Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм тяжелых металлов и токсичных элементов (Cd, Pb, Cu, Zn, Bi, Tl, Ag, Fe, Se, Co, Ni, As, Sb, Hg, Mn) в почвах, грунтах, донных отложениях, осадках сточных вод методом инверсионной вольтамперометрии
ПНД Ф 16.1:2:2.2:2.3.46-06
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящая методика выполнения измерений устанавливает инверсионно-вольтамперометрический метод определения массовой доли кислоторастворимых форм тяжелых металлов и и валового содержания тяжелых металлов и токсичных элементов в почвах, грунтах, донных отложениях, осадках сточных вод.. Метод обеспечивает получение результатов измерений массовой доли кадмия, свинца, меди, цинка, висмута, таллия, никеля, кобальта, железа, серебра, селена, мышьяка, сурьмы, ртути, марганца в почвах, грунтах, донных отложениях, осадках сточных вод в диапазонах и с метрологическими характеристиками, приведенными в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование элемента |
Диапазон измерений массовой доли, млн-1 (мг/кг) |
Показатель точности (границы относительной погрешности), ±δ, % при Р=0,95 |
Показатель повторя- емости (относительное средне-квадра- тическое отклонение повторя- емости), σr*, % |
Показатель воспроиз- водимости относительное средне-квадра- тическое отклонение воспроиз- водимости), σR*, % |
Предел повторя- емости, r*, %, Р=0,95, n=2 |
|---|---|---|---|---|---|
| Кадмий | От 0,10 до 0,5 вкл. | 40 | 15 | 20 | 42 |
| Св. 0,50 до 5 вкл. | 25 | 9 | 12,5 | 25 | |
| Св. 5,0 до 20 вкл. | 15 | 5 | 7,5 | 14 | |
| Свинец | От 0,5 до 5 вкл. | 35 | 11 | 17,5 | 30 |
| Св. 5 до 50 вкл. | 27 | 9 | 13 | 25 | |
| Св. 50 до 150 вкл. | 18 | 5 | 9 | 14 | |
| Медь | От 1,0 до 10 вкл. | 35 | 13 | 17,5 | 36 |
| Св. 10 до 100 вкл. | 25 | 8 | 12,5 | 22 | |
| Св. 100 до 300 | 20 | 9 | 10 | 25 | |
| Цинк | От 1,0 до 10 вкл. | 50 | 15 | 25 | 42 |
| Св 10 до 100 вкл. | 37 | 11 | 18 | 30 | |
| Св. 100 до 300 | 20 | 5 | 10 | 14 | |
| Висмут | От 1,0 до 10 вкл. | 40 | 16 | 20 | 44 |
| Св. 10 до 30 вкл. | 25 | 8 | 12,5 | 22 | |
| Таллий | От 0,5 до 5 вкл. | 40 | 16 | 20 | 44 |
| Св. 5 до 15 вкл. | 25 | 10 | 12,5 | 28 | |
| Серебро | От 1,0 до 10 вкл. | 35 | 14 | 17,5 | 39 |
| Железо | От 100 до 1000 | 15 | 4 | 7,5 | 11 |
| Селен | От 0,10 до 1,0 вкл. | 40 | 15 | 20 | 42 |
| Св. 1,0 до 10 вкл. | 25 | 10 | 12,5 | 28 | |
| Никель | От 0,5 до 5 вкл. | 45 | 18 | 22 | 50 |
| Св. 5 до 50 вкл. | 28 | 10 | 14 | 28 | |
| Св. 50 до 150 вкл. | 18 | 7 | 9 | 19 | |
| Кобальт | От 0,5 до 5 вкл. | 40 | 15 | 20 | 42 |
| Св. 5 до 50 вкл. | 28 | 10 | 14 | 28 | |
| Мышьяк | От 0,10 до 1,0 вкл. | 40 | 14 | 20 | 39 |
| Св. 1,0 до 10 вкл. | 25 | 8 | 12,5 | 22 | |
| Св. 10 до 30 вкл. | 18 | 5 | 9 | 14 | |
| Сурьма | От 1,0 до 10 вкл. | 35 | 12 | 17,5 | 33 |
| Св. 10 до 30 вкл. | 21 | 8 | 10,5 | 22 | |
| Ртуть | От 0,10 до 1,0 вкл. | 50 | 21 | 25 | 58 |
| Св. 1,0 до 10 вкл. | 30 | 10 | 15 | 28 | |
| Св. 10 до 50 вкл. | 21 | 6 | 10,5 | 17 | |
| Марганец | От 10 до 100 вкл. | 25 | 8 | 12,5 | 22 |
| Св. 100 до 500 | 17 | 5 | 7 | 14 |
СУЩНОСТЬ МЕТОДА
Инверсионно-вольтамперометрический метод основан на зависимости тока, проходящего через ячейку анализатора с анализируемым раствором, от массовой доли элемента, содержащегося в растворе и функционально связанного с формой и параметрами приложенного к электродам поляризующего напряжения.
