⚗️ Aniony rozpuszczone w wodzie (Br⁻, Cl⁻, F⁻, NO₃⁻, NO₂⁻, PO₄³⁻, SO₄²⁻) — chromatografia jonowa z detekcją konduktometryczną
Krótko: o co chodzi
Przesączoną (0,45 µm) próbkę wstrzykuje się (pętla np. 20–25 µl) do chromatografu jonowego z kolumną anionowymiennną o małej pojemności i eluentem węglanowo-wodorowęglanowym; aniony rozdzielone na kolumnie wykrywa detektor konduktometryczny za supresorem (opcjonalnie UV 200–215 nm dla Br⁻, NO₃⁻, NO₂⁻). Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 10304-1:2009 (ISO 10304-1:2007); Dolna granica stosowania: 0,05 mg/l Br⁻ i NO₂⁻; 0,1 mg/l Cl⁻, F⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, SO₄²⁻ (rozszerzalna do ok. 0,01 mg/l). Procedura obejmuje 6 kroków; stosuje się je m.in. do: Woda do spożycia, wody podziemne i powierzchniowe — jednoczesne oznaczanie 7 anionów z jednego nastrzyku, Ścieki i odcieki — fluorki, chlorki, azotany, siarczany (metodyka referencyjna wg Dz.U. 2019 poz. 1311), Woda morska i wody zasolone (po rozcieńczeniu w zakresie pojemności kolumny).
W skrócie
- Norma: PN-EN ISO 10304-1:2009 (ISO 10304-1:2007)
- Kategoria: Fizykochemia
- Kroków procedury: 6
- Dolna granica stosowania: 0,05 mg/l Br⁻ i NO₂⁻; 0,1 mg/l Cl⁻, F⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, SO₄²⁻ (rozszerzalna do ok. 0,01 mg/l)
- Detekcja: konduktometryczna z supresorem; opcjonalnie UV 200–215 nm (Br⁻, NO₃⁻, NO₂⁻)
- Rozdzielczość: R ≥ 1,3 między pikiem anionu a najbliższym pikiem
Przegląd
ISO 10304-1:2007 określa metodę oznaczania rozpuszczonych bromków, chlorków, fluorków, azotanów, azotynów, ortofosforanów i siarczanów w wodzie — do spożycia, podziemnej, powierzchniowej, w ściekach, odciekach i wodzie morskiej — metodą chromatografii cieczowej jonów. Dolna granica stosowania to 0,05 mg/l dla bromków i azotynów oraz 0,1 mg/l dla chlorków, fluorków, azotanów, ortofosforanów i siarczanów; zależy ona od matrycy i zakłóceń. Zakres roboczy można rozszerzyć do niższych stężeń (np. 0,01 mg/l) po odpowiednim przygotowaniu próbki (warunki analizy śladowej, wstępne zatężanie) lub z detektorem UV dla bromków, azotanów i azotynów. Zakłócenia: alifatyczne kwasy organiczne (mono- i dikarboksylowe) mogą przeszkadzać w rozdziale; siarczyny przez autoutlenianie zawyżają siarczany (próbkę można doprowadzić do pH 10 i dodać formaldehyd); metale (ziem alkalicznych, przejściowe, ciężkie) usuwa się na specjalnych wymieniaczach kationowych (wkład w formie H lub Na; forma H może powodować straty fluorków i azotynów). Rozporządzenie z 2019 r. (Dz.U. 2019 poz. 1311) wskazuje PN-EN ISO 10304-1 jako metodykę referencyjną m.in. dla fluorków, chlorków, azotanów i siarczanów w ściekach.
W Polsce obowiązuje jako PN-EN ISO 10304-1:2009 (wersja angielska; zastąpiła PN-EN ISO 10304-1:2001). W praktyce laboratoryjnej (podręcznik PWr „Chemia wody”) zakres oznaczania zależy od chromatografu, kolumny, detektora i pętli — np. fluorki 0,01–10, chlorki 0,1–100, azotyny 0,05–20, ortofosforany 0,1–20, bromki 0,05–20, azotany 0,1–50, siarczany 0,1–200 mg/dm³; przykładowy układ: kolumna IonPac AS9-HC (4 × 250 mm) z kolumną ochronną AG9-HC, pętla 25 µl, eluent 9 mmol/l Na₂CO₃, supresor CO₂; wyniki podaje się z dokładnością do trzech cyfr znaczących (dwóch dla małych stężeń), a przeliczenia np. NO₃⁻ → N-NO₃ mnożnikiem 0,2259, PO₄³⁻ → P-PO₄ mnożnikiem 0,3261.
