Fotometrie v analýze vod

Stanovení chemických ukazatelů kvality vod

Požadavky kladené na kvalitu vody se řídí účelem jejího použití. Kvalitou pitné vody z hlediska mikrobiologických, biologických, fyzikálních a chemických ukazatelů se zabývala ČSN 75 7111 "Pitná voda", nyní nahrazená vyhláškou Ministerstva zdravotnictví č. 376/2000 Sb. o požadavcích na pitnou vodu. Hodnoty uvedené v těchto předpisech odpovídají :

NMH představuje hodnotu ukazatele jakosti vody, jejíž překročení vylučuje užití vody jako pitné (nejvyšší mezná hodnota).

MH představuje meznou hodnotu ukazatele jakosti pitné vody, jejímž překročením ztrácí voda vyhovující jakost. Překročení MH posuzuje příslušný orgán hygienické služby.

MHPR představuje meznou hodnotu referenčního rizika (tzv. pozdní toxické účinky)

DH představuje doporučenou hodnotu ukazatele.

Kvalita vody je popisována jednak za pomoci mikrobiologických a biologických ukazatelů a fyzikálních a chemických ukazatelů . Následující tabulky uvádí přehled vybraných fyzikálních a chemických ukazatelů pro pitnou vodu podle příl. č.1 k vyhlášce.

Tabulka 1: Fyzikální a chemické ukazatele zdravotně významné - anorganické

ukazatel	symbol	jednotka	NMH	MH	MHPR	DH
antimon	Sb	mg/l	0,005
arsen	As	mg/l	0,01
beryllium	Be	mg/l	0,001
bór	B	mg/l	1,0
bromičnany	BrO₃^-	mg/1	0,01		0,025
kadmium	Cd	mg/l	0,005
chrom	Cr	mg/l	0,05
měď	Cu	mg/l	1,0
kyanidy	CN^-	mg/l	0,05
fluoridy	F^-	mg/l	1,5
olovo	Pb	mg/l	0,01		0,025
mangan	Mn	mg/l	0,5	0,05
rtuť	Hg	mg/l	0,001
nikl	Ni	mg/l	0,02
dusičnany	NO₃^-	mg/l		50
dusitany	NO₂^-	mg/l	0,5
selen	Se	mg/l	0,01
stříbro	Ag	mg/l	0,05
chlór volný (organický ukazatel)	Cl₂	mg/l		0,3
chloritany (organický ukazatel)	ClO₂^-	mg/l		0,2

Tabulka 2: Fyzikální a chemické ukazatele jejichž zvýšené hodnoty mohou negativně ovlivnit jakost pitné vody

ukazatel	symbol	jednotka	NMH	MH	MHPR	DH
hliník	Al	mg/l		0,2
amonné ionty	NH₄⁺	mg/l		0,5
chloridy	Cl^-	mg/l	250	100
vodivost		mS/m		250
sodík	Na	mg/l		200
reakce vody	pH			6,5 až 9,5
sírany	SO₄^2-	mg/l		250
rozpuštěné látky	RL	mg/l		1000
barva				20
chuť				přijatelná
pach		stupeň		2
zákal	Z	NTU		5
železo	Fe	mg/l		0,2
chemická spotřeba kyslíku manganistanem	ChSK Mn	mg/l		3,0
nepolární extrahovatelné látky	NEL	mg/l	0,05
celkový organický uhlík	TOC	mg/l	5,0

Tabulka 3: Fyzikální a chemické ukazatele – látky, jejichž přítomnost v pitné vodě je žádoucí

ukazatel	symbol	jednotka	NMH	MH	MHPR	DH
vápník	Ca	mg/l		30		100
hořčík	Mg	mg/l		10		30
vápník a hořčík	Ca+Mg	mmol/l				0,9-5

Pro stanovení jednotlivých ukazatelů je vyhláškou stanovený určitý rozsah závislý na způsobu provozu zdroje pitné vody a na předpokladech o možné kontaminaci zdroje pitné vody. Rozsah analýz je upraven přílohou č. 2 k vyhlášce Ministerstva zdravotnictví č. 376/2000 Sb.

Ukazatele pitné vody (podle přílohy č. 1) se zjišťují postupem odpovídajícím metodám obsaženým v příslušných technických normách, při jejichž použití se má za to, že výsledek je co do záchytnosti, přesnosti a správnosti prokázaný. Při použití jiné než normové metody musí být doloženo, že výsledky získané takovou metodou jsou stejně spolehlivé a splňují ostatní podmínky uvedené v příloze č. 1. Ke kontrole hodnot ukazatelů stanovených v příloze č. 4 lze použít jen metody upravené v této příloze.

Použité analytické metody pro stanovení chemických a fyzikálních ukazatelů jakosti, u kterých jsou stanoveny příslušné parametry metod (viz příloha č. 1, část Ostatní podmínky), musí splňovat požadavek, aby byly schopny měřit koncentrace sledovaného ukazatele dané příslušným % limitní hodnoty (10, 25 %) a to se shodným minimálním procentem požadované přesnosti a správnosti. Výsledek se vyjadřuje za použití stejných jednotek a nejméně stejného počtu platných číslic, jako je uvedeno u hodnoty daného ukazatele v příloze č. 1.