Инверсионно-вольтамперометрический метод базируется на способности анализируемого элемента электрохимически накапливаться на поверхности или в объеме индикаторного (рабочего) электрода и растворяться в процессе анодной или катодной поляризации при определенном потенциале, характерном для каждого элемента.
Высота пика элемента, регистрируемого на вольтамперограмме, пропорциональна массовой доле элемента в растворе.
Процесс вольтамперометрического определения содержания элементов в инверсионном режиме включает в себя:
- электрохимическую очистку измерительного (рабочего) электрода;
- электрохимическое накопление элемента на измерительном электроде;
- электрорастворение накопленного элемента при развертке потенциала при заданных режимах.
Массовую концентрацию элемента в растворах проб после их минерализации определяют методом «стандартных добавок», не требующим построения градуировочной кривой.
Объем раствора-добавки, вносимого в измеряемую пробу после регистрации вольтамперограмм, подбирают таким образом, чтобы после введения раствора-добавки в пробу высота аналитического пика определяемого элемента на вольтамперограмме увеличивалась в (1,5 …..3) раза. Раствор-добавку можно вводить последовательно несколько раз, однако суммарный объем всех добавок не должен превышать 10% (2 см3) объема пробы в ячейке.
Объемы растворов-добавок, их количество и массовая концентрация регистрируются в программе анализатора.
Результаты измерений рассчитываются автоматически сравнением значений аналитических сигналов элемента на вольтамперограммах серии растворов.
1. Анализатор вольтамперометрический АКВ-07МК по ТУ 4215-001-81696414 с трехэлектродным датчиком и системой сбора и обработки данных со следующими метрологическими характеристиками:
предел обнаружения ионов кадмия, мг/дм3 5*10-5
предел допускаемых значений относительного (СКО) случайной составляющей погрешности результатов измерений, % - не более 4.
2. Государственные стандартные образцы состава водных растворов ионов металлов с аттестованным значением массовой концентрации ионов 1,0 г/дм3 и относительной погрешностью аттестованного значения не более ±1 %.
3. Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г кл. специальный по ГОСТ 24104.
4. Дозаторы медицинские лабораторные переменного объема 5 – 100 и 200 – 1000 мкл по ГОСТ 28311.
5. Пипетки мерные лабораторные стеклянные 2 класса точности по ГОСТ 29227 и ГОСТ 29169: вместимостью 0,5; 1.0; 2,0; 5,0; 10,0 см3.
6. Посуда мерная лабораторная стеклянная 2 класса точности по ГОСТ 1770:
колбы мерные наливные вместимостью 25 см3; 50 см3; 100 см3; 500 см3;1000 см3;
цилиндры вместимостью 10 см3; 25 см3; 50 см3, 100 см3, 1000 см3;
робирки мерные вместимостью 10 см3; 15 см3; 20 см3.
7. Шкаф сушильный лабораторный с диапазоном регулирования температуры 40 - 150°С.
8. Автоклавный комплекс МКП-04 или МКП-05 «Анкон -АТ-2» или электропечь сопротивления камерная лабораторная с диапазоном регулирования температуры
200 - 1100°С.
9. Аппарат для приготовления бидистиллированной воды (стеклянный) АСД-4 по ГОСТ 28165.
10. Баня песчаная.
11. Стаканчики с притертыми крышками вместимостью 20 – 30 см3 по ГОСТ 25336.
12. Чаши выпарительные вместимостью 20 – 50 см3 по ГОСТ 29225 или по ГОСТ 1990.
13. Палочки стеклянные по ГОСТ 21400.
14. Эксикатор по ГОСТ 25336
15. Калий хлористый по ГОСТ 423.
16. Кислота азотная марки "ос.ч" по ГОСТ 4461 или ГОСТ 11125 (d =1,42 г/см3).
17. Спирт этиловый ректификованный, технический по ГОСТ 18300.
18. Кислота серная по ГОСТ 4204 (d =1,84 г/см3).
19. Кислота соляная по ГОСТ 14261 (d =1,185 г/см3).
20. Пероксид водорода, марки "х.ч" по ГОСТ 10929.
21. Аммиак водный 25%, марки "ч.д.а" по ГОСТ 3760.
22. Кислота уксусная ледяная, марки "ч.д.а" по ГОСТ 61.
23. Ртуть (II) азотнокислая, одноводная по ГОСТ 4520.
24. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