Zasada metody
Próbkę wstępnie przygotowuje się w celu usunięcia cząstek stałych oraz — w razie potrzeby — siarczynów i jonów metali. Aniony rozdziela się metodą chromatografii cieczowej na żywicy anionowymiennej (faza stacjonarna) z wodnymi roztworami soli słabych kwasów jedno- i dwuzasadowych jako eluentami do elucji izokratycznej lub gradientowej (np. eluent węglanowy, wodorowęglanowy, wodorotlenkowy). Detekcję prowadzi się detektorem konduktometrycznym (CD); ponieważ eluent musi mieć dostatecznie niską przewodność, CD łączy się zwykle z supresorem (wymieniacz kationowy), który obniża przewodność eluentu i przekształca oznaczane jony w odpowiednie kwasy. Detektor UV nie jest wymagany, ale można go użyć dla bromków, azotanów i azotynów (λ = 200–215 nm) przy potrzebie większej czułości lub przy zakłóceniach matrycowych. Rozdzielczość R między pikiem oznaczanego anionu a najbliższym pikiem nie może być mniejsza niż 1,3. Kalibrację wykonuje się wg ISO 8466-1 lub ISO 8466-2 (w szczególnych przypadkach rozszerzone zakresy, np. dwie dekady stężeń); konieczne są doświadczenia kontrolne ważności funkcji kalibracyjnej, a przy zakłóceniach matrycowych — metoda dodatku wzorca. Przykładowy eluent: koncentrat 28,6 g Na₂CO₃ i 8,4 g NaHCO₃ w 1000 ml (0,27 mol/l i 0,1 mol/l; trwały kilka miesięcy w 2–8 °C), z którego 20 ml rozcieńcza się do 2000 ml (0,0027 mol/l Na₂CO₃ i 0,001 mol/l NaHCO₃); wodę do eluentów odgazowuje się, a eluenty przygotowuje świeżo co 3 dni. Roztwory podstawowe 1000 mg/l każdego anionu są dostępne handlowo albo sporządzane z soli suszonych w (105 ± 5) °C (NaBr 1,2877 g/6 h, NaCl 1,6484 g/2 h, NaF 2,2100 g/1 h, NaNO₃ 1,3707 g/24 h, NaNO₂ 1,4998 g/1 h, KH₂PO₄ 1,4330 g/1 h, Na₂SO₄ 1,4786 g/1 h); mieszany roztwór wzorcowy 10 mg/l (1,0 ml każdego roztworu podstawowego do 100 ml) jest trwały tydzień w ciemności w 2–8 °C w butelkach polietylenowych; 5–10 roztworów kalibracyjnych rozkłada się równomiernie w zakresie roboczym (np. 0,05–0,5 mg/l z porcji 100–1000 µl do kolb 20 ml), przygotowując je w dniu użycia.
