Ryhmä 4 Laboratoriotyöt 9.11.2021

 Kiintoaine ja ammoniumtyppi määritykset

Kiintoainepitoisuudella tarkoitetaan näytteen sisältämän orgaanisen ja epäorgaanisen kiinteän aineen määrää. Käytännössä tämä tapahtuu imusuodattamalla näyte suodatinpaperin läpi ja kuivaamalla suodatinpaperi. Laskenta saadaan mittaamalla suodatetun suodattimen, sekä esikäsitellyn suodattimen massa ja laskemalla niiden erotus. Erotuksen tulos kerrotaan 1000 ja jaetaan käytetyn näytteen tilavuudella. Täten saadaan tulos milligrammoina litraa kohti.

Laitteet ja välineet:

• Valmiiksi esikäsitellyt suodattimet (Glass microfibre filters, 934-AH™ RTU, Whatman™), huokoskoko noin 1,5 mm
• Bühner-suppilo, imupullo ja vesi-imu tai tyhjiöpumppu
• Lämpökaappi, 105 ± 5 °C
• analyysivaaka, tarkkuus 0,1 mg
• eksikaattori, pinsetit, petrimalja
• näytteet yht 12 kpl, joista 3 pohjavesinäytettä.
  

Toteutus: 

Ajan säästämiseksi näytteet ja suodattimet olivat valmisteltu etukäteen. Ryhmä aloitti kasaamalla imusuodatuslaitteiston, testasimme tyhjiöpumpun toimivuuden ja numeroimme foliomaljat 1-12, joissa säilytettiin jokaisen näytteen esikäsiteltyä suodatinpaperia. 

 

Kuva 1 Imusuodatuslaitteisto 9.11.2021

Imusuodatuslaitteiston kasauksen jälkeen asettiin suppiloon näytekohtainen suodatuspaperi, joka kasteltiin ionivaihdetulla vedellä. Tämän jälkeen tyhjiöpumppu käännettiin päälle ja suodatinpaperin päälle kaadettiin rauhallisesti sekoitettu näyte (pohjavesinäytteitä ei sekoitettu), jokaista näytettä suodatettiin noin 500 ml. Näytteen loputtua huuhdeltiin ionivaihdettulla vedellä näyteastia ja suppilo, jotta varmistuttiin, että kaikki näytteen sisältämä kiintoaine saadaan talteen. Suodatinpaperin annettiin kuivua imussa noin 15 sekunnin ajan, minkä jälkeen imupumppu käännettiin pois päältä ja alipaine vapautettiin imupullosta. Suodatinpaperi poistettiin suppilosta ja asetettiin takaisin merkattuun foliomaljaan. Imusuodatuslaitteiston osat kuivattiin tämän jälkeen ja yllä mainitut vaiheet toistettiin jokaiselle näytteelle. 

Suodatetut näytteet siirrettiin lämpökaappipellille ja näytteitä kuivattiin 45 min ajan. Kahta näytettä täytyi käännellä kuivatuksen alkuvaiheessa, jotta paperi ei kuivuisi kiinni foliomaljaan. 45 minuutin jälkeen kuivatut näytteet poistettiin lämpökaapista. Tämän jälkeen kuivatut näytteet punnittiin ja laskettiin.  

 

Kuva 2 Kuivatut näytteet 9.11.2021

Kuva 3 Punnitusta 9.11.2021

Kiintoaine tulokset

Kiintoaine-laskenta 9.11.2021	näyte vol, ml	a = tyhjä suodatin, mg	b = suodatin+ näyte kuivauksen jälkeen, mg	Tulos, mg/l
1. Tulouoma, pieni Valkeinen, R4	510	159.1	167.3	16.1
2. Poistouoma, pieni Valkeinen, R4	510	160.6	162.8	4.3
3 Tulouoma, iso Valkeinen, R4	520	158	162.5	8.7

 

