Анализ летучих органических соединений в воде

Воздух в помещении: количественное определение 32 соединений, качественный анализ и идентификация источников загрязнения

Летучие органические соединения (ЛОС) – целая группа различных органических веществ, включающий в себя углеводороды, альдегиды, спирты, кетоны, терпеноиды и другие органические соединения.

Поскольку ЛОС – это самые разные органические вещества, источником их поступления в воздух помещений может служить что угодно – мебель, строительные и отделочные материалы, парфюмерия и косметика, моющие средства и другая бытовая химия, игрушки, одежда, обувь, табачный дым и приготовление пищи.

Летучие органические соединения могут поступать в помещение и из воздуха с улицы, где также множество источников ЛОС – транспорт и промышленность, трава и деревья.

Одним из наиболее широко известных представителей класса летучих органических соединений является фенол, широко применяемый при производстве полимерных материалов, искусственных волокон, в нефтепереработке и других отраслях промышленности.

Фенол ядовит и относится ко второму классу опасности. ПДК в атмосферном воздухе – 0,01 мг/м 3 , в рабочей зоне – 1 мг/м 3 . В воздух помещений может поступать из мебели и полимерных материалов. Известны случаи, когда источником фенола в воздухе квартиры становились, например, детские игрушки.

Менее известный, но не менее опасный представитель ЛОС – стирол — вещество III класса опасности, обладающее общетоксическим и канцерогенным действием. ПДК стирола в воздухе помещений и в атмосфере — 0,04 мг/м 3 , воздухе производственных помещений – 30 мг/м 3 . Источником стирола могут служить предметы из некачественного АБС-пластика, в том числе бытовая техника, шумо- и теплоизоляционные материалы.

Далеко не все летучие органические соединения так опасны, как фенол и стирол. Среди них есть вполне безобидные вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации в воздухе. Большой класс летучих органических соединений – терпеноиды. К ним, например, относятся α-пинен и борнилацетат – именно благодаря этим веществам так приятно находиться в сосновом или пихтовом лесу.

Отбор проб воздуха помещений для анализа на летучие органические соединения проводится с помощью аспиратора или специального насоса, прокачивающего воздух из помещения через сорбционные трубки, заполненные специальным сорбентом, способным задерживать молекулы органических соединений.

При поступлении в лабораторию, сорбционные трубки с пробами регистрируются и передаются на анализ.

В ходе анализа при помощи термодесорбера, летучие органические вещества десорбируются, разделяются в хроматографе и регистрируются масс-детектором. Вещество идентифицируется по его масс-спектру, а концентрации определяются при помощи заранее построенной градуировочной кривой.

1,2,4,5-тетраметилбензол
1,2,4-триметилбензол
1,4-диизопропилбензол
нафталин
стирол
декан
додекан
нонан
октан
ундекан
гексадекан
циклогексан
α-пинен
3-карен
камфен
1-октанол
2-пропанол
1,2-дихлорэтан
бутилацетат
этилацетат
бутанол-2
бензальдегид
гексан
циклогексанон
этилбензол
метилбензол (толуол)
фенол
бензол
крезол (м-,п-,о-)
ксилол (м-,п-,о-)
диметилфталат
сумма ЛОС

Качественный анализ воздуха в квартире, офисе или на производстве может проводиться совместно с измерением концентраций некоторых ЛОС или сам по себе.

Качественный анализ позволяет с высокой степенью достоверности идентифицировать до 2500 различных веществ, присутствующих в воздухе помещения даже в очень низких концентрациях.

Кроме того, анализ полученной хроматограммы позволяет делать предположения о происхождении обнаруженных веществ – откуда может выделяться такой спектр веществ, и как с этим бороться…

источник

Летучие органические соединения в сточных водах образуются вследствие небрежного отношения промышленных предприятий к вопросам экологии. Естественно, это не единственные источники, но определяющие. Игнорирование современных требований к утилизации отходов производства – распространенное явление, требующее особого контроля со стороны органов надзора.

Наибольшую угрозу для окружающей среды представляют организации, производящие или перерабатывающие химические материалы:

нефтепродукты;
краски;
клеи;
лаки;
растворители;
яды;
минеральные удобрения;
парфюмерию;
газированные напитки и др.

В результате деятельности этих предприятий активно вырабатываются бензолы, дихлорэтан, толуол, тетрахлористый углерод, дихлорбензол и другие ЛОС. Аварии на производствах в разы увеличивают их выброс по сравнению с обычным сливом отходов. Вред от летучих органических соединений в сточных водах огромен. Они очень быстро распространяются. Чем больше концентрация ЛОС, тем выше вероятность, что значительная часть этих веществ попадет в источники питьевой воды. Регулярное потребление жидкости, содержащей летучие соединения, может спровоцировать рак, заболевания печени, почек и нервной системы.

Регламентирующий летучие органические соединения в сточных водах ГОСТ предписывает максимально допустимые пределы их концентрации для конкретных промышленных отраслей. Способ очистки определяется на основании всестороннего анализа объекта. Специалисты тщательно изучают пробы воды, после чего составляют отчет с подробными рекомендациями.

В нефтеперерабатывающем производстве наибольшее распространение получила промывка дымовыми газами. Когда речь идет о веществах, поддающихся разложению, можно применить методы биологической очистки. Однако учитывая высокую стоимость этих процедур, к ним обычно прибегают уже на заключительной стадии фильтрации. Какой бы ни был выбран способ очистки, летучие органические соединения в сточных водах не исчезают бесследно. Они распадаются, образуя новые комбинации, которые могут быть не менее опасными.

Для удаления новообразованных органических структур прибегают к экстракции. Этот процесс проводят в насадочной колонне при температуре 75°С и атмосферном давлении. В качестве экстрагента (растворителя) используют диметилдиоксан, который прогоняют под вакуумом. По завершении экстрации этого вещества остается достаточно много. Убирают его путем отгонки в тарельчатой колонне.

Попытки снизить содержание летучих органических соединений в сточных водах аэробными методами считаются малоэффективными и даже вредными. Например, при наличии комбинаций ароматических веществ такая обработка может привести к сильному пенообразованию. Не исключено серьезное загрязнение воздуха.

Намного эффективнее проявила себя при решении подобных задач эвапорация. Эту процедуру широко используют для извлечения фенолов из стоков коксохимических комбинатов. Суть способа в том, что воду нагревают до кипения и направляют в колонну с насадкой. Там она контактирует с паром, который подается навстречу. В результате перемешивания летучие вещества превращаются в газ.

Очистка стоков от ЛОС – сложная задача, требующая профессионального подхода. Серьезные штрафы для предприятий – это вторично. Гораздо хуже, что каждый раз по окружающей среде наносится очередной ощутимый удар. Больше про летучие органические соединения в сточных водах, методы определения и очистки вы можете узнать на страницах нашего сайта.

источник

Методические указания по определению концентраций химических веществ в воде предназначены для использования органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора при осуществлении государственного контроля за соблюдением требований к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, водохозяйственными организациями, производственными лабораториями предприятий, контролирующими состояние водных объектов, а также научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены водных объектов.

Включенные в сборник методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОСТа 8.010-90 «Методики выполнения измерений», ГОСТа 17.0.0.02-79 «Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения». В сборнике приведены методики по измерению концентраций 40 химических веществ.

Методические указания одобрены и приняты на совместном заседании группы Главного эксперта Комиссии по санитарно-гигиеническому нормированию «Лабораторно-инструментальное дело и метрологическое обеспечение» Госкомсанэпиднадзора России и бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии «Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды».

Первым заместителем Председателя

заместителем Главного государственного

санитарного врача Российской Федерации

Дата введения: с момента утверждения

4.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Методические указания
по хромато-масс-спектрометрическому определению
летучих органических веществ в воде

Настоящие методические указания устанавливают количественный хромато-масс-спектрометрический анализ воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения для определения в ней содержания летучих органических соединений в диапазоне концентраций 0,001 — 0,2 мг/дм 3 .

Физико-химические свойства веществ и их гигиенические нормативы представлены в табл. 1.

Методика обеспечивает выполнения измерений с погрешностью, не превышающей ± 25 %, при доверительной вероятности 0,95.

Измерение концентраций летучих органических соединений основано на извлечении их из воды газовой экстракцией, концентрации на твердом полимерном адсорбенте, последующей термической десорбции, криогенном фокусировании в капилляре, газохроматографическом разделении на стеклянной капиллярной колонке и идентификации по масс-спектрам.

