО на нефтепродукты состоит в том, что раствор из ампулы полностью переносится в мерную колбу, поэтому градуированные пипетки не требуются. Применение для аналитических лабораторий ГСО 7822-2000 значительно упрощает процедуру приготовления градуировочных растворов и уменьшает погрешность по процедуре приготовления.
ГСО 9437-2009 представляет собой порошок белого или молочно-белого цвета. Значение аттестуемой характеристики ГСО 9437-2009 – массовая доля суммы триглицеридов жирных кислот – не менее 99%, границы абсолютной погрешности аттестованного значения 0,4% при доверительной вероятности 0,95.
ГСО 8126-2002 представляет собой порошок белого или молочно-белого цвета. Значение аттестуемой характеристики ГСО 8126-2002 – массовая доля тристеарина – не менее 93%, абсолютная погрешность аттестованного значения не превышает 3,2%; массовая доля суммы триглицеридов жирных кислот – не менее 99%, абсолютная погрешность аттестованного значения не превышает 2,4%.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" и ООО "АНАЛИТИК-ХИМ" (Шебекино) разработан стандартный образец состава раствора неонола АФ-9-12 в тетрахлорметане. Он предназначен для градуировки и калибровки ИК-спектрофотометров, метрологической аттестации методик измерений и контроля погрешности измерений массовой концентрации НПАВ в питьевых, природных и сточных водах.
Для комплексного решения задач по определению нефтепродуктов, жиров и НПАВ в природных средах ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" производит вспомогательное оборудование, которое можно использовать как самостоятельные изделия, так и в комплексе с концентратомерами серии КН. Так, пробоотборная система СП-2 позволяет отбирать пробы воды из колодцев, водоемов природного и искусственного происхождения, включая и водоемы, покрытые льдом. Лабораторный экстрактор ЭЛ-1 предназначен для экстракционного концентрирования в делительных воронках нефтепродуктов, хлорорганических соединений, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ из проб воды любыми органическими растворителями. Использование экстрактора значительно облегчает процесс пробоподготовки. Электрические суховоздушные термостаты серии АТ предназначены для поддержания в рабочем объеме заданной температуры в диапазоне от 20 до 50oС с отклонением не более ±0,5oС. Рабочий объем камеры (21 дм3) оптимален при проведении испытаний на воздействие температуры для большинства исследовательских работ, в том числе для стабилизации температуры поверочных растворов.
Таким образом, разработанные методики количественного химического анализа, а также государственные стандартные образцы состава нефтепродуктов, тристеарина, смеси триглицеридов жирных кислот позволяют говорить о высоком уровне метрологического обеспечения концентратомеров КН-2м и КН-3. Это способствует их широкому внедрению в практику экологического и санитарно-производственного контроля органических веществ (нефтепродуктов, жиров, НПАВ) в природных объектах.
Литература
1. СанПиН 2.1.4.1074-01. "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества", утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 26.09.2001.
2. ГОСТ 27384-2002. "Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств".
3. ГОСТ Р ИСО 5725-1-5725-6–2002. "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений".
4. ГОСТ Р 8.563-2009. "Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений".
5. ГОСТ 8.315-97 (2004). "Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения."
Нефтепродукты являются нормируемым видом загрязнения. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 [1] для питьевой воды установлена их предельно допустимая концентрация (ПДК) 0,1 мг/дм3. ПДК для жиров в воде не установлена, но контроль за их содержанием необходим так же, как и для нефтепродуктов. Ведь жиры, попадая в поверхностные воды в значительных количествах, существенно ухудшают качество воды, ее органолептические свойства, стимулируют развитие микрофлоры. Еще опаснее воздействие органических соединений, которые образуются в результате биохимических превращений жиров.
В соответствии с СанПин 2.1.4.1074-01 ПДК НПАВ составляет в воде 0,1 мг/дм3. Токсическое действие НПАВ определяется главным образом неполярной частью молекулы, при этом оно наиболее выражено при наличии ароматического кольца. C гигиенической точки зрения отрицательное свойство НПАВ – их высокая пенообразующая способность. При концентрациях 5–15 мг/дм3 НПАВ серьезно влияют на природоохранные объекты, такие как природные и сточные воды.
Основная задача мониторинга водных объектов – обнаружение ожидаемых веществ, подтверждение их идентичности и измерение концентрации. На практике решение этих задач требует применения современного оборудования. Инфракрасная спектрофотометрия (ИК-спектрофотометрия) – это наиболее универсальный и достоверный метод определения содержания нефтепродуктов, учитывающий алифатические и алициклические углеводороды, содержание которых в нефти достигает 90%. В последнее время метод ИК-спектрофотометрии получил широкое развитие не только в России, но и в странах Европы. ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" (www.sibecopribor.ru) более 15 лет выпускает приборы экологического контроля серии КН.
