РД 52.24.427-2013 Массовая концентрация цинка, меди, железа, марганца и никеля в водах. Методика измерений атомно-абсорбционным методом с атомизацией в пламени

     
     РД 52.24.427-2013

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЦИНКА, МЕДИ, ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЦА И НИКЕЛЯ В ВОДАХ

Методика измерений атомно-абсорбционным методом с атомизацией в пламени

     
     
Дата введения 2014-01-15

     Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным Государственным бюджетным учреждением "Гидрохимический институт" (ФГБУ "ГХИ")

2 РАЗРАБОТЧИКИ Л.В.Боева, канд. хим. наук; Т.В.Князева, канд. хим. наук; В.О.Евтухова

3 СОГЛАСОВАН с ФГБУ "НПО "Тайфун" 20.09.2013 и УМЗА Росгидромета 24.11.2013

4 УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 25.11.2014*

_________________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать "25.11.2013". - Примечание изготовителя базы данных.

ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ приказом Росгидромета N 11 от 21.01.2014

5 АТТЕСТОВАН ФГБУ "ГХИ", свидетельство об аттестации методики измерений N 427.01.00175-2013 от 11.01.2013

6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ФГБУ "НПО "Тайфун" за номером РД 52.24.427-2013 от 02.12.2013

7 ВЗАМЕН РД 52.24.427-95 "Методические указания по определению цинка, меди, железа, марганца в природных водах атомно-абсорбционным методом с атомизацией пробы в пламени"

Введение

Металлы - цинк, медь, железо, марганец и никель - участвуют практически во всех физико-химических, химических и биологических процессах, протекающих в водных объектах. Такие свойства как высокая реакционная способность, биологическая активность, поливалентность железа и марганца, обусловливают важность этих металлов в ряду компонентов химического состава поверхностных вод.

Железо и марганец относятся к числу наиболее распространенных элементов земной коры. Марганец встречается преимущественно в виде соединений с кислородом, железо - с кислородом и серой. Важнейшими минералами железа являются магнетит , гематит , пирит ; марганца - пиролюзит , манганит , псиломелан (минерал переменного состава ). Довольно распространенными металлами являются цинк и медь, которые входят в состав большого числа минералов, в частности, таких как цинковая обманка и цинкит , малахит и халькопирит . Никель - сравнительно малораспространенный элемент земной коры, однако, его соединения довольно часто присутствуют в природных водах. Наиболее известными природными минералами никеля являются железоникелевый колчедан , и миллерит .

Основным природным источником поступления металлов в поверхностные воды являются процессы химического выветривания горных пород и минералов, сопровождающиеся их растворением, а также разложение останков животных и растительных организмов, особенно сине-зеленых и диатомовых водорослей, что характерно для марганца. Значительная часть железа и никеля поступает в поверхностные воды с подземным стоком.

Антропогенное загрязнение водных объектов соединениями металлов обусловлено выносом их со сточными водами многих отраслей промышленности и коммунального хозяйства: горнодобывающих (рудообогатительных), металлургических, химических предприятий, гальванических цехов, производств минеральных красок, заводов синтетического каучука. Сжигание ископаемого топлива сопровождается огромными выбросами никеля, который вместе с осадками попадает в воды. Значительные количества меди могут поступать в водные объекты с сельскохозяйственных угодий, особенно в районах развитого садоводства и виноградарства.

В поверхностных водах металлы присутствуют в виде трех миграционных форм: растворенной, взвешенной и коллоидной. В каждую из форм металлы могут входить в виде различных химических соединений. Соотношение между разнообразными формами существования и миграции металлов, как правило, зависит от рН, окислительно-восстановительного потенциала, качественного и количественного состава других неорганических и органических компонентов вод, содержания и состава взвесей, температуры, гидробиологических и некоторых других факторов.

Растворенными формами металлов принято считать те, которые проходят через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм, взвешенными - остающиеся на упомянутом фильтре. Валовое содержание металлов - это сумма растворенных и взвешенных форм.

Значительный вклад в транспорт металлов в поверхностных водах вносят взвешенные формы. Доминирующая часть соединений металлов находится в твёрдой фазе в виде включений в состав различных минералов, осажденных гидроксидов, карбонатов, сульфидов и силикатов, а также в составе зоопланктона, фитопланктона, бактерий и детрита.

Коллоидные формы металлов представлены, главным образом, полигидроксидами железа и марганца с другими, включенными в их состав или сорбированными, металлами. Коллоидные формы малоустойчивы и при изменении условий среды переходят в состав растворенных или взвешенных форм.

Растворённые формы цинка, меди, железа, марганца и никеля могут быть представлены как гидратированными ионами и гидроксокомплексами различного состава, так и комплексными соединениями с минеральными и органическими веществами вод (преимущественно комплексными соединениями с гуминовыми и фульвокислотами). Железо и марганец - поливалентные металлы, их соединения могут присутствовать в водах в разных степенях окисления: Fe (II) и Fe (III), Mn (II) и Mn (IV), соединения марганца с более высокой степенью окисления в водной среде неустойчивы и, как правило, не встречаются. Для Fe (II) более характерной является ионная форма. При рН>3, вследствие гидролиза, ионы Fe (III) превращаются в гидратированные нерастворимые оксиды железа, которые составляют значительную долю валового содержания железа в водах. Труднорастворимый диоксид марганца , является наиболее устойчивой формой марганца в водах. По этой причине взвешенные формы марганца обычно являются доминирующими. Во взвесях преобладают, как правило, сорбированные формы других металлов.

В малозагрязненных поверхностных водах суши концентрация растворенных форм металлов в большинстве случаев находится в пределах от долей до единиц, редко десятков, микрограммов в кубическом дециметре. Более высокие концентрации растворенных форм можно обнаружить в районах залегания соответствующих руд.

Для получения достоверных результатов по содержанию в воде растворенных и взвешенных форм металлов проба сразу после отбора должна быть профильтрована. Фильтрат, содержащий растворенные формы металлов, подкисляют азотной кислотой до рН<2. Кислая среда снижает сорбцию металлов на стенках посуды, в которую помещается проба воды, и препятствует процессам гидролиза соединений металлов при хранении. Для определения валового содержания металлов нефильтрованную пробу сразу после отбора подкисляют азотной кислотой до рН<2.

Металлы в повышенных концентрациях оказывают весьма негативное влияние как на водные экосистемы, так и на человека, поэтому их содержание в воде нормируется. Величины предельно допустимых концентраций (ПДК) металлов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - ПДК металлов в природных водах