Нижний предел измерения ароматических углеводородов в объеме пробы 0,05 мкг; галогенсодержащих соединений 0,07 мкг; четыреххлористого углерода 0,1 мкг; кислородосодержащих соединений 0,1 мкг.

Определению не мешают присутствие диоксида углерода, этанола, пентана, гексана, 2-й 3-метилоктанов, нонана.

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы.

Хромато-масс-спектрометр с магнитным или квадрупольным масс-анализатором

Компьютерная система, обеспечивающая сбор и хранение всех масс-спектров в процессе проведения хромато-масс-спектрометрического анализа

Весы аналитические ВЛА-200

Посуда стеклянная лабораторная

Шприц стеклянный вместимостью 100 см 3

Гайки накидные с прокладками из витона (диаметр отверстия 6,3 мм)

Колонка стеклянная капиллярная хроматографическая длиной 50 м, внутренним диаметром 0,36 мм, покрытая неподвижной фазой SE-30 с толщиной пленки 0,25 мкм

Капилляр стеклянный U-образный длиной 140 мм и диаметром 0,7 мм

Капилляр стеклянный толстостенный длиной 200 мм, наружным диаметром 6,3 мм и внутренним диаметром 0,5 мм

Прибор стеклянный с пористой пластинкой для газовой экстракции длиной 550 мм и диаметром 20 мм

Сосуд Дьюара стеклянный высотой 80 мм и внутренним диаметром 25 мм

Трубки сорбционные из молибденового стекла длиной 200 мм и диаметром 5 и 6 мм

Электропечь трубчатая длиной 160 мм и диаметром 13 мм

Гелий газообразный марки А в баллоне

Заглушки из фторопласта для сорбционных трубок

Мешочки для активированного угля марлевые

Активированный уголь любой марки

Вода артезианская (дополнительно очищенная кипячением)

Силикагель КСК, крупнозернистый

Физико-химические свойства и гигиенические нормативы соединений

Тенакс GC, зернением 0,2 — 0,25 мм фирмы «Alltech Associates», США

Углерод четыреххлористый, х.ч.

Хлороформ, бромдихлорметан, дибромхлорметан, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, бромоформ — реагенты для хроматографии фирмы «Alltech Assotiates» (США)

4.1. При работе с реактивами соблюдают требования безопасности, установленные для работы с токсичными, едкими и легковоспламеняющимися веществами по ГОСТу 12.1.005-88.

4.2. При выполнении измерений с использованием хромато-масс-спектрометра соблюдают правила электробезопасности в соответствии с ГОСТом 12.1.019-79 и инструкцией по эксплуатации прибора.

К выполнению измерений допускают лиц, имеющих квалификацию не ниже инженера-химика, с опытом работы на хромато-масс-спектрометре.

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

6.1. Процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят в нормальных условиях согласно ГОСТу 15150-69 при температуре воздуха (20 ± 10) °С, атмосферном давлении 630 — 800 мм рт. ст. и влажности воздуха не более 80 %.

6.2. Выполнение измерений на хромато-масс-спектрометре проводят в условиях, рекомендуемых технической документацией к прибору.

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: приготовление сорбционных трубок, приготовление растворов, подготовка хроматографической системы, установление градуировочной характеристики, отбор проб.

Сорбционную трубку заполняют полимерным сорбентом тенакс, закрывают концы тампонами из стекловаты, помещают в нагретую до 300 °С трубчатую электропечь и выдерживают в токе гелия при скорости 15 см 3 /мин в течение 24 часов. По окончании кондиционирования трубки с заглушёнными концами помещают для хранения в промытый и тщательно просушенный эксикатор, на дно которого насыпан слой сухого силикагеля КСК, а по бокам расположены марлевые мешочки с активированным углем.

Исходный раствор ацетона в воде (с = 1 мг/см 3 ). 50 мг ацетона вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.

Рабочий раствор ацетона в воде (с = 4 мг/дм 3 ). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.

Исходный раствор бензола, толуола, этилбензола, о-, м-, п-ксилолов и стирола (с = 1 мг/см 3 ). 50 мг каждого из ароматических соединений вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят этиловым спиртом до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.

Рабочий раствор бензола, толуола, этилбензола, о-, м-, п-ксилолов и стирола (с = 4 мг/дм 3 ). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.

Исходный раствор галогенсодержащих веществ (с = 1 мг/см 3 ). 50 мг каждого из соединений вносят в мерную колбу вместимостью 50 см 3 , доводят этиловым спиртом до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при +4 °С.

Рабочий раствор галогенсодержащих веществ (с = 4 мг/дм 3 ). 1 см 3 исходного раствора вносят в мерную колбу вместимостью 250 см 3 , доводят артезианской водой до метки и перемешивают. Срок хранения — 1 месяц при 4 °С.

7 .3. Подготовка хроматографической системы

На крышке термостата газового хроматографа устанавливают штатив с вертикально закрепленной на нем трубчатой электропечью, внутри которой помещают толстостенный стеклянный капилляр, к которому подводят газ-носитель гелий. Выход капилляра с помощью накидных гаек с прокладками из витона соединяют с U -образным стеклянным капилляром, который, в свою очередь, подсоединяют непосредственно к стеклянной капиллярной хроматографической колонке. После того, как газовая линия хроматографической системы проверена на отсутствие утечек гелия, закрывают дверцу термостата хроматографа и проводят кондиционирование хроматографической колонки в токе гелия, поднимая температуру термостата со скоростью 6 °С/мин до 250 ° С. Колонку выдерживают при этой температуре в течение суток. После охлаждения термостата хроматографа до комнатной температуры выход колонки подсоединяют к молекулярному сепаратору масс-спектрометра и записывают нулевую линию. При отсутствии заметных флуктуаций система готова к работе.

7 .4. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают на градуировочных растворах летучих органических соединений в воде. Она выражает зависимость площади пика (безразмерные компьютерные единицы) от концентраций (мг/дм 3 ) каждого соединения и строится по 4-м сериям градуировочных растворов. Для этого в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 в соответствии с табл. 2 помещают исходные растворы каждого из соединений, доводят артезианской водой до метки и перемешивают.

Градуировочные растворы для установления градуировочной характеристики при определении концентраций летучих органических веществ

источник

При поступлении в лабораторию, сорбционные трубки с пробами регистрируются и передаются на анализ.

1,2,4,5-тетраметилбензол
1,2,4-триметилбензол
1,4-диизопропилбензол
нафталин
стирол
декан
додекан
нонан
октан
ундекан
гексадекан
циклогексан
α-пинен
3-карен
камфен
1-октанол
2-пропанол
1,2-дихлорэтан
бутилацетат
этилацетат
бутанол-2
бензальдегид
гексан
циклогексанон
этилбензол
метилбензол (толуол)
фенол
бензол
крезол (м-,п-,о-)
ксилол (м-,п-,о-)
диметилфталат
сумма ЛОС

источник

Летучие органические соединения (ЛОС) – это группа химических соединений, в основе которых лежит карбон. Они могут легко испаряться при комнатной температуре. Большинство людей способны чувствовать на запах высокий уровень некоторых ЛОС, однако по большей части ЛОС не имеют запаха вообще.

В повседневной жизни используются тысячи различных химикатов, содержащих ЛОС. Это, в частности, ацетон, бензин, этиленгликоль, метиленхлорид, перхлорэтилен, толуол, ксилол и др.

Большинство обычных предметов в наших домах выделяют ЛОС. Это могут быть различные материалы (клеи, краски, лаки, растворители, изделия из дерева, из фанеры, ДСП, ткани на мебели, ковры и т.д.), бытовая химия (освежители воздуха, средства для чистки и дезинфекции), косметика и средства гигиены, нафталин, нефтепродукты (мазут, газолин), выхлопные газы автомобиля. Также летучие органические соединения могут испаряться во время приготовления пищи, химической чистки, курения, в процессе использования неэлектрических подогревателей воздуха, копировальных аппаратов и др.

Исследования показали, что уровень ЛОС в помещениях в 2-5 раз выше, чем на улице. Концентрация ЛОС в помещениях зависит от многих факторов, в частности от:

количества ЛОС в предметах использования
скорости, с которой испаряются определенные ЛОС
объемов воздуха в помещении
уровня вентиляции
концентрации ЛОС на улице.

Риск для здоровья от вдыхания ЛОС зависит от того, как много их в воздухе, как долго и как часто вы дышите ими. Ученые выделяют два типа длительности воздействия ЛОС: кратковременный – несколько часов или дней – и долговременный (хронический) – годы или даже всю жизнь.