Kiintoaineen raja-arvot vesistössä:
< 1 mg/l kirkas 

1 - 3 mg/l avovesiaika
< 25 mg/l ei haittaa kalastolle

Ammoniumtyppi määritys

Määritys tehtiin sillä välin, kun ammonium 

Ammoniumia joutuu vesiin lannoitteista sekä teollisuudesta ja jätevesistä. Rannikkoalueilla saattaa esiintyä ammoniumia vanhojen merenpohjien vaikutusalueella. Ammonium sellaisenaan ei ole terveyshaitta, koska se ei itsessään ole myrkyllinen yhdiste. Ammoniumilla on alhainen raja-arvo, koska se saattaa osoittaa ulostesaastutusta ja bakteeritoimintaa. Se myös saattaa joskus hapettua nitriitiksi. (Ympäristö.fi)

Asetuksen (401/2001) laatusuosituksena on ammoniumin (NH₄⁺) enimmäispitoisuus 0,50 mg/l tai ammoniumtypen (NH₄-N) enimmäispitoisuus 0,40 mg/l. Valtioneuvoston asetuksessa (341/2009) pohjavesissä esiintyvän ammoniumin ympäristönlaatunormi on 0,25 mg/l ja ammoniumtypen 0,20 mg/l. (Ympäristö.fi)

Kuva 4 Ammoniumtyppi määritys ja LCK 304 analyysikitti 9.11.2021

Laitteet ja välineet:

• Accujet (5000 µl)
• LCK 304 analyysikitti
• DR 6000 -spektofotometri
• Näytteet 12 kpl, joista 3 pohjavesinäytteitä

Toteutus: 

 

Analyysikitistä otettiin 12 kpl kyvettejä, jotka numeroitiin näytteiden 1-12 mukaan. Kyvetti sisältää reagenssiaineen ja kyvetin korkki sisältää katalyyttiaineen, joka sijaitsee korkin ulkopuolella foliopaperin alla. Jokaista näytettä pipetoitiin Accujetillä 5 ml näytekohtaiseen kyvettiin, korkin foliopaperi poistettiin ja korkki kierrettiin takaisin kyvettiin. Tämän jälkeen kyvettiä ravistettiin voimakkaasti muutama sekuntti ja annettiin tasoittua 15 min ajan, jonka jälkeen kyvetit analysoitiin spektofometrilla ja tulokset kirjattiin ylös. 

Kuva 5 HACH DR6000- spektofotometri

Kuva 6 Kiintoainepitoisuuden pöytäkirja ja ammoniumtyppi tulokset 9.11.2021

Tulokset 

Näytteenottopaikka	Ammonium-typpi, mg/l
1. Tulouoma, pieni Valkeinen, R4	0.108
2. Poistouoma, pieni Valkeinen, R4	0.022
3 Tulouoma, iso Valkeinen, R4	0.021

Kokonaisfosfori- ja värimääritykset

Tarvikkeet:

 

- Pipetti (5000 µl) ja (1000 µl)

- LCK 349- analyysikitti

- DR 6000 -spektofotometri

- Näytteet 12 kpl, joista 3 pohjavesinäytteitä

- Lämpöhauhde

- Ionivaihdettu vesi

- 10 ml kyvetti

Kokonaisfosforin määrittämiseen tarvitsimme LCK 349- analyysikitin ja 12 kyvettiä. Aloitimme pipetoimalla jokaiseen 12 kyvettiin 2 ml näytettä. Tämän jälkeen kyvetin korkin päältä poistimme folion, jonka alla oli kemikaali jota tarvitsimme määrittämiseen. Käänsimme korkin ylösalaisin niin, että folion alta paljastunut kemikaali pääsi sekoitumaan näytteen kanssa. Muutaman hyvän ravistelun jälkeen veimme kaikki 12 näytettä lämpöhauteeseen 40 minuutin ajaksi. Tämän jälkeen jäähdytimme näytteet, ja lisäsimme jokaiseen näytteeseen 0,2 ml reagenssia, vaihdoimme korkit, sekoitimme muutaman sekunnin ajan ja annoimme näytteiden tasoittua noin 10 minuutin ajan. Tämän jälkeen analysoimme näytteet spektofotometrillä.

