Групповые показатели изучения органических веществ воды

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Групповые показатели изучения органических веществ воды

28.07.2020

В связи с тем, что для получения суммарных характеристик группового состава органических соединений в водах применяют неспецифические или недостаточно специфические методы анализа, универсальное использование таких характеристик всегда связано с риском. Последний существенно возрастает в области следового анализа, где особенно важен учет фоновых содержаний, связанных как с происхождением образца, так и с «реактивным» фоном. Поэтому групповые характеристики наиболее приемлемы для относительной оценки при исследовании вод с однородным составом.

Уже отмеченная тенденция к изменению и расширению круга показателей, используемых для характеристики органических веществ в водах, в значительной мере относится к групповым показателям. Можно, например, указать на предложение ввести для оценки степени загрязненности водных объектов пирохроматографические характеристики органических веществ, вместо традиционных показателей ХПК и БПК. Пирохроматограммы дают возможность получать информацию не только о степени загрязненности, но и об источнике загрязнения ввиду их специфичности для сточных вод различного происхождения. Использование ГХ в сочетании с ЭВМ обеспечивает полную автоматизацию процесса количественного обсчета и качественной идентификации. Аналогичная возможность количественной и качественной оценки достигается в комбинированном приборе: анализатор ООУ — газовый хроматограф.

Гумусовые кислоты. Традиционным интерес к оценке этих соединений связан как с их влиянием на органолептические и технологические свойства воды, так и с их ролью в процессах переноса элементов в природных растворах. В последнее время внимание к этой группе природных соединений привлечено и в связи с тем, что получено много доказательств образования канцерогенных тригалоидометанов из гумусовых кислот при хлорировании воды. Следует подчеркнуть, что ЕРА* (США) предложено нормирование тригалоидометанов в питьевой воде.

Из описанных методов определения гумусовых кислот интерес представляют варианты, предусматривающие новые процедуры концентрирования и конечного измерения. Методика, предложенная С. Ебеле и др., основана на селективной экстракции гумусовых и лигнинсульфоновых кислот 5%-ным раствором триоктиламина в хлороформе. Количественное содержание оценивают по светопоглощению в области 300, 280 и 265 нм или с помощью дифференциальной импульсной полярографии. Использование последнего метода позволяет дифференцировать лигнинсульфоновые и гумусовые кислоты.

Несомненный интерес представляет описание автоматизированного определения гумусовых веществ в природных водах с помощью спектрофлуориметра фирмы «Perkin-Elmer» MPF-3. Прибор оборудован ячейкой объемом 1,3 мл, которая соединена с насосом и пробоотборником. Измерения проводят в диапазоне 270—460 нм. Производительность прибора 30 образцов в час, возможны измерения в диапазоне 0,5—20 мг/л. Содержания в поверхностных водах оцениваются 1—5 мг/л. Для измерений в водах с однородным составом может представлять также интерес и неспецифический метод определения сильно хелатирующих агентов в водах. Метод основан на образовании нерастворимых медных комплексов, отделении их путем фильтрации через мембранный фильтр (0,45 мкм) и определении избытка меди в фильтрате методом атомной адсорбции.

Фенолы. Фенольные соединения — весьма распространенные компоненты природных и сточных вод. Особенно нежелательно присутствие фенолов в водах, которые перед подачей в питьевую распределительную сеть подвергаются хлорированию. Если предельное значение концентрации самого фенола, обнаруживаемого по запаху, равно 1 мг/л, то для его хлорпроизводных эта величина соответствует 2 мкг/л.

Для определения суммы фенольных соединений в различного типа водах (природных, сточных) наиболее распространенным является метод, основанный на получении и измерении окрашенные продуктов конденсации с 4-аминоантинирином. Чувствительность определения достигает нескольких микрограммов на литр. Однако определения в микрограммовой области характеризуются высокими систематическими и случайными погрешностями даже при анализе искусственного образца, содержащего 2,0 мкг/л лишь самого фенола в дистиллированной воде. Нa основании данных, полученных 65 лабораториями, относительное среднее квадратическое отклонение составило 81,3%. относительная систематическая погрешность 45,2%. При анализе образца с содержанием 50 мкг/л — соответственно 20,8 и 7,2%.