Вдыхание небольшого количества ЛОС в течение длительного времени может повысить риск возникновения проблем со здоровьем. Некоторые исследования утверждают, что ЛОС негативно влияют на людей, страдающих астмой, или особенно чувствительных к химическим соединениям.

ЛОС относятся к группе химических соединений. Каждое химическое соединение имеет собственную токсичность и способность влиять на здоровье.

Обычно симптомы поражения ЛОС такие:

при кратковременном воздействии большого количества ЛОС

раздражение глаз, носа и горла
головная боль
тошнота
головокружение
ухудшение симптомов астмы

при длительном воздействии

развитие раковых опухолей
поражения печени
поражения почек и центральной нервной системы

Лучший метод защиты здоровья – уменьшение в помещении количества предметов и материалов, содержащих ЛОС. Если вам кажется, что вы заболели болезнью, вызванной ЛОС, устраните источники ЛОС из помещения. Если симптомы болезни останутся, обратитесь к врачу.

Ученые Департамента здоровья Миннесоты (США) установили значение риска для здоровья некоторых ЛОС. Значение риска – это уровень концентрации химических соединений или их смесей в воздухе, который вряд ли будет представлять риск или негативно влиять на здоровье людей при длительном воздействии.

Большинство исследований проводили с отдельными соединениями. О влиянии их комбинаций известно гораздо меньше. Поскольку токсичность каждого ЛОС разная, для ЛОС как группы нет определенного безопасного уровня.

Наиболее уязвимы к раздражениям и болезням, которые могут вызвать ЛОС, люди, имеющие проблемы с органами дыхания (астматики), дети, старики и люди с повышенной чувствительностью к химикатам.

Измерить общий уровень количества летучих органических соединений в помещении можно с помощью специальных приборов, но это не решит проблемы с загрязнением воздуха ЛОС. К тому же, такие приборы еще не получили широкого использования. Первый шаг, который вы можете сделать самостоятельно вместо измерения, – осмотреть дом и выявить обычные источники ЛОС. Проблематичными могут быть недавно приобретенные предметы быта и материалы – ковры, мебель, краска, пластик или электронные устройства. Они выделяют больше ЛОС.

Как только вы определили возможные источники ЛОС, можно перейти ко второму шагу – уменьшение влияния ЛОС. Если вы не можете самостоятельно определить источники, пригласите профессионалов, специализирующихся на этом.

Наиболее эффективным будет избавиться от предметов и материалов, выделяющих ЛОС. Если большинство из них выделяет ЛОС за короткий промежуток времени, то будут загрязнять воздух и в дальнейшем.

Чтобы уменьшить влияние ЛОС, вам необходимо:

Установить контроль над источниками ЛОС.

Уменьшите количество или совсем уберите из помещения предметы, которые выделяют ЛОС. Покупайте такие предметы, которые могут выделять ЛОС, в безопасности которых вы уверены, и следуйте инструкции на упаковке. Уберите из дома химические средства, которыми не пользуетесь, поскольку из некоторых во время хранения в закрытых контейнерах в воздух помещения могут просачиваться ЛОС.

Контролировать параметры климата и обеспечивать доступ в помещение свежего воздуха.

Можно улучшить вентиляцию в помещении, открыв двери и окна, использовать вентилятор, чтобы увеличить количество свежего воздуха. Поддерживайте температуру и влажность воздуха настолько низкими, как только возможно. При теплой температуре и высокой влажности ЛОС выделяются больше.

Если есть возможность, то делать ремонт лучше всего, когда в помещении никого нет или когда можно обеспечить хорошую вентиляцию.

Итак, наиболее эффективный способ нормализации уровня ЛОС в воздухе жилья – уменьшить количество потенциальных источников ЛОС и увеличить объем свежего воздуха в помещении.

Научно-сервисная фирма «ОТАВА» предлагает уникальную для Украины услугу по определению качества воздуха в помещении . При исследовании воздуха в квартире специалисты определяют весь спектр вредных органических веществ:

более 400летучих органических веществ, которые являются типичными загрязнителями домашнего воздуха (в том числе и фенол);
более 500 000 органических веществ, которые могут быть идентифицированы по базам масс-спектров Национального института стандартов и технологии США.

источник

Анализ циркуляционной воды за этот период подтвердил, что она сильно загрязнена органическими и неорганическими примесями. ХПК колебалось от 24 000 до 94 000, прокаленный остаток составлял 60 000, взвешенные вещества — 3000—20 000 мг/л. Из органических примесей в воде обнаружены летучие кислоты (1000—4000), альдегиды (50—375), анол (30—175 мг/л) и небольшие количества анона.[ . ]

Анализ данных о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации показывает, что суммарное количество выбросов в атмосферу от промышленных источников в 1991 г. составило около 32 млн т вредных веществ. В выбросах содержатся специфические ВВ с достаточно высокой токсичностью: сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)пирен, сероводород и др. Их количество не превышает 2 % от общей массы выбросов.[ . ]

Анализ летучих веществ при испарении в автоклавах. Для концентрирования летучих органических веществ по методу испарения авторы в работе [107] применили автоклав, заполненный почти на две трети анализируемой водой, а третья часть остается свободной. Автоклав нагревают до 160—180 °С, при этом устанавливается давление в 5—15 атм. Затем с помощью герметичного шприца отбирают 2 мл газовой фазы, вводят в газовый хроматограф и анализируют в обычных условиях.[ . ]

Для анализа вод, содержащих органические вещества в •очень малых концентрациях, рекомендуется метод, в котором эти вещества сначала сорбируются активным углем, а затем .десорбируются тем или иным растворителем. При этом некоторые органические вещества углем не извлекаются, а часть летучих веществ теряется в последующих операциях. Если содержание летучих веществ относительно велико и общая концентрация органических веществ допускает предварительную дистилляцию (например, из объема 2—5 л), то лучше сначала произвести дистилляцию, как описано в предыдущем разделе, а сорбции на угле подвергать лишь фракцию нейтральных веществ.[ . ]

Для анализа летучих соединений серы чаще других испйльзу-, ют стеклянные или тефлоновые колонки [279], хотя (в отличие от. неорганических соединений серы) применение металлических колонок не вызывает существенных потерь анализируемой пробы. Для хроматографического разделения серусодержащих органических веществ используют в основном те же насадки, что и для определения низких концентраций углеводородов. Наиболее селективной неподвижной фазой для разделения летучих органических:, соединений серы и отделения их от углеводородов является ]3,р -оксидипропионитрил [279]. Однако эта чрезвычайно полярная фаза устойчива лишь до температуры 70 °С [12], а при более высоких температурах можно использовать селективные для сернистых соединений насадки, содержащие полифениловый эфир (устойчив до 400 °С) или колонку с карбораном.[ . ]

Схема анализа органических веществ подземных вод, основанная на экстракции хлороформом при различных pH нелетучих битумных компонентов, отгонке с водяным паром летучих веществ из кислой и щелочной сред и сорбции гумусовых веществ на активном угле, описана в работе [5]. Полноту выделения контролируют по общему органическому углероду. Данная схема дает наиболее полное представление о характере нелетучей части органических веществ, растворимой в хлороформе.[ . ]

Содержание летучих твердых частиц определяют путем прокаливания остатка при температуре 550°С в электрической муфельной печи. Остаток питьевой и природной воды, а также ил прокаливают в течение 1 ч, а для остатков проб сточной воды требуется только 20-минутное прокаливание. Потеря массы при прокаливании выражается в мг летучих веществ на 1 л, и остаток после прокаливания называют нелетучими твердыми частицами. Чашка для выпаривания, используемая при анализе на содержание летучих твердых частиц, и фильтровальный диск из стекловолокна должны быть подвергнуты предварительной обработке путем прокаливания в муфельной печи для определения точной первоначальной собственной массы. Летучие твердые частицы в сточных водах часто интерпретируют как меру содержания органических веществ. Однако это не совсем точно, так как при сгорании многих органических веществ образуется зола, а многие неорганические соли улетучиваются в процессе прокаливания.[ . ]

Результаты анализа (1997) выбросов наиболее распространенных в России вредных веществ от стационарных промышленных источников загрязнения атмосферного воздуха свелись к следующим показателям, млн т: диоксид серы — 5,71; оксиды углерода — 3,78; твердые вещества — 2,58; оксиды азота — 1,56; углеводороды (без летучих) — 1,10; летучие органические соединения — 0,90. Степень улавливания и обезвреживания выбросов в среднем 80,2 % [14].[ . ]

