Очистка воды от бария. Очистка и обеззараживание подземных вод в нецентрализованных системах водоснабжения. Приписанные характеристики показателей точности измерений
В природе барий встречается только в виде соединений, и для воды основным путем загрязнения является естественный, из природных источников. Как правило, содержание бария в подземных водах невелико, но в районах, где залегают содержащие барий минералы (барит, витерит), его концентрация в воде может составлять от единиц до нескольких десятков миллиграмм на литр. Относительно высокое содержание бария возможно только в водах с низким содержанием сульфатов.
Барий относится к токсичным микроэлементам, однако не считается мутагенным или канцерогенным. Водорастворимые соли бария также принято считать опасными для человека – карбонаты, сульфиды, хлориды, нитраты бария. Наибольшую опасность в воде представляют высокорастворимые токсичные соли бария, однако они имеют тенденцию переходить в менее токсичные и слаборастворимые соли (сульфаты и карбонаты). Барий не относиться к числу высокоподвижных элементов. Он хорошо сорбируется глинистыми частицами, органическими коллоидами, гидроксидами железа и марганца, что снижает его подвижность в воде.
Суточная потребность организма человека в барии не установлена, среднесуточное поступление находится в пределах 0,3–1 мг. Организм человека, масса тела которого около 70 кг, содержит примерно 20-22 мг бария.
Не входя в число эссенциальных элементов (жизненно важных для организма), барий по своим свойствам близок к кальцию, который в основном находится в составе костной ткани, поэтому ионы бария могут замещать кальций в костях. При поступлении в организм человека даже в низких концентрациях барий оказывает выраженное влияние на гладкие мышцы. В малых концентрациях расслабляет их, однако в больших – сокращает, усиливая перистальтику кишечника, вызывая артериальную гипертензию, фибрилляцию мышц и нарушение кардиальной проводимости.
В ходе научных исследований, проведенных под эгидой ВОЗ, связь между смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний и содержанием бария в питьевой воде не нашла подтверждения. В краткосрочных исследованиях на добровольцах не было выявлено вредного эффекта на сердечно-сосудистую систему при концентрациях бария в воде до 10 мг/л.
В свою очередь информация USEPA свидетельствует о том, что даже разовое употребление воды, содержание бария в которой значительно превосходит максимально допустимые значения, может привести к мышечной слабости и болям в брюшной области.
Необходимо, правда, учесть, что норматив по барию, установленный стандартом качества USEPA (2,0 мг/л) значительно превосходит величину, рекомендованную ВОЗ (0,7 мг/л). Гигиеническими нормативами, принятыми в Республике Беларусь установлено еще более жесткое значение ПДК для содержания бария в питьевой воде (0,1 мг/л).
Врач-лаборант лаборатории санитарно-химических и токсикологических методов исследования А.В. Анискевич
Микроэлементы &mdash это химические элементы, которые содержатся в тканях человека, животных и растений в концентрациях 1:100 000 (или 0,001%, или 1 мг на 100 г массы) и менее. Среди микроэлементов различают эссенциальные, т. е. жизненно необходимые, условно эссенциальные и токсические. Литий и бор относятся к условно-эссенциальным, а барий к токсическим микроэлементам.
Частичнобарий попадает в окружающую среду в результате деятельности человека, однако в воду он попадает в основном из природных источников. Как правило, содержание бария в подземных водах невелико. Однако в районах, где залегают содержащие барий минералы (барит, витерит), его концентрация в воде может составлять от единиц до нескольких десятков миллиграмм на литр. Содержание бария в воде также зависит от наличия в ней сульфатов. Дело в том, что сульфат бария имеет крайне низкий предел растворимостии легко выпадает в осадок, поэтому относительно высокое содержание бария возможно только в водах с низким содержанием сульфатов. Будучи достаточно крупным катионом, барий довольно хорошо сорбируется глинистыми частицами, гидроксидами железа и марганца, что также снижает его подвижность в воде.
Основным путем поступления бария в организм человека является пища.Однако в районах, где концентрация бария в воде высока, питьевая вода также может внести вклад в суммарное потребление бария.