Protože vyhláška přesně neurčuje metody použitelné pro stanovení ukazatelů jakosti pitné vody, je v principu možné použít libovolnou metodu vhodnou pro stanovení daného ukazatele. V případě sporu je nutno prokázat, že použitá metoda poskytuje výsledky podle požadavků v přílohách této vyhlášky. Principielně bezproblematické je tedy použití metod předepsaných příslušnými normami ČSN či nověji ISO normami, které jsou ovšem v současnosti pouze normami doporučenými, nikoli normami závaznými. V dalším textu se tedy budeme zabývat metodami použitelnými přímo v terénním nasazení s ohledem na maximální operativnost, důležitou zejména v okamžiku havárie či živelné pohromy. Vzhledem k technickým možnostem budou sledované ukazatele omezeny hlavně na fyzikální a chemické ukazatele anorganické povahy a nejjednodušší ukazatele organické povahy (viz tabulky č. 1-3).

Optimální možnost stanovení širokého spektra anorganických a organických znečištění z hlediska dosažitelné citlivosti a přesnosti i z hlediska mobility použitého vybavení poskytují kolorimetrické metody. Nejjednodušší metody využívající subjektivního vyhodnocení zabarvení testovacího materiálu (většinou ve formě testovacího proužku) prostým porovnáváním intenzity zabarvení se standardem či využitím jednoduchých komparátorů naráží na problém nízké přesnosti stanovení, umožňující pracovat principielně na zásadě odhadu určitého intervalu koncentrací, v němž se hodnota stanovovaného ukazatele pohybuje. Pro přesnější určení koncentrace je nutno využít objektivní metody, což vzhledem k miniaturizaci fotometrických přístrojů spojené s nízkou spotřebou elektronických prvků není v současné době problém. Existuje řada komerčně dodávaných mobilních fotometrů, které společně se specializovanými sety chemikálií umožňují s dostatečnou přesností a citlivostí stanovit většinu požadovaných ukazatelů kvality pitné vody přímo v terénu. Jedním z těchto přístrojů je fotometr PF-11 fy Macherey-Nagel, který budeme v tomto cvičení společně s příslušnými sety z řady Visocolor využívat pro stanovení většiny kationtů a aniontů podle tab.1-3. Výjimku tvoří Be a Hg, které jsou v požadovaných limitech stanovitelné speciálními spektrofotometrickými metodami (např. atomovou absorpční spektroskopií).

Analýza povrchových vod se principielně použitými metodami neliší od analýzy vody pitné. Pouze z hlediska možného většího rozsahu znečištění jak z hlediska kvality tak i kvantity znečišťujících látek je třeba sledovat při kompletní analýze širší rozsah ukazatelů a některé metody musí odpovídat potřebám stanovení vyšších koncentrací znečišťujících látek než je tomu u pitné vody. Typickým případem je analýza CHSK, která v případě pitné vody dostačuje v provedení manganometrickém, v případě povrchových vod je však rozhodující metoda bichromatometrická, která umožňuje oxidaci většího spektra i vyšší koncentrace organických látek. Pro hodnocení kvality povrchových vod existuje řada předpisů, nejdůležitější z nich představují Nařízení vlády č. 82/1999 Sb., které se zabývá zejména požadavky na čistotu vodárenských povrchových vod a ČSN 75 7221 „Klasifikace jakosti povrchových vod“, podle které jsou povrchové vody podle soustavy mezních hodnot charakteristických ukazatelů rozřazeny do 5 tříd podle svého znečištění:

• I. třída neznečištěná voda

• II. třída mírně znečištěná voda

• III. třída znečištěná voda

• IV. třída silně znečištěná voda

• V. třída velmi silně znečištěná voda

Mezi nejvýznamnější ukazatele znečištění kromě skupinových ukazatelů biochemické spotřeby kyslíku BSK₅ a chemické spotřeby kyslíku CHSK_Cr patří na rozdíl od vod pitných obsah amoniakálního a dusičnanového dusíku, celkový fosfor a saprobní index makrozoobentosu (biologický ukazatel). Norma ČSN 75 7222 „Kontrola jakosti povrchových vod“ mimo již zmíněné ukazatele řadí do skupiny nejvýznamnějších fyzikálních a chemických ukazatelů ještě teplotu, pH, konduktivitu, nerozpuštěné látky, rozpuštěný kyslík, chloridy, sírany, mangan, železo a vápník s hořčíkem. Stejně jako v případě stanovení kvality pitné vody je tato norma pouze přehledem doporučených metod, které vykazují požadovanou kvalitu a stabilitu získaných výsledků. Proto lze použít i alternativních metod, které ovšem musí poskytovat dostatečně přesné a správné výsledky.

Tabulka 4: Mezní hodnoty tříd jakosti povrchových vod podle ČSN 75 72221

Různé typy mobilních přístrojů určené pro orientační měření v terénu.

Fotometr PF-11 Visocolor

Kolorimetr HACH DR/850

Fotometr PC22 Lovibond

Turbidimetr HACH