Количественный анализ по ИК-спектрам поглощения производится [2] так же, как и в фотометрии в видимой или УФ-об-ластях спектра — на основании закона Бугера—Ламберта—Бера (см. разделы 3.1—3.3). Для снижения Сн при анализе низких содержаний загрязняющих веществ в воздухе в ИК-спектрометрах применяют «многоходовые» газовые кюветы с системой зеркал, в которых световой луч многократно проходит длину кюветы (вплоть до 1 км), отражаясь от зеркальных поверхностей. Этим способом с помощью ИК-спектрометров можно определять на уровне ПДК в атмосфере и воздухе рабочей зоны неорганические газы (СО, С02, NH3, HCl, H2S, S02, 03 и др.), а также некоторые летучие органические соединения (формальдегид, метанол, пероксиацетилнитрат, муравьиная кислота и др.). На этой основе создано несколько газоанализаторов.[ . ]

Концентрирование летучих соединений. Наиболее разнообразны способы обогащения при анализе легколетучих веществ. Одним из простых приемов повышения чувствительности их определения, с одновременным удалением нелетучих органических веществ и минеральных компонентов, является использование форколонок— специальных приставок с различными носителями для удержания воды, солей [19—20]. Одна из возможностей повышения чувствительности — анализ равновесных паров. В наиболее простом варианте пробу анализируемой воды (2—50 мл) насыщают хлоридом или сульфатом натрия, помещают в пробирку (склянку), герметически закрывают резиновым колпачком. Раствор термостатируют при 50—60° С, отбирают шприцем через резиновый колпачок газовую фазу и хроматографируют.[ . ]

Целевые компоненты (летучие органические соединения и неорганические газы) реагируют с наполнителем индикаторных трубок, изменяя их цвет, а по длине окрашенного слоя (по заранее отградуированной шкале) судят о количестве (и концентрации в воздухе) определяемых веществ. Такие анализы проводят с помощью различного рода портативных газоанализаторов, наиболее распространенным из которых в России является универсальный переносной газоанализатор УГ-2 (рис. 111.16).[ . ]

Фактически, отнесение тех или иных соединений к этой группе довольно произвольное и основывается на газохроматографических данных. На практике, вещества считаются летучими, если их можно анализировать методом стриппинга с промежуточным концентрированием в ловушке. Вещества причисляют к группе соединений средней летучеста, если продувка менее эффективна вследствие низкого давления их паров, однако анализ посредством КГХ еще возможен. В основном, это соединения с молекулярными массами от 100 до 300 дальтон, обычно элюируемые из стандартных капиллярных колонок в температурном интервале между 80°С (после декана) и 320°С [1].[ . ]

Диал кил производные ртути летучи и поэтому могут быть удалены из растворов аэрацией при комнатной температуре и сконцентрированы на сорбентах типа СагЬо1гар или Тепах. Использование криогенной ГХ значительно повышает точность определения органической и неорганической ртути [443]. Однако эффективность алкилирования ртутьорганических соединений снижается за счет мешающего влияния высокого содержания в водных пробах растворенных органических веществ, сульфидов и хлоридов [263]. При анализе незагрязненных природных вод и атмосферных осадков мешающие эффекты не обнаружены [268]. Установлено также, что «прямое» этилирование позволяет выделять только «реактивную» метилртуть, составляющую 5—60 % от общего содержания метилртути. Поэтому для улучшения эффективности этил и-рования необходимо вводить стадию предварительной экстракции РОС, например метиленхлоридом (дихлорметаном) [390].[ . ]

П.21. Статический парофазный анализ пробы чистой воды с добавкой летучих органических веществ (концентрации компонентов на уровне 1 ppm); Перечень компонентов см. в табл. П.22.

Наиболее подробно изучен состав летучих органических компонентов воздуха городов. Сопоставление результатов тысяч анализов примесей воздуха многих десятков крупных и малых городов во всех регионах планеты говорит о большом сходстве качественного состава загрязняющих веществ. Это не удивительно, поскольку главным их источником служит автомобильный транспорт.[ . ]

Аналитические методы определения летучих примесей сравнительно хорошо разработаны многими исследователями [3]. Основной причиной этого является относительная легкость, с которой летучие органические вещества отделяются от водной среды, например, с помощью жидкостной экстракции или при продувании газом [4]. Концентрирование и отделение нелетучих органических примесей, присутствующих в микрограммо-вых количествах в виде сложных смесей в водных растворах, более трудоемко и сложно. Для концентрирования нелетучих органических веществ в водных пробах используют адсорбцию [5], вымораживание [6], обратный осмос [7], вакуумную дистилляцию [8]. Жидкостная хроматография является основным методом анализа нелетучих органических веществ [3, 4, 8] вследствие успешного разделения сложных смесей этим методом.[ . ]

Кроме того, как уже упоминалось, некоторые вещества образуют в высокоминерализованных водах соединения типа клатра-тов, для разрушения которых необходимы специальные условия. Так, например, бензол можно отогнать количественно только в том случае, если pH воды, из которой ведется отгон, не превышает 3. Некоторые органические вещества перегоняются с водяным паром как из щелочной, так и из кислой среды (например, фенолы). Поэтому для получения воспроизводимых результатов анализа фракций необходимо летучие продукты различной химической природы выделять из одного объема, последовательно изменяя pH раствора всегда в одном и том же порядке.[ . ]

Описано использование газовой хроматографии для анализа летучих углеводородов и их производных в загрязненном воздухе при производстве пластмасс [65—67], полимерных материалов, применяемых в бумажной промышленности [68], например в производстве слоистых пластиков [69], при термической деструкции пенополистирола [70], при переработке полистирола, фенопласта и сополимеров стирола, метилметакрилата и нитрила акриловой кислоты [71], при производстве полистирола [72—74]. В работе [72] удалось идентифицировать около 30 углеводородов, из которых большую часть составляют алкилбензолы Се—Сю. Очень важным приложением газовой хроматографии является анализ пра-дуктов неполного сгорания пластмасс, содержащих помимо различных органических соединений токсичные неорганические вещества, которые могут привести к тяжелым отравлениям даже при непродолжительном нахождении человека в такой атмосфере (оксиды углерода, хлор, фосген, оксиды азота, аммиак, хлористый водород, фтористый водород, синильная кислота и др.). Для анализа таких смесей загрязнителей наилучшие результаты дает использование метода ГХМС, а также сочетания метода газовой хроматографии с УФ- и ИК-анализом, ЯМР и термогравиметрии [75], газовой и жидкостной хроматографии [76]. Установлено, что основными газообразными продуктами сгорания пластиков являются СО, СОг и Н2 (небольшое количество), насыщенные алифатические соединения от СН4 до С4Н10, ненасыщенные алифатические углеводороды С2—С6, ароматические углеводороды Сб—С7, выделяющиеся в воздух при сгорании полиэтилена и полипропилена, а также пары синильной кислоты (сгорание полиуретанов и полиакрилатов), хлористого водорода (горение поливинилхлорида) и фторсодержащих органических и неорганических веществ, выделяющихся в воздух при термическом разложении и сгорании пластмасс на основе тефлона, и полиароматические углеводороды. Состав жидких продуктов горения пластмасс еще более сложен и в значительной мере определяется количеством вошедшего в реакцию кислорода. Основные компоненты этих смесей — алифатические насыщенные и ненасыщенные углеводороды, а также ароматические и полициклические углеводороды.[ . ]

Читайте также: 8 марта 5 анализ воды

Особенно широкое применение для газохроматографического анализа воздушных -загрязнений нашел метод фронтального неравновесного концентрирования, основанный на полном поглощении тяжелых примесей сорбентами с высокоразвитой поверхностью. Анализируемые вещества собираются в ловушках, содержащих небольшое количество сорбента (силикагель, активный уголь, полимерные сорбенты [50, 51]), а затем десорбируются в хроматографическую колонку. Расчет минимальной длины ловушки, т. е. длины, на которой полностью удерживаются все анализируемые тяжелые примеси, приведен в монографии [52], На основе простой теоретической модели процесса адсорбции паров летучих органических соединений на активном угле было выведено уравнение, связывающее теплоту адсорбции и время проскока микропримесей органических веществ при пропускании загрязненного воздуха через слой угля при комнатной температуре [53]. Выведенная закономерность позволяет с высокой точностью рассчитать количество адсорбента, необходимое для улавливания из воздуха микроконцентраций углеводородов, кетонов, спиртов, сложных эфиров, хлорированных углеводородов и других веществ при их содержании в загрязненном воздухе на уровне 10 4%.[ . ]

