Методы ультрафиолетовой спектроскопии

Применяются для контроля качества окружающей среды.Электронный спектры поглощения. В основе метода ультрафиолетовой спектроскопии лежит способность подавляющего большинства органических веществ различных классов поглощать свет в области 250-280 нм. В этой области интенсивно поглощают ненасыщенные соединения и соединения ароматического ряда с различными группировками атомов, в то числе протеины, фенолы, гуминовые и другие сложные соединения. Неорганические ионы, за малым исключением, в этой области не поглощаются.

Электронные спектры поглощения наблюдаются в результате ультрафиолетового излучения; при этом происходит переход (возбуждение) валентного электрона с занимаемого им уровня на уровень с более высокой энергией.

Ультрафиолетовым излучением, называется электромагнитное излучение с длинами волн 10-400 нм. Поскольку компоненты земной атмосферы поглощают излучение с длиной волны ниже 200 нм, под определением «ультрафиолетовые лучи» обычно понимают излучение с длиной волны 200-400 нм – это ближняя ультрафиолетовая область.Для излучения области спектра от 1 до 200 нм необходимо использовать вакуумные устройства («область вакуумного ультрафиолетового излучения», «дальняя ультрафиолетовая область»).В качестве растворителей используют воду, этилен, гексан, гептан, изооктан и др. очень важно, чтобы растворитель не содержал примесей, поглощающих в той же области, что и исследуемые вещества. Перечень некоторых растворителей представлен в таблице 1[1].

Таблица 1 – Области поглощения растворителей

Растворители влияют на спектр поглощения растворенного вещества.Наблюдающиеся изменения определяются как характером вещества, так и свойствами растворителя. Если неполярное соединение растворено в неполярном растворителе, то спектр его в этом случае ближе всего к спектру в газовой фазе. В полярных растворителях спектр неполярного соединения несколько изменяется в результате взаимодействия диполь – индуцированный диполь. Наибольшие изменения в спектре происходят при растворении полярного вещества в полярном растворителе вследствие сильных диполь-дипольных взаимодействий. В протонных растворителях, кроме того, образуются водородные связи, что приводит к еще более сильному изменению спектра.Измерения светопоглощения проводят главным образом в диапазоне220-370 нм. При более низких значениях длин волн сильнее сказывается влияние посторонних веществ.Молярный коэффициент поглощения e(является мерой того, насколько хорошо химические частицы идентичных молекул поглощают длину света) и оптическая плотность раствора А (это физическая величина, мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей) различны для разных длин волн излучения, проходящего через исследуемый раствор. Для полной характеристики растворов различных соединений пользуются их спектрами поглощения (кривыми светопоглощения).Спектры поглощения представляются как полосы с резко выраженными максимумами, каждый из которых связан с процессом перехода электрона с одной орбитали на другую, либо с переносом электрона от одного атома к другому внутри комплексного иона, либо с переносом электрона от иона растворенного вещества к молекуле растворителя (рисунок 1).Полоса поглощения характеризуется абсциссой максимума поглощения lмакс и его ординатой Амакс, eмакс.

Рисунок 1- Электронный спектр вещества

Абсцисса максимума lмакс определяется происходящим при поглощении изменением энергии системы. Чем меньше энергия, требуемая для перехода или переноса электрона, тем ниже частота поглощенного кванта, тем в более длинноволновой области электронного спектра лежит полоса поглощения. Ордината максимума поглощения Амакс (eмакс) определяется вероятностью данного электронного перехода, вызвавшего полосу. Чем эта вероятность больше, тем выше коэффициент поглощения. Например, для переноса электрона с орбитали одного атома на орбиталь другого внутри молекулы комплексного соединения эта вероятность высока и eмакс = 100 – 10000. Переход электрона внутри атома (возбуждение) менее вероятен, и eмакс для этого случая значительно ниже (eмакс = 30 – 300)Важные сведения о природе поглощающих излучение веществ может дать форма полос поглощения. Если излучение поглощается частицами строго одинаковой природы и полоса поглощения может быть приписана лишь одному определенному электронному переходу, то эта полоса имеет симметричную форму гауссовой кривой распределения.

