Конспект Лекций для Пробоотборщика. 1. Цели и задачи пробоотбора. Представительность пробы. Факторы, учитывающиеся при пробоотборе. Виды проб
 Скачать 0.51 Mb.
|
9. Отбор проб при анализе сточных вод. Задачи пробоотбора. Место отбора пробы. Виды проб. Техника отбора проб, устройства для отбора проб.Пробоотбор воды – важная стадия анализа, от которой зависит правильность аналитической оценки загрязнений воды, причем получаемые результаты ложатся в основу практических выводов. Приемы взятия проб воды должны обеспечить возможно более полное сохранение первоначального состава, т.е. представительность пробы, и предохранить пробу от возможных загрязнений. Погрешности, возникающие вследствие неправильного отбора пробы, в дальнейшем исправить нельзя. Воды, подлежащие анализу, условно можно разделить на следующие типы: подземные (ключевые или родниковые и колодезные), поверхностные, сточные. Поверхностные воды – это воды, которые текут или собираются на поверхности земли, например, речные, озерные, болотные, морские. К сточным водам относят воды, отводимые после использования в производственном процессе и в ближайшее время не используемые для данного процесса. Например, промышленные или бытовые сточные воды. Типы вод различаются как по количеству и природе примесей, так и по своему использованию. На состав пробы могут влиять глубина и расположение места ее отбора, температура воды, характер течения и др. Поэтому методики и условия отбора проб вод разнообразны. При отборе проб вод разных типов следует соблюдать следующие главные принципы: 1. Отобранная для анализа проба должна отражать условия и место ее взятия, т. е. должна быть представительной. При отборе представительных проб учитывается многое: специфика водоема (морфология, гидрология, характер водосбора и т.д.), с которой связаны выбор места и частота отбора проб, специфика состояния определяемых веществ (растворенное, взвешенное, коллоидное, пленочное и т. д.), от которых зависят физические, химические и биологические свойства водного объекта. 2. Способы отбора пробы и ее хранения должны обеспечить максимальное сохранение солевого и газового состава исследуемой воды и гарантировать исключение элементов случайности в отобранной пробе (загрязнение, застойность и т. д.). 3. Объем пробы должен быть достаточным для последующего определения всех запланированных программой показателей химического состава и физических свойств воды. При выборе места отбора проб сточных вод необходимо подробное ознакомление с технологией производства, расположением цехов, очистных сооружений, систем канализации и др. Международной организацией по стандартизации (ИСО) установлены следующие виды отбора проб воды: разовый, периодический, регулярный. При разовом отборе пробу берут один раз вручную или автоматически в определенном месте (с поверхности воды, на определенных глубинах или со дна). Каждая проба характеризует качество воды лишь в данное время и в данном месте. Этот вид отбора проб применяют крайне редко, поскольку результаты такого анализа пригодны только для ориентировочных, самых общих представлений о качестве воды. Учитывая возможность вариации состава воды в пространстве и во времени, применяют периодический отбор проб. Периодические пробы берут или через определенные промежутки времени, или на определенных участках. Однако наиболее надежная, достоверная информация о состоянии водоема и качестве его воды может быть получена только при регулярном (серийном) отборе проб, когда каждая проба берется в определенной связи с остальными, с учетом места, времени или обоих факторов. Регулярный отбор проб по сравнению с разовым позволяет более правильно отразить условия в местах обследования водных объектов. При этом большое значение имеет периодичность исследований и число отобранных проб. Используя вышеперечисленные виды отбора проб, можно получать простые или смешанные пробы. Простые пробы, полученные путем однократного отбора в одном пункте водоема всего объема требуемой для анализа воды, характеризуют состав воды в момент отбора в одном месте. Смешанная (усредненная) проба характеризует средний состав воды за определенный промежуток времени в определенном объекте. Ее получают смешением простых проб, взятых одновременно в различных местах (усреднение по объему) или в одном и том же месте через определенные промежутки (усреднение по времени). Возможно