Метод ИК-спектроскопии иногда используют и при определении органических соединений в воздухе производственных помещений: анализируемый воздух пропускают через растворитель, прозрачный в области аналитических полос исследуемого вещества. Полученный раствор спектрофотометрируют и по калибровочному графику определяют концентрацию вещества. Для анализа летучих веществ используют многоходовые кюветы, имеющие длину оптического пути от метров до километров [492]. Твердые нерастворимые частицы пыли (кварц, каолин, карбид кремния, а также частицы в отработавших газах автотранспорта) анализируют методом таблетирования, запрессовывая образец в таблетку с КВг, прозрачный в ИК-области спектра, либо растворяя в растворителе, прозрачном в областях спектра, где находятся аналитические полосы поглощения анализируемого вещества [494].[ . ]

Специфика объектов окружающей среды как объектов химического анализа заставляет подчеркнуть их изменяющийся состав, многокомпонентность и многофазность. Известным примером может быть ключевая роль оксидов азота в образовании фотохимического смога, усиливающегося под влиянием азота и углеводородов. Множество протекающих в природной среде химических, биохимических и биогеохимических процессов предопределяет чрезвычайную сложность химико-аналитических исследований. Это необходимо учитывать при анализе жидких сред: растворов, суспензий, эмульсий, летучих и нелетучих твердых веществ, газов; при определении различных неорганических и органических веществ, исследований живого вещества. Принципиально важны пробоотбор, сохранение и консервация проб и пробоподготовка, необходимые для переведения всех компонентов пробы в форму, удобную для проведения анализа. Для этого используют все способы, применяемые в химическом анализе: измельчение твердых образцов, растворение, обработку реактивами, нагревание — все для полного извлечения определяемых компонентов. Например, при учете всех форм нахождения металлов в водах можно определить растворимые, суспендированные, общие и экстрагирующие металлы. Необходимо учитывать также способность ионов тяжелых металлов к гидролизу и гидралитической полимеризации и лигандный состав природных вод — наличие гуминовых кислот и, следовательно, формы существования в них металлов.[ . ]

Ход определения. Вариант 1 (при продувании воздуха) применим для анализа сточных вод с относительно невысоким содержанием летучих органических веществ и синтетических поверхностноактивных веществ.[ . ]

Если анализируемая вода содержит относительно большие количества летучих органических веществ, то рекомендуется начинать анализ с дистилляции-. Ее можно проводить сначала из кислой среды, потом, подщелочив дистиллят, из щелочной среды или, наоборот, сначала вести отгонку из щелочной среды, потом из кислой, подкислив дистиллят. Выбор зависит от того, преобладают ли в пробе летучие кислоты или летучие амины, и от того, желательно ли в процессе разделения отделить друг от друга летучие и нелетучие кислоты. Таким образом могут быть предложены два варианта.[ . ]

Газовая хроматография — идеальный метод исследования микропримесей летучих органических соединений [14, 15].[ . ]

Свободный или адсорбированный воздух, выделенный из почвы, подвергают анализу. Содержание в почвенном воздухе кислорода и углекислого газа обычно определяют непосредственно, а азота —по разности. Иногда в анаэробных условиях почвы интерес представляют газы ЫН3, Н2Э, С2Н2 и СН4, а также органические газообразные летучие вещества почвенной атмосферы, которые пока еще очень мало исследованы. Существует много методов определения газов — манометрический, вискозиметрический, кондуктометрический, флюоресцентный, адсорбционный, абсорбционный и др., которым посвящены специальные руководства (В. Г. Еремина, 1955; А. В. Соколов, 1958).[ . ]

На рис. 11.21 приведена хроматограмма, полученная при статическом парофазном анализе пробы чистой воды, в которую внесены летучие органические вещества (1 мкг/мл). На рис. 11.22 представлен результат анализа пробы сточной воды, сильно загрязненной углеводородами и ароматическими соединениями.[ . ]

Все реакторы рассчитаны на эффективное поглощение микропримесей токсичных веществ при обычной температуре в течение времени, необходимого для накопления в концентраторе достаточного для газохроматографического определения количества целевого компонента. Проверка работы реакторов на модельных смесях примесей летучих органических соединений показала, что свежеприготовленная насадка реактора № 1 (см. табл. Реактор № 2 (для анализа галогенорганических соединений) задерживает при отборе пробы воздуха мешающие примеси (углеводороды, азот-, кислород- и серуорганиче-ские соединения) еще дольше, чем реактор № 1.[ . ]

Чувствительность таких методов весьма высока — позволяет иногда определять вещество в количестве меньше 1 цг, и, кроме того, они удобны для определения веществ любого рода. Особенно целесообразно их применение для анализа металлов и летучих органических соединений. Использование таких методов для анализа воздуха все еще находится в начальной стадии, хотя в специальных случаях, например для определения бензпирена в городском воздухе, они уже получили широкое распространение.[ . ]

Часто перед аналитиком ставят задачу определить в пробе чистой или сточной воды летучие органические соединения, придающие запах воде, отдельно от нелетучих соединений. Для этой цели служит метод анализа летучих веществ при испарении. Пробу воды в герметическом сосуде приводят при постоянной температуре в равновесие с находящимся над ней объемом воздуха. Затем соответствующий объем газовой фазы переводят в обычную разделительную (ректификационную) колонку и анализируют. Количественные данные получают сравнением с результатами модельных опытов с теми же объемными соотношениями.[ . ]

Для того, чтобы увеличить чувствительность, прибегают к динамическому парофазному анализу, в ходе которого фазовое равновесие постоянно нарушается вследствие продувки сосуда с образцом инертном газом. Выдуваемые компоненты собирают на адсорбенте (например, на тенаксе) или улавливают в криогенной ловушке и затем вводят в газовый хроматограф после термодесорбции. Если статический ПФА применяется при анализе образцов, содержащих летучие примеси на уровне ppm, то динамический ПФА позволяет производить определение этих веществ на уровне ppb. Предварительная обработка пробы зачастую может помочь увеличить чувствительность и воспроизводимость результатов анализа. Наиболее известные методы такой обработки включают высаливание примесей сульфатом натрия или изменение pH пробы; при этом органические кислоты или основания переходят в газовую фазу [ 1 ].[ . ]

Метод газожидкостной хроматографии нашел широкое применение в санитарно-химическом анализе для определения микропримесей летучих органических веществ и водных растворах. Такими объектами анализа являются, например, природные и сточные воды, продукты питания, воздушная среда производственных помещений и т. п. Применяемые при этом детекторы позволяют определять примеси с концентрацией до 10 4О,о. Для определения более низких конценграций используются разнообразные методы предварительного концентрирования, а именно: экстракция, адсорбция, вымораживание, отдувка примесей газом в сочетании с поглощением в ловушке. Однако эти приемы удлиняют и усложняют анализ, а также увеличивают возможность загрязнения пробы.[ . ]

Глубинные подземные воды отличаются от вод поверхностных водоемов по содержанию в них органических и неорганических веществ. Минерализация подземных вод очень часто достигает сотен граммов на литр раствора (воды). Суммарное содержание органических веществ (включая летучие компоненты) в таких высокоминерализованных водах, как правило, составляет десятки миллиграммов на литр и очень редко достигает сотен миллиграммов на литр. Таким образом, органических веществ в подземных водах содержится на три порядка меньше, чем неорганических. Для отдельных групп веществ эти соотношения еще ниже. Так, содержание нелетучих битумных компонентов (извлекаемых хлороформом последовательно в кислой, нейтральной и щелочной средах), как правило, 1—30 мг/л, т. е. на четыре-пять порядков ниже, чем, например, содержание хлорид-ионов. Содержание индивидуальных органических и неорганических веществ различается еще больше. Так, содержание поваренной соли в высокоми-нерализованиых подземных водах на семь-восемь порядков выше, чем концентрации фенолов и бензола и на восемь порядков выше, чем известные конпентрации пиридина. Таким образом, количественное и качественное определение органических веществ в высокоминерализованных подземных водах полностью относится к той области аналитической химии, которая занимается количественным и качественным анализом микропримесей в массе основного вещества, а также отделением малых количеств определяемых веществ от больших количеств других компонентов [11-13].[ . ]

