Ryhmä 3. Laboratoriotyöt

 

Veden kemiallisen hapenkulutuksen (CODMn) määrittäminen 

Kemiallisen hapenkulutuksen määrittäminen tehtiin Pieni-Valkeiselta otetuille näytteille. Tehtiin myös yksi ns. nollanäyte, joka sisälsi ainoastaan ionivaihdettua vettä. Näytteitä oli 12 kappaletta, joista jokaisesta tehtiin myös rinnakkaisnäyte eli niitä oli yhteensä 24 kappaletta. Kahteen nollanäytteeseen laitettiin automaattipipetillä 10 ml ionivaihdettua vettä. Pohjavesinäyteisiin laitettiin ainoastaan vesinäytettä 10 ml ja kaikkiin muihin näytteisiin 5 ml ionivaihdettua vettä ja 5 ml vesinäytettä. Näytteet tehtiin erlenmeyerpulloihin. 

Seuraavaksi valmistettiin kaliumpermanganaatista liuos mittapulloon, johon laitettiin 10 ml kaliumpermanganaattia ja 90 ml ionivaihdettua vettä. Sitten lisättiin kaikkiin keittopulloihin näytteen sekaan 0,5 ml rikkihappoa sekä 2,0 ml valmistettua kaliumpermanganaattiliuosta. Keittopullojen päälle asetettiin tiiviisti pienet folionpalaset ja laitettiin keittopullot kiehuvaan veteen 20 minuutin ajaksi (kuva 1). 

Kuva 1. Näytteet menossa kiehutettavaksi

Tämän jälkeen asetettiin keittopullot kylmään vesihauteeseen, kunnes ne olivat jäähtyneet huoneenlämpöisiksi. Sitten näytteisiin lisättiin 1 ml kaliumjodidiliuosta ja 5 tippaa eli noin 0,25 ml tärkkelysliuosta. Näytteiden väri muuttuu lisäämisen jälkeen hyvin tumman siniseksi. Näytteiden sekaan laitetaan myös namut sekoitusta varten. 

Jokainen näyte titrattiin erikseen natriumtiosulfaatilla niin, että niiden väri muuttuu sinisestä täysin kirkkaaksi. Keittopullot asetettiin titrauslaitteistoon (kuva 2), jossa näytettä sekoitettiin samalla magneettisekoittimella. Titrauslaitteistolla voitiin lisätä natriumtiosulfaattiliuosta näytteisin tippa (0,01 ml) kerrallaan nappia painamalla. Laitteisto samalla automaattisesti laski lisätyn liuoksen määrän. Lopuksi otettiin vielä ylös jokaiseen näytteeseen lisätty natriumtiosulfaatin määrä. 

Kuva 2. Titrauslaitteisto

Lopuksi voitiin laskea kemiallinen hapenkulutus seuraavalla kaavalla: 

CODMn = (V2 – V1) * c1 * 800 * f, jossa  

V1 = näytteen titraukseen kulunut natriumtiosulfaattiliuoksen tilavuus (ml) 

V2 = nollanäytteen titraukseen kulunut natriumtiosulfaattiliuoksen tilavuus (ml) 

c1 = natriumtiosulfaattiliuoksen konsentraatio 

Kerroin 800 = puolet hapen moolimassasta milligrammoiksi muutettuna ja jaettuna näytetilavuudella 

f = laimennetun näytteen tilavuus jaettuna laimennettoman näytteen tilavuudella 

Työ toteutettiin standardin 3036 ohjeiden avulla. Titraustulokset ja lopulliset kemiallisen hapenkulutuksen tulokset näkyvät kuvassa 3. Jokaisessa rinnakkaisnäytteessä on hieman eroa ja joissain jopa liikaa. Tulokset ovat kuitenkin ihan hyväksyttäviä. Tuloksista olisi saanut vielä tarkemmat tulokset kolmella eri rinnakkaisnäytteellä. 

Kuva 3. Lopulliset tulokset

Näytteiden sameuden määritys

Sameus määritettiin Sameusmittari (turbidimetri) HACH 2100N IS:lla. Laite lukee pullomaisessa kyvetissä olevan näytteen sameuden. 

Esivalmistelut aloitettiin kyvetin ”puhdistuksella” silikoniöljyllä, joka tekee kyvetin pinnasta tasaisemman laitteen mittauksen kannalta. Tällöin mittaustulokseen ei vaikuta kyvetin pinnassa olevat viirut tai pienet viillot. Tämän jälkeen kyvetti huuhdellaan ionivaihdetulla vedellä, jonka jälkeen huuhtelua jatketaan muutamaan otteeseen itse näytteellä. Huuhtelujen jälkeen kyvetti täytetään mittaviivaan, miltei pullon kaulaan asti ja laitetaan mittalaitteeseen (kuva 4.). Tulokset ovat luettavissa mittalaitteen ruudulta tuloksen tasaannuttua (n. 5 – 10 min). Näytteiden 1 – 9 tulokset luettiin noin 6 – 7 minuutin odottamisen jälkeen, jolloin tulokset olivat jo saavuttaneet alhaisimman pisteen ja tämän jälkeen taas lähteneet nousuun. Näytteiden 10 – 12 kohdalla tulosten lukeminen tuotti hieman vaikeuksia, koska ko. näytteet olivat pohjavesinäytteitä. Näytteet sisälsivät paljon humusta ja hiekkaa, joten tuloksen tasaantuminen vei enemmän aikaa kuin ohjeellisesti annettu 5 – 10 min. Tuloksen lukua odotettiin 10 – 20 min, jonka välissä otimme lukeman, vaikka mittaustulos laskikin. Optimaalisen tuloksen saamiseksi ei ole kannattavaa odottaa, että kaikki vedessä heiluva painuu pohjaan. Mittaustulokset näkyvät kuvassa 8.