Отклонение формы полосы от симметричной кривой Гаусса говорит о наложении разных переходов, осуществляемых в одной и той же молекуле (ионе), либо о наличии смеси поглощающих излучение веществ, либо о идущем в растворе ступенчатом комплексообразовании. Что будет приводить к ошибкам как качественного, так и количественного анализа (погрешностям, в том числе систематическим). Выбор растворителя иногда влияет на вид спектра УФ-области из-за взаимодействия растворенного вещества с растворителем. при переходе от неполярных растворителей к полярным может пропадать тонкая структура, а максимумы поглощения будут сдвигаться.

Для оценки степени поглощения исследуемого раствора, содержащего какое-либо соединение, проводят сравнение интенсивности потока излучения, проходящего сквозь этот раствор с интенсивностью потока излучения, проходящего сквозь раствор, поглощение которого принимают равным нулю – раствор сравнения. Под исследуемым подразумевают любой раствор, поглощение которого измеряют относительно раствора сравнения. Раствор, содержащий неизвестную концентрацию соединения, называют исследуемым.

При работе с исследуемыми растворами всегда желательно производить измерения в области спектра, где достигается максимальное поглощение. В этой области всегда достигается максимальная чувствительность и точность методов анализа. Законы светопоглощения и условия их применимости. Связь между интенсивностями падающего и прошедшего потоков электромагнитного излучения устанавливается законом Бугера – Ламберта:Iпр.=I0∙eaℓ, (1)где а – коэффициент поглощения; ℓ - толщина поглощающего слоя.Согласно этому закону однородные слои одного и того же вещества одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающей на них световой энергии (при постоянной концентрации растворенного вещества).Основной закон светопоглощения описывает ослабление интенсивности потока в монохроматического излучения при прохождение через слой вещества:

A= ɛlC, (2)

где А – оптическая плотность;ɛ - молярный коэффициент светопоглощения;С – концентрация раствора.Уравнение (2) позволяет рассчитать молярные коэффициенты поглощения из экспериментальных данных. Однако уравнение (2) соблюдается строго, а экспериментальные значения молярных коэффициентов поглощения (называемые средними молярными коэффициентами поглощения) совпадают с теоретическими только при выполнении ряда условий. Поглощаемое излучение должно быть строго монохраматично, поток его лучей – плоскопараллелен. При данной длине волны должны поглощаться только частицы одного типа. Не должны протекать побочные химические реакции, изменяющие концентрацию поглощающих частиц.

На практике эти условия выполняются не всегда. Это может привести к отличиям экспериментальных значений от истинных, а также к нарушениям линейной зависимости A= ƒ(C). При наличие в растворе светопоглощающих частиц нескольких типов, не взаимодействующих между собой, оптическая плотность описывается законом аддитивности оптических плотностей Фирордта:A=ɛ1lC1+ɛ2lC2+…+ɛnlCn=lΣɛiCi, (3)где Ci – концентрация частиц i-готипа;ɛi – молярный коэффициент поглощения частиц i-готипа.На законе аддитивности оптических плотностей основаны практически все способы спектрофотометрического анализа многокомпонентных смесей. Для строгого соблюдения этого закона необходимо выполнение тех же условий, что и для соблюдения основного закона светопоглощения, и, кроме того, отсутствие физико-химических взаимодействий между поглощающими частицами [2].

Молярный коэффициент светопоглощения характеризует чувствительность фотометрической реакции, чем больше молярный коэффициент, тем меньше количество вещества можно определить данным методом. Он зависит от природы вещества, от длины волны падающего света и вне значительной степени от температуры [1].