Патроны ДИАПАК предназначены для подготовки и концентрирования проб различной природы перед их анализом спектрофотометрическими, спектральными, электрохимическими, хроматографическими и другими методами. Патроны ДИАПАК позволяют Вам сконцентрировать ионы переходных и тяжелых металлов, углеводороды, пестициды, другие неорганические и органические соединения при анализе природных и сточных вод, а также летучие органические соединения—при анализе воздуха. Они позволяют выделить следовые количества лекарственных препаратов и их матаболитов из биологических жидкостей, установить концентрацию различных веществ в продуктах и напитках, существенно облегчат тонкие эксперименты, связанные с выделением и определением малых количеств биологически активных веществ, например витаминов, пептидов, гормонов и т.д.[ . ]

Объединенную пробу готовят из точечных проб При определении в почве поверхностно-распределяющихся веществ (ПХДД и ПХДФ, ПАУ, ГТХБ, тяжелые металлы, радионуклиды и др.) точечные пробы отбирают с помощью трубчатого пробоотборника послойно на глубине 0; 5 и 20 см массой до 0,2 кг. При оценке загрязнения почвы летучими соединениями или веществами с высокой способностью к вертикальной миграции (ХОС, нитрозамины и т.п.) пробы отбирают по всей глубине почвенного профиля и помешают в емкости, закрывающиеся герметичными крышками. При невозможности быстрого анализа пробы хранят в определенных условиях, описанных в методиках Заметим, что для хранения проб ХОС и других органических загрязнителей не следует использовать пластмассовые емкости. При необходимости в почву добавляют консервирующие средства, рекомендованные в каждом случае для конкрегных методик. Высушивание проб до постоянной массы осуществляют на воздухе смешением с безводным сульфатом натрия (80,81] или другими способами, после чего их просеивают для удаления посторонних предметов.[ . ]

Приведенные примеры показывают, что статический ПФА может быть успешно использован при разведочном анализе летучих органических веществ в загрязненных водах. Однако количественный анализ провести труднее.[ . ]

Выше отмечалось, что допущенные при отборе проб ошибки могут полностью исказить результаты химического анализа. Поскольку в воздухе индустриальных районов и производственных помещений содержится до нескольких сотен соединений различных классов, в том числе неорганические и органические газы, летучие органические соединения, аэрозоли, мелкодисперсные твердые частицы и др., универсального способа пробоотбора, позволяющего улавливать из воздуха загрязняющие вещества в различных агрегатных состояниях, не существует. Наибольшие методические трудности возникают при отборе проб органических супер-зкотоксикантов, так как основная часть их находится в воздухе одновременно в газообразной и аэрозольной фазах и содержится в очень низких концентрациях Исходя из этого большинство исследователей применяют для отбора проб воздуха одновременно фильтры и сорбенты [6-8]. При этом определяемое вещество вместе с пылью частично осаждается на фильтре, а частично улавливается сорбентом. Благодаря своей простоте этот прием широко применяется в анализе следовых количеств суперэкотоксикантов.[ . ]

Газовая экстракция (продувка с последующим улавливанием)’ относится к самым популярным способам пробоподготовки в анализе воды, особенно при определении газов и легколетучих органических соединений. Этот метод используют главным образом для анализа неполярных летучих органических соединений перед их газохроматографическим определением. Продуваемый через пробу воды инертный газ захватывает летучие органические соединения, которые затем улавливают на таких адсорбентах как тенакс или активный уголь, и/или конденсируют в криогенной ловушке. Ловушка с адсорбентом обычно встроена в десорбционную камеру, снабженную мощным нагревательным устройством, которое обеспечивает десорбцию сконцентрированных веществ. Схематическое изображение современной системы для выдувания примесей и их сбора в ловушке с последующем термодесорбцией приведено на рис. 11.95.[ . ]

Настоящие методические указания устанавливают методику хрома-то-масс-спеюрометрического количественного химического анализа атмосферного воздухадля определения в нем содержания летучих органических веществ в диапазоне концентраций 0,001-0,2 мг/м3 для стирола, ацетофенона и нафталина и 0,01—4,0 мг/м3 для других веществ.[ . ]

источник

Дополнительная профессиональная программа повышения квалификации «Определение летучих органических соединений методом газовой хроматографии»

«Определение летучих органических соединений

методом газовой хроматографии»

1 «Газовая хроматография (ГХ) и ее применение для определения органических соединений в воде»

Определение метода хроматографии, основные хроматографические характеристики для идентификации и количественного определения вещества в газовой хроматографии. Аппаратурное оформление метода газовой хроматографии. Примеры ошибок, которые могут возникать в процессе применения метода газовой хроматографии. Область применения газовой хроматографии.

Летучие органические соединения (ЛОС) – распространенные загрязнители водных объектов и питьевой воды. Нормативные документы, регулирующие содержание ЛОС в различных типах вод. Положения Постановления Правительства РФ № 000 от 01.01.01 г. Суммарный показатель «ЛОС». Методика измерений, ее основные характеристики. Основные этапы анализа ЛОС. Требования к отбору и хранению ЛОС. Особенности определения летучих органических соединений в воде.

2 «Анализ воды на содержание ЛОС»

Практическое занятие: ознакомление с методикой выполнения измерений массовых концентраций летучих органических соединений в пробах питьевых, природных и сточных вод ЦВ 3.12.59-2010 в форме собеседования. Практическое занятие: устройство для проведения динамической газовой экстракции, принцип работы, условия для проведения экстракции. Особенности построения градуировочных характеристик ЛОС. Демонстрация практических навыков по выполнению газовой экстракции ЛОС из водной пробы с последующим разделением компонентов на хроматографической колонке (с использованием реального образца или модельной смеси ЛОС). Записи при выполнении измерений концентраций летучих органических соединений в воде. Ответы на вопросы. Практическое занятие: контроль качества результатов измерений по ЦВ 3.12.59-2010. Нормативы контроля. Демонстрация выполнения контрольной задачи. Обсуждение полученного результата. Демонстрация карт Шухарта по результатам контрольных процедур измерений ЛОС. Практическое занятие: ознакомление с методикой выполнения измерений массовых концентраций ацетона и низкомолекулярных спиртов в пробах питьевых, природных и сточных вод ЦВ 3.12.58-2005 в форме собеседования. Практическое занятие: установка перегонки для извлечения ацетона и низкомолекулярных спиртов из водного образца методом отгонки с водяным паром (дистилляции). Отбор аликвоты образца, демонстрация практических навыков по проведению отгонки. Практическое занятие: демонстрация хроматографического анализа полученного дистиллята. Обработка результатов с использованием программы для обработки хроматографических данных хроматографа. Записи при выполнении измерений концентраций ацетона и низкомолекулярных спиртов в воде. Ответы на вопросы. Практическое занятие: контроль качества результатов измерений по ЦВ 3.12.58-2005. Демонстрация выполнения контрольной задачи. Нормативы контроля. Обсуждение полученного результата. Демонстрация карт Шухарта, построенных по результатам контрольных процедур измерений ЛОС. Практическое занятие: постановление правительства РФ № 000, определение суммарного показателя «ЛОС», формирование списка ЛОС из перечня показателей методик измерений ЦВ 3.12.59-2010 и ЦВ 3.12.58-2005. Вычисление суммы ЛОС.

3 Метрологическое обеспечение производства и система менеджмента в современной лаборатории.

Ответы на вопросы слушателей. Лекция-беседа по предлагаемым темам:

Система менеджмента лаборатории. Соблюдение требований ГОСТ ИСО/МЭК 17025 и Критериев аккредитации. Методики измерений. Оценка пригодности методик. Управление оборудованием. Обеспечение прослеживаемости. Управление документацией. Организация внутренних проверок в лаборатории. Обеспечение качества результатов в лаборатории. Анализ СМ лаборатории. Подготовка отчёта по анализу СМ и планирование мероприятий по улучшению. Учёт и документирование результатов исследований (испытаний) и измерений.

источник

Определение, источники поступления и закономерности образования летучих органических соединений в питьевых водах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, доктор химических наук Хромченко, Яков Леопольдович

Список принятых сокращений.

Раздел I. Летучие органические загрязнения питьевых вод и источников централизованного питьевого водоснабжения. Распространение, источники поступления и методы определения.

Глава 1. Литературный обзор.

1.2. Распространение и источники поступления летучих органических примесей в питьевых и природных водах.

1.3. Методы определения летучих органических загрязнений в воде.