Сегодня предприятие выпускает современные малогабаритные лабораторные ИК-спектрофотометры "Концентратомер КН-2м" и "Концентратомер КН-3", предназначенные для измерения массовой концентрации нефтепродуктов, жиров и НПАВ в природных объектах. "Концентратомер КН-3" (см. рисунок) – новая разработка ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР". От предыдущей модели КН-2м он отличается тем, что измерения производятся в двух режимах: одноволновом и двухволновом. Одноволновой режим рекомендуется использовать при анализе сильно загрязненных сточных вод.
Концентратомеры КН-2м и КН-3 используются в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений в соответствии с Федеральным законом "Об обеспечении единства измерений", утверждены как типы средств измерений и зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений (концентратомер КН-2м – Свидетельство Госстандарта России RU.С.31.005.А № 40180, регистрация в Государственном реестре средств измерений 44669-10; концентратомер КН-3 – Свидетельство Госстандарта России RU.С.31.005.А № 40181, регистрация в Государственном реестре средств измерений 44670-10). По результатам экспертной оценки функциональных и метрологических характеристик, проведенной ФГУ "Российский центр испытаний и сертификации "Ростест-Москва", средству измерений "Концентратомер КН-3" присвоен Знак качества "За обеспечение высокой точности измерений в аналитической химии".
Приборы обладают метрологической стабильностью и экономичностью, обеспечивают широкий диапазон измерений и низкую погрешность при малой концентрации определяемого вещества. При смене измеряемого вещества переградуировка приборов не требуется, так как градуировочные характеристики всех типов измеряемых веществ хранятся в памяти приборов. Диалоговый режим работы и самодиагностика работоспособности обеспечивают удобство и надежность приборов в эксплуатации.
Концентратомеры КН-2м и КН-3 с успехом используются в организациях охраны окружающей среды, экологии и природопользования, центрах Госсанэпиднадзора, на предприятиях металлургической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей промышленности, предприятиях морского, речного и железнодорожного транспорта, топливно-энергетического комплекса и, конечно, на предприятиях водоснабжения и канализации.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" уделяет внимание не только разработке приборов серии КН, но и их метрологическому обеспечению, т.е. разработке и аттестации методик количественного химического анализа, стандартных образцов состава веществ и материалов. Благодаря высокой чувствительности и точности приборов стало возможным разработать ряд методик для экологического контроля водных объектов.
Так, разработана методика ФР.1.31.2010.07432 (ПНД Ф 14.1:2:4.168-2000) "Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в питьевых, природных и очищенных сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН". Она основана на экстракции нефтепродуктов из анализируемой пробы воды четыреххлористым углеродом. В присутствии полярных органических соединений нефтепродукты отделяют на колонке с оксидом алюминия. Чувствительность методики составляет 0,02 мг/дм3. Она позволяет определять широкий спектр углеводородов, составляющих главную и наиболее характерную часть нефти (от 70 до 100%) и продуктов ее переработки. Однократная экстракция небольшим количеством растворителя обеспечивает достаточную полноту извлечения нефтепродуктов из анализируемой пробы воды, сокращает расход реактивов, время проведения анализа и его трудоемкость.
Использование максимальных возможностей концентратомеров серии КН позволило расширить диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов в воде от 0,05 до 1000,00 мг/дм3. Соответственно разработана методика ФР.1.31.2008.04409 "Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН", позволяющая анализировать сточные воды различного происхождения.
Для расширения круга объектов аналитического контроля разработана методика ФР.1.31.2010.07433 (ПНД Ф 14.1:2.189-02) "Методика измерений массовой концентрации жиров в природных и очищенных сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН". Определение содержания жиров с применением метода ИК-спектрофотометрии основано на извлечении жиров и неполярных органических соединений (углеводородов) четыреххлористым углеродом из анализируемой пробы воды посредством двукратной экстракции, что обеспечивает достаточную полноту извлечения жиров из проб воды. Экстракт делят на две приблизительно равные части. В первой части экстракта определяют суммарную концентрацию всех экстрагированных веществ. Вторую часть экстракта подвергают хроматографическому разделению в колонке, заполненной оксидом алюминия, и в элюате определяют массовую концентрацию нефтепродуктов. По разности результатов этих определений находят суммарную концентрацию жиров в анализируемой пробе воды.
Методика проста в исполнении, не требует перестройки действующих технологий пробоподготовки и измерений. Данная методика позволяет измерять массовые концентрации жиров в природных и сточных водах от 0,1 до 100,0 мг/дм3 и доступна для внедрения в практику работы любой производственной аналитической лаборатории.
