Oznaczanie fosforanów w wodzie
Katrin Schwind
1 Scientist Associate, Analytical Point-of-Use R&D, Gunter Decker, Senior Global Product Manager, Analytical Point-of-Use Analytics | Photometry, 2
Fosforan w wodach powierzchniowych
Fosfor jest pierwiastkiem niezbędnym dla organizmów i roślin.1 W naturalnych, niezanieczyszczonych wodach występuje jako organicznie związany fosforan, skondensowane fosforany lub jako ortofosforan - często określany wzorem chemicznym PO4-P. Niewielka ilość fosforu obecna w wodach naturalnych nie sprzyja wzrostowi roślin. Jednak wzrost stężenia fosforu powoduje namnażanie się glonów, co prowadzi do eutrofizacji zbiornika wodnego.2, 3
W połowie XX wieku antropogeniczne zanieczyszczenie zbiorników wodnych fosforanami spowodowało powszechną eutrofizację, między innymi poprzez nawozy, ścieki i detergenty do prania. Podjęto środki w celu zmniejszenia stężenia fosforanów poprzez zaprzestanie stosowania fosforanów w detergentach i wytrącanie fosforanów w oczyszczalniach ścieków, co doprowadziło do zmniejszenia obciążenia środowiska fosforanami o około 75%.2, 4
Doskonałym przykładem jest przypadek Jeziora Bodeńskiego (Bodensee, Niemcy). Pod koniec lat 70. stężenie PO4-P w jeziorze wynosiło 84 μg/L, podczas gdy obecnie ten główny zbiornik wodny wykazuje poziomy PO4-P wynoszące zaledwie 5-6 μg/L.5, 6
Przegląd sekcji:

Analiza fosforanów w wodach powierzchniowych
Analiza tak niskich stężeń PO4-P stanowi wyzwanie. Zgodnie z normą DIN EN ISO 10304-1, dolny zakres roboczy metody chromatografii jonowej wynosi 33 μg/L PO4-P (co odpowiada 100 μg/L PO4), co jest znacznie wyższe niż stężenia fosforanów zwykle obecne w wodach powierzchniowych. Fotometria pozwala na znacznie bardziej czułe pomiary. Zgodnie z normą DIN EN ISO 6878 dolna granica pomiaru dla fotometrycznego oznaczania fosforu w wodzie wynosi 5 μg/L PO4-P, jeśli nie jest wykonywana pracochłonna procedura ekstrakcji.8
Porównanie metody Spectroquant® Test fosforanowy i fotometria zgodnie z DIN EN ISO 6878
Obydwie metody opierają się na tej samej zasadzie. Jony ortofosforanowe reagują z jonami molibdenianowymi i antymonowymi w roztworze kwasu siarkowego, tworząc kwas molibdenofosforowy. Ten z kolei jest redukowany kwasem askorbinowym, tworząc błękit fosfomolibdenowy (PMB), który jest oznaczany fotometrycznie.9 Oprócz wstępnie zaprogramowanej krzywej kalibracji, kolejną zaletą oferowaną przez zestaw testowy Spectroquant® w porównaniu z metodą standardową, jest łatwość użycia. Podczas wykonywania pomiarów zgodnie z metodą DIN EN ISO 6878, odczynniki muszą być przygotowywane oddzielnie. Wiąże się to z przygotowaniem co najmniej pięciu oddzielnych roztworów, nie licząc roztworów wzorcowych, które należy przygotować do procedury kalibracji.8
Zestaw testowy Spectroquant® zawiera już odczynniki wymagane do analizy w postaci gotowej do użycia. Do czułego oznaczania fosforanów w kuwecie 100 mm wystarczy dodać dwa odczynniki. Do próbki o objętości 20 ml wystarczy dodać 20 kropli odczynnika PO4-1 i cztery płaskie łyżeczki odczynnika PO4-2 (używając dołączonej mikro-łyżeczki). Po czasie reakcji wynoszącym pięć minut, intensywność koloru próbki jest mierzona w fotometrze, a stężenie fosforanu można bezpośrednio odczytać z wyświetlacza fotometru. Szczegółowe instrukcje podano w opisie zastosowania "Czuły pomiar ortofosforanu w wodach gruntowych i powierzchniowych", który jest dostępny online na stronie internetowej produktu Spectroquant® Phosphate test Product No. 114848.10
W celu uzyskania jednoznacznych informacji na temat przydatności zestawu testowego Spectroquant® do oznaczania stężenia fosforanów w wodach powierzchniowych, zbadano sześć próbek pod kątem zawartości PO4-P przy użyciu tego zestawu testowego. Dla porównania przeprowadzono również analizę referencyjną zgodnie z metodą DIN EN ISO 6878. Granica wykrywalności wynosząca
0,003 mg/L PO4-P dla metody DIN została określona zgodnie z DIN.
Obydwie metody wykazały porównywalne wyniki: w czterech z sześciu próbek stężenie PO4-P było poniżej zakresu pomiarowego. Tylko w dwóch z sześciu próbek zmierzone wartości mieściły się w zakresie. W próbce z jeziora Brombach wykryte stężenia różniły się o 0,0031 mg/l PO4-P. W próbce z jeziora Altmühl odchylenie między wynikiem Spectroquant® a wynikiem DIN wyniosło zaledwie 0,0004 mg/l PO4-P. Stopień odzysku w odniesieniu do metody DIN EN ISO wynosił 97%.
Oprócz referencyjnej procedury analizy, próbki mierzono również przy użyciu standardowej metody dodawania. W tym badaniu pięć próbek wody z jeziora i jedną próbkę ze zbiornika wzbogacono czterema różnymi stężeniami PO4-P i określono odzysk w każdej próbce. Rysunek 1 przedstawia wyniki tego badania.
.

Rysunek 1. Stężenie ortofosforanów odzyskane po dodaniu wzorca
Dodane stężenia standardowe można było odzyskać we wszystkich próbkach. Średni współczynnik odzysku wyniósł 105% ± 5%.
Jeśli konieczne jest dalsze zwiększenie dokładności, możliwe jest przeprowadzenie kalibracji użytkownika dla zamierzonego zakresu pomiarowego. Pokazuje to dziesięciopunktowa krzywa kalibracji, która została zarejestrowana dla zakresu pomiarowego
0,0025 - 0,0250 mg/L PO4-P. Wykreślony wykres pokazano na Rysunku 2.

Rysunek 2. Krzywa kalibracji dla zakresu pomiarowego 0,0025 - 0,0250 mg/L PO4-P
Metoda wykazuje dobrą liniowość. W porównaniu z metodą wstępnie zaprogramowaną, charakterystykę wydajności można znacznie poprawić; osiągając odchylenie standardowe metody ±0,0001 mg / l, współczynnik zmienności metody ±0,88% i przedział ufności ±0,0003 mg / l (Tabela 2).
Podsumowanie
Test Spectroquant® Phosphate Test (Product No. 1.14848) jest szybką, niedrogą i precyzyjną alternatywą dla standardowych metod oznaczania ortofosforanów w wodach gruntowych i powierzchniowych. Wyniki są porównywalne z tymi uzyskanymi przy użyciu standardowej metody DIN EN ISO 6878. Stosując standardową metodę dodawania, wykazano, że zestaw testowy jest odpowiedni do ilościowego oznaczania PO4-P w wodach gruntowych i powierzchniowych.
References
Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.
Nie masz konta użytkownika?