NÁVOD K PROVEDENÍ PRAKTICKÉHO CVIČENÍ Stanovení základních parametrů ve vodách
Stanovení kvality vody pomocí kompaktní laboratoře Aquamerck Princip Kompaktní laboratoř Aquamerck je vhodná zejména na rychlé a snadné monitorování kvality vod v terénu na základě okamžitého stanovení všech významných parametrů. Dále je vhodná pro analýzy spojené s biologickým hodnocením vod a v akademické a pedagogické činnosti. Tyto testy jsou založeny na jednoduchých kolorimetrických a titračních metodách.
Vlastnosti a význam ukazatelů rozboru vody pH Koncentrace vodíkových iontů vyjadřuje kyselost (pod 7,0) nebo zásaditost (nad 7,0) vody. Hodnota pH je ovlivňována zejména obsahem rozpuštěného oxidu uhličitého. U pramenité vody se pH nejčastěji pohybuje mezi 7,0 – 7,5, u povrchové vody až přes 8,0. Amoniak Biologickou redukcí dusičnanů v bezkyslíkatém prostředí vznikají amonné ionty. V koncentracích nad cca 0,5 mg/l, ve spojení se zvýšeným obsahem bakterií, chloridů, dusitanů a fosforečnanů, indikují možné fekální znečištění. Dusitany Dalším, ze stanovovaných parametrů jsou dusitany, které jsou ve vodním prostředí nestálé. Vyšší koncentrace nad 0,5 mg/l mohou indikovat závady v potrubní síti a ve spojení se zvýšeným obsahem amoniaku, chloridů, fosforečnanů a bakterií fekální znečištění. Dusičnany Jako konečným produktem oxidačního rozkladu dusíkatých organických látek jsou dusičnany. Jejich zvýšené hodnoty nad 50mg/l signalizují možné znečištění zdroje.
Kyslík Pro mnohé ve vodě žijící organismy je rozpuštěný kyslík základním předpokladem k jejich přežití. Jeho obsah je tedy třeba sledovat v takových provozech, jako je chov ryb, ale také při kontrole stavu povrchové a říční vody. Doporučená hodnota je co nejblíže 100% nasycení. Tvrdost (Ca + Mg) Je způsobena ionty vápníku a hořčíku, patřící mezi základní kationy ve vodě. Doporučená hodnota je 0,9-5,0 mmol/l (5-28°N/dH).
Pomůcky a zařízení Kompaktní laboratoř Aquamerck - plně vybavena činidly a pomocným zařízením potřebným k detekci jednotlivých parametrů testovaných vod
Odběr vzorků Vzorky povrchové vody se odebírají z různých míst a hloubek. Místa i hloubky původu vzorků se uvádějí do odběrového protokolu. Rovněž se uvádějí i příslušné meteorologické údaje. V případě odpadních vod, kdy se předpokládá určitá nehomogenita, je nutné odebírat alespoň 3 vzorky a to v místě vypouštění, v místě výtoku do vodního toku a v místě vodního toku vzdáleném od výtoku odpadní vody, kde se již nepředpokládá zjevné znečištění.
