Рекомендации по отбору и сохранению проб воды

Для отбора проб воды из поверхностного слоя моря чаще всего используют стеклянный пробоотборник. Рекомендуется использовать устройства различной конструкции, способные открываться и закрываться в погруженном состоянии. Пробы воды с глубинных горизонтов моря отбираются пластмассовыми батометрами различных конструкций емкостью от 2 л и более (например, 7-литровый батометр ИОАН, батометр Нискина). Батометры, укрепляемые на стальных, очищенных от смазки четыреххлористым углеродом тросах, либо из синтетических материалов, опускают с подветренного борта судна.

Пробы Зонных отложений отбирают грунтовыми трубками с пластмассовыми вкладышами (или без таковых) из верхней части керна или дночерпателем с захватом не менее 0,1 м², при этом из последнего берут пробу только из центральной части, которая не соприкасается со стенками дночерпателя.

Бентосные организмы отбираются драгой и дночерпателем. Пробы помещаются в стеклянные или полиэтиленовые емкости, обработанные азотной кислотой. Рыба и водоросли отбираются из только что поднятого трала. На мелководье и в прибрежной зоне пробы отбираются с помощью водолазов. Отобранные образцы укладываются в чистые полиэтиленовые пакеты с этикеткой и сразу замораживаются. Хранение производится при температуре не ниже -18° С.

Более подробные сведения по отбору и хранению проб для определения конкретных элементов приведены в соответствующих методиках (Методические…, 1979; Методические…, 1982; Методические…, 1984; Методические…, 1987; Методические…, 1988, Методы…, 1988; Руководство., 1993).

Консервация и хранение проб воды — достаточно сложная задача. Воды, в частности поверхностные и почти все виды сточных вод, чувствительны к изменениям, происходящим в них более или менее быстро в результате физико-химических, химических и биологических реакций, которые могут протекать в период между отбором пробы и ее анализом.

Природа и скорость этих реакций таковы, что если сразу не будут приняты необходимые меры предосторожности до и во время транспортирования и хранения проб, то полученные при анализе результаты будут отличаться от реальных концентраций. Следует подчеркнуть, что если есть какие-либо сомнения у аналитика, проводящего исследования пробы, или у специалиста, обобщающего результаты анализа, в отношении правильности выбранного метода консервации проб, условий их хранения и транспортировки, то следует получить убедительное доказательство правильного применения метода консервации и технологии хранения и транспортирования. Имеются определенные требования к методам консервации и хранения проб воды.

Причинами изменений проб воды могут быть:

• · бактерии, водоросли и другие организмы, которые могут поглощать некоторые соединения, находящиеся в пробе, или образовывать новые вещества. Такая биологическая активность влияет на содержание растворенного кислорода, углекислого газа, соединений азота, фосфора и иногда кремния;
• · некоторые соединения могут окисляться растворенным в воде кислородом или кислородом воздуха (например, органические соединения, двухвалентное железо, сульфиды);
• · некоторые вещества могут осаждаться (например, карбонат кальция, гидрат окиси алюминия, фосфат магния) или улетучиваться (например, кислород, цианиды, ртуть);
• · рН, электропроводность, содержание углекислого газа и т. п. могут изменяться при поглощении пробой углекислого газа из воздуха;
• · растворенные металлы или металлы в коллоидном состоянии, так же, как и некоторые органические соединения, могут адсорбироваться на поверхности стенок сосуда или на твердых частицах веществ, содержащихся в пробе;
• · полимеризованные вещества могут деполимеризоваться, и, наоборот, простые соединения могут полимеризоваться.

Продолжительность этих процессов зависит от химической и биологической природы пробы, ее температуры, бремени нахождения на свету, вида сосуда, промежутка времени между отбором пробы и ее анализом, условий транспортирования пробы. Поэтому очень важно принимать необходимые меры предосторожности для сведения к минимуму этих помех, а лучше всего анализировать пробу как можно быстрее.

Отметим, что оптимальные методы хранения проб менее эффективны для проб неочищенных сточных вод, чем в случае сточных вод после биологической очистки. Пробы поверхностных и подземных вод стабильны при хранении. Пробы питьевой воды еще менее чувствительны к биологическим и химическим реакциям при хранении. Нужно помнить, что хранение проб в течение длительного времени возможно только при определении ограниченного числа параметров. Методика хранения проб воды всегда зависит от аналитических методов, которые будут применяться.

Если будут исследоваться физико-химические параметры пробы, одной из простых мер предосторожности, которая, однако, недостаточна для всех случаев, является заполнение сосудов под пробку. Отсутствие воздуха под пробкой уменьшает взбалтывание содержимого сосуда при транспортировке проб.

Для микробиологического исследования сосуд не нужно заполнять пробой доверху. Таким образом предотвращается случайное загрязнение пробы, и перед исследованием проба может быть легко перемешана.