1.3.1. Методы выделения и концентрирования летучих органических загрязнений из водных сред.

1.3.1.1. Экстракционное концентрирование.

1.3.1.2. Сорбционное концентрирование.

1.3.1.4. Другие методы выделения и концентрирования.

1.3.1.5. Сравнительные характеристики методов концентрирования летучих органических загрязнений из водных сред.

1.3.2. Газохроматографический анализ летучих органических загрязнений в воде.

1.3.3. Другие методы анализа летучих органических загрязнений в воде.

Глава 2. Определение летучих органических соединений в питьевых и природных водах методом капиллярной газовой хроматографии.

2.2. Выбор методологических подходов к анализу летучих органических соединений в воде.

2.3. Теоретическое обоснование процесса газохроматографического анализа летучих органических соединений в воде с применением газовой экстракции и сорбционного концентрирования.

2.4. Разработка метода газохроматографического анализа летучих органических соединений в воде.

2.4.1. Разработка условий газохроматографического разделения летучих органических соединений.

2.4.2. Разработка условий газовой экстракции и сорбционного концентрирования летучих органических соединений.

2.4.3. Методика газохроматографического определения летучих органических соединений в воде.

2.4.4. Изменение состава летучих органических соединений в процессе хранения и транспортирования водных проб.

2.4.5. Идентификация и количественный анализ летучих органических соединений.

Глава 3. Применение разработанной методики ГЖХ-определения летучих органических соединений для контроля качества питьевых вод на водопроводных станциях.

Раздел И. Летучие галогенорганические примеси питьевых и природных вод. Методы контроля, источники поступления и закономерности образования.

Глава 4. Литературный обзор.

4.2. Источники поступления и закономерности образования летучих галогенорганических загрязнений в питьевой воде.

4.3. Определение летучих галогенорганических загрязнений в воде.

Глава 5. Метод технологического контроля летучих галогенорганических соединений в питьевых и природных водах.

5.2. Газохроматографическое разделение летучих галогенорганических соединений.

5.3. Выделение и концентрирование летучих галогенорганических соединений.

5.4. Измерение коэффициентов распределения летучих галогенорганических соединений.

5.5. Методика технологического контроля летучих галогенорганических соединений.

Глава 6. Влияние условий подготовки питьевой воды на образование летучих галогенорганических соединений.

6.1. Влияние условий обеззараживания воды на образование летучих галогенорганических соединений.

6.1.2. Влияние дозы хлора на концентрацию летучих галогенорганических соединений в воде.

6.1.3. Влияние действия различных хлорреагентов на концентрацию летучих галогенорганических соединений в воде.

6.1.4. Влияние аммонизации на концентрацию летучих галогенорганических соединений в воде при ее хлорировании.

6.1.5. Влияние озонирования на концентрацию летучих галогенорганических соединений в воде при ее обеззараживании.

6.2. Влияние органических примесей исходных природных вод на образование токсичных летучих галогенорганических соединений в питьевых водах при хлорировании.

6.3. Влияние неорганических примесей исходных природных вод на образование токсичных летучих галогенорганических соединений в питьевых водах при хлорировании.

6.4. Влияние условий реагентной обработки воды на образование летучих галогенорганических соединений.

6.5. Расчетная модель образования хлороформа в питьевой воде.

Глава 7. Методы снижения концентрации летучих галогенорганических соединений в питьевой воде.

7.1. Применение сорбции на угольных фильтрах.

7.2. Применение аэрации для очистки воды от летучих галогенорганических соединений.

7.3. Предотвращение образования летучих галогенорганических соединений в питьевой воде.

Раздел III. Влияние содержания общего органического углерода в исходных природных водах на образование летучих галогенорганических соединений в питьевой воде.

Глава 8. Литературный обзор.

8.2. Определение суммы органических загрязнений в воде.

8.2.1. Разложение органических веществ жидкофазным окислением.

8.2.2. Разложение органических веществ под действием УФ-излучения.

8.2.3. Разложение органических веществ методом «сухого» сожжения.

8.3. УФ-спектрофотометрическое определение общего содержания органических веществ в воде.

8.4. Электрохимические методы определения общего органического углерода.

8.5. Другие методы определения общего органического углерода.

Глава 9. Разработка газохроматографического метода определения общего органического углерода в водных объектах.

9.2. Разработка термоокислительного реактора.

9.3 Разработка аналитической схемы проведения анализа общего органического углерода в воде.

9.4. Методика ввода проб и пробоподготовки при использовании аналитической схемы общего органического углерода.

Глава 10. Определение суммарного содержания органических примесей в воде.

Раздел IV. Новые подходы к организации контроля качества питьевых и природных вод.

Глава 11. Разработка Санитарных правил и норм «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 2.1.4.559-96).

11.2. Реализация регионального подхода к регламентации качества питьевой воды.

11.2.1. Рабочая программа производственного контроля качества питьевой воды.

11.3. Перечень нормируемых показателей качества питьевых и природных вод.

11.4. Организация лабораторных исследований качества питьевых и природных вод.

11.4.1. Организация контроля за качеством питьевой воды по СанПиН 2.1.4.559-96.

11.4.2. Организация расширенного исследования воды по СанПиН. 1.4.559-96.

11.5. Внедрение СанПиН 2.1.4.559-96 в Московской области.

Влияние хлорирования на качество воды в присутствии некоторых природных и техногенных примесей 2008 год, кандидат химических наук Васильева, Алла Ильинична

Совершенствование технологии хлорирования природных вод в целях повышения качества питьевой воды: на примере г. Волгограда 2008 год, кандидат технических наук Лебедев, Дмитрий Николаевич

Техногенные загрязнения источников питьевой воды и обеспечение ее качества: На примере Уфимского промузла 1998 год, кандидат технических наук Кантор, Лев Исаакович

Гигиенические аспекты использования дезинфектантов хлорпроизводного ряда в централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении 2004 год, кандидат медицинских наук Хачатуров, Аркадий Азатович

Научные основы медико-биологического мониторинга и гигиенической безопасности хлорорганических соединений и фенолов 2006 год, доктор биологических наук Нурисламова, Татьяна Валентиновна

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение, источники поступления и закономерности образования летучих органических соединений в питьевых водах»

В последние годы в нашей стране усложнилась экологическая обстановка. Вследствие техногенных загрязнений отмечается деградация качества воды природных водных объектов, используемых как источники централизованного питьевого водоснабжения. В последние десятилетия это привело к нарастанию опасных тенденций в изменении состояния здоровья населения.

Вместе с тем, недостаточно развита лабораторно-аналитическая база отрасли, что не позволяет обеспечить проведения контроля качества воды на современном уровне, а ее переоснащение связано с огромными затратами. При этом, эффективность и безопасность централизованного питьевого водоснабжения во многом обусловлены постоянным совершенствованием системы и методов контроля, анализа полученных результатов и их реализации. Это особенно актуально в связи с углубившимися региональными различиями в качестве питьевого водообеспечения населения. Для выбора адекватных технологических режимов очистки воды необходима своевременная, объективная и точная информация относительно качественного и количественного состава исходных природных вод и их правильная интерпретация.

К началу проведения настоящих исследований практически отсутствовала информация о характере загрязнения питьевых вод (ПВ), централизованно подаваемых населению в различных регионах России, токсичными летучими органическими соединениями (ЛОС), их номенклатуре, концентрации и источниках поступления.

Литературные данные показывают, что в водопроводной воде разных стран мира идентифицированы ЛОС, как присутствующие в исходных природных водах (например, алифатические, ароматические углеводороды и др.), так и образующиеся в процессе водоподготовки -так называемые, «вторичные» загрязнения — продукты обеззараживания и реагентной обработки воды, в частности, продукты хлорирования воды, такие как хлороформ, трихлорэтилен, 1,2-дихлорэтан и другие соединения, отсутствующие в природных водах (ПРВ).

Как показали проведенные нами исследования, присутствие в водопроводной воде ЛОС и летучих галогенорганических соединений (ЛГС) — продуктов хлорирования ПРВ — характерно и для отечественных систем централизованного питьевого водоснабжения. Поэтому весьма актуальной являлась задача определения степени загрязнения питьевых вод России указанными примесями и поиск возможностей снижения их концентрации в ПВ.

На первом этапе была необходима организация систематического контроля за содержанием летучих органических загрязнений и, в первую очередь, летучих галогеналканов в питьевых водах водопроводных станций, использующих различные по составу источники водоснабжения и применяющих различные технологии водоподготовки. Сложность анализа ЛОС (в т.ч., ЛГС) в воде обусловлена многообразием указанных компонентов при их близких физико-химических свойствах, а также необходимостью идентификации и количественной оценки весьма малых концентраций этих веществ.