Для раздельного определения нефтепродуктов и жиров при их совместном присутствии разработана методика ФР.1.31.2006.02410 "Методика измерений массовых концентраций нефтепродуктов и жиров (при их совместном присутствии) в питьевых, природных и очищенных сточных водах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН", позволяющая определять массовую концентрацию нефтепродуктов и жиров из одной пробы. Благодаря этому сокращаются затраты времени и реактивов на анализ. Диапазон измеряемых концентраций составляет для нефтепродуктов – от 0,04 до 5,00 мг/дм3, для жиров – от 0,1 до 10,0 мг/ дм3. Погрешность результатов измерений соответствует нормам, установленным для питьевых, природных и сточных вод.
В последнее время актуальна проблема загрязнения вод неионогенными поверхностно-активными веществами. Эти вещества после использования в крупных объемах поступают в стоки промышленных и бытовых вод и, в конечном счете, в водоемы. Поэтому НПАВ стали одним из компонентов, загрязняющих гидросферу. Из-за низкой скорости разложения отдельных НПАВ и сопутствующих им продуктов результаты их вредного воздействия на объекты окружающей среды наблюдаются повсеместно. В сточных водах, особенно – пищевой промышленности, встречаются растительные и животные жиры, масла, а также соли высокомолекулярных жирных кислот. Новые методы открывают широкие возможности для экстракционного разделения и концентрирования органических веществ в трехфазных системах, исключая взаимное влияние других веществ.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" совместно с Институтом неорганической химии СО РАН разработало схему разделения НПАВ, анионных поверхностно-активных веществ (АПАВ), жиров и нефтепродуктов. На ее основе разработана методика ФР.1.31.2010.07434 (ПНДФ 14.1:2:4.256-09) "Методика измерений массовой концентрации неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ) в питьевых, природных и сточных водах на основе экстракции и последующего разделения в трехфазной системе методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН". Благодаря высокой точности концентратомеров серии КН методика позволяет определять НПАВ на уровне 0,5 ПДК с погрешностью не ниже требований ГОСТ 27384-2002 [2]. Метод извлечения НПАВ из исходной пробы воды и отделения их от сопутствующих жиров и нефтепродуктов предлагает использовать трехфазную систему гексан-ацетонитрил-водный раствор хлористого натрия. При этом жиры и нефтепродукты остаются в фазе (гексан), а НПАВ переходят в фазу (ацетонитрил), которую выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в четыреххлористом углероде и измеряют массовую концентрацию НПАВ в растворе по интенсивности поглощения С-Н-связей в инфракрасной области спектра (2930±70) см-1. Это позволяет определять содержание НПАВ в водных объектах в диапазоне от 0,05 до 100,00 мг/ дм3. Предложенная методика экстракционного разделения надежна, проста в исполнении и занимает мало времени. Погрешность результатов измерений соответствует нормам, установленным в ГОСТ 27384-2002.
ФР.1.31.2008.05169 "Методика измерений массовой концентрации углеводородов (суммарно) в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны, промышленных выбросах методом ИК-спектрофотометрии с применением концентратомеров серии КН" основана на зависимости интенсивности поглощения С-Н-связей в инфракрасной области спектра от массовой концентрации углеводородов. Определяемые углеводороды улавливают в сорбционной трубке, заполненной активированным углем АГ-3 (БАУ) и оксидом алюминия, десорбируют их четыреххлористым углеродом в герметичный приемный сосуд. Отделение углеводородов от сопутствующих полярных органических соединений других классов происходит как на оксиде алюминия, так и на активированном угле АГ-3 (БАУ). Измерение массовой концентрации углеводородов в элюате выполняется в инфракрасной области спектра при длине волны (2930 ± 70) см-1. Данная методика позволяет измерять массовые концентрации углеводородов в воздушных средах от 1 до 500 мг/м3. Основные преимущества данной методики по сравнению с другими – простота подготовки пробы к анализу и относительная дешевизна используемых реактивов и средств измерений (концентратомеры серии КН). Это делает ее доступной для внедрения в практику работы любой аналитической лаборатории как экологического, так и санитарно-производственного контроля. Особо отметим, что разработанная методика выполнения измерений – единственная инструментальная ИК-спектрофотометрическая методика количественного определения углеводородов (суммарно) для выполнения массовых анализов в воздушных средах.
Все разработанные ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" методики включены в Федеральный реестр и в перечень природоохранных нормативных документов и допущены для использования как в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, так и для целей государственного экологического контроля. В соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002-5725-6-2002 [3] и ГОСТ Р 8.563-2009 [4], в методиках регламентированы принятые в международной практике основные положения и определения понятий в области оценки точности методов и результатов измерений.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" также уделяет большое внимание разработке стандартных образцов состава веществ, которые предназначены для метрологического обеспечения приборов серии КН. Стандартные образцы соответствуют требованиям ГОСТ 8.315-97 [5]. Предприятие выпускает государственные стандартные образцы (ГСО): ГСО 7822-2000 (НП-Сиб) состава раствора нефтепродуктов в четыреххлористом углероде, ГСО 8126-2002 состава тристеарина (жиров) и ГСО 9437-2009 состава смеси триглицеридов жирных кислот (жиров). Они предназначены для настройки, калибровки и поверки концентратомеров КН-2м и КН-3, а также для контроля точности выполнения измерений при определении содержания нефтепродуктов и жиров в природных объектах. ГСО состава смеси триглицеридов жирных кислот (жиров) также используют для контроля точности выполнения измерения при определении жиров в пищевых продуктах и пищевом сырье.
