Время работы:

ПН-ЧТ 09:00 - 18:00
ПТ       09:00 - 17:00
СБ-ВС: ВЫХОДНОЙ

Каталог товаров

Методики количественного химического анализа питьевой и природной воды для внелабораторных и лабораторных условий

А. Муравьёв, к.х.н., ЗАО «Крисмас+», muravyov@christmas-plus.ruАлександр Григорьевич Муравьев

Аннотация

В докладе освещён опыт специалистов производственно-лабораторного комплекса ЗАО «Крисмас+» по разработке и аттестации ряда новых методик количественного химического анализа (КХА) для определения показателей качества питьевой и природной воды. Приводятся рабочие условия измерений для ряда методик, более широкие по сравнению с указанными в большинстве действующих НТД классов ПНД Ф 14 и РД 52.24, а также другие преимущества - портативность оборудования, унификация средств дозирования и др. Показаны возможности модификации действующих НТД и отличительные признаки, определяющие необходимость аттестации этих методик в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений». Продемонстрированы особенности проведённых аттестационных исследований, ставящих целью установление метрологических характеристик рассматриваемых методик. Отличие использованного подхода при аттестации состоит в следовании международно признанным способам выражения точности результатов.

Представлены возможности использования методик в полевых (внелабораторных) и лабораторных условиях как непосредственно, так и применительно к созданию портативных специализированных комплектов для химических измерений.

Разработка и аттестация методики химического количественного анализа (КХА) считается специалистами непростой задачей. Создание подобной методики для внелабораторных условий всегда представлялось проблематичным. А разработка несложного оборудования, позволяющего реализовать химические измерения в полевых условиях стала возможной благодаря многолетней работе специалистов санкт-петербургского научно-производственного объединения ЗАО «Крисмас+». Данные работы выполнялись в порядке мероприятий по обеспечению единства и правильности измерений с использованием производимого ЗАО «Крисмас+» оборудования – тест-комплектами и портативными лабораториями для анализа воды, и включали работы по аттестации ряда новых методик количественного химического анализа для определения показателей качества питьевой и природной воды. Перечень разработанных и аттестованных методик приведён в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики аттестованных методик ЗАО «Крисмас+»

Наименование показателя

Диапазон
определяемых
концентраций

Объем
пробы, мл

Используемые
методы

Обозначение НТД

Номер свидетельства об аттестации/Рег. код МВИ по ФР

Алюминий

0,15–1,0 мг/л

10

ФМ, с алюминоном

МВИ-06-151-12

287/242-(01.00250-2008)-2012/ ФР.1.31.2013.15508

Аммоний

0,24,0 мг/л

5

ФМ, с реактивом Несслера

МВИ-04-148-10

32/242-(01.00250-2008)-2010/ ФР.1.31.2011.09964

Железо

0,05–2,0 мг/л

10

ФМ, с орто-фенантролином

МВИ-01-190-09

242/32-2009/ ФР.1.31.2009.06499

Нитриты

0,042,0мг/л

5

ФМ, с реактивом Грисса

МВИ-04-149-14

558/242-(01.00250-2008)-2014

Ортофосфаты

0,1–3,5 мг/л

10

ФМ, с молибдатом аммония и аскорбиновой кислотой

МВИ-05-240-10

108/242-(01.00250-2008)-2011/ ФР.1.31.2011.09965

Фториды

0,04–3,0 мг/л

5

ФМ, с лантан(III)ализарин­комплексоном

МВИ-14-155-13

489/242-(01.00250-2008)-2013/ ФР.1.31.2014.17765

Хлориды

10350 мг/л

10–250

ТМ, с нитратом серебра

МВИ-02-144-09

№ 242/75-2009/ ФР.1.31.2009.06500

Сульфаты

50–1000 мг/л

10

ТМ, с индикатором ортаниловым К

МВИ-15-142а-12

317/242-(01.00250-2008)-2012/ ФР.1.31.2013.15509

Цветность

10–200 град. цветности

5

ФМ, хром-кобальтовая шкала

МВИ-10-157-12

440/242-(01.00250-2008)/ ФР.1.31.2013.16080


Учитывая, что измерения с применением портативного оборудования могут выполняться в полевых (внелабораторных) условиях, следовало установить также рабочие условия измерений, создающие удобства для оператора. Это также стало возможным благодаря проведённым аттестационным исследованиям. В табл.2 приведены рабочие условия измерений для новых («полевых») методик, пригодных для внелабораторного применения.

Таблица 2

Фактор

Тест-комплекты, полевые лаборатории

«Полевые» МКХА ЗАО «Крисмас+»

Типовая методика КХА воды

Температура, °С

От 5 до 50

От 10 до 35

От 15 до 25

Давление, мм рт. ст.