vzorky se odebírají do čistých, uzavíratelných plastových nádob
před odběrem je nutné je vypláchnout vzorkem
po odběru je nutné vzorky okamžitě uzavřít, aby nedošlo ke vzniku vzduchových bublin
analýzu vzorku je třeba provést co možné nejrychleji, v závislosti na složení vzorku, se může vlivem různých fyzikálních, chemických a biologických dějů koncentrace stanovovaných složek měnit velmi rychle
1) NH4+ Amoniak NH4+ Amoniak reaguje s chlórovým činidlem ve formě monochloraminu, který v reakci s thymolem (isopropylmethylfenol), tvoří zelený 2,2´-isopropyl-5,5´methyl indofenol. Rozsah měření: 0 - 0,2 - 0,4 - 0,6 - 1 - 2 - 3 - 5 mg/l NH4+
Pomůcky: 1. činidlo – amonium NH4 -1 2. činidlo – amonium NH4 -2 3. činidlo – amonium NH4 -3 4. 2 zkumavky se šroubovacím uzávěrem 5. dávkovací stříkačka 6. komparátor 7. karta s barevnou stupnicí Postup: a) vyjměte 2 testovací zkumavky se šroubovacím uzávěrem a vypláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku (20-30 °C) do každé zkumavky c) vložte jednu ze zkumavek do přichystaného stojánku, popište jako blank (slepý vzorek), nepřidávejte žádná činidla! d) do druhé zkumavky, určené k měření přidejte 12 kapek NH4 -1 uzavřete a krátce protřepte e) modrou mikrolžičkou upevněnou na druhé straně uzávěru přidejte NH4 -2, uzavřete a protřepávejte do rozpuštění f) po 5 minutách přidejte 4 kapky NH4 -3, uzavřete a krátce protřepte g) po 7 minutách porovnejte vzniklou barvu s barvami na přiložené kartě a odečtěte hodnoty i mg/l NH4+
Amoniak se ve vodě nachází jednak ve formě molekulární- nedisociované ( NH3) a jednak ve formě amonného iontu – disociovaná forma (NH4+). Vzájemný poměr těchto dvou forem závisí na hodnotě pH a na teplotě vody. Při sledování kvality vod je stanovována koncentrace veškerého amoniaku. Z hlediska toxikologického působení je třeba znát koncentraci nedisociovaného toxického amoniaku (NH3). Tato koncentrace je zjišťována z naměřených hodnot veškerého amoniaku ( NH3 + NH4+), teploty a hodnoty pH vody. Volný amoniak NH3 mg/l = konc. veškerého amoniaku x % obsah NH3 z tabulky 100 Tab.:
2) NO3- Dusičnany NO3- Dusičnan se redukuje na dusitan, který po přidání kyseliny sulfanilové tvoří diazoniovou sůl, ta pak reaguje s kyselinou 2,5-dihydroxybenzoovou jako oranžovo-žluté azobarvivo. Rozsah měření: 0 - 10 - 25 - 50 - 75 - 00 - 125 - 150 mg/l NO3 Pomůcky: 1. činidlo – nitrate NO3 -1 2. 2 zkumavky se šroubovacím uzávěrem 3. dávkovací stříkačka 4. komparátor 5. karta s barevnou stupnicí Postup: a) vyjměte 2 testovací zkumavky se šroubovacím uzávěrem a vypláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku do každé zkumavky c) vložte jednu ze zkumavek do přichystaného stojánku, popište jako blank (slepý vzorek), nepřidávejte žádná činidla! d) do druhé zkumavky, určené k měření přidejte 2 mikrolžíce NO3 -1, uzavřete a třepejte 1min. do rozpuštění. e) vyčkejte 5 minut a porovnejte vzniklou barvu s barvami na přiložené kartě a odečtěte hodnoty i mg/l NO3-
! U vzorků s obsahem dusitanů nad 0,5 mg/l je možné stanovení rovněž takto: Skutečný obsah dusičnanů = zjištěný obsah dusičnanů – 1,35 x obsah dusitanů
3) NO2- Dusitany NO2- Dusitan po přidání kyseliny sulfanilové tvoří diazoniovou sůl, která tvoří s N-(1naftyl)ethylendiamin dihydrochliridem červeno-fialové azobarvivo. Rozsah měření: 0 - 0,025 - 0,05 - 0,075 - 0,1 - 0,15 - 0,2 - 0,3 - 0,5 mg/l NO2-
Pomůcky: 1. činidlo – nitrite NO2 -1 2. činidlo – nitrite NO2 -2 3. 2 zkumavky se šroubovacím uzávěrem 4. dávkovací stříkačka 5. komparátor 6. karta s barevnou stupnicí Postup: a) vyjměte 2 testovací zkumavky se šroubovacím uzávěrem a vypláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku do každé zkumavky c) vložte jednu ze zkumavek do přichystaného stojánku, popište jako blank (slepý vzorek), nepřidávejte žádná činidla! d) do druhé zkumavky, určené k měření přidejte 5 kapek NO2 -1, uzavřete a krátce protřepte e) přidejte 1 mikrolžičku NO2 -2, uzavřete a třepejte do rozpuštění f) vyčkejte 1 minutu a porovnejte vzniklou barvu s barvami na přiložené kartě a odečtěte hodnoty v mg/l NO2-
4) Stanovení pH pH Přidáním indikátoru do vzorku vody vznikne barva předpokládající určité pH, která se dále stanoví kolorimetricky. Rozsah měření: 4,5 - 5 - 5,5 - 6 - 6,5 - 7 - 7,5 - 8 - 8,5 – 9
Pomůcky: 1. činidlo – nitrite pH -1 2. 2 zkumavky se šroubovacím uzávěrem 3. dávkovací stříkačka 4. komparátor 5. karta s barevnou stupnicí
Postup: a) vyjměte 2 testovací zkumavky se šroubovacím uzávěrem a vypláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku do každé zkumavky c) vložte jednu ze zkumavek do přichystaného stojánku, popište jako blank (slepý vzorek), nepřidávejte žádná činidla! d) do druhé zkumavky, určené k měření přidejte 2 kapky pH -1, uzavřete a krátce protřepte e) porovnejte vzniklou barvu s barvami na přiložené kartě a odečtěte hodnoty pH
! Aby nedošlo ke zkreslení zabarvení, musí být vzorek bezbarvý a čirý, nebo jen slabě zakalený. ! Před vlastním stanovením vypláchněte zkumavky destilovanou vodou.