Объединенный закон Бугера – Ламберта – Бера выражается уравнением: Iпр.= I0‧10-eсℓ или. (4)Это соотношение является основным законом светопоглощения и лежит в основе большинства абсорбционных методов анализа.Условия применимости закона Бугера-Ламберт-Бера:

1. закон справедлив для монохроматического спектра;

2. молярный коэффициент поглощения зависит от показателя преломления среды. Увеличение концентрации раствора приводит к значительному изменению показателя преломления и отклонению от закона Бера (показатели преломления разбавленных растворов и растворителя отличаются несущественно);

3. температура измерения должна оставаться постоянной хотя бы в пределах нескольких градусов;

4. пучок света должен быть параллельным;

5. уравнение соблюдается только для системы в которой светопоглащающими центрами являются частицы одного типа. Если эти условия не соблюдаются, то наблюдается отклонение от закона Бугера-Ламберта-Бера.Отношение интенсивности монохроматического потока излучения, прошедшего через исследуемый раствор, к интенсивности падающего потока излучения называется прозрачностью, или пропусканием раствора, и обозначается буквой Т:Величина Т, отнесенная к толщине слоя 1 см, называется коэффициентом пропускания. Оптическая плотность A и пропускание Т связаны уравнением:

A = -lgTилиT = 10-A (6)

Обычно Т выражают в процентах:

A = lg = 2 – lgT. (7)

Общая характеристика определения по среднему значению молярного коэффициента поглощения. Основной характеристикой поглощения любой системы при данной длине волны является коэффициент поглощенияe. Т.е. для разных веществ коэффициент поглощения имеет различную величину.

Поскольку поглощение при различных длинах волн различно, тоe меняется с изменением длины волны.Коэффициент поглощения e называют молярным коэффициентом поглощения, если концентрация вещества выражена 1 моль/л, а толщина слоя – в сантиметрах. При с = 1 моль/л, ℓ = 1 см следует, что D = e, т.е молярный коэффициент поглощения показывает сколько электромагнитного излучения поглотилось исследуемым раствором с концентрацией 1 моль/л и толщиной слоя 1 см.Величина молярного коэффициента поглощения e зависит от длины волны проходящего излучения, температуры раствора и природы растворенного вещества и не зависит от толщины поглощающего слоя и концентрации растворенного вещества.

Для построения градуировочных графиков или для определения среднего молярного коэффициента поглощения готовят ряд эталонных растворов, т.е. растворов, содержащих известное количество определяемого соединения или элемента, в тех же условиях, в которых приготовлен исследуемый раствор. Необходимую концентрацию определяемого элемента в эталонных растворах создают добавлением стандартного раствора с точно известной концентрацией этого элемента. Конечные объемы всех эталонных и исследуемого растворов должны быть строго одинаковы, что необходимо для сравнения величин поглощения этих растворов. Растворы готовят в мерных колбах одинаковой емкости.

Стандартные растворы готовят растворением соли определяемого элемента точного состава. Концентрацию соли в растворе для надежности определяют гравиметрическим или титрометрическим методом.

Стандартные растворы делят на исходные и рабочие. Исходные растворы как правило готовят в больших объемах и концентрациях с добавлением кислоты для предотвращения гидролиза, чтобы создать условия для их хранения. Рабочие растворы, имеющие более низкие концентрации по сравнению с исходными растворами готовят соответствующим разбавлением исходных растворов, в день использования [5].В этом методе нужно непосредственно рассчитывать значение коэффициента поглощения и по его значению находить неизвестную концентрацию исследуемого окрашенного вещества.

Приготавливают исследуемый и стандартный растворы и измеряют значения их оптических плотностей аналогично методу сравнения. По значениям оптической плотности стандартных растворов рассчитывают среднее значение молярного коэффициента светопоглощения:

ɛ=Асп/(Сст∙Ɩ), (10)

Зная значения оптической плотности и коэффициента светопоглощения исследуемого раствора, находят неизвестную концентрацию:

Сх=Ах/(ɛ∙Ɩх), (11)

Измерения оптической плотности стандартного и исследуемого растворов можно производить как при одинаковой толщине слоя (в одинаковых кюветах), так и при разной его толщине (в разных кюветах).