В этой связи, на первом этапе исследований требовалась разработка селективных методов анализа воды, эффективных в отношении указанных примесей и применение этих методов для обследовании реальных водопроводных станций по технологическим стадиям обработки воды.

В литературе имеются данные, показывающие что на состав и количество ЛГС, образующихся в питьевой воде влияет валовое содержание органических веществ исходных ПРВ, в том числе, водного гумуса. В этой связи изучение изменения концентрации индивидуальных летучих органических примесей в ПВ было необходимо провести с учетом как технологических факторов, так и органического состава исходных ПРВ.

Получение при этом дополнительной объемной информации о составе питьевых вод в отношении ДОС, наряду со значительным расширением в последние годы научных представлений о влиянии водного фактора на здоровье человека, потребовали разработки нового федерального нормативного документа регламентирующего требования к ПВ, а также к методам и организации контроля качества питьевой воды.

Только применение комплексного подхода, включающего разработку методов контроля за содержанием ДОС и ЛГС в воде, проведение систематических натурных исследований ПВ на действующих водоочистных станциях, изучение источников поступления и закономерностей образования летучих галогеналканов в процессе водоподготовки на водопроводных станциях, разработка и применение методов анализа высокомолекулярных «предшественников» ЛГС в ПРВ, а также разработка нового нормативного документа, регламентирующего требования и процедуру контроля питьевых и исходных природных вод, могло бы существенно повысить качество и безопасность ПВ в отношении токсичных летучих органических загрязнений.

Целью настоящей работы явилось повышение качества питьевой воды путем разработки и применения в практике централизованного водоснабжения современных методов исследования летучих органических примесей в ПВ и ПРВ, изучения источников поступления указанных примесей в ПВ и закономерностей их образования в ходе водоподготовки, а также разработки подходов к совершенствованию нормативной базы питьевого водоснабжения. Для этого требовалось решение ряда целевых задач, в т.ч.: разработать необходимую контрольно-аналитическую базу для решения поставленных задач, в том числе, высокочувствительный универсальный метод определения ЛОС в воде; экспрессный селективный метод контроля за содержанием ЛГС в питьевых и природных водах, а также метод и оборудование для интегральной оценки содержания органических примесей, ответственных за образование токсичных ЛГС в питьевых водах при водоподготовке;

— определить с помощью разработанных методов уровень загрязнения ЛОС (ЛГС) водопроводной воды различных регионов России для выявления источников поступления и закономерности образования указанных примесей в ПВ;

— изучить влияние различных технологических и природных факторов на образование ЛГС в процессе обеззараживания воды с целью разработки рекомендаций по их удалению из питьевой воды или предотвращению их образования;

— разработать методологические контрольно-аналитические и организационные подходы к оценке доброкачественности и безопасности питьевой воды для нового федерального нормативного документа регламентирующего качество ПВ.

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований выявлены оптимальные параметры процессов выделения и концентрирования летучих органических примесей питьевых и природных вод методом непрерывной газовой экстракции, а также условия сорбционного концентрирования и криогенного ввода проб ЛОС в капиллярную газохроматографическую систему, которые легли в основу разработанной методики анализа летучих органических соединений в питьевых и природных водах;

2. Расчетным путем и на основе экспериментальных исследований оптимизированы основные параметры процесса выделения ЛГС из воды методом равновесного пара для их газохроматографического анализа, а также предложены методы снижения коэффициентов распределения ЛГС с целью повышения чувствительности анализа равновесного пара. Даны рекомендации по идентификации целевых компонентов по их коэффициентам распределения. Полученные результаты легли в основу разработанной методики анализа летучих галогенорганических соединений в питьевых и природных водах;

3. В результате экспериментальной оценки влияния условий водоподготовки на образование в питьевой воде ЛГС установлено, что летучие галогеналканы в питьевых водах неизменно образуются в ходе обеззараживания воды хлором. При этом количество хлороформа в питьевых водах России на 1 — 3 порядка, обычно, превышает содержание других летучих галогенорганических соединений.

Установлено, что с увеличением дозы хлора, а также величины рН природной воды концентрация ЛГС в питьевой воде возрастает. Установлено, что предотвращение образования ЛГС в питьевой воде (при обеспечении микробиологической безопасности ПВ) достигается при снижении дозы хлора при первичном хлорировании, отказе от первичного хлорирования или применении «дробного» хлорирования, применении преаммонизации и предварительного озонирования.

Установлено, что применение анионных и неионных флокулянтов при водоподготовке увеличивает концентрацию ЛГС, а при коагулировании воды с добавкой катионных полиэлектролитов, диссоциирующих в воде с образованием простых или замещенных ионов аммония, концентрация ЛГС в очищенной воде снижается. Предложен способ предотвращения образования летучих галогеналканов с помощью предварительной обработки воды флокулянтами.

Установлено, что очистка питьевой воды от образовавшихся ЛГС осуществима с помощью сорбционной очистки и/или аэрирования воды. Экспериментально установлены оптимальные основные параметры указанных технологических процессов.

4. Установлено, что ответственными за образование хлороформа при хлорировании воды являются оксосоединения, имеющие одну или несколько карбонильных групп, находящихся в мета- или пара-положении, а также соединения, содержащие фенольные группы, способные к мезомерному взаимодействию с ароматическим ядром с образованием карбонильных соединений. Предложена модель образования ЛГС при хлорировании указанных веществ;

5. Экспериментально установлено влияние неорганических примесей исходных природных вод на концентрацию ЛГС, образующихся при хлорировании воды.

Установлено, что катионы, способствующие образованию ЛГС, представлены металлами, способными к образованию прочных хелатных

ь 2+ соединений с органическими примесями ПРВ, например, А1 , РЬ и др. Предложена модель действия различных групп катионов и анионов на процесс образования ЛГС в водных растворах;

6. Разработан газохроматографический метод определения общего органического углерода, общего углерода, общего неорганического углерода, общего азота и общей серы в воде, основанный на высокотемпературном каталитическом окислении органических примесей. Предложено аппаратурное оформление метода.

7. Количественно оценена степень значимости основных факторов на процесс образования ЛГС в питьевых водах — общего содержания органических веществ в исходных природных водах, рН исходных вод, дозы хлора, применяемой для обеззараживания этих вод и времени контакта воды с хлором;

8. Разработаны новые контрольно-аналитические подходы к оценке качества питьевых и природных вод, которые легли в основу Санитарных правил и норм «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 2.1.4.559-96);

Практическая значимость работы.

Разработанные методы определения ЛОС, ЛГС, общего органического и неорганического углерода, общего азота и общей серы в воде и предложенное аппаратурное оформление этих методов создают основу для объективного контроля качества питьевых и природных вод, совершенствования технологии водоподготовки с целью устранения факторов, обусловливающих образование токсичных продуктов хлорирования питьевой воды.

Изучение источников поступления и закономерностей образования токсичных примесей в питьевой воде и разработка рекомендаций по их нейтрализации на основании полученных результатов, позволили снизить концентрацию ЛГС на десятках действующих водопроводных станций, в т.ч., в гг. Архангельск, Ярославль и др.

Данные измерения общего органического углерода на различных водных объектах позволили найти оптимальную концентрацию реагентов, определить продолжительность работы песчаных и гравийных фильтров и других параметров процесса питьевой водоподготовки.

Разработанные подходы к оценке качества питьевых и природных вод применены в Санитарных правилах и нормах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 2.1.4.559-96), введенных в действие с 1998 г.

Рекомендованный порядок выбора показателей для расширенного анализа питьевой воды по СанПиН 2.1.4.559-96 реализован Комиссией по питьевому водообеспечения населения Администрации Московской области и в других регионах Российской Федерации.

Работы выполнялись в Лаборатории тонкого органического синтеза им. акад. И. Н. Назарова Института органической химии им. Н. Д. Зелинского АН СССР и Научно-исследовательском институте коммунального водоснабжения и очистки воды.

На защиту диссертации выносятся следующие положения и результаты:

1. Метод определения летучих органических соединений в питьевых и природных водах, основанный на непрерывной газовой экстракции и криогенном вводе ЛОС в капиллярную аналитическую колонку, а также и результаты применения этого метода для изучения режимов водоподготовки на водопроводных станциях;

источник