Zastosowania
- Woda do spożycia, wody podziemne i powierzchniowe — jednoczesne oznaczanie 7 anionów z jednego nastrzyku
- Ścieki i odcieki — fluorki, chlorki, azotany, siarczany (metodyka referencyjna wg Dz.U. 2019 poz. 1311)
- Woda morska i wody zasolone (po rozcieńczeniu w zakresie pojemności kolumny)
- Analiza śladowa bromków, azotanów i azotynów z detekcją UV lub po wstępnym zatężeniu (do ok. 0,01 mg/l)
- Laboratoria o dużej przepustowości — autosampler, kalibracja wg ISO 8466
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Dolna granica stosowania | 0,05 mg/l Br⁻ i NO₂⁻; 0,1 mg/l Cl⁻, F⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, SO₄²⁻ (rozszerzalna do ok. 0,01 mg/l) |
| Detekcja | konduktometryczna z supresorem; opcjonalnie UV 200–215 nm (Br⁻, NO₃⁻, NO₂⁻) |
| Rozdzielczość | R ≥ 1,3 między pikiem anionu a najbliższym pikiem |
| Eluent (przykład) | 0,0027 mol/l Na₂CO₃ + 0,001 mol/l NaHCO₃ (z koncentratu 28,6 g + 8,4 g/l, 20 ml → 2000 ml); świeży co 3 dni |
| Pętla nastrzykowa | np. 0,02 ml (norma); 25 µl w przykładowym układzie |
| Przygotowanie próbki | sączenie 0,45 µm (pierwszą część przesączu odrzucić), przechowywanie 4–6 °C; usuwanie metali na wymieniaczu kationowym |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 10304-1:2009 (ISO 10304-1:2007)
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie rozpuszczonych anionów za pomocą chromatografii jonowej — Część 1: Oznaczanie bromków, chlorków, fluorków, azotanów, azotynów, fosforanów i siarczanów
- Title (EN)
- Water quality — Determination of dissolved anions by liquid chromatography of ions — Part 1: Determination of bromide, chloride, fluoride, nitrate, nitrite, phosphate and sulfate
Procedura krok po kroku
-
Pobranie i przygotowanie próbki
Pobierz do czystych butelek przeznaczonych do IC (bez mycia kwasami i detergentami alkalicznymi); przesącz przez sączek membranowy 0,45 µm, odrzucając pierwszą część przesączu; przechowuj w 4–6 °C. W razie potrzeby usuń metale na wymieniaczu kationowym, a siarczyny ustabilizuj (pH 10, formaldehyd).
-
Eluent
Przygotuj eluent z odgazowanej wody (np. z koncentratu węglanowo-wodorowęglanowego 20 ml → 2000 ml) lub wg zaleceń dostawcy kolumny; wymieniaj po 3 dniach.
-
Kalibracja
Z roztworów podstawowych 1000 mg/l sporządź mieszany wzorzec 10 mg/l i 5–10 roztworów kalibracyjnych równomiernie w zakresie roboczym (np. 0,05–0,5 mg/l); wyznacz czasy retencji i funkcję kalibracyjną wg ISO 8466-1/-2.
-
Kontrola rozdziału
Sprawdź na chromatogramach wzorców i próbek, że rozdzielczość R między anionem a najbliższym pikiem wynosi co najmniej 1,3 i że aniony przeszkadzające nie nakładają się na oznaczane.
-
Analiza
Wstrzyknij próbkę (pętla np. 0,02 ml lub autosampler); rejestruj sygnał detektora konduktometrycznego za supresorem (i UV, jeśli używany). Wykonaj ślepą próbę z wody klasy 1 i doświadczenia kontrolne ważności kalibracji; przy zakłóceniach matrycowych zastosuj dodatek wzorca; w razie potrzeby powtórz oznaczenie.
-
Obliczenie i wynik
Stężenia odczytaj z zależności pole (wysokość) piku–stężenie; podaj w mg/l z dokładnością do trzech cyfr znaczących (dwóch dla małych wartości); w razie potrzeby przelicz (np. NO₃⁻ → N-NO₃ × 0,2259; PO₄³⁻ → P-PO₄ × 0,3261).