Не реглам. (*)

Не реглам. (*)

От 630 до 800

Отн. влажность, %

Не реглам. (*)

Не реглам. (*)

не более 90 % при 25°С

(*) За исключением требований к фотоэлектроколориметру.

Из данных табл. 2 следует, что новые аттестованные методики, по сравнению с данными для типовых методик КХА воды (классов ПНД Ф 14 и РД 52.24), характеризуются более широкими значениями рабочих температур, в то время как давление и относительная влажность не являются регламентированными параметрами.

Следует отметить и другие преимущества вновь аттестованных методик, состоящие в возможности использования портативного оборудования, унифицированных средств дозирования реактивов, растворов и проб и т.п.

В настоящее время существуют различные методики КХА проб воды, регламентирующие действующими нормативными документами химические измерения подчас одних и тех же показателей разными методами. Поэтому, при решении поставленных перед разработчиками задач в области метрологии и качества измерений, при проектировании оборудования следовало либо в максимальной степени воспользоваться текстом существующей методики, модифицировав её, либо, признав отличия в применяемых средствах измерений и др. посуде существенными, проводить разработку методики как новой и проводить её метрологическую аттестацию. Метрологическая аттестация необходима не только в случае применения методики и соответствующего портативного оборудования в области технического регулирования, но и для создания доверия к соответствующей продукции со стороны потребителей. Проведённые работы показали возможности модификации действующих НТД и позволили сформулировать отличительные признаки, определяющие необходимость аттестации этих методик в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» (или подтвердить, что аттестации методики не требуется).

В соответствии с Федеральным законом № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (Статья 5) методики измерений, используемые в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, подлежат аттестации. Содержание работ по аттестации методик измерений определено в ГОСТ Р 8.563-2009. В ходе аттестации должны быть найдены метрологические характеристики методики и подтверждено соответствие методики установленным в данной области измерений метрологическим требованиям. Отличие нашего подхода в аттестации методик КХА проб воды состоит в том, что мы следуем международно признанным способам выражения точности результатов.

К числу основных метрологических характеристик относятся диапазон и показатели точности измерений; установление показателей точности – наиболее важный аспект аттестационных исследований. В этой работе ВНИИМ им. Д. И. Менделеева следовал рекомендациям международных метрологических организаций, таких как Объединённый Комитет по Руководствам в Области Метрологии (JCGM), и, прежде всего, - правилам и рекомендациям, сформулированным в Руководстве по выражению неопределённости измерений (JCGM 100:2008, ГОСТ Р 54500.3-2011). Применительно к задачам химического анализа эти правила и разработанные на их основе примеры изложены в документе ЕВРАХИМ Количественное описание неопределённости в аналитических измерениях (QUAM), который служит основой в работе по аттестации методик химического анализа во ВНИИМ.

Рассмотрение всех источников неопределённости в методиках анализа и составление так называемого бюджета неопределённости представляет собой весьма трудный и ответственный этап работы. Накопленный опыт по аттестации методик анализа вод, разрабатываемых ЗАО «Крисмас+» и применимых к использованию во внелабораторных условиях, позволяет сосредоточить внимание на нескольких источниках неопределённости, характерных для таких методик, и оптимизировать экспериментальные подходы к их оцениванию.

Эти, типичные, источники неопределённости таковы:

Случайный разброс результатов

В методиках анализа вод обычно предусматривается выполнение двух параллельных определений, что позволяет получить оценку повторяемости уже на стадии разработки методики, при анализе проб известного состава с целью проверки правильности измерений.

Установление градуировочной характеристики

Эта составляющая неопределённости объединяет экспериментальный разброс, погрешности линейной аппроксимации градуировочной функции, приготовление градуировочных растворов и степень чистоты используемых для этого реактивов (стандартных образцов).

Температура окружающего воздуха

Важность этой составляющей неопределенности связана с относительно широким диапазоном температур (от 10°С до 35°С), в котором применяются полевые методики. В простейшем случае речь идет о влиянии температуры (т.е. отличия рабочей температуры от той, при которой выполнена градуировка) на концентрацию растворов. В более сложных случаях приходится учитывать влияние температуры на протекание химической реакции, лежащей в основе аналитического метода.

Влияние мешающих компонентов

Это наиболее трудно оцениваемый источник неопределённости. Необходимую информацию можно получить из специально поставленных экспериментов исходя из предполагаемого содержания мешающих компонентов в пробах и ограничений, устанавливаемых в методике.