Kuva 4. Sameusmittari ja kyvetti

Nitraattitypen määrittäminen 

Veden nitraattitypen mittaaminen suoritetaan valmiilla pakkauksella (kuva 5.), joka sisältää mittauksen tekemiseen tarvittavat kyvetit ja reagenssit. 

Kuva 5. Valmis mittaukseen käytettävä pakkaus

Pakkauksessa on ohuet lasikyvetit, joissa on jo valmiiksi ensimmäinen osa reagenssista. Ennen tutkittavan nesteen lisäämistä, pullot numeroidaan. Tämän jälkeen pipetoidaan 1 millilitra näytettä ja 0,2 millilitraa pakkauksen mukana tullutta nitraattia (kuva 6.). 

Kuva 6. Pakkauksen mukana tullut nitraattireagenssi

Tämän jälkeen pienet pullot sekoitetaan hyvin ja jätetään odottamaan itse mittausta 15 minuutiksi. Näytteiden käsittely suoritettiin 6 kappaleen rykelmissä, jotta näyte ei joutuisi odottamaan 15 minuuttia kauempaa. Mittauspullot lämpenivät huomattavasti sekoitettaessa. Odotuksen jälkeen mittaus suoritettiin kuvassa 7. näkyvällä HACH 2800 –spektofotometri laitteella. 

Kuva 7. HACH 2800 spektofotometri ja numeroidut pullot

Itse laite osasi mitata suoraan halutun nitraattitypen ilman erillistä valikosta valitsemista. Mittaustulos oli luettavissa heti. Nämäkin tulokset näkyvät kuvassa 8. 

Kuva 8. Samuden ja nitraattitypen määritysten tulokset

Kiintoaineen määritys 

Kiintoainepitoisuus kuvaa näytteen sisältämän orgaanisen ja epäorgaanisen kiinteän aineen määrää. Määritys tehtiin 12 eri Pieni-Valkeiselta otetulle vesinäytteelle ja 2 muulle näytteelle (Sotku ja Heinäjärvi). Työ tehtiin yksinkertaisuudessaan suodattamalla tunnettu näytemäärä suodattimen läpi, minkä jälkeen suodatinpaperi kuivattiin ja sen massa punnittiin. 

Käytössä oli kuitusuodattimet Whatman GF/A, joiden huokoskoko on noin 1,6 mikrometriä. Laitteistona oli imusuppilo, imupullo ja tyhjiöpumppu. Kustakin vesinäytepullosta kaadettiin mittalasiin valittu määrä näytettä (200–300 ml), ja määrä kirjattiin ylös taulukkoon. Sameammasta vedestä tarvittiin pienempi näytemäärä kuin kirkkaammasta. Suodattimen massa luki sen alustassa valmiina ja kirjattiin ylös. Suodatin kasteltiin ionivaihdetulla vedellä ja asetettiin imusuppiloon. Imusuppilo laitettiin imupullon päälle ja tyhjiöpumpun letku kytkettiin pullon venttiiliin. Pumppu laitettiin päälle ja odotettiin, että paine alkaa nousta mittarissa. Sitten näytevesi kaadettiin suodattimen läpi yhtenä norona. Kun kaikki vesi oli valunut suppilosta pulloon, mittalasi huuhdeltiin vielä ionivaihdetulla vedellä ja kiintoainejäämät kaadettiin suodattimeen. Sen jälkeen odotettiin kymmenen sekuntia, jonka jälkeen pumppu kytkettiin pois päältä ja suodatinpaperi nostettiin pinseteillä omalle merkitylle astialleen. 

Kun kaikki näytteet oli suodatettu, suodatinpaperit alustoineen asetettiin uunipellille ja vietiin lämpökaappiin 105 celsiusasteeseen kuivumaan tunnin ajaksi. Tämän jälkeen ne jäähdytettiin eksikaattorissa ja punnittiin. Suodatinpaperille jääneen kakun massa kuvaa kiintoaineen määrää näytevedessä. Kiintoaineen pitoisuus lasketaan kaavalla 10.1. 