Сосуды с пробами, содержимое которых замораживают, доверху не заполняют.

Необходимо помнить, что сосуд для хранения пробы и его пробка не должны:

• · являться причиной загрязнения (например, сосуды из боросиликатного стекла или обычного натриевого стекла могут увеличивать содержание в пробе кремния или натрия);
• · абсорбировать/адсорбировать определяемый элемент (например, углеводороды могут абсорбироваться полиэтиленом сосуда; следы металла могут адсорбироваться на поверхности стеклянных стенок сосуда);
• · вступать в реакцию с соединениями, содержащимися в пробе (например, фтористые соединения могут реагировать со стеклом сосуда).

Применение непрозрачных или затемненных стеклянных сосудов может уменьшить отрицательное влияние света на пробы воды. Для отбора твердых или полужидких образцов следует использовать банки или широкогорлые бутыли.

Всегда предпочтительнее иметь набор сосудов для каждого определенного компонента. Этим сводится к минимуму риск перекрестного загрязнения пробы. Не следует использовать сосуды, В которых хранились пробы с высокой концентрацией какого-либо определяемого элемента, для хранения проб с его низкой концентрацией.

Для проверки правильности выбора сосуда для хранения проб и методики его очистки следует отбирать, консервировать, хранить и анализировать холостые пробы.

В общем случае новые стеклянные сосуды моют водой и моющими средствами для удаления загрязнений и упаковочного материала. Затем их промывают хромпиком и ополаскивают дистиллированной водой. Раствор хромпика из-за токсичности соединений хрома лучше не применять, а использовать только моющие средства, если они не загрязняют пробы. Полиэтиленовые сосуды наполняют раствором азотной или соляной кислоты 1 моль/л, оставляют вымачиваться на одни сутки и затем промывают дистиллированной водой или деионизированной водой. Для определения фосфатов, кремния, бора и ПАВ для очистки сосудов не следует применять моющие средства.

Для определения пестицидов, гербицидов и их следов используют сосуды из затемненного стекла, так как пластики (за исключением тефлона) оказывают мешающее влияние при анализе следов указанных веществ. Для этих анализов все сосуды моют водой с моющими средствами, ополаскивают водой и сушат в печи при 105 ° С в течение 2 ч, затем охлаждают, ополаскивают экстрагентом, используемым в анализе, и высушивают горячим воздухом или азотом. Очищать сосуды можно также вымачиванием в ацетоне в течение 12 ч, затем их ополаскивают водой и т. д.

Для консервации проб широко применяют охлаждение или замораживание. Этот метод действительно эффективен, если его применять сразу же после отбора проб. Охлаждение проб тающим льдом или в холодильнике при 2−5° С и хранение их в темном месте В большинстве случаев достаточно для хранения проб на период транспортирования, а также на небольшой период их хранения В лаборатории до начала анализа. Охлажденные пробы нельзя хранить долго, если это пробы сточных вод.

Замораживание до -20° С позволяет увеличить период хранения проб. Но в этом случае необходимо овладеть технологией замораживания и оттаивания проб, чтобы получить пробы без изменений. В этом случае лучше всего применять сосуды из пластика (например, полихлорвиниловые). Пробы в стеклянных сосудах не замораживают. Не следует замораживать пробы для микробиологического анализа. При отборе проб широко применяют фильтрацию для удаления взбешенных веществ, осадков, водорослей и микроорганизмов во время отбора или сразу после него. Обычно для фильтрации применяют бумажный фильтр. Мембранный фильтр следует использовать осторожно, так как различные тяжелые металлы и органические вещества могут абсорбироваться поверхностью мембраны, а растворимые соединения мембраны — выщелачиваются в пробу.

Консервируют пробы обычно добавлением в сосуд определенных химических соединений (кислот, щелочей, биоцидов) после отбора или заранее в пустой сосуд. В ряде случаев, например при определении кислорода, цианидов, сульфидов, необходима фиксация пробы на месте ее отбора. При консервации проб не следует применять экологически опасные соединения ртути. Некоторые консерванты (кислоты, хлороформ) рекомендуется использовать осторожно, учитывая опасность обращения с ними. Очень важно, чтобы все эти консерванты не создавали помех во время анализа. Лучше всего добавлять концентрированные растворы консервантов, что позволит в большинстве случаев не учитывать разбавленные пробы.

Как уже указывалось, невозможно установить единые требования к хранению проб. Продолжительность хранения, вид сосуда и эффективность хранения зависят не только от определяемых компонентов, но также и от природы пробы. В любом случае не должно быть значительной разницы между результатами определения сразу же после отбора пробы и результатами, полученными после хранения проб. Если имеется несколько методов консервации и хранения проб, то следует применить их к пробам воды из одного источника и выбрать оптимальный метод, который подходит для данного метода определения.