5) O2 kyslík Kyslík oxiduje dvojmocný mangan na oxidy manganu a následnou redukcí s jodidem na Mn(II) . Množství jódu odpovídá rozpuštěnému kyslíku, který tvoří fialové až modré zabarvení (v závislosti na obsahu kyslíku) za přítomnosti škrobu, jako indikátoru. Jód se následně titruje thiosíranem sodným do odbarvení. Rozsah měření: 1 plná pipeta 0,1-10 mg/l O2
Pomůcky: 1. činidlo O2 -1 2. činidlo O2 -2 3. činidlo O2 -3 4. činidlo O2 -4 5. činidlo O2 -5 s titrační pipetou 6. reakční zkumavka na kyslík – kyslíkovka 7. zkumavka s červeným pruhem Postup: a) propláchněte kyslíkovku testovaným vzorkem a následně naplňte bez bublin po okraj b) přidáme 5 kapek činidla O2 -1 a 5 kapek činidla O2 -2, lahvičku zavřeme, dobře protřepeme a necháme 1 minutu stát c) přidáme 10 kapek činidla O2 -3, uzavřeme a dobře protřepeme d) takto připraveným vzorkem vypláchneme zkumavku s červeným pruhem a pomocí stříkačky aplikujeme 5 ml vzorku přidáme 1 kapku činidla O2 -4 a protřepeme, v závislosti na obsahu kyslíku se roztok zbarví fialově nebo modře
e) titrační pipetu naplníme činidlem O2 -5 až po okraj černého těsnění f) titrační pipetu opatrně vyjmeme a konec kapátka lehce otřeme, titrační roztok po kapkách přidáváme k připravenému roztoku ve zkumavce. Krouživými pohyby zkumavkou vzorek lehce promícháme. Titrujeme do úplného odbarvení vzorku g) obsah kyslíku ve vodě (mg/l) odečteme na stupnici titrační pipety h) po ukončení titrace se zbylý titrační roztok vypustí zpět do lahvičky s činidlem O2 - 5 a pipeta se pevně připevní na uzávěr
!!!
Analýzu je třeba provádět okamžitě po odběru vzorku. Pokud to není možné, je nutné kyslík ve vzorku fixovat ( přidáním činidla č. O2 -1,2). Uzavřená reakční nádobka (kyslíkovka), která nesmí obsahovat bublinky vzduchu, musí být uložena po dobu maximálně 24 hodin v chladnu a temnu.
!!!
V případě vysoké koncentrace kyslíku je nutné přidat ještě další 1-3
kapky
činidla O2 -3, aby došlo k úplnému rozpuštění sraženiny. !!!
Pokud vzorek po skončení titrace opět zmodrá, nebere se toto dodatečné zbarvení v potaz.