Масса нефтепродуктов в ГСО 7822-2000 (аттестуемая характеристика) составляет 50,00 мг, абсолютная погрешность аттестованного значения – 0,25 мг. ГСО представляет собой раствор смеси нефтепродуктов (углеводородов) в четыреххлористом углероде (состав: изооктан 37,5%, гексадекан 37,5%, бензол 25%). Аналогами ГСО 7822-2000 (НП-Сиб) являются стандартные образцы состава раствора нефтепродуктов (углеводородов) в четыреххлористом углероде ГСО 7248-96 и ГСО 7424-96, значение аттестуемой характеристики которых (массовая концентрация углеводородов) составляет 50,0 мг/ см3, и абсолютные погрешности аттестованного значения не превышают 0,2 и 1,5 мг/см3, соответственно. Использование этих ГСО для приготовления рабочих растворов включает отбор аликвот пипетками, что приводит к увеличению погрешности. Преимущество ГСО 7822-2000 по сравнению с другими выпускаемыми ГСО на нефтепродукты состоит в том, что раствор из ампулы полностью переносится в мерную колбу, поэтому градуированные пипетки не требуются. Применение для аналитических лабораторий ГСО 7822-2000 значительно упрощает процедуру приготовления градуировочных растворов и уменьшает погрешность по процедуре приготовления.
ГСО 9437-2009 представляет собой порошок белого или молочно-белого цвета. Значение аттестуемой характеристики ГСО 9437-2009 – массовая доля суммы триглицеридов жирных кислот – не менее 99%, границы абсолютной погрешности аттестованного значения 0,4% при доверительной вероятности 0,95.
ГСО 8126-2002 представляет собой порошок белого или молочно-белого цвета. Значение аттестуемой характеристики ГСО 8126-2002 – массовая доля тристеарина – не менее 93%, абсолютная погрешность аттестованного значения не превышает 3,2%; массовая доля суммы триглицеридов жирных кислот – не менее 99%, абсолютная погрешность аттестованного значения не превышает 2,4%.
ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" и ООО "АНАЛИТИК-ХИМ" (Шебекино) разработан стандартный образец состава раствора неонола АФ-9-12 в тетрахлорметане. Он предназначен для градуировки и калибровки ИК-спектрофотометров, метрологической аттестации методик измерений и контроля погрешности измерений массовой концентрации НПАВ в питьевых, природных и сточных водах.
Для комплексного решения задач по определению нефтепродуктов, жиров и НПАВ в природных средах ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" производит вспомогательное оборудование, которое можно использовать как самостоятельные изделия, так и в комплексе с концентратомерами серии КН. Так, пробоотборная система СП-2 позволяет отбирать пробы воды из колодцев, водоемов природного и искусственного происхождения, включая и водоемы, покрытые льдом. Лабораторный экстрактор ЭЛ-1 предназначен для экстракционного концентрирования в делительных воронках нефтепродуктов, хлорорганических соединений, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ из проб воды любыми органическими растворителями. Использование экстрактора значительно облегчает процесс пробоподготовки. Электрические суховоздушные термостаты серии АТ предназначены для поддержания в рабочем объеме заданной температуры в диапазоне от 20 до 50oС с отклонением не более ±0,5oС. Рабочий объем камеры (21 дм3) оптимален при проведении испытаний на воздействие температуры для большинства исследовательских работ, в том числе для стабилизации температуры поверочных растворов.
Таким образом, разработанные методики количественного химического анализа, а также государственные стандартные образцы состава нефтепродуктов, тристеарина, смеси триглицеридов жирных кислот позволяют говорить о высоком уровне метрологического обеспечения концентратомеров КН-2м и КН-3. Это способствует их широкому внедрению в практику экологического и санитарно-производственного контроля органических веществ (нефтепродуктов, жиров, НПАВ) в природных объектах.
Литература
1. СанПиН 2.1.4.1074-01. "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества", утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 26.09.2001.
2. ГОСТ 27384-2002. "Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств".
3. ГОСТ Р ИСО 5725-1-5725-6–2002. "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений".
4. ГОСТ Р 8.563-2009. "Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений".
5. ГОСТ 8.315-97 (2004). "Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения."
Отзывы читателей