усреднение и по обоим параметрам одновременно. При проведении массовых анализов различают среднесменную, среднесуточную и среднепропорциональную смешанные пробы. Среднесменную и среднесуточную пробу готовят, смешивая равные по объему пробы, отобранные через равные промежутки времени. Среднепропорциональную пробу готовят, смешивая объемы воды, пропорциональные величине расхода, отобранные через равные промежутки времени. Объем смешанной пробы должен быть достаточным для выбранной методики анализа. При отборе смешанных проб особенно важен учет характера распределения и изменения измеряемых компонентов в исследуемом водном объекте. При равноценности характеристик всех точек исследуемого объекта или при постоянном расходе воды в пункте отбора проб среднюю пробу получают смешением равных частей простых проб, отобранных через равные промежутки времени. В других случаях готовят среднюю пропорциональную пробу с таким расчетом, чтобы объем или число простых проб соответствовали местным колебаниям состава или изменениям расхода. При этом, чем меньше интервалы между составляющими смешанной пробы, тем она точнее. Смешанную пробу нельзя составлять в случае, если состав воды изменяется во времени, что может происходить, например, при взаимодействии между отдельными компонентами пробы или изменении их физического состояния и т.д. Поэтому отбирать смешанную пробу за период больше одних суток не рекомендуется. В противном случае необходимо прибегать к консервации пробы. Приборы и приспособления для отбора проб Для отбора проб сточных вод в качестве пробоотборных сосудов следует использовать химически стойкие к исследуемой воде стеклянные, фарфоровые и пластмассовые сосуды, вместимостью, обеспечивающей определение всех запланированных компонентов. В процессе отбора проб, легко подвергающихся изменениям, например, содержащих растворенные газы, закисное железо и т.д., необходимо избегать перемешивания опробуемой воды с воздухом. В этом случае следует применять бутыль с насадкой. Насадка представляет собой резиновую пробку, в которую вставлены две стеклянные трубки: одна из них оканчивается у дна бутыли, а другая – у пробки. Наполнение емкости, причем равномерное и без взмучивания, производится через первую трубку с переливом, равным трехкратному объему бутыли. При отборе проб вод могут использоваться всасывающие, подводные или пневматические эжекционные насосы, управляемые вручную или механически. Насосы погружают на желаемую глубину или в нужную точку отбора с помощью лебедки. Сосуды для отбора и хранения проб В качестве пробоотборных сосудов используют химически стойкие к исследуемой воде стеклянные, фарфоровые и пластмассовые сосуды (бутыли различных форм) с притертыми или завинчивающимися пробками, что обеспечивает герметичность укупорки. Выбор материала сосуда зависит от природы определяемых примесей. Так, например, питьевую воду можно отбирать как в стеклянные, так и в полиэтиленовые сосуды, если они разрешены для контакта с водой; пробы, предназначенные для анализа на содержание органических веществ, отбирают только в стеклянные сосуды с притертыми пробками. Вместимость сосудов должна обеспечивать определение всех запланированных компонентов. Пробы воды отбирают в полиэтиленовую или стеклянную посуду в зависимости от вида анализа. По механической прочности, химической устойчивости и герметичности посуда из полиэтилена и из прозрачного, бесцветного химически стойкого стекла превосходят все другие виды посуды. Для определения минеральных веществ (макро- и микроэлементов) в большинстве случаев пригодна и полиэтиленовая, и стеклянная посуда. Основным правилом при взятии проб воды является чистота сосуда и пробки. Стеклянную посуду моют и обезжиривают хромовой смесью, тщательно отмывают от кислоты и пропаривают водяным паром. Полиэтиленовую посуду ополаскивают ацетоном, соляной кислотой (1:1), несколько раз водопроводной, а затем дистиллированной водой. Вымытую посуду высушивают. В зависимости от вида анализа разрешается применение стеклянных, полиэтиленовых, резиновых или корковых пробок. Два последних вида пробок часто обертывают пленкой из полиэтилена. Лучше всего применять полиэтиленовые или пришлифованные стеклянные пробки. В некоторых случаях допускается использовать корковые и резиновые пробки. Перед заполнением бутыли и пробки следует не менее трех раз ополоснуть