Данные USEPA(Агенство США по защите окружающей среды) свидетельствуют о потенциальной опасности повышения кровяного давления при длительном употреблении воды, содержащий барий, а также отом, что даже разовое употребление водыс повышенным содержанием барияможет привести к мышечной слабости и болям в брюшной области.
В природных водах и источниках питьевого водоснабжениялитий содержится в малых концентрациях 10 -3 &mdash10 -2 мг/л и лишь в минеральных источниках, вода которых используется для лечебных целей, он нередко содержится и в более высоких концентрациях.Природным источником лития служат минералы сподумен, лепидолит и другие.
Хоть и в малых количествах, но литий необходим организму человека.Если будет нехватка лития, то у человека начнут развиваться всевозможные хронические заболевания, в частности психические и нервные.Японские ученые доказали, что содержание лития в питьевой воде снижает риск суицида. В то же время, передозировка элемента приводит к негативным последствиям серьезно изменяется обмен веществ.Ученые до сих пор не определили суточную потребность в литии, не известна и летальная доза. Но известна токсическая доза это 92-200 мг. Такое большое количество получить из воды или продуктов питания невозможно.
При попадании в организм органического лития, усваивается лишь необходимое количество элемента, остальное выводится. Поэтому при естественном потреблении избытка этого элемента не будет.
Источникомбора в подземных водах служат бороносные осадочные породы, породы, сложенные известково-магнезиально-железистыми силикатами и алюмосиликатами (так называемые скарны), соленосные отложения, а также вулканические породы и глины, содержащие бор, сорбированный из морской воды. Источниками соединений бора в природе служат также воды нефтяных месторождений, рапа соленых озер, термальные источники, особенно в районах вулканической активности.
В природных водах бор находится в виде ионов борных кислот.
В минерализованных щелочных водах(при рН 7-11)концентрация бора может достигать единиц и даже десятков мг/л, что делает такую воду потенциально небезопасной для питьевого применения.
При поступлении боратов или борной кислоты внутрь с водойбор быстро и почти полностью поглощается из желудочно-кишечного тракта. Выведение бора происходит в основном через почки. При непродолжительном употреблении внутрь бора в повышенных концентрациях возникает раздражение желудочно-кишечного тракта. При длительном воздействии соединений бора нарушение процессов пищеварения приобретает хронический характер (развивается так называемый борный энтерит), возникает и борная интоксикация, которая может поразить печень, почки, центральную нервную систему. В длительных исследованиях на животных было выявлено негативное воздействие бора на репродуктивную функцию у мужских особей, а также токсическое действие на эмбрион во время беременности с возможностью возникновения дефектов у новорожденных.
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ
В СФЕРЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ
КОНЦЕНТРАЦИИ БАРИЯ В ПИТЬЕВЫХ,
ПОВЕРХНОСТНЫХ, ПОДЗЕМНЫХ ПРЕСНЫХ И
СТОЧНЫХ ВОДАХ ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИМ
МЕТОДОМ С ХРОМАТОМ КАЛИЯ
ПНД Ф 14.1:2:3:4.264-2011
Методика допущена для
целей государственного
экологического контроля
МОСКВА 2011 г.
Методика рассмотрена и одобрена федеральным бюджетным учреждением «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия» (ФБУ «ФЦАО»).
Федеральное бюджетное учреждение «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия» (ФБУ «ФЦАО»)
Разработчик :
Филиал ФБУ «ЦЛАТИ по ДФО» - ЦЛАТИ по Приморскому краю
1 ВВЕДЕНИЕ
Настоящий документ устанавливает методику измерений массовой концентрации бария в питьевых, поверхностных, подземных пресных и сточных водах турбидиметрическим методом с хроматом калия.
Диапазон измерений от 0,1 до 6 мг/дм 3 .
Если массовая концентрация бария превышает верхнюю границу диапазона, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы массовая концентрация соответствовала регламентированному диапазону.
Если массовая концентрация бария в пробе меньше 1 мг/дм 3 , пробу необходимо концентрировать упариванием.
