, гдеПробы воды отбирались склянкой, неоднократно, по возможности с разных глубин. Непосредственно на водоеме определялись температура, pH по шкале и содержание растворенного кислорода методом Винклера в переносной лаборатории.
Содержание растворенного кислорода определялось методом иодометрического титрования, катионов кальция и магния - трилонометрическим титрованием, нитратов, нитритов и фосфатов - визуально-колориметрически (нитратов - методом стандартной шкалы, нитритов и фосфатов - в колориметрических цилиндрах Генера).
По результатам определений рассчитывалась сходимость результатов (в %) по уравнению:
, гдеПроверялось, чтобы сходимость не превышала 30%, в противном случае анализ повторялся. Результатом анализа считалось среднее арифметическое из двух параллельных определений.
Определение растворенного кислорода (иодометрическое титрование по методу Винклера)
Метод основан на способности гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца (IV), количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца (IV) снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество иода. Выделившийся иод оттитровывают раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала.
Сначала в воду добавляют катион Mn (II), который в щелочной среде реагирует с растворенным кислородом с образованием нерастворимого гидроксида марганца (IV):
Таким образом производится фиксация (количественное связывание) кислорода в пробе.
Далее к пробе добавляют раствор кислоты для растворения осадка и раствор иодида калия, в результате чего протекает реакция с образованием свободного иода:
Затем свободный иод титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала, который добавляют для лучшего определения момента окончания титрования. Реакция описываются уравнениями:
О завершении титрования судят по исчезновению синей окраски (обесцвечиванию) раствора в точке эквивалентности.
Количество раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, пропорционально концентрации растворенного кислорода.
Содержание растворенного кислорода в воде рассчитывается по уравнению:
, гдеРассчитывается степень насыщения воды кислородом с учетом фактической величины атмосферного давления по уравнению:
, гдеОпределение суммы кальция и магния (общей жесткости) (трилонометрическое титрование)
Метод основан на способности двузамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты Na2H2T (трилон Б) образовывать с ионами кальция и магния малодиссоциированные комплексы. Титрование производят в присутствии эрихромчерного (хромоген черный) индикатора, который является диоксиазокрасителем, цвет которого переходит из винно-красного в голубой. При титровании трилоном Б происходит последовательное связывание в комплекс сначала ионов кальция, а затем магния.
В воду добавляют буферный раствор (хлористый аммоний в бидистиллированной воде с добавлением 25%-ного аммиака), сухую смесь индикатора и титруют раствором трилона Б до перехода окраски от винно-красной (через лиловую и фиолетовую) к голубой.
Жесткость воды (сумма кальция и магния) в мг-экв/л рассчитывается по уравнению:
, гдеОпределение сульфатов (классический весовой метод)
Метод основан на очень малой растворимости сернокислого бария, количественно выпадающего из раствора (в кислой среде) при добавлении к пробе разбавленного раствора хлористого бария:
Осадок отфильтровывают, сушат и взвешивают.
Вначале в пробу добавляют несколько капель раствора метилового оранжевого, нейтрализуют раствором едкого натра, затем соляной кислотой по этому индикатору и подкисляют избытком соляной кислоты. Пробу доводят до кипения и, помешивая ее, приливают по каплям 10%-ный раствор хлорида бария до полного осаждения сульфатов. На следующий день осадок отфильтровывают через плотный фильтр (синяя лента), промывают, сушат, прокаливают и взвешивают.
Содержание сульфатов (в мг/л) вычисляется по уравнению:
, гдеОпределение нитратов (визуально-колориметрический дифениламиновый метод)
Метод основан на окислении нитратами дифениламина в кислой среде, в результате чего образуется хиноидное производное дифенилбензидина сине-фиолетового цвета. Нитриты также дают с дифениламином синее окрашивание, поэтому по методу определялась сумма нитратов и нитритов; затем отдельно определялись нитриты по методу Грисса - Иллосвая, нитраты определялись разностью между суммой нитратов и нитритов и нитритами.
Готовятся стандартные растворы азотнокислого калия с известным содержанием NO3-, из них составляется шкала. Во все пробирки (с пробой и шкалой) добавляется дифениламиновый реактив (смесь дифениламина и серной кислоты). Колориметрирование нитратов производится сравнением окраски пробы с окраской более подходящего стандарта.
Определение нитритов (визуально-колориметрический метод Грисса - Иллосвая)
Метод основан на свойстве диазотированной в присутствии нитритов сульфаниловой кислоты образовывать с α-нафтиламином в уксуснокислой среде красное окрашивание.
Приготавливаются стандартные растворы азотнокислого натрия с известной концентрацией NO2-, затем и в стандарты, и в пробу добавляется реактив Грисса (смесь растворов сульфаниловой кислоты и α-нафтиламина), после чего появляется розовое окрашивание, интенсивность которого зависит от содержания нитритов.
Содержание нитритов определяется методом уравнивания окраски с помощью цилиндров Генера. Степень окрашенности раствора зависит от высоты слоя. Изменяя высоту одного из растворов при неизменной высоте другого (сливается через краник более интенсивно окрашенный), добиваются одинаковой окраски обоих растворов. Концентрации обоих растворов обратно пропорциональны высотам столбов:
, гдеОпределение фосфатов (визуально-колориметрический метод Дениже - Аткинса)
Метод основан на свойстве фосфат-ионов образовывать при взаимодействии с раствором молибденовокислого аммония (NH4)6Mo7O24 интенсивно окрашенную гетерополикислоту - комплексное соединение молибденовой и фосфорной кислот H7[P(Mo2O7)6]. Оно окрашена в желтый цвет, интенсивность которого зависит от количества фосфат-ионов, вступивших во взаимодействие с молибденовокислым аммонием. При малых количествах фосфат-ионов в воде кислота окрашивается слабо, но при воздействии восстановителей (двухлористое олово SnCl2) шестивалентный молибден восстанавливается, а образующиеся при этом продукты окрашивают раствор в интенсивный синий цвет, что облегчает колориметрирование, увеличивает чувствительность метода. Окраска пробы сравнивается с раствором кислого фосфорнокислого калия KH2PO4.
При колориметрировании применяется тот же метод уравнивания окраски, что и при определении нитритов.
Анализы производились при помощи комплект-лабораторий "НКВ" и "Растворенный кислород", тест-комплекта "Фосфор" НПО "Крисмас".
В проведении анализов 1997 - 2001 гг. участвовал коллектив гидрохимического отдела Клуба Юных Путешественников-Экологов. Обязанности распределялись в соответствии с разными водоемами и определением разных ионов. Роль автора данной работы - определение растворенного кислорода, нитратов и нитритов.