Стандартные химические анализы проб воды

Определение растворенного кислорода

Нормативные документы — РД 52.24.419−95, ИСО 5813:1983.

Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков. Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т. е. фотосинтеза) в водоеме.

Свойства, цели наблюдения Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического окисления органических и неорганических соединений.

Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг О₂/дм³. Понижение его содержания до 2 мг/дм³ вызывает массовую гибель рыб. Неблагоприятно сказывается на их состоянии и пересыщение воды кислородом.

Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, косвенной характеристики качества воды, интенсивности процессов продуцирования и деструкции органических веществ, самоочищения водоемов и т. д.

Концентрацию кислорода выражают либо в мг/дм³, либо в процентах насыщения, вычисление кислорода производится по формуле О₂,% = (C_xЕ100Е76_) / C_о p (8).

где С_х — концентрация кислорода, найденная экспериментально, мг/дм³; С_о — нормальная концентрация при данной температуре, нормальности и атмосферном давлении 760 мм; р — атмосферное давление в момент анализа.

Йодометрическое определение Кислород является неустойчивым компонентом, определение которого вследствие зависимости его содержания от температуры воды должно производиться на месте отбора проб (Скопин-цев, Овчинников, 1933).

Метод предназначен для анализа неокрашенных или слабо-окрашенных вод с содержанием кислорода выше 0,05 мг О₂/дм³.

Принцип метода Метод основан на взаимодействии в щелочной среде гидро-окиси марганца с растворенным в воде кислородом. Гидроокись марганца, количественно связывая растворенный в воде кисло-род, переходит в нерастворимое соединение четырехвалентного марганца коричневого цвета. При подкислении раствора в присутствии избытка йодистого калия образуется йод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и учитывается титрованием раствора тиосульфата:

Mn²⁺ + 2OH^- > Mn (OH)₂ (белый) (6).

2Mn (OH)₂ + O₂ > 2MnO (OH) (коричневый) (7).

MnO (OH)₂ + 4H⁺ + 3 I^- > Mn²⁺ + I^3- + 3H₂O (8).

Характеристики метода Минимально определяемая концентрация 0,05 мг О₂/дм³. Относительное стандартное отклонение U при концентрациях 7−10 мг О₂/дм³ составляет 0,3% (n=20). Продолжительность определения единичной пробы с учетом ее отстаивания 40 мин. Серия из шести проб определяется в течение 1,5 ч.

Ход определения Пробу воды для определения растворенного кислорода отбирают батометром, к крану которого прикреплена резиновая трубка длиной 20−25 см. Фиксирование кислорода производят сразу после отбора пробы. Для этого кислородную склянку 2−3 раза ополаскивают и затем наполняют исследуемой водой. Резиновая трубка при этом должна касаться дна склянки. После заполнения склянки до горлышка ее наполнение продолжают до тех пор, пока не выльется приблизительно 100 мл воды, т. е. пока не вытиснится вода, соприкасавшаяся с воздухом, находящимся в склянке. Трубку вынимают, не прекращая тока воды, из батометра. Склянка должна быть заполнена пробой до краев и не иметь внутри на стенках пузырьков воздуха.

Затем в склянку с пробой воды вводят 1 мл щелочного раствора йодистого калия.

При этом необходимо пользоваться отдельными пипетками. Пипетку погружают каждый раз до половины склянки и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, и содержимое склянки тщательно перемешивают.

Образовавшемуся осадку гидроокиси марганца дают отстояться не менее 10 мин. и не более суток. Затем приливают 5 мл раствора HCI. Пипетку погружают до осадка и медленно поднимают вверх. Вытеснение из склянки раствором соляной кислоты прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.

Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой 50 мл раствора (пипетку предварительно необходимо ополоснуть этим раствором) и переносят его в коническую колбу объемом 250 мл. Раствор титруют 0,02 н. раствором тиосульфата до тех пор, пока он не станет светло-желтым. Затем прибавляют 1 мл свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Расчет Содержание растворенного кислорода С в мг О₂/дм³ находят по формуле:

C_x = (8 Nn Е 1000V)/[50(V-2)] = (160 NnV)/(V — 2) (9).

где N — нормальность тиосульфата; n — объем тиосульфата, пошедшего на титрование, мл; V — объем склянки, в которую отбиралась проба, мл; 2 — объем пробы, вылившийся при фиксации растворенного кислорода, мл.

Степень насыщения воды кислородом в процентах вычисляют по формуле:

O₂, % = (C_х/ C₀) 100 (10).

где С_х — концентрация кислорода, найденная путем анализа, мг/дм³, С_о — нормальная концентрация кислорода для температуры, измеренной при отборе пробы, атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и поправкой на минерализацию воды.

Характеристика погрешности — при содержании кислорода от 0,5 до 5,0 мг/дм³ — 10%, от 5 до 10 мг/дм³ — 5%.

Определение нормальности тиосульфата В коническую колбу 250 мл наливают 35 мл дистиллированной воды, всыпают 1 г сухого KI, 15 мл 0,02 н. раствора K₂Cr₂O₇, точно отмеренных пипеткой, и 10 мл раствора НСl (2:1).

Титрование раствором тиосульфата начинают сразу после растворения КI, непрерывно помешивая, до появления слабожелтой окраски. Затем добавляют 50−100 мл дистиллированной воды и 1 мл раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения окраски.

Определение повторяют и при отсутствии расхождения более 0,05 мл, за результат определения берут среднее арифметическое. Вычисляют нормальность раствора тиосульфата до пятого знака после запятой по формуле:

(11).

где N₁— нормальность раствора Na₂S₂O₃; N₂ — нормальность раствора K₂Cr₂O₇; n — объем расвора Na₂S₂O₃, пошедшего на титрование, мл; a-объем раствора K₂Cr₂O₇, взятого для определения нормальности, мл.

Характеристика погрешности: при содержании кислорода 1,0−3,0 мг/дм³ д=0,1с; при содержании кислорода св. 3 до 15 мг/дм³ д = 0,034 С, где С — найденная концентрация кислорода в мг/дм³.

Калибрование склянок Чисто вымытую и высушенную склянку взвешивают с точностью до 0,01 г. Затем наполняют ее до краев дистиллированной водой, закрывают пробкой так, чтобы не осталось пузырьков воздуха, склянку вытирают и снова взвешивают до 0,01 г.

Объем склянки V рассчитывают по формуле.

V = (P1 — P2) / d (12).

где P1 — масса пустой склянки, г; P2 — масса склянки с водой, г; d — плотность воды при температуре взвешивания, г/см³ (d при температурах 15, 20 и 25 С равны соответственно 0,998; 0,997 и 0,996 г/см³).