Кальций при содержании до 45 мг/дм 3 и стронций до 0,5 мг/дм 3 определению не мешают. Железо более 1 мг/дм 3 и алюминий предварительно отделяют уротропином (п. ).
2 ПРИПИСАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица 1 - Диапазоны измерений, значения показателей точности, воспроизводимости и повторяемости
Оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики измерений в конкретной лаборатории. 3 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ПОСУДА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫПри выполнении измерений применяют следующие средства измерений, посуду, материалы, реактивы и стандартные образцы. 3.1 Средства измерений Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр любого типа, позволяющий измерять оптическую плотность при l = 540 нм. Кюветы с длиной поглощающего слоя 30 мм. Весы лабораторные специального или высокого класса точности с ценой деления не более 0,1 мг, наибольшим пределом взвешивания не более 210 г по ГОСТ Р 53228-2008 . Весы технические лабораторные по ГОСТ Р 53228-2008 . 3.2 Посуда и материалы Колбы мерные 2-50(1000)-2 по ГОСТ 1770-74 Пробирки мерные П-1-10-0,1 ХС по ГОСТ 1770-74 . Пипетки мерные с делениями 0,1 см 3,4(5)-2-1(2); 6(7)-1-5(10) по ГОСТ 29227-91 . Стаканы химические В-1-50 ТХС по ГОСТ 25336-82 . Воронки лабораторные В-75-110 ХС по ГОСТ 25336-82 . Фильтры обеззоленные по ТУ 6-09-1678-95. Бутыли из боросиликатного стекла или полимерного материала с притертыми или винтовыми пробками вместимостью 500 - 1000 см 3 для отбора и хранения проб и реактивов. Примечания . 1 Допускается использование других средств измерений, вспомогательного оборудования, посуды и материалов с метрологическими и техническими характеристиками не хуже указанных. 2 Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки. 3.3 Реактивы и стандартные образцы Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78 . Аммоний хромовокислый по ГОСТ 3774-76 . Барий хлористый 2-водный по ГОСТ 4108-72 . Водорода пероксид (30 % водный раствор) по ГОСТ 10929-76 . Гексаметилентетрамин (уротропин) по ТУ 6-09-09-353-74. Калий хромовокислый по ГОСТ 4459-75 Кислота уксусная ледяная по ГОСТ 61-75 . Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 . Государственные стандартные образцы (ГСО) состава раствора ионов бария с массовой концентрацией 1 мг/см 3 . Относительная погрешность аттестованных значений массовой концентрации не более 1 % при Р = 0,95. Примечания. 1 Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч. 2 Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже ч.д.а. 4 МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙТурбидиметрический метод определения массовой концентрации ионов бария основан на малой растворимости хромата бария в нейтральной среде. Ва 2+ + К 2 CrO 4 ® ВаCrO 4 + 2К + Оптическую плотность раствора измеряют при l = 540 нм в кюветах с длиной поглощающего слоя 30 мм. Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации ионов бария. 5 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫПри работе в лаборатории необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности. 5.1 При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76 . 5.2 Электробезопасность при работе с электроустановками соблюдается по ГОСТ Р 12.1.019-2009 . 5.3 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83 . 5.4 Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к приборам. Организация обучения работающих безопасности труда производится по ГОСТ 12.0.004-90 . 6 ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРАВыполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой фотометрического анализа, изучивший инструкцию по эксплуатации спектрофотометра или фотоколориметра и уложившегося в нормативы контроля при выполнении процедур контроля погрешности. 7 УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙИзмерения проводятся в следующих условиях: Температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С. Относительная влажность не более 80 % при температуре 25 °С. Атмосферное давление (84 - 106) кПа. Частота переменного тока (50 ± 1) Гц. Напряжение в сети (220 ± 22)В. 8 ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙПри подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы: отбор и хранение проб, подготовка прибора, приготовление вспомогательных и градуировочных растворов, построение градуировочного графика, контроль стабильности градуировочной характеристики. 8.1 Отбор и хранение проб 8.1.1 Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питьевая. Отбор проб», ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод». 8.1.2 Бутыли для отбора и хранения проб воды обезжиривают раствором CMC, промывают водопроводной водой, азотной кислотой, разбавленной 1:1, водопроводной водой, а затем 3 - 4 раза дистиллированной водой. Пробы воды отбирают в бутыли из боросиликатного стекла или полимерного материала, предварительно ополоснутые отбираемой водой. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 100 см 3 . 8.1.3 Если проба анализируется в течение суток, то проба не консервируется. При невозможности проведения измерений в указанные сроки пробу консервируют добавлением 1 см 3 концентрированной азотной кислоты или соляной кислоты (рН пробы менее 2) на 100 см 3 пробы. Срок хранения 1 месяц. Проба воды не должна подвергаться воздействию прямого солнечного света. Для доставки в лабораторию сосуды с пробами упаковываются в тару, обеспечивающую сохранение и предохраняющую от резких перепадов температуры. 8.1.4 При отборе проб составляют сопроводительный документ по форме, в котором указывают: цель анализа, предполагаемые загрязнители; место, время отбора; номер пробы; объем пробы; должность, фамилия отбирающего пробу, дата. 8.2 Подготовка прибора Подготовку спектрофотометра и фотоколориметра к работе проводят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора. 8.3 Приготовление вспомогательных растворов Состав и количество образцов для градуировки приведены в таблице . Погрешность, обусловленная процедурой приготовления образцов для градуировки, не превышает 2,5 %. Таблица 2 - Состав и количество образцов для градуировки
В мерные пробирки вместимостью 10 см 3 вносят образцы для градуировки, доводят до метки дистиллированной водой и добавляют реактивы по п. . В качестве холостой пробы используют дистиллированную воду, которую проводят через весь ход анализа. Анализ образцов для градуировки проводят в порядке возрастания их концентрации. Для построения градуировочного графика каждую искусственную смесь необходимо фотометрировать 3 раза с целью исключения случайных результатов и усреднения данных. Из оптической плотности каждого градуировочного раствора вычитают оптическую плотность холостой пробы. При построении градуировочного графика по оси ординат откладывают значения оптической плотности, а по оси абсцисс - содержание бария в мг/дм 3 . 8.6 Контроль стабильности градуировочной характеристики Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят не реже одного раза в квартал, а также после ремонта или поверки прибора, при использовании новой партии реактивов. Средствами контроля являются вновь приготовленные образцы для градуировки (не менее 3 образцов из приведенных в таблице ). Градуировочную характеристику считают стабильной при выполнении для каждого образца для градуировки следующего условия: (1) где X - результат контрольного измерения массовой концентрации ионов бария в образце для градуировки, мг/дм 3 ; С - аттестованное значение массовой концентрации ионов бария в образце для градуировки, мг/дм 3 ; - среднеквадратическое отклонение внутрилабораторной прецизионности, установленное при реализации методики в лаборатории. Примечание . Допустимо среднеквадратическое отклонение внутрилабораторной прецизионности при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: = 0,84s R , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа. Значения s R приведены в таблице . Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется только для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца с целью исключения результата, содержащего грубую погрешность. Если градуировочная характеристика нестабильна, выясняют причины нестабильности градуировочной характеристики и повторяют контроль ее стабильности с использованием других образцов для градуировки, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики строят новый градуировочный график. 9 ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ9.1. Концентрирование Концентрирование проводят, если ожидаемая массовая концентрация бария в пробе меньше 1 мг/дм 3 . Определению мешает железо в концентрациях более 1 мг/дм 3 и алюминий. В их присутствии проводят предварительную обработку пробы. Для этого в термостойкий стаканчик вместимостью 50 см 3 вносят 10 см 3 исследуемой воды, добавляют по каплям раствор аммиака (по п. ) до выпадения гидроксидов, которые затем растворяют несколькими каплями соляной кислоты (по п. ). Если в пробе присутствует железо (II), то добавляют несколько капель перекиси водорода (по п. ) для его окисления. Затем приливают 5 - 10 см 3 раствора гексаметилентетрамина (по п. ). Содержимое кипятят и упаривают до объема несколько меньше 10 см 3 , фильтруют в мерную пробирку и промывают фильтр дистиллированной водой и доводят до метки 10 см 3 . Далее приступают к выполнению измерений (п. ). При невыполнении условия () могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6 . 10.3 Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение. Значения предела воспроизводимости приведены в таблице . При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6 . Таблица 3 - Диапазоны измерений, значения пределов повторяемости и воспроизводимости при вероятности Р = 0,95
|
БИБЛИОТЕКА ФАКУЛЬТЕТА ЭКОЛОГИИ
Тяжелые металлы в питьевой воде.