Метод требует обязательного соблюдения основного закона светопоглощения и применяется сравнительно редко.Общая характеристика градуировочного (калибровочного графика). Для определения содержания вещества этим методом при выбранных оптимальных условиях готовят серию из 5 – 6 стандартных растворов разных концентраций (не менее 3 параллельных растворов для каждой точки).При выборе интервала концентраций стандартных растворов руководствуются следующими положениями:

1) интервал концентраций должен охватывать область возможных изменений концентраций исследуемого раствора; желательно, чтобы оптическая плотность исследуемого раствора соответствовала примерно середине градуировочного графика;

2) желательно, чтобы в этом интервале концентрации при выбранных толщине кюветы и аналитической длине волны соблюдался основной закон светопоглощения.

При совокупности этих условий измеряют оптические плотности стандартных растворов относительно растворителя и строят график зависимости оптической плотности от концентрации (градуировочный график). Определив оптическую плотность исследуемого раствора, находят её значение на оси ординат, а затем на оси абсцисс – соответствующее ей значение концентрации.

Аппаратура.

Основными узлами спектрофотометра – прибора для регистрации электронных спектров в УФ области – как оптического спектрометра, являются: источник излучения, монохроматор, кюветы, заполняемые растворами веществ, и детектор.Рис.2 Схема спектрофотометраВ качестве источника излучения применяют источник со сплошным спектром (лампу накаливания или газоразрядную лампу). Лампу накаливания можно использовать как источник во всем диапазоне, если ее баллон изготовить из кварцевого стекла. Наиболее распространенными источниками сплошного излучения УФ области являются водородные лампы с интервалом волн от 165 нм до 500 нм. В области 220 нм и 250 нм лучше применять дейтериевую лампу, так как ее излучение по интенсивности превосходит излучение протиевой лампы. Монохроматор, или диспергирующий прибор, используется для пространственного разделения света различных длин волн, то есть для монохроматизации пучка. В качестве монохроматора можно использовать призмы или дифракционные решетки. Преимуществом дифракционной решетки является возможность ее использования в любой области спектра, однако ее можно применять только для диспергирования излучения относительно узкой спектральной области [3].

Кювета изготавливается из прозрачного в исследуемой области материала. Для рутинных электронных спектров обычно используются кварцевая кювета. При прохождение светового потока через анализируемый раствор интенсивность излучения уменьшается не только за счет поглощения света определяемым вещество, но и за счет других явлений, в частности поглощения излучения материалом кюветы, растворителем, другими компонентами раствора, частичного отражения света на границах раздела фаз.

Для компенсации этих эффектов в спектрофотометрии используют раствор сравнения. В простейшем случае им служит растворитель или раствор контрольного опыта, содержащий все компоненты анализируемого раствора, кроме самого определяемого вещества. Анализируемых раствор и раствор сравнения помещают в идентичные кюветы и измеряют оптическую плотность анализируемого раствора относительно оптической плотности раствора сравнения [4]. 2 Основные факторы, оказывающие влияние на правильность анализа и особенности их учета.

Объединенный закон Бугера – Ламберта – Бера многократно проверялся на опытах, и его можно считать строго установленным, однако на практике могут наблюдаться отклонения, которые происходят за счет несоблюдения закона Бера. Закон Бера справедлив для весьма разбавленных растворов и поэтому область его применения ограничена.Отклонения от закона Бера в большинстве случаев объясняются, с одной стороны, недостаточной монохроматичностью потока электромагнитного излучения, с другой – изменением состояния исследуемого вещества в растворе.Отклонения, вызываемые не строго монохроматичным излучением.