Процесс оценивания неопределенности измерений включает несколько этапов:

  • Описание измеряемой величины;
  • Выявление источников неопределенности;
  • Количественное выражение составляющих неопределенности;
  • Вычисление суммарной неопределенности.

Примером аттестационных исследований может служить оценивание неопределенности измерений в одной из аттестованных методик КХА – «Методике измерений массовой концентрации нитрит-ионов в пробах питьевой и природных вод фотометрическим методом на основе тест-комплекта «Нитриты». Диапазон измерений по методике: от 0,040 до 2,0 мг/дм3. В основе методики лежит образование (по реакции с реактивом Грисса) окрашенного соединения с максимумом поглощения при l = 520 нм.

Ниже, для иллюстрации расчётного аппарата аттестационных исследований, приводим (выборочно) материал из бюджета неопределённости, составленного по итогам исследований названной методики КХА.

Измеряемая величина и полное уравнение измерений описываются формулой:

Формула

где:
C – массовая концентрация нитрит-ионов, мг/дм3;
D – оптическая плотность раствора, е.о.п.;
a и b – градуировочные коэффициенты;
k - коэффициент разбавления;
fT, fМК – поправочные множители, учитывающие влияние таких факторов, как температура и мешающие компоненты.
(Числовые значения fT и fМК принимаются равными единице, но их неопределенности входят в бюджет.)

Относительная расширенная неопределенность U, %:
U=kuc,
где uc - относительная суммарная стандартная неопределенность, %;
k = 2 - коэффициент охвата.

Относительная суммарная стандартная неопределенность uc

Формула1

включает следующие составляющие:
s - относительное стандартное отклонение результатов измерений в условиях повторяемости, %;
uГХ- относительная неопределённость, связанная с установлением градуировочной характеристики, %;
uГРотносительная неопределённость в концентрации градуировочных растворов, %, которая в свою очередь включает неопределённость, связанную с значением стандартного образца, uCO, неопределённость, связанную с приготовлением стандартных растворов, uCP, и неопределённость, связанную с приготовлением градуировочной серии, uГС;
uk - относительная неопределённость в значении коэффициента разбавления, %;
uT - относительная неопределённость, связанная с влиянием температуры, %;
uMK - относительная неопределённость, связанная с наличием в пробе мешающих компонентов, %.

Полученные оценки составляющих неопределённости приведены в «Бюджете неопределённости измерений», прилагаемому к свидетельству об аттестации методики.

Из полученных материалов следует, что относительная расширенная неопределённость измерений по данной методике составляет:
(33,3 – 223·С) % в диапазоне от 0,040 до 0,099 мг/дм3 и 10 % в диапазоне от 0,10 до 2,0 мг/дм3.

Согласно ГОСТ 27384-2002 «Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств», норма погрешности измерений нитритов в водах составляет 25 % (при концентрации на уровне 3,0 мг/дм3).
Из полученных результатов следует, что рассматриваемая методика измерений соответствует установленным метрологическим требованиям.

Образцы портативного оборудования, разработанного для применения в полевых и лабораторных условиях, приведены на рисунке.

НКВ-12Тест-комплекты

Рисунок. Портативное оборудование для анализа воды в полевых и лабораторных условиях:

а – портативная экспресс-лаборатория НКВ-12;
б – тест-комплекты.

Универсальность применения оборудования для анализа вод к использованию как в полевых, так и в лабораторных условиях, обуславливает перспективность разработанных образцов для применения в учебных и мало оснащённых профессиональных лабораториях, в том числе при настольном использовании оборудования (в частности, экспресс-лаборатории НКВ-12), что позволяет создать значительную экономию средств и других ресурсов.

Таким образом, выполненный комплекс работ по созданию пригодных для внелабораторного применения методик КХА питьевой и природной вод позволил разработать и обосновать характеристики при анализе с применением универсального портативного оборудования, применимого для полевых и лабораторных исследований проб.

Список литературы:

  • Муравьёв А.Г. Новации: «полевые» МВИ / Методы оценки соответствия, РИА «Стандарты и качество». – 2010, 9, с.22-24.
  • Муравьев А.Г., Осадчая Н.А. Преодоление противоречий в химическом анализе: от тест-систем к методикам выполнения измерений. Сборник тезисов докладов семинара «Противоречия в химико-аналитической практике и пути их преодоления», в рамках 10-й международной специализированной выставки «АналитикаЭкспо-2012», КВЦ «СОКОЛЬНИКИ», г. Москва, 10 апреля 2012 г.
  • Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьёва.– Изд. 2-е, перераб. – Спб.: «Крисмас+», 2012. – 264 с., илл.
  • Муравьёв А.Г. Проведение аналитического химического контроля на предприятиях теплоэнергетики с применением портативного оборудования. / ВодаMagazine. – 2014, 2(78), с.26-29.
  • Связанные товары
    Артикул: 3.100
    Лаборатория для определения показателей качества воды НКВ-1 предназначена для определения основных показателей качества воды в лабораторных и полевых условиях. Лаборатория НКВ-1 позволяет выполнять экспресс-контроль питьевой и природных вод, а также нормативно-очищенных сточных вод на основе действующей нормативно-технической документации. Одновременно лаборатория НКВ-1 позволяет исследовать загрязнённые природные воды и почвенные вытяжки. Химический контроль в НКВ-1 осуществляется визуально-колориметрическими, титриметрическими и расчетными методами. Лаборатория НКВ-1 успешно применяется в образовательных организациях.
    89 900 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 3.130
    Ранцевая полевая лаборатория исследования водоёмов НКВ-Р (базовая модификация, артикул 3.130) предназначена для определения гидрохимических и почвенно-химических (23 показателя), гидробиологических, визуальных и др. показателей непосредственно в полевых условиях. Гидрохимические модули обеспечивают анализ питьевой и природной воды (воды водоёмов хозяйственно-бытового, культурно-бытового назначения, поверхностных водоисточников и т.п., а также почвенных вытяжек по 23 показателям.
    110 500 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.148
    Тест-комплект «Аммоний» предназначен для экспресс-определения массовой концентрации ионов аммония в питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воде (МИ-04-148-10). Методы определения: визуально-колориметрический, фотометрический. Стоимость одного анализа 47 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 19 руб.
    4 700 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 3.300
    Набор-укладка для фотоколориметрирования ЭКОТЕСТ-2020-К предназначена для измерения коэффициента пропускания, оптической плотности и массовых концентраций водных и неводных окрашенных растворов, экстрактов проб почв и воздуха.
    66 500 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.142
    Тест-комплект «Сульфаты» предназначен для экспресс-определения массовой концентрации сульфатов в питьевой, природной и очищенной сточной воде (ПНД Ф 14.1:2.107—97, МИ-15-142а-12). Метод определения: титриметрический. Стоимость одного анализа 53 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 22 руб.
    5 300 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.155
    Тест-комплект «Фториды» предназначен для экспресс-определения концентрации фторид-ионов в питьевой и природной воде (ГОСТ 4386, МИ-14-155-13). Методы определения: визуально-колориметрический, фотометрический. Стоимость одного анализа 137 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 55 руб.
    13 700 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.144
    Тест-комплект «Хлориды» предназначен для экспресс-определения массовой концентрации хлорид-ионов в питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воде (МИ-02-144-09). Метод определения: аргентометрический. Стоимость одного анализа 49 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 20 руб.
    4 900 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    О настольных лабораториях анализа воды НКВ-12 (общие сведения о всех модификациях) Лаборатории модели НКВ-12 являются оригинальными изделиями, разработанными и производимыми ЗАО «Крисмас+». Изделия производятся под зарегистрированной товарной маркой «КРИСМАС» (свидетельство № 404860, № 570418) и защищены патентом РФ № 96342. Возможности и перспективы применения тест-систем. Возможности и перспективы применения тест-систем в практике специалиста государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Opportunities and prospects for the application of test systems in the practice of a specialist in state sanitary and epidemiological surveillance. Показатели качества средств обучения, используемых в организации учебно-исследовательской работы В настоящее время в структуре учебных планов все чаще и активнее стали вводиться новые экологизированные дисциплины, а во многие традиционные предметы и курсы включаться содержательные модули, посвященные изучению качества окружающей среды, экологической безопасности, охране здоровья, экологических аспектов разнообразной профессиональной деятельности. Соответственно, были созданы средства обучения и учебно-методические комплекты, которых раньше не было; появились также и соответствующие образовательные технологии. Тест-система «Контроль соды в молоке» Чаще всего производители молока  добавляют соду в его состав для замедления процесса скисания молока, что не допустимо делать в соответствии с санитарным законодательством. Однако многие люди самостоятельно в домашних условиях добавляют соду в молоко, так как