Отбор пробы. 
Аналитическая химия и физико-химические методы анализа

Основной задачей отбора пробы и ее последующей подготовки к анализу является обеспечение соответствия химического состава и свойств пробы среднему составу и свойствам исследуемого объекта.

Различают генеральную, лабораторную и анализируемую пробы. Генеральная проба отбирается непосредственно из анализируемого объекта. Она может быть достаточно большой и в некоторых случаях составлять десятки килограмм.

Из генеральной пробы путем ее сокращения отбирают лабораторную пробу массой не более 1 кг. Одну часть лабораторной пробы используют для предварительных исследований, другую — сохраняют для возможных арбитражных анализов, третью — используют непосредственно для анализа (анализируемая проба). Анализируемая проба в ходе анализа также делится на несколько частей, которые анализируются параллельно. Делается это для того, чтобы увеличить точность анализа. Непосредственно для анализа используется обычно не более 1 г вещества.

Способы отбора пробы и ее величина главным образом определяются следующими параметрами:

• 1) агрегатным состоянием анализируемого объекта (способы отбора и размеры пробы различны для газов, жидкостей, твердых веществ, растительных и животных тканей и т. п.);
• 2) неоднородностью анализируемого материала и размером частиц, с которого начинается неоднородность;
• 3) требуемой точностью оценки содержания компонента по всей массе анализируемого объекта;
• 4) возможностью изменения химического состава анализируемого объекта во времени и в пространстве (состав дымовых газов, воздуха, сточных вод и т. п.).

Отбор пробы газа. Газ по своему составу обычно однороден, поэтому генеральная проба, как правило, невелика. Пробы газа отбирают в отдельных точках емкости на разной глубине, в которой он содержится, а затем в зависимости от задачи анализа их либо смешивают, либо анализируют отдельно.

Для отбора пробы газа из потока используют либо метод продольных струй, либо метод поперечных сечений. Метод продольных струй используется в том случае, если состав газа не меняется вдоль потока. Тогда поперечное сечение потока мысленно делят на несколько одинаковых по толщине струй и пробы газа отбирают в струях через одну. Если состав газа меняется вдоль потока, то пробы газа берут на заданных расстояниях вдоль потока.

Для анализа изменения состава газа во времени берут несколько проб в разные моменты времени и в зависимости от задачи анализа смешивают их или анализируют каждую в отдельности.

Отбор проб жидкостей. Если жидкость гомогенна, то отбор проб проводят аналогично отбору проб газа. Если жидкость расслаивается, то пробы отбираются из каждого слоя по отдельности после полного расслоения.

Отбор пробы природных вод. В общем случае способ отбора проб определяется типом воды (поверхностная, морская), глубиной пробоотбора, целями анализа и перечнем определяемых компонентов. Если речь идет об анализе воды в водоемах, то в этом случае отбирают пробы на разной глубине и в зависимости от целей анализа их либо смешивают, либо анализируют отдельно. Обычно отбирают либо точечную, либо объединенную пробу воды^[1]. Точечную пробу, характеризующую состав и свойства воды в данном месте водного объекта в данный момент времени, получают путем однократного отбора всего требуемого количества воды. Объединенную пробу воды получают, объединяя серию точечных проб, отобранных по пространственному или временпомму принципу. Объем точечной или объединенной пробы должен быть достаточным для последующего определения всех запланированных программой показателей химического состава и физических свойств воды.

Если состав воды может меняться во времени или в зависимости от расстояния от точки поступления какого-либо компонента в воду (например, от места сброса сточных вод в природные водоемы), используют те же методы, что и при отборе проб газа в потоке.

Если вода содержит нерастворимые в ней примеси, например твердые взвешенные частицы, или покрыта пленкой нефтепродуктов, то отбор пробы проводят, пе допуская перемешивания.

В случае необходимости определения органических компонентов, особенно в производственных сточных водах, при отборе проб следует обратить особое внимание на следующие источники ошибок.