Сосуды, содержащие пробы, должны быть четко маркированы. Маркировка должна быть прочной, что позволит точно идентифицировать пробу в лаборатории. Необходимо отметить, что полевые записи, которые должны содержать многочисленные особенности при отборе проб (дату и время отбора пробы, природу и количество добавленного консерванта, условия отбора и т. п.), чрезвычайно важны для научных исследований качества воды, необходимы для правильного интерпретирования результатов анализа, но их можно легко перепутать и потерять.

Большое внимание уделяют транспортированию пустой тары для проб к месту отбора и наполненной — назад, в лабораторию для анализа. Эта тара для сохранения целостности пробы и уменьшения возможных повреждений при транспортировании может быть изготовлена из разных материалов — пенопласта, гофрированного картона и т. д. Крышки ящиков обычно обернуты изолирующим материалом для предотвращения давления на пробки тары. Летом, опасаясь биологических изменений, пробы хранят в холодильнике или их охлаждают с применением льда.

Если пробы невозможно исследовать в лаборатории сразу, их следует хранить в таких условиях, чтобы избежать любого загрязнения извне и предотвратить любые изменения их содержания. При приемке проб в лаборатории необходимо вести учет поступающих проб.

Последовательность при работе и отборе проб воды:

• · При гидрохимической работе, выполняемой непосредственно у исследуемого объекта (реки, озера, пруда), следует придерживаться определенной последовательности.
• · При взятии проб с поверхности:
  • 1. Определяется прозрачность и цвет воды при помощи диска и шкалы цветности (только при исследовании озер).
  • 2. Измеряется температура воды.
  • 3. Зачерпывается проба воды.
  • 4. Исследуется содержание в воде ионов водорода (рН), диоксида углерода (СО₂), карбонатных ионов (С0₃^2-) и фиксируется кислород.
  • 5. Наполняются водой бутылки (объемом 1 л) для дальнейшего анализа в лаборатории (не более ¾ объема емкости).
  • 6. Определяются органолептические свойства воды.
  • 7. При выполнении всех указанных работ заполняются соответствующие графы журнала.

При отборе проб воды с различных глубин:

• 1. Определяется прозрачность и цвет воды по диску и шкале цветов.
• 2. Опускается, выдерживается 10 минут и поднимается батометр.
• 3. Отсчитывается температура по дополнительному и основному термометрам.
• 4. Определяется рН, диоксид углерода, фиксируется кислород и, если возможно, определяется СО₂.
• 5. Батометр вновь опускается на ту же глубину, и взятой водой наполняется необходимое количество бутылок. При этом нет необходимости выдерживать батометр на исследуемой глубине.
• 6. Определяется Вкус и запах воды.
• 7. Все результаты записываются в журнал. В журнале в графе «Примечание» следует указать, каким консервантом консервирована вода в данной емкости, затем следует записать сведения о погоде, отметить наличие взвесей, их характер (глина, планктон), цветение воды и вообще все явления, необычные для исследуемого водоема, но имеющие место во время взятия пробы, а также какие-либо отступления от принимаемой методики и причины этого. Способ отбора воды зависит от глубины, с которой надо брать пробу. В реках и озерах проба воды с поверхности осторожно зачерпывается (без взбалтывания каким-либо достаточно большим сосудом, тазом, бедром, который во избежание загрязнения пробы должен употребляться только для этих целей). Глубина погружения при этом не должна превышать 0,2−0,5 м. Глубинные пробы отбираются батометром, снабженным краном.

Для проб воды надо использовать посуду из стекла и в ряде случаев — из полиэтилена. Стеклянная посуда должна быть безукоризненно чистой, для чего бутылки следует мыть ершиком в мыльной воде, затем многократно промыть горячей, холодной и дистиллированной водой, а перед наполнением несколько раз ополоснуть исследуемой водой.

Бутылки из-под масла, керосина и подобных продуктов ни в коем случае употреблять нельзя.

Для предохранения химического состава взятых проб воды от изменений их следует законсервировать.

Пробы воды на растворенные газы определяются в день отбора пробы; в случае невозможности определения биогенных элементов и окисляемости они консервируются согласно существующим методикам. Главные компоненты не консервируются и определяются в лаборатории, при этом гидрокарбонаты и карбонаты определяются в момент отбора пробы.

Пробы воды на органические вещества (окисляемость) консервируются из расчета 1 мл концентрированной серной кислоты на литр воды. Пробы воды на специфические органические вещества консервируются согласно методическим инструкциям, либо проводится их экстрагирование.

Пробы воды на микроэлементы консервируют концентрированной свежеперегнанной соляной кислотой (химически чистой) — 10 мл на один литр воды.

Взятые пробы воды в кратчайший срок должны быть доставлены в лабораторию для дальнейшего анализа.