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Chromatograf jonowy: zbiornik eluentu z odgazowaniem, pompa HPLC bez części metalowych, dozownik z pętlą (np. 0,02 ml) lub autosampler | np. Dionex Aquion z pompą izokratyczną | — |
| Kolumna rozdzielająca anionowymienna z kolumną ochronną (prekolumną) | np. IonPac AS9-HC 4 × 250 mm + AG9-HC 4 × 50 mm | — |
| Detektor konduktometryczny z supresorem (wymieniacz kationowy) | termostatowana cela pomiarowa; supresor CO₂ | — |
| Detektor UV 190–400 nm (opcjonalnie) | bromki, azotany, azotyny przy 200–215 nm | — |
| Komputer z oprogramowaniem do akwizycji i obróbki danych | obliczanie pól/wysokości pików, kalibracja | — |
| Sączki membranowe 0,45 µm, wkłady wymieniaczy kationowych (forma H lub Na) | przygotowanie próbki | — |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Woda klasy 1 wg ISO 3696 (odgazowana) | — | |
| Węglan sodu i wodorowęglan sodu (lub NaOH/KOH) | — | |
| Roztwory podstawowe anionów 1000 mg/l (handlowe lub z NaBr, NaCl, NaF, NaNO₃, NaNO₂, KH₂PO₄, Na₂SO₄) | — | |
| Mieszany roztwór wzorcowy 10 mg/l i roztwory kalibracyjne | — | |
| Formaldehyd (przy siarczynach) | — |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Eluenty alkaliczne (NaOH/KOH) i kwasy do regeneracji supresora — okulary i rękawice
- Formaldehyd (stabilizacja siarczynów) — praca pod wyciągiem
- Układ HPLC pod ciśnieniem — kontrola przewodów i złączek przed uruchomieniem
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 10304-1:2009 (ISO 10304-1:2007) — „Jakość wody — Oznaczanie rozpuszczonych anionów za pomocą chromatografii jonowej — Część 1: Oznaczanie bromków, chlorków, fluorków, azotanów, azotynów, fosforanów i siarczanów”. Tytuł angielski: „Water quality — Determination of dissolved anions by liquid chromatography of ions — Part 1: Determination of bromide, chloride, fluoride, nitrate, nitrite, phosphate and sulfate”.
Na czym polega ta metoda?
Próbkę wstępnie przygotowuje się w celu usunięcia cząstek stałych oraz — w razie potrzeby — siarczynów i jonów metali. Aniony rozdziela się metodą chromatografii cieczowej na żywicy anionowymiennej (faza stacjonarna) z wodnymi roztworami soli słabych kwasów jedno- i dwuzasadowych jako eluentami do elucji izokratycznej lub gradientowej (np.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Dolna granica stosowania: 0,05 mg/l Br⁻ i NO₂⁻; 0,1 mg/l Cl⁻, F⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, SO₄²⁻ (rozszerzalna do ok. 0,01 mg/l); Detekcja: konduktometryczna z supresorem; opcjonalnie UV 200–215 nm (Br⁻, NO₃⁻, NO₂⁻); Rozdzielczość: R ≥ 1,3 między pikiem anionu a najbliższym pikiem; Eluent (przykład): 0,0027 mol/l Na₂CO₃ + 0,001 mol/l NaHCO₃ (z koncentratu 28,6 g + 8,4 g/l, 20 ml → 2000 ml); świeży co 3 dni.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 6 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Chromatograf jonowy: zbiornik eluentu z odgazowaniem, pompa HPLC bez części metalowych, dozownik z pętlą (np. 0,02 ml) lub autosampler, Kolumna rozdzielająca anionowymienna z kolumną ochronną (prekolumną), Detektor konduktometryczny z supresorem (wymieniacz kationowy), Detektor UV 190–400 nm (opcjonalnie), Komputer z oprogramowaniem do akwizycji i obróbki danych, Sączki membranowe 0,45 µm, wkłady wymieniaczy kationowych (forma H lub Na).
Gdzie stosuje się to badanie?
Woda do spożycia, wody podziemne i powierzchniowe — jednoczesne oznaczanie 7 anionów z jednego nastrzyku; Ścieki i odcieki — fluorki, chlorki, azotany, siarczany (metodyka referencyjna wg Dz.U. 2019 poz. 1311); Woda morska i wody zasolone (po rozcieńczeniu w zakresie pojemności kolumny); Analiza śladowa bromków, azotanów i azotynów z detekcją UV lub po wstępnym zatężeniu (do ok. 0,01 mg/l); Laboratoria o dużej przepustowości — autosampler, kalibracja wg ISO 8466.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Eluenty alkaliczne (NaOH/KOH) i kwasy do regeneracji supresora — okulary i rękawice; Formaldehyd (stabilizacja siarczynów) — praca pod wyciągiem; Układ HPLC pod ciśnieniem — kontrola przewodów i złączek przed uruchomieniem.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN ISO 10304-1.