Закон Бугера – Ламберта - Бера точно справедлив только для монохроматического излучения. В спектрофотометрических измерениях применяют монохроматоры, т.е. спектральные устройства, которые снабжены выходной щелью, вырезающей из спектра узкий участок. Но монохроматор может дать строго монохроматическое излучение только в том случае, если он снабжен бесконечно узкой щелью. В действительности реальные устройства снабжены щелью какой – то определенной ширины, что вызывает некоторое отклонение.Отклонения, вызываемые состоянием вещества в растворе. Закон Бугера - Ламберта – Бера применим только для сред, в которых агрегаты молекул, отдельные молекулы или ионы, которые являются поглощающими центрами, остаются неизменными. Если характер поглощающих центров меняется, то наблюдается отклонение от основного закона светопоглощения.Под влиянием посторонних электролитов происходит деформация молекул или частиц поглощающего вещества, что приводит к изменению спектра поглощения этого вещества.

При изменении концентрации раствора меняется сила взаимодействия частиц в нем могут наблюдаться полимеризация или деполимеризация.При изменении степени сольватации (гидратации), которая зависит от концентрации раствора, меняется поглощение раствора.Изменение диссоциации вещества в растворе при разбавлении приводит к изменению величины поглощения.Кроме выше перечисленного на поглощение раствора оказывает влияние гидролиз, комплексообразование, образование промежуточных продуктов, изменение рН и т.д.3 Пример методики выполнения контроля окружающей среды. Массовая концентрация общего азота в водах. методика выполнения измерений УФ-спектрофотометрическим методом после окисления персульфатом калия.Руководящий документ РД 52.24.481-2007 «Массовая концентрация общего азота в водах. Методика выполнения измерений УФ-спектрофотометрическим методом после окисления персульфатом калия».Область применения.

Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее – методика) массовой концентрации общего азота в пробах природных и очищенных сточных вод УФ-спектрофотометрическим методом в диапазоне от 0,40 до 6,00 мг/дм3 (если изменить данный диапазон, то изменятся и наши погрешности). При анализе проб воды с массовой концентрацией общего азота, превышающей 6,0 мг/дм3, допускается выполнение измерений после соответствующего разбавления пробы водой, не содержащей соединений азота.Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.Приписанные характеристики погрешностей измерений. При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешностей результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 – Диапазон измерений, значения характеристик погрешности

То есть показатель повторяемости является минимальным пределом, а показатель воспроизводимости – максимальным, а также минимальным пределом является показатель правильности, а максимальным – показатель точности.Если концентрация будет отличаться от представленное в таблице 1, то будут наблюдаться погрешности, которые мы никак не сможем учесть.При выполнении измерений общего азота в пробах с массовой концентрацией свыше 6,00 мг/дм3 после соответствующего разбавления погрешность измерения не превышает величины ∆·η, где ∆ - погрешность измерения концентрации общего азота в разбавленной пробе; η - степень разбавления.

Средства измерений, вспомогательные устройства. При выполнении измерений используют следующие средства измерений и другие технические средства:

1. Спектрофотометр любого типа (СФ-46, СФ-56 и др.), позволяющий проводить измерений в УФ области, с кварцевыми кюветами.

2. Весы лабораторные высокого (2) и среднего (3) класса точности по ГОСТ 24104-2001. Весы подразделяются на классы точности: специальный, высокий и средний. Для весов высокого класса точности,, (допускается,,,,, для весов специального класса точности, у которых не более 0,1 мг), где e (цена поверочного деления) – это условная величина, выраженная в единицах массы и предназначенная для расчета погрешности весов.

3. Колбы мерные 2-го класса точности исполнения 2,2а по ГОСТ 1770-74.

4. Пипетки градуированные 2-го класса точности исполнения 1, 2 по ГОСТ 29227-91.

5. Цилиндры мерные исполнения 1, 3 по ГОСТ 1770-74.

В качестве реактивов и материалов можно применять чистые для анализа и химически чистые.

Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе, импортных, с квалификацией не ниже, указанной в данном разделе.

Метод измерения.