Kuva 7 Kokonaisfosforinäytteet valmiina analysoitavaksi 9.11.2021

 

Sillä aikaa kun kokonaisfosforinäytteet olivat lämpöhauteessa suoritimme värimäärityksen. Aloitimme 10 ml ionivaihdetulla vedellä, jolla saimme nollattua spektofotometrin. Tämän jälkeen huuhtelimme kyseisen 10 ml kyvetin seuraavalla näytteellä, jonka jälkeen mittasimme kyvettiin 10 ml näytettä, joka sitten analysoitiin spektofotometrillä. Tämän jälkeen ennen jokaista analyysia kyvetti huuhdeltiin ensin ionivaihdetulla vedellä ja tulevalla näytteellä.

Kuva 8 Kokonaisfosfori- ja värimäärityksen tulokset 9.11.2021

Näytteenottopaikka

Kokonaisfosfori mg/l

Tulouoma, Pieni Valkeinen

0,07

Poistouoma, Pieni Valkeinen

0,015*

Tulouoma, Iso Valkeinen

0,062

 Pohjavesinäyte                         0,067

 

Näytteenottopaikka                    Väri, PtCO

 

Tulouoma, Pieni Valkeinen         53

Poistouoma, Pieni Valkeinen      62

Tulouoma, Iso Valkeinen            55

Pohjavesinäyte                             8

(*= alle määritysrajan)

Kokonaisfosforin raja-arvot vesistössä:

< 0,015 mg/l karu

0,015 - 0,025 mg/l lievästi rehevä

0,025 - 0,1 mg/l rehevä

> 0,1 mg/l erittäin rehevä

 

Sameus- ja nitraattityppi-määritykset

Sameus kuvaa vedessä esiintyvää sameutta. Jokivedet ovat yleensä järvivesiä sameampia, voimakkaamman eroosion takia. Jokivesissä sameuden vaihtelu on kiintoainepitoisuuden tapaan voimakasta vuodenajasta ja sadannasta riippuen. Sameuden yksikkönä käytetään FTU-arvoa

< 1 FTU kirkas  

1 - 5 FTU lievästi samea 

> 5 FTU silminnähden samea

Kokonaistyppi on fosforin ohella rehevöitymisen kannalta tärkeä ravinne. Kesäaikana otetut näytteet kuvaavat parhaiten veden rehevyystasoa. Tyypillisiä typpikuormituksen lähteitä; maa- ja metsätalous, asutuksen jätevedet, turvetuotanto ja teollisuuden jätevedet. Ravinnekuormituksen vaikutus on suurin kesän ja syksyn pienten virtaamien aikana, jolloin pitoisuuksien laimentuminen jokiuomassa on vähäistä ja perustuotanto on voimakkaimmillaan

Laitteet ja välineet: 

- Accujet 1000 µl pipetti

- LCK 339 analyysikitti

- HACH 2100N IS turbidimetri

- HACH 2800 spektrofotometri

- Näytteet 12 kpl, joista 3 pohjavesinäytteitä

- Kyvetti

- Ionivaihdettu vesi

Toteutus:

Sameusluvun määritys

Numeroidut vesinäytteet kaadettiin yksitellen kyvettiin, joista turbidimetri analysoi näytteen sameuden eli FTU-luvun jotka kirjattiin ylös. Kyvetti huuhdeltiin näytteiden välissä ionivaihdetulla vedellä ja seuraavalla vesinäytteellä, jotta mitattava näyte ei pääse kontaminoitumaan. 

Kuva 9 Koeasetelma ja sameusmäärityksen aloittelua 9.11.2021

Nitraattitypen määritys

Nitraattitypen määritys suoritettiin analyysikitin kyveteillä, jotka analysoitiin spektrofotometrillä.