Проблемы загрязенения воды тяжелыми металлами.
Алюминий (Al)
Попадает в воду в процессе водоподготовки, при технологических нарушениях, с промышленными стоками. Вызывает нарушение ЦНС. Имеются сведения о нейротоксичности алюминия, его способности накапливаться при определенных условиях в нервной ткани, печени и жизненно важных областях головного мозга.
Барий (Ba)
В природе встречается только в виде соединений. Наиболее распространенными бариевыми рудами являются барит (сульфат бария) и витерит (карбонат бария). Частично барий попадает в окружающую среду в результате деятельности человека, однако для воды основной путь загрязнения барием - естественный, из природных источников. Как правило, содержание бария в подземных водах невелико.
При длительном употреблении воды, содержащий барий, возможно повышение кровяного давления. Даже разовое употребление воды, содержание бария в которой значительно превосходит ПДК, может привести к мышечной слабости и болям в брюшной области.
Бор (B)
Попадает в воду из бороносных осадочных пород и пород, сложенных известково-магнезиально-железистыми силикатами, алюмосиликатами соленосных отложений, а также из вулканических пород и глин, содержащих бор, сорбированный из морской воды, со стоками стекольного, металлургического, машиностроительного, текстильного, керамического, кожевенного производств и коммунальных сточных вод, содержащих моющие вещества, при внесении в почву борсодержащих удобрений и в местах разработки борсодержащих руд.
Бор накапливается в растениях, особенно в овощах и фруктах.
При непродолжительном употреблении внутрь бора в повышенных концентрациях возникает раздражение желудочно-кишечного тракта. При длительном - нарушение процессов пищеварения приобретает хронический характер, возникает борная интоксикация, которая может поразить печень, почки, центральную нервную систему.
Mn - Марганец
Поступает в поверхностные воды в результате выщелачивания минералов, содержащих марганец, в процессе разложения водных животных и растительных организмов. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами предприятий химической промышленности.
Mn - тяжелый металл, при большом его содержании вода приобретает желтоватый цвет и вяжущий вкус.
При уровнях в системе водоснабжения, превышающих 0,1 мг/л, марганец может вызывать накопление отложений в системе распределения, приводит к появлению пятен на сантехническом оборудовании и белье, а также неприятному привкусу напитков. Даже при концентрации 0,02 мг/л марганец часто образует пленку на трубах, которая отслаивается в виде черного осадка.
Вместе с тем присутствие марганца в питьевой воде необходимо для работы мозга и сердечно-сосудистой системы, однако, избыток его может вызвать заболевание костной и кроветворной систем, оказать токсичное и/или мутагенное действие на человека.
Свинец (Pb)
Присутствие его в сточных водах свидетельствует об их загрязненности, либо о миграции Pb из водопроводных конструкций.
Негативно влияет на центральную и периферическую нервные систем
Цинк (Zn)
Энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах.
Суточная потребность организма в Zn покрывается за счёт употребления в пищу хлебопродуктов, мяса, молока, овощей.
Цинк играет защитную роль в организме при загрязнении среды кадмием.
Дефицит цинка в организме ведёт к карликовости, задержке полового развития. При его избыточном поступлении в организм возможны канцерогенное влияние и токсическое действие на сердце, кровь, почки, может вызвать снижение аппетита, анемию, аллергические заболевания, гиперактивность, дерматит, дефицит массы, снижение остроты зрения, выпадение волос, задержку полового развития у мальчиков.