Kuva 9. Suodatuslaitteisto ja uunivalmiit näytteet

Taulukko 1. Kiinto-aineen pitoisuuden määritys Excelissä.  
a = suodattimen massa ennen suodatusta (mg), b = suodattimen massa suodatuksen jälkeen (mg)

Kiintoaine-laskenta 3.11.2020
	näyte vol, ml	a	b	Tulos, mg/l
1. Tulouoma, pieniValkeinen, R1	300	141,6	150,6	30,0
2. Poistouoma, pieni Valkeinen, R1	300	142,9	147,3	14,7
3 Tulouoma, iso Valkeinen, R1	300	141,0	142,6	5,3
4. Tulouoma, pieni Valkeinen, R2	251	142,3	148,2	23,5
5. Poistouoma, pieni Valkeinen, R2	300	141,4	143,5	7,0
6. Tulouoma, iso Valkeinen, R2	300	162,3	163,5	4,0
7. Tulouoma, Pieni Valkeinen, R3	300	161,8	165,3	11,7
8. Poistouoma, pieni Valkeinen, R3	301	161,4	163,1	5,6
9. Tulouoma, Iso Valkeinen, R3	300	162,0	164,0	6,7
10. Pohjavesinäyte jälkeen, R1	300	161,6	180,4	62,7
11. Pohjavesinäyte jälkeen, R2	251	161,9	198,9	147,4
12. Pohjavesinäyte jälkeen, R3	251	160,2	204,8	177,7
13. Sotku	250	161,5	162,3	3,2
14. Heinäjärvi	300	161,5	173,9	41,3

 

Ammoniumtypen määritys 

Ammoniumtyppi määritetään 12 Pieni-Valkeiselta otetusta vesinäytteestä, jotka olivat valmiina mittalaseissa. Kutakin näytettä pipetoitiin 5 ml. Lisäksi pipetoitiin saman verran ionivaihdettua vettä nollanäytteeksi. Kyvetit numeroitiin näytteiden mukaan, kyvettien korkit avattiin ja näytteet laskettiin kyvetteihin. Tämän jälkeen kierrettiin korkit takaisin kiinni ja sekoitettiin näytteitä, kunnes kyveteissä oleva valkoinen pelletti oli liuennut näytteeseen. Kyvettien annettiin seistä 15 minuuttia ennen analysointia. 

Kyvettien pinta pyyhittiin paperilla ja ne siirrettiin yksi kerrallaan HACH 2800-spektrofotometriin, johon syötettiin ohjelma 380, aallonpituus 425 nm. Spektrofotometri oli jo kerran nollattu ionivaihdetulla vedellä. Sen jälkeen laite antoi suoraan tuloksen yksikössä mg/l NH3-N. Tulokset taulukoitiin. Viidessä kyvetissä oli noin milli liikaa näytevettä, joten jouduimme tekemään viisi uutta näytettä. Virhe oli aiheutunut käänteisestä pipetoinnista. 

Kuva 10. LCK 304-reagenssin tiedot. Kyvetti sisältää natriumhydroksidia ja DosiCap®Zip-pelletti trokloseeninatriumdihydraattia sekä natriumnitroprussididihydraattia.

Kuva 11. Kyvettien käyttöohjeet

Kuva 12. Näytteen pipetointi kyvetteihin

 

Taulukko 2. Ammoniumtyppipitoisuudet Excelissä

 

 Kokonaisfosfori määritys

Työ aloitettiin ottamalla LCK-349 analyysikitistä 8 avaamatonta putkea. Kitin ohjeistusta seuraamalla putkista poistettiin ensin päällä oleva folio, jonka jälkeen korkki kierettiin auki. Seuraavaksi jokaiseen putkeen pistettiin 2 ml näytettä ja korkki suljettiin uudelleen. Jokaista putkea ravisteltiin muutamia kertoja, jonka jälkeen ne pistettiin lämpöhauteeseen HT-200- laitteeseen (170 C n. 40 min). 

Kuva 13. Lämpöhaude HT-200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Lämpöhauteen jälkeen putkien annettiin viilentyä hetki (n. 10 min), jonka jälkeen ne ravisteltiin uudestaan. Seuraavaksi jokaiseen putkeen pipetoitiin 0.2 ml Reagenssi B:tä ja ne suljettiin harmaalla DosiCap C- korkilla. Liukenemisen varmistamiseksi putkia käänneltiin ylösalaisin muutamia kertoja. Putkien annettiin olla n. 10 min, jonka jälkeen niitä käänneltiin vielä muutamia kertoja ennen mittauksen suorittamista spektofotometrillä.

 

 Taulukko 3. Kokonaisfosfori määrityksen tulokset

 

 

Värimääritys

 Ennen mittauksen aloittamista spektofotometri nollattiin ionivaihdetulla vedellä kaatamalla sitä kyvettiin merkkiviivan yli ja pyörittämällä ohjelma kerran läpi. Tämän jälkeen suoritimme mittauksen näyte kerrallaan DR 2800- spektofotometrillä, ohjelmalla numero 120. Jokainen kyvetti täytettiin näytteellä merkkiviivaan asti.

 

Kuva 14. Spektofotometri ja kyvetti

 

Taulukko 4. Värimäärityksen tulokset