Из опубликованных в последнее время работ могут представить интерес методы, основанные на применении более чувствительных реагентов, используемых для образования окрашенных продуктов, например, З-метнл-2-бензотиазолннон гидразона, который сочетают с фенолом в окислительных условиях. Чувствительность метода 0,2 мкг/л фенолов. Заслуживает внимания также возможность определения микроколичеств фенолов с помощью УФ-спектрофотометрии, обсуждаемая в ряде публикаций.

Тем не менее эти методы имеют лишь ограниченное применение для относительных сопоставлений. Ввиду аналитических проблем, связанных с определением фенольных соединений на микрограммовом уровне, фенолы были исключены из пересмотренных в 1973 г. стандартов США на питьевую воду. Вкус и запах в подобной ситуации являются, вероятно, более надежными критериями. При определениях в области миллиграммовых концентраций в качестве стандартного метода ASTM с 1968 г. рекомендуют способ ГХ для индивидуальной оценки фенолов.

Нефтепродукты. Групповые методы определения нефтепродуктов получили распространение главным образом для оценки загрязнений вод. Ввиду чрезвычайной сложности аналитического объекта условное значение придано и понятию нефтепродукты при анализе вод, которое ограничено по существу суммой углеводородов. Для группового определения нефтепродуктов используют чаше методы гравиметрии и спектрофотометрии, основанные на поглощении в ультрафиолетовой и инфракрасной областях или на флуоресценции. В силу различных принципов детектирования эти методы обладают ограниченной пригодностью для решения отдельных задач. Особенно важен дифференцированный подход при использовании групповых методов, для оценки нефтепродуктов в природных водах, когда необходимо также учитывать специфику миграции углеводородных загрязнений. Например, низкокипящие фракции нефтепродуктов наиболее хорошо растворимы и наиболее летучи. В поверхностных водах они быстро испаряются, а в подземных водах легко переходят в раствор и могут мигрировать на большие расстояния. Групповые методы также существенно различаются по чувствительности и только некоторые из них могут быть использованы при оценке нефтяных загрязнений в источниках водоснабжения, у которых лимитируемые количества для различных нефтепродуктов лежат в области 0,1—0,01 мг/л.

Гравиметрический метод пригоден главным образом для оценки смазочных масел (рекомендуется стандартными методами США и ФРГ). Согласно последним оценкам, применение этого метода Целесообразно при содержаниях нефтепродуктов не менее 5 мг/л.

Наиболее распространен ИК-спектрофотометрический метод, включенный в стандартные методы ряда стран CШA (ASTM), ФРГ, Франции. Чувствительность метода обычно колеблется в пределах 0,1—0,05 мг/л. В тех случаях, когда подготовка пробы не включает стадию концентрирования экстрагента, метод может использоваться для оценки различных нефтепродуктов (от бензинов до мазутов). Однако ввиду того, что метод ИК-спектрофотометрии малочувствителен к ароматическим углеводородам, которые составляют основную долю растворенных нефтепродуктов, он применим для оценки главным образом плавающих, эмульгированных и адсорбированных на частицах нефтепродуктов. Напротив, метод УФ-спектрофотометрии более пригоден для определения растворенных нефтепродуктов, представленных в основном ароматическими углеводородами, интенсивно поглощающими в ультрафиолетовой области спектра. В отдельных работах рассматриваются особенности загрязнения подземных вод нефтепродуктами, связанные с опасностью обогащения их именно ароматическими углеводородами (которые также наиболее опасны для здоровья), и вопросы использования методов групповой опенки, изучаются перспективы и ограничения применения флуоресцентной спектрофотометрии для анализа нефтепродуктов в воде.