такая смесь считается хорошим лекарством от кашля, ангины, для похудения, а также является отличным чистящим средством для обуви. Сода обладает отличным дезинфицирующим эффектом. Однако, наличие соды, добавленной в молоко производителем, может указывать на то, что молоко некачественное. Как определить свежесть мяса? Тест-система «Свежесть мяса» поможет Вам легко и быстро определить свежесть мяса. О тест-системе «Свежесть молока»: как мы тестировали магазинное молоко Как быстро и недорого определить свежесть молока в домашних условиях? Обзор тест-системы "Свежесть молока". О методологии практического обучения школьников и студентов при изучении факторов экологической опасности Практические занятия играют ключевую роль не только при обучении школьников и студентов, но и в подготовке специалистов по безопасности жизнедеятельности для образовательных учреждений различной степени квалификации, учебно-методических центров, Управлений по делам Гражданской обороны и Чрезвычайным ситуациям. Цель таких занятий – закрепление полученных теоретических знаний, выработка умений и навыков обнаружения чрезвычайной ситуации и АХОВ, своевременных действий в таких ситуациях. Современные инструментальные технологии экологически ориентированных практик ‒ готовые решения для преподавателей и студентов среднего профессионального образования В статье отмечается важность организации практико-ориентированных форм деятельности обучаемых в рамках общей естественнонаучной подготовки и профильных дисциплин в учреждениях среднего профессионального образования (СПО). Выделяется ряд проблем в организации и проведении данных форм деятельности, с которыми сталкиваются преподаватели и руководители образовательных организаций. Описываются современные инструментальные технологии экологически ориентированных практик, представляющие собой готовые эффективные решения для учреждений СПО.
    Оборудование для анализа котловой воды В последние годы все чаще на теплопроизводящих предприятиях используется новое, энергоэффективное и дорогостоящее оборудование, имеющее ряд неоспоримых преимуществ, однако требующее при этом внимательного и бережного отношения в ходе его эксплуатации. Речь идет, не только о крупных и давно работающих предприятиях, но и о небольших паровых и водогрейных котельных, владельцы которых не имеют возможности привлекать к их эксплуатации высококвалифицированных специалистов. Немного о ртути и способе эффективного определения её паров в воздухе Ртуть является одним из немногих химических элементов, обладающих массой интересных свойств, а также обширнейшей сферой применения за всю историю человечества. Самородная ртуть встречается в виде вкраплений небольших капель в других породах («живое серебро»). Также присутствие ртути можно обнаружить в сульфидных минералах, глинистых сланцах и др. Человечество использует ртуть вот уже более 3000 лет. Обычно ртуть добывали, обжигая ртутный минерал киноварь. Она активно применялась древними людьми для того чтобы извлечь из руды золото, серебро, платину и другие металлы. Почему пахнет аммиаком в квартире? Запах аммиака – проблема, с которой могут столкнуться собственники квартир в новостройках. Почему же непереносимый запах газообразного вещества появляется в квартире? Как поступить при обнаружении этого экологического дефекта? Как выбрать театральный бинокль? Для всех любителей искусства предлагаем небольшой обзор, из которого вы узнаете, как выбрать театральный бинокль. Театральные бинокли могут пригодиться вам не только в театре или опере, но и в музее или на выставке. При выборе такого инструмента важны не только его технические характеристики, но и удобство использования, а также внешний вид. Перед покупкой конкретной модели рекомендуем почитать в Интернете об интересующих вас театральных биноклях: отзывы других покупателей могут оказаться полезными. Водно-химический режим котлов (ВХР) Водно-химический режим (ВХР) котлов представляет собой совокупность химических характеристик воды и пара, требующих соблюдения заданных параметров, которые поддерживаются и соблюдаются путём определённых химических и теплотехнических мероприятий. Правильное ведение водно-химического режима позволяет предотвратить процессы образования накипи и коррозии в котле и трубопроводах, и обеспечить необходимую чистоту питательной воды и перегретого пара. Индикаторные трубки модели ТИ-[ИК-К] Коллектив компании имеет более чем 20-летний опыт серийного производства индикаторных трубок. Индикаторные трубки являются удобным и экономичным средством количественного экспресс-контроля концентраций вредных химических веществ в газовоздушных средах (воздухе, промышленных выбросах). Методы измерений концентраций загрязняющих веществ с помощью индикаторных трубок В настоящей работе обобщен опыт инвентаризации промышленных выбросов загрязняющих веществ Института Проектгазоочистка, ПТП Энергобумпром, Технологического института растительных полимеров, Ленинградского участка Энергоцветметгазоочистка. Портативные системы для химических экспресс-анализов ЗАО «Крисмас+» производит портативные аналитические системы, позволяющие проводить химические экспресс-анализы в полевых условиях практически с такой же эффективностью, что и в условиях специализированных лабораторий. Широкая линейка продукции включает сигнальные тест-системы, измерительные тест-комплекты для количественных и полуколичественных анализов, переносные комплектные мини-лаборатории для применения в полевых условиях или в помещениях.
    Все обзоры и советы