Выполнение измерения массовой концентрации азота основано на окисление азотсодержащих соединений персульфатом калия при нагревании в щелочной среде. Азот, содержащийся в органических и неорганических соединениях, в результате реакции превращается в нитраты. Содержание нитратов в пробе после окисления измеряют по поглощение в УФ области спектра при длине волны 210 нм.Органический азот определяется по разности между общим содержанием азота и содержанием неорганических форм (нитратов, нитритов, ионов аммония).Определению мешают значительные количества тяжелых металлов (более 10 мг/дм3), а также 1 мг/дм3 хрома и 1 мг/дм3 железа. Мешающее влияние хрома (IV) и железа (III) до концентрации 10 мг/дм3 устраняется добавлением гидроксиламина. При высоком содержании азота устранить влияние металлов при концентрации более 10 мг/дм3 можно за счет разбавления. требования к квалификации операторов. К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием, имеющие стаж работы в лаборатории не менее 6 месяцев и освоившие методику.Если эти требования не будут соблюдаться, то из-за не достаточного опыта операторов, могут возникнуть различные ошибки, которые приведут к погрешностям в работе и при вычислении измерений. Отбор и хранение проб. Отбор проб для определения общего азота производят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05 и ГОСТ Р 51592. Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04 и ГОСТ Р 51592. Пробы отбирают в склянки вместимостью 0,25 дм3, предварительно ополоснув их 2 - 3 раза отбираемой водой. Если требуется определять общий азот растворенный, пробу сразу после отбора фильтруют через мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм. Первую порцию фильтрата отбрасывают. Мембранные фильтры перед употреблением очищают двух - трехкратным кипячением в течение 15 - 20 мин в 100 см3 деионированной воды. Чистые фильтры хранят в плотно закрытом бюксе. При необходимости определения валового содержания общего азота отбирают нефильтрованную пробу.В связи с тем, что соединения азота биохимически неустойчивы, пробу следует анализировать в течение суток. Длительное хранение возможно при замораживании пробы. Пробы, законсервированные серной кислотой из расчета 1 см3раствора H2SО4 (1:1) на 0,25 дм3 воды, можно хранить до 5 дней в холодильнике.При отборе и хранении проб нужно соблюдать вышеперечисленные требования, в противном случае могут возникнуть: погрешности если мы будем используем стеклянки другого объема, фильтр другого размера и т.д.Приготовление растворов и реактивов 1. Раствор персульфата калияВ 100 см3 теплой (t = 40 - 45 °С) депонированной воды растворяют 4 г перекристаллизованного персульфата калия. Раствор хранят не более 5 дней в темной склянке.Очистка персульфата калия перекристаллизацией приведена в приложении А..Деионированная вода. Деионированную воду получают в соответствии с приложением Б.2. Раствор гидроксида натрия, 1,5 моль/дм3Растворяют 15 г гидроксида натрия в 250 см3 деионированной воды. Хранят в полиэтиленовой посуде.3. Раствор гидроксида натрия, 1 моль/дм3астворяют 40 г гидроксида натрия в 1 дм3 дистиллированной воды. Хранят в полиэтиленовой посуде.4. Раствор соляной кислоты, 2 моль/дм3Растворяют 168 см3 концентрированной соляной кислоты в 832 см3 дистиллированной воды.5. Раствор соляной кислоты, 1 моль/дм3Растворяют 84 см3 концентрированной соляной кислоты в 916 см3 дистиллированной воды.6. Раствор гидроксиламина, 0,2 %-ныйастворяют 0,2 г гидроксиламина гидрохлорида в 100 см3 раствора соляной кислоты 2 моль/дм3. Хранят в темной склянке в холодильнике.