Kitin 12 kyvettiä numeroitiin näytteiden mukaisesti, jonka jälkeen jokaiseen kyvettiin pipetoitiin 1,0 millilitraa vesinäytettä ja 0,2 millilitraa reagenssia. Näytteet ravisteltiin huolellisesti ja niiden annettiin seisottua 15 minuutin ajan ennen analysointia spektrofotometrillä. Analyysitulokset kirjattiin ylös lomakkeelle. 

Kuva 10 Spektrofotometri työn touhussa 9.11.2021

Nitraattitypen määrityksessä viimeisen näytteen tulokseksi saatiin negatiivinen lukema. Testikitin päiväys oli lähellä, joten tällä saattoi olla vaikutusta tuloksiin. Ensimmäiset tulokset hylättiin ja näytteen analysoitiin uuden sekoituksen jälkeen HACH DR6000 spektrofotometrillä, jonka analyysitulokset hyväksyttiin.

Kuva 11 Mittaustulokset sameus + nitraattityppi 9.11.2021

Veden kemiallisen hapen kulutuksen määritys

Veden kemiallista hapen kulutusta (COD), käytetään vesien orgaanisen aineen määrän arviointiin. Eli COD on ilmoitetun hapettimen kanssa samanarvoinen määrä happea, jonka näytteessä oleva orgaaninen aine kuluttaisi määrätyissä reaktio-olosuhteissa. (Standardi SFS 3036)

 

Laitteet, välineet ja aineet:

 

- Pipetti (5000 µl) ja (1000 µl)

- 26 mittapulloa/erloa

- Näytevesi

- Ionivaihdettu vesi

- Kaliumpermanganaattiliuos

- Rikkihappoliuos

- Kaliumjodidiliuos

- Tärkkelysliuos

- Natriumtiosulfaattiliuos

Toteutus:

Näytteitä oli 13 erilaista ja kaikkia näytteitä oli 2 rinnakkaiskappaletta. 0-näytettä käytettiin vertailukappaleena, johon laitettiin vain ionivaihdettua vettä, 1-9 näytteisiin laitettiin 5 ml ionivaihdettua vettä sekä 5 ml näytevettä ja 10-12 näytteisiin laitettiin pelkästään 10 ml näytevettä. Seuraavaksi pipetoitiin kaliumpermanganaattiliuosta sekä rikkihappoliuosta näytteisiin. Näytteistä tuli tällöin violetin värisiä (kuva 12). Tämän jälkeen näytteiden annettiin olla kiehuvassa vedessä 20 minuuttia (kuva 13). Näytteet tehtiin kahdessa osassa ja kun ensimmäiset 13 näytettä olivat keittymässä tehtiin toiset 13. Kun 20 min oli kulunut jäähdytettiin näytteet ja niihin pipetoitiin kaliumjodidiliuosta ja tärkkelysliuosta. Viimeiseksi näyte titrattiin (kuva 14) natriumtiosulfaattiluoksella samalla sekoittaen magneeteilla. Kun näytteen väri muuttui sinisestä neutraaliksi otettiin ylös käytetty natriumtiosulfaattimäärä millilitroina.

 

 

Kuva 12. Violetit näytteet menossa kiehumaan.

  

 

Kuva 13. Näytteet kiehumassa.

 

 

Kuva 14. Titrain

 

 

Tulokset:

 

Tulokset saatiin laskemalla kaavalla: 

 

                COD = (V2 - V1) * c1 * 800 * f

 

jossa        COD    näytteen kemiallinen hapen kulutus mg/l

                V1       näytteen titraukseen kulunut natriumtiosulfaattiliuoksen tilavuus ml

                V2       nollanäytteen titraukseen kulunut natriumtiosulfaattiliuoksen tilavuus ml

                c1        natriumsulfaattiluoksen konsentraatio, mol/l

                800      kerroin, puolet hapen (O) moolimassasta milligrammoiksi muutettuna                                                     jaeuttuna näytetilavuudella 

                f           laimennuskerroin, laimennetun näytteen tilavuus jaettuna                                                                         laimentamattoman näytteen tilavuudella

Tulokset laskettiin valmiiseen kaavaan laittamalla Excelissä.