6) Celková tvrdost Ionty vápníku a hořčíku reagují s indikátorem za vzniku červeného zbarvení. Titrací pomocí Titriplexu III (ethylendinitrilotetraaceticacid, disodná sůl) je indikátor vytěsněn z komplexu za barevné změny na zelenou. Pomůcky: 1. činidlo – činidlo H-1 2. činidlo H-2 3. zkumavka s červeným pruhem 4. dávkovací stříkačka Postup: a) vyjměte zkumavku s červeným pruhem a propláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku do každé zkumavky c) přidejte 3 kapky činidla H-1 a jemně promíchejte, v případě, že jde o vodu tvrdou, se roztok zbarví červeně d) titrační pipetu naplníme titračním roztokem (činidlo H-2) až po okraj černého těsnění e) titrační pipetu opatrně vyjmeme a konec kapátka lehce otřeme, titrační roztok po kapkách přidáváme k připravenému roztoku ve zkumavce. Krouživými pohyby zkumavkou vzorek lehce promícháme. Titrujeme do změny zbarvení – od červené přes šedofialovou po zelenou. f) celkovou tvrdost vody odečteme na stupnici titrační pipety v °d (německé stupně) resp. mmol/l g) po ukončení titrace se zbylý titrační roztok vypustí zpět do lahvičky s činidlem H-2 a pipeta se pevně připevní na uzávěr
!Obsah se měří v mmol/l nebo též v tzv. německých nebo francouzských stupních. 1 mmol/l = 5,6°d (německé stupně) 1 mmol/l = 10°F (francouzské stupně) Stupnice tvrdosti vody: jakost mmol/l (Ca + Mg) °d
měkká
středně tvrdá
tvrdá
velmi tvrdá
0,7 až 1,3 mmol/l
1,3 až 2,5 mmol/l
2,5 až 3,8 mmol/l
nad 3,8 mmol/l
7
7-14
14-21
21
7) Zbytková tvrdost Pomůcky: 1. činidlo – činidlo H-1 2. 1 zkumavka s červeným pruhem 3. dávkovací stříkačka Postup: a) vyjměte zkumavku s červeným pruhem a propláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku do každé zkumavky c) přidejte 3 kapky činidla H-1 a jemně promíchejte d) vyhodnocení dle zbarvení analyzovaného vzorku : zelené 0°d šedofialové 0,1°d červenofialové 0,5 °d červené 0,5°d
! pH vzorku by mělo být v rozsahu 6-8, pokud tak není, je třeba jej upravit pomocí roztoku hydroxidu nebo kys. chlorovodíkové
8) Uhličitanová tvrdost Vzorek testované vody se titruje kyselinou chlorovodíkovou (pH 4,3) na indikátor za změny barvy z modré na červenou. Přítomný uhličitan sodný a uhličitanové ionty ve vzorku vody jsou ekvivalentní množství Ca a Mg iontům. Pomůcky: 1. činidlo – činidlo CH-1 2. činidlo CH-2 3. zkumavka s červeným pruhem 4. dávkovací stříkačka Postup: a) vyjměte zkumavku s červeným pruhem a propláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5ml vzorku do každé zkumavky c) přidejte 3 kapky činidla CH-1 a jemně promíchejte, v případě, že jde o vodu tvrdou, se roztok zbarví modře d) titrační pipetu naplníme titračním roztokem (činidlo CH-2) až po okraj černého těsnění e) titrační pipetu opatrně vyjmeme a konec kapátka lehce otřeme, titrační roztok po kapkách přidáváme k připravenému roztoku ve zkumavce. Krouživými pohyby zkumavkou vzorek lehce promícháme. Titrujeme do změny zbarvení – od modré přes šedofialovou po červené. f) celkovou tvrdost vody odečteme na stupnici titrační pipety v °d (německé stupně) resp. mmol/l. g) po ukončení titrace se zbylý titrační roztok vypustí zpět do lahvičky s činidlem CH-2 a pipeta se pevně připevní na uzávěr
9) Fosfáty Orthofosfátové ionty reagují s ionty molybdenu za vzniku modrého zbarvení, které se následně stanoví kolorimetricky. Pomůcky: 1. činidlo – činidlo PO4-1 2. činidlo PO4-2 3. zkumavka s červeným pruhem 4. dávkovací stříkačka Postup: a) vyjměte zkumavku s červeným pruhem a propláchněte testovaným vzorkem b) pomocí plastové stříkačky aplikujte 5 ml vzorku do každé zkumavky c) přidejte 5 kapky činidla PO4-1 a jemně promíchejte d) přidejte 1 mikrolžičku PO4 – 2, uzavřete a promíchejte e) vyčkejte 2 minuty a porovnejte vzniklou barvu s barvami na přiložené kartě a odečtěte hodnoty mg/l PO4-3