7. Водно-глицериновая смесьмешивают 1 объемную часть глицерина с 2 объемными частями дистиллированной воды.Приготовлениеградуировочных растворов. Градуировочный раствор готовят из ГСО с концентрацией общего азота 0,500 г/дм3 (0,500 мг/см3).Для приготовления градуировочного раствора вскрывают ампулу и переносят ее содержимое в сухую чистую коническую пробирку. Отбирают 2 см3 образца с помощью чистой сухой градуированной пипетки вместимостью 2 см3 и переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3. Объем в колбе доводят до метки деионированной водой и перемешивают. Массовая концентрация общего азота в градуировочном растворе составляет 20,0 мг/дм3 (если концентрация общего азота в ГСО не равна точно 0,500 мг/см3, тогда рассчитывают массовую концентрацию общего азота в градуировочном растворе соответственно концентрации конкретного образца, либо пересчитывают объем стандартного образца, который необходимо отобрать, чтобы получить раствор с концентрацией общего азота 20,0 мг/дм3).Градуировочный раствор используется в день приготовления и хранению не подлежит.При отсутствии ГСО допускается в качестве градуировочного раствора использовать аттестованную смесь, приготовленную из мочевины и D,L-лейцина. Методика приготовления аттестованной смеси приведена в приложении В.становлениеградуировочной зависимости. Для приготовления градуировочных образцов в пробирки, дважды промытые деионированной водой, помещают 0; 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 см3 градуировочного раствора и доводят объем пробы в каждой пробирке до 10 см3деионированной водой.одержание общего азота в пробах составит соответственно 0; 0; 0,010; 0,020; 0,030; 0,040; 0,050 и 0,060 мг. Градуировочную зависимость оптической плотности от содержания азота в пробе рассчитывают методом наименьших квадратовГрадуировочную зависимость устанавливают не реже 1 раза в квартал и, в обязательном порядке, при использовании новой партии персульфата калия, либо замене измерительного прибора.Контроль стабильности градуировочной характеристики. Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят каждый раз перед анализом серии проб. Средствами контроля являются образцы, используемые для установления градуировочной зависимости (не менее 3).радуировочная характеристика считается стабильной при выполнении следующих условий│X - С│ ≤ d, (1) где X - результат контрольного измерения массовой концентрации общегоазота в образце, мг/дм3; С - приписанное значение массовой концентрации общего азота в Образце, мг/дм3d - допустимое расхождение между измеренным и приписанным начением содержания общего азота в образце, мг (таблица 2).