Таким образом, методам группового определения нефтепродуктов еще в большей степени, чем другим групповым характеристикам, присущи ограничения как ввиду разных принципов детектирования, так и ввиду сложности объекта анализа, а также возможности присутствия нефтепродуктов в водах в разных миграционных формах. Для количественного определения и идентификации концентраций нефтепродуктов на микро- и нанограммовых уровнях наиболее перспективны методы индивидуального анализа, такие, как ГХ и ГХ-МС.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Различают анионоактивные, катионоактивные и неионогенные СПАВ. Практически наиболее важными являются СПАВ, принадлежащие к анионоактивной группе, и методы определения их в водах наиболее разработаны. Широкое распространение получили экстракционно-фотометрические методы, в основе которых лежат реакции образования ионных ассоциатов с катионами основных красителей. Чаще применяют метиленовый голубой краситель. Большинство методов достаточно чувствительны, позволяют проводить измерения на уровне десятков микрограммов на литр. Экстракционно-фотометрические методы используются в качестве стандартных в США (АРНА и ASTM), ФРГ. В других публикациях, посвященных этим методам, рассматриваются вопросы использования иных красителей, экстрагентов с целью повышения чувствительности анализов и упрощения их производства.

Перспективными, видимо, являются и методы атомно-адсорбционной спектрофотометрии (AAC). Эти методы основаны на определении меди в тройном комплексе: «Cu24- — СПАВ — реагент» после его экстрагирования органическим растворителем. В качестве реагентов используют О-фенантролин или этилендиамин.

Измерения катионоактивных СПАВ выполняются гораздо реже. Наиболее известны экстракционно-фотометрические методы (прямые и косвенные). Прямые основаны на образовании ионных ассоциатов с анионом кислого красителя (стандартный метод ФРГ), косвенные — на определении избытка анионного СПАВ, который вводится в пробу и образует с эквивалентным количеством катионоактивного детергента малодиссоциированную соль. Чувствительность этих методов также соответствует уровню десятков микрограммов на литр. Для определения этой группы СПАВ применяются также методы атомной адсорбции.

Групповые методы определения неионогенных СПАВ также обычно основаны на образовании тройных комплексов «металл—реагент—СПАВ» н фотометрических измерениях. Необходимой стадией процедуры часто является удаление мешающих анионоактивных СПАВ методом ионного обмена. Чувствительность большинства из описанных методов соответствует десятым долям — единицам миллиграммов на литр. Для выделения неионогенных веществ из воды часто прибегают к вспениванию. В одной из публикаций описан такой способ выделения с колориметрическим окончанием для оценки малых концентраций неионогенных СПАВ, метод рекомендован к широкому использованию в лабораторных исследованиях (США). Приводятся также данные о применении метода AAC для определений неионогенных (также анионоактивных) детергентов на микрограммовом уровне.

Общий органический хлор (OOX). Широкое использование хлорорганических растворителей, пестицидов, теплоносителей и других веществ и их высокая токсичность обусловливают важность контроля за присутствием этих соединений, особенно в источниках питьевого водоснабжения. Для качественного и количественного анализов соединений этой группы применяют главным образом методы ГХ и ГХ-МС. Однако наряду с этими методами индивидуальной оценки получил некоторое распространение и групповой метод анализа хлорорганических соединений по общему содержанию в пробе органического хлора. Старые методы, основанные на колориметрическом или спектрофотометрическом окончании, недостаточно чувствительны и перспективны. Интерес может представить, например, метод, основанный на пирогидролизе, разработанный немецкими исследователями. По этому методу хлорорганические соединения концентрируются из воды активированным углем, который сжигается в токе кислорода и водяного пара при 900—1000° С. Образующийся хлористый водород поглощается водой и измеряется ион-селективным хлоридным электродом. Пределы детектирования хлора в пробе составляют 10—100 мкг.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: