Вода – сильнейший растворитель – в химически чистом виде не встречается. Жидкость может нести в себе большинство элементов Таблицы Менделеева. На вид прозрачная, вода может нанести вред здоровью и оборудованию. Водозаборы бывают разного назначения. Подготовка технической воды осуществляется по регламентам предприятий. Санитарные Правила и Нормы (СанПиН), по которым готовят безопасный продукт для населения, включают до 1000 показателей.
Цель химического анализа воды
Полный анализ воды проводят с целью выявить, какие вещества в ней присутствуют. Это могут быть твердые частицы, газы, растворы. Методы контроля должны выявить любые виды химического, бактериологического или радиационного загрязнения. Полный анализ воды проводится на локальных централизованных для ЖКХ, производственных источниках водоснабжения, водных бассейнах. Без определения качественных показателей воды ни один водозабор не будет принят в эксплуатацию.
По результатам химических анализов:
- органы Государственного надзора выдают разрешение на эксплуатацию скважины или водозабора;
- выбирается схема очистки воды;
- определяются основные загрязнители источника и принимаются меры к нарушителям законодательства.
Химические лаборатории определяют качество воды после очистки и ведут контроль стоков. Целью периодически повторяемого тестирования является выявление отклонений качества воды от установленных норм или ПДК.
Какие показатели анализируются
Каждая лаборатория воды имеет возможность освоить методики анализов, получить инструментальную оснастку на несколько десятков веществ загрязнителей. Поэтому прежде чем организовать исследовательский центр, используют данные по бассейну за прошлые годы. Какие показатели в этом регионе необходимо держать под контролем, и насколько чистый бассейн определяет интегральный анализ – ГДЗ. Гидрологический индекс загрязнения складывается из нескольких групп исследований и представляет математическую модель, учитывающую:
- Биотический индекс Вудивисса, определяющий уровень загрязнения бассейна по видам и количеству донных беспозвоночных.
- Индекс трофического состояния водного объекта.
- Метод комплексной оценки по классификации от условно-чистой до экстремально грязной воды.
В водной химической лаборатории выполняют анализы, позволяющие дать объективную оценку анализируемой жидкости.
Органолептические анализы на цвет, прозрачность и запах пробы проводят по возможности ближе к точке отбора. Вкус определяется после выполнения химического анализа.
Неорганические показатели определяются по прокаленному осадку фильтрованной пробы – там собраны все соли после удаления воды выпариванием. Отдельно, титрованием и на приборах определяют растворимые соли жесткости, металлов, кислотных радикалов.
Органика разлагается, поглощая кислород. Определить количество примесей можно анализами на биологическое потребление кислорода за 5 дней – БПК5. Другой способ – найти разницу в весе сухого и прокаленного остатка.
Выявление в пробе наличия газов требуется для определения ее агрессивности для труб, состояния водной среды для рыб в бассейнах. Присутствие кислорода позволяет непроточной воде очищаться от сбросов. Наличие газов CO2, O2, H2S определяют титрованием и на ФЭК.
Вода после водоподготовки проверяется на вынос свободного хлора, озона, или других применяемых реагентов. Показатель нормируется ПДК.
Методы химического анализа воды
Оснащение химических водных лабораторий зависит от выполняемых задач. Лучшие современные приборы анализаторы поступают в лаборатории контролирующих органов – в гидрологические и бассейновые региональные центры. Как правило, там работают высококлассные специалисты, выполняют арбитражные и контрольные анализы из точек пользователей водными ресурсами, на водоочистке и выпускных коллекторах.
Спектрометры, нефелометры, рН-метры – обязательная оснастка для любой водной лаборатории. Там используют сушильные шкафы, муфельные печи, перегонные установки, микроскопы. Главным стендом служит титровальный стол с бюретками. Большинство проб, даже перед испытанием в приборах, проходят предварительную подготовку в несколько ступеней.
Виды и методы анализов:
Органолептические – так называют тактильное ощущение лаборанта от пробы – цвет, мутность, температура, запах. Опытный лаборант различает запах цианидов, как квашеной капусты, сероводорода, как тухлых яиц, определит нефтепродукты по запаху и радужной пленке. Поэтому важно этот вид анализов проводить в месте отбора пробы.
Гравиметрия – метод с разделением жидкой и твердой фазы путем осаждения. В первую очередь проба фильтруется, и наличие на высушенном фильтре весовой доли пробы позволяет определить взвешенные вещества. Если метод определения количества вещества связан с осаждением пробы – осадок сушится и взвешивается. Все анализы со взвешиванием считаются гравиметрическими.
Нефелометрия и турбидиметрия – методы определяющие количество и характер неосаждаемой мути в жидкости. Это метод анализа относится к селективным. Точно известно, некое вещество присутствует в пробе. Его высаживают из раствора химической реакцией, соблюдая 2 условия:
- Определяемое вещество должно быть нерастворимым.
- Его концентрация такова, что образуется суспензия, не выпадающая в осадок.
Определяются концентрации до 100 мг/л для малорастворимых осадков, высаженных в виде солей