Таблица 2 – Допустимые расхождения между измеренными и приписанными значениями содержания общего азота в образце при контроле стабильности градуировочной зависимости

Если условие стабильности не выполняется для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца для исключения результата, содержащего грубую погрешность. При повторном невыполнении условия, выясняют причины нестабильности, устраняют их и повторяют измерение с использованием других образцов, предусмотренных методикой. Если градуировочная характеристика вновь не будет удовлетворять условию (1), устанавливают новую градировочную зависимость при выполнении условия (1) учитывают знак разности между измеренными и приписанными значениями массовой концентрации общего азота в образцах. Эта разность должна иметь как положительное, так и отрицательное значение, если же все значения имеют один знак, это говорит о наличии систематического отклонения. В таком случае требуется установить новую градуировочнуюзависимость.ычисление результатов измерения. Массовую концентрацию общего азота в анализируемой пробе воды X, мг/дм3, рассчитывают по формуле:

X=q∙1000/V, (2)

где q – содержание общего азота в пробе, найденное по градуировочной зависимости, мг;V – объем аликвоты пробы, взятый для анализа, см3.

Расчет массовой концентрации органического азота XА(), мг/дм3, в анализируемой пробе воды рассчитывают по формуле

XА()=X- XАМ, (3)

где X – массовая концентрация

общего азота, мг/дм3;XАМ – массовая концентрация азота, мг/дм3.Массовая концентрация минерального азота XАМ, мг/дм3, рассчитывается по формуле XАМ= XN-NO2+ XN-NO3+ XN-NH4, (4)где XN-NO2 – массовая концентрация нитритного азота, найденная фотометрическим методом, мг/дм3;XN-NO3 – массовая концентрация нитратного азота, найденная фотометрическим методом после восстановления нитратов до нитритов, мг/дм3;XN-NH4 – массовая концентрация аммонийного азота, найденная фотометрическим методом в виде индофенолового синего, мг/дм3. Результат измерений в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

5. где - среднее арифметическое значение двух результатов измерений, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (2,77×sr), мг/дм3.±D - границы характеристик погрешности результатов измерений для данной массовой концентрации общего азота, мг/дм3.Погрешность расчета массовой концентрации органического азота DАO, мг/дм3, вычисляют по формуле

6. где XAO - массовая концентрация органического азота мг/дм3;
D - значение характеристики погрешности, соответствующее массовой концентрации общего азота X, мг/дм3;X - массовая концентрация общего азота.
DN-NO2 - значение характеристики погрешности, соответствующее массовой концентрации нитритного азота XN-NO2, мг/дм3;XN-NO2 - массовая концентрация нитритного азота, мг/дм3;DN-NO3 - значение характеристики погрешности, соответствующее массовой концентрации нитратного азота XN-NO3, мг/дм3;XN-NO3 - массовая концентрация нитратного азота, мг/дм3;DN-NH4 - значение характеристики погрешности, соответствующее массовой концентрации аммонийного азота XN-NH4, мг/дм3;XN-NH4 - массовая концентрация аммонийного азота, мг/дм3.Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности. Последние не должны содержать более двух значащих цифр.Допустимо представлять результат в виде:

7.где ±Dл - границы характеристик погрешности результатов измерений, установленные при реализации методики в лаборатории и обеспечиваемые контролем стабильности результатов измерений, мг/дм3.Результаты измерений оформляют протоколом или записью в журнале, по формам, приведенным в Руководстве по качеству лаборатории.
Контроль качества результатов. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:- оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);- контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.Алгоритм оперативного контроля повторяемости. Контроль повторяемости осуществляют для каждого из результатов измерений, полученных в соответствии с методикой. Для этого отобранную пробу воды делят на две части, и выполняют измерение в соответствии с разделом 11.Результат контрольной процедуры rк, мг/дм3 рассчитывают по формулек = |Х1 - Х2|,

8.где X1, Х2 - результаты измерений массовой концентрации общего азота в пробе, мг/дм3.Предел повторяемости rn, мг/дм, рассчитывают по формулеrn = 2,77×sr,

9.где sr - показатель повторяемости методики, мг/дм3 (таблица 1).Результат контрольной процедуры должен удовлетворять условиюrк ≤ rn.

10.При несоблюдении условия (10) выполняют еще два измерения и сравнивают разницу между максимальным и минимальным результатами с нормативом контроля равным 3,6×sr. В случае повторного превышения предела повторяемости, поступают в соответствии с разделом 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.Алгоритм оперативного контроля процедуры выполнения измерений с использованием метода добавок. Контроль исполнителем процедуры выполнения измерений проводят путем сравнения результатов отдельно взятой контрольной процедуры Кк с нормативом контроля К.Результат контрольной процедуры Кк, мг/дм3, рассчитывают по формуле

11.где - результат контрольного измерения массовой концентрации общего азота в пробе с известной добавкой, мг/дм3;- результат измерения массовой концентрации общего азота в рабочей пробе, мг/дм3;С - величина добавки, мг/дм3.Норматив контроля погрешности К, мг/дм3 рассчитывают по формуле

12.где ∆ЛХ' - значения характеристики погрешности результатов измерений установленные при реализации методики в лаборатории, соответствующие массовой концентрации общего азота в пробе с добавкой, мг/дм3;∆ЛХ - значения характеристики погрешности результатов измерений, установленные в лаборатории при реализации методики, соответствующие массовой концентрации общего азота в рабочей пробе, мг/дм3|Кк| ≤ К.

13.процедуру анализа признают удовлетворительной.При невыполнении условия (13) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (13), выясняют причины,