• 1. Возможна потеря летучих веществ в процессе переливания воды или при повышенном доступе воздуха.
• 2. В промежуток времени между отбором пробы и ее анализом может произойти разложение органических веществ под действием микроорганизмов или в результате прохождения химических реакций — окисления или гидролиза.
• 3. Органические загрязнения могут присутствовать в виде второй фазы, неравномерно распределенной в воде.

При выборе сосудов для отбора проб, в которых должны определяться органические примеси, следует проявлять осторожность в отношении использования синтетических материалов: с одной стороны, возможен переход органического вещества из посуды в пробу воды, с другой — некоторые органические вещества, например пестициды, адсорбируются из воды на стенках сосуда, сделанного из синтетического органического материала. То же самое можно сказать и об углеводородах. Поэтому несмотря на некоторые недостатки следует отдавать преимущество стеклянным сосудам со стеклянными пробками. Разумеется, все сосуды для отбора проб перед употреблением должны быть тщательно очищены, в них не должны оставаться следы примененных органических моющих препаратов.

Отбор проб атмосферных осадков. К атмосферным осадкам относятся изморозь, роса, дождь, снег, град. Отбор проб производят только во время выпадения атмосферных осадков в специально обработанные сборные емкости на высоте 2 м, соответствующей стандартному осадкомеру Третьякова.

Периодичность отбора проб определяется целями исследований, степенью изменчивости концентраций определяемых компонентов, метеорологическими условиями. При этом отбирают точечную или объединенную пробы атмосферных осадков. Точечную пробу отбирают при отдельном дожде или снегопаде (интервал времени при выпадении не более 1 ч). Объединенная проба отбирается за определенный период времени — месяц, декаду, неделю, сутки и характеризует среднее содержание определяемых компонентов за этот период времени.

Содержание изменяющихся во времени компонентов в пробах определяют непосредственно после выпадения осадков и отбора проб.

Отбор пробы твердых веществ. Масса пробы твердых веществ в первую очередь зависит от размера неоднородных частиц, присутствующих в веществе. Чем больше размеры неоднородных частиц, тем больше должна быть масса пробы. Предложен ряд эмпирических формул, позволяющих рассчитать размеры пробы для анализа различных твердых неоднородных объектов.

Способ отбора генеральной пробы твердого вещества различен для монолитных и сыпучих веществ. Учитывая возможную неоднородность монолитного образца, его обычно либо дробят, либо, реже, распиливают через равные промежутки или высверливают в разных местах.

Отбор пробы сыпучих тел тем труднее, чем неоднороднее анализируемый объект. Отбор пробы ведут в разных местах и на разной глубине.

Отбор проб почв проводится на пробных площадках, закладываемых так, чтобы исключить искажение результатов анализов под влиянием окружающей среды и с учетом вертикальной структуры, неоднородности покрова почвы, рельефа и климата местности, а также с учетом особенностей загрязняющих веществ или организмов. При необходимости получения сравнительных результатов пробы незагрязненных и загрязненных почв отбирают в идентичных естественных условиях.

Пробы отбирают, но профилю из почвенных горизонтов или слоев с таким расчетом, чтобы в каждом случае проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почвы.

В табл. 8.1 в соответствии с действующим ГОСТом (ГОСТ 17.4.3.01—83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб) приведены размеры пробной площадки, количество и вид проб в зависимости от целей исследования и состояния почвенного покрова.

Таблица 8.1

Размеры пробной площадки, количество и вид проб почвы.

При анализе почв масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг. Если мощность горизонта или слоя составляет свыше 40 см, отбирают раздельно не менее двух точечных проб с различной глубины.

После отбора пробы твердого вещества состав ее гомогенизируют путем измельчения и просеивания. Следует иметь в виду, что в процессе измельчения возможна потеря летучих компонентов пробы (например, адсорбированной влаги) и загрязнение ее материалом, из которого сделаны устройства для измельчения (ступки, мельницы и т. п.). Следующая операция — усреднение состава — осуществляется тщательным перемешиванием и сокращением пробы.

• [1] Точечная проба — материал, взятый из одного места горизонта или одного слоя профиля, типичный для данного горизонта или слоя. Объединенная проба — смесь не менее двухточечных проб.