отбираемой водой. С целью герметизации пробки заливают сверху смесью парафина и канифоли. Бывает необходимость для разных видов анализа отбирать воду не только в различные емкости, но и в емкости из разного материала, причем очищенные с применением различных моющих средств и реактивов. За исключением отдельных случаев, после отбора проб рекомендуется в бутылях оставлять небольшое воздушное пространство. При транспортировании проб наиболее часто происходит загрязнение образцов, поэтому во время транспортировки сосуды с пробами должны быть плотно закупорены и упакованы, а в зимнее время – утеплены. Посуда, в которую производится отбор проб, должна быть промаркирована способом, исключающим возможность ее нарушения. Паспорт на пробу воды необходимо привязывать к бутыли, а не наклеивать. На бутыль же следует наклеивать этикетку с указанием номера пробы, названия водопункта и даты отбора. К каждой пробе составляется сопроводительный документ (паспорт), в котором должно быть указано: номер бутыли (тары); наименование типа вод; место, время и дата отбора пробы; способ отбора пробы (тип пробоотборника, приспособления); вид пробы (простая, смешанная); периодичность отбора; сведения о консервировании пробы и обеспечении ее сохранности; должность, фамилия и подпись ответственного лица и специально уполномоченного представителя, участвующих в отборе проб и их подготовке. Отбор проб сточных вод. Целью отбора проб сточных вод являются определение концентрации загрязнений в сточных водах, подготовка данных для очистных сооружений и определение возможных источников загрязнения. Программа отбора проб может предусматривать определение: – концентрации загрязнителя в потоке сточных вод; – массы загрязнителей, вносимых в сточные воды; – исходных данных для станций по очистке сточных вод; – соответствия концентраций загрязнителей в сточных водах установленным нормам; – данных для начисления налогов за загрязнение окружающей среды. Для анализа сточных вод наиболее эффективным является непрерывный автоматический отбор и анализ проб, но это очень дорогой процесс, поэтому он редко используется. Наиболее распространен отбор проб через определенные промежутки времени. Количество необходимых образцов выбирают на основе статистического анализа. Время отбора одного сложного образца (т.е. образца, полученного смешением различных порций) может варьироваться от нескольких часов до нескольких дней. Длительность отбора ограничивается стабильностью содержащихся в образце веществ. В том случае, когда образец содержит органические компоненты, длительность не превышает 24 ч. Сложности отбора проб воды из водохранилища или непроточного водоема значительно возрастают в случае непрерывно спускаемых производственных сточных вод с изменяющимся составом. Состав хозяйственно-фекальных (бытовых) сточных вод изменяется в зависимости от характера эксплуатации водопровода и санитарно-гигиенических устройств. При их исследовании, а также при обследовании сооружений биохимической очистки следует обращать внимание на возможные колебания состава в зависимости от времени суток, характера хозяйственных работ, дня недели, увеличение количества жителей и т. д. Состав промышленных сточных вод зависит от многих факторов и, прежде всего, от хода производственных процессов. Поскольку содержание в них органических и неорганических загрязнений может изменяться в короткие промежутки времени или непрерывно, однократного взятия пробы воды обычно бывает недостаточно. В таких случаях исследуют не разовые, а средние смешанные пробы, взятые за более длительные периоды времени (за час, смену, сутки). Усредненные пробы составляют таким образом, чтобы количественное соотношение компонентов в смешанной пробе отражало средний состав протекающей воды за определенный интервал времени. В зависимости от целей исследования проводят серийный отбор проб по предварительно разработанному плану. Определяют суточный максимум и минимум количества сточных вод и суточное, недельное или годовое изменение качества воды. По мере надобности проводят отбор согласованных проб в различных местах течения сточной воды. Продолжительность прохождения сточной воды между отдельными местами отбора определяют вычислением или при помощи индикаторных веществ, добиваясь быстрого и эффективного смешения вводимого вещества с водой. Индикаторы вводят с таким расчетом, чтобы их влияние прекратилось до взятия пробы на анализ. Для характеристики изменения состава воды отдельных стоков в разное время суток отбирают разовые пробы и определяют отдельные загрязняющие вещества, характерные для данного стока. Такие пробы отбирают через одинаковые промежутки времени, например, через 1–2 ч или через несколько минут (в зависимости от цели исследования), и сразу же анализируют. Место для отбора проб производственных сточных вод устанавливают в зависимости от того, надо ли исследовать воду после того или иного технологического процесса, или необходима характеристика воды, отражающая весь процесс производства в целом. При спуске сточных вод в водоемы наряду с исследованием самих стоков анализируют также воду в водоеме выше и ниже впадения в него стока. Пробы сточных вод, как и пробы из проточных водоемов, отбирают в местах наиболее сильного течения. При взятии пробы из сооружения следует учитывать возможность неравномерного распределения примесей по слоям. Если вода вытекает через отверстия или водослив, пробу можно брать непосредственно из падающей струи. Особые затруднения связаны с получением средних пропорциональных значений, когда загрязняющее вещество присутствует в сточной воде в твердом виде или в виде второй жидкой фазы. В таких случаях лучше отобрать и проанализировать каждую фазу в отдельности, а затем рассчитать их соотношение. Параллельно с отбором проб очищенных сточных вод проводят пробоотбор шлаков, образующихся после очистки стоков промышленных предприятий и коммунального хозяйства, а также после очистки питьевой воды. Отбор проб проводят для решения следующих задач: – получения данных для проектирования предприятий и установок по очистке стоков; – определения концентрации загрязняющих веществ в шлаках перед утилизацией или захоронением; – определения пригодности шлаков для применения в качестве удобрений в сельском хозяйстве; – получения данных для разработки новых методов очистки сточных вод и обработки природных вод перед подачей в коммунальный водопровод. Если процесс очистки воды стабилен, то допускается отбирать пробы шлаков один раз в неделю. Хранение проб При отборе проб воды для определения микроэлементов применяют посуду из бесцветного химически стойкого стекла, содержащего в большинстве случаев минимальное количество микропримесей. Однако стекло, из которого изготовлена обычная стеклянная химическая посуда, разрушается сточной водой (особенно при ее хранении), в результате чего в воду переходят Са2+, Mg2+, K+, Na+, S2-, C1-, Zn2+, SiO32- и др. Для хранения сточной воды пользуются посудой из боросиликатного стекла (пирекс) или из полиэтилена. Широко используют посуду из полимерных органических материалов, которые почти не содержат микропримесей. Практика показывает, что хранение проб в стеклянных бутылях не сопряжено с выщелачиванием микрокомпонентов из стекла и протеканием адсорбционных процессов. Однако необходимо иметь в виду, что эти процессы все же имеют место. Соединения некоторых элементов выщелачиваются из стекла в заметных количествах. Воду для определения некоторых элементов (например, натрия, кремния и др.) рекомендуется хранить в полиэтиленовой посуде, а зачастую и не консервировать. Таким образом, обобщая приведенные сведения об отборе проб для анализа органических и неорганических соединений можно заключить: – для получения достоверных результатов пробы воды необходимо анализировать как можно скорее после отбора (в течение 1–2ч, в крайнем случае 12ч) или фиксировать; – пробы можно стабилизировать на несколько часов путем охлаждения их до 0°С, на несколько месяцев – путем резкого охлаждения до –20°С; – определяемые соединения фиксируют чаще всего добавлением различных консервирующих веществ. Поскольку универсального консервирующего вещества не существует, для полного анализа воды пробу обычно отбирают в несколько бутылей и консервируют ее, добавляя различные вещества; – консервирование сточных вод химическими реагентами допустимо при условии, если консервирующий реагент не препятствует определению намеченных компонентов сточной воды и если определение невозможно провести непосредственно после отбора пробы. Однако ни консервирование, ни фиксация определяемых соединений путем охлаждения пробы не обеспечивают постоянства состава отобранной воды неограниченно долго, в связи с чем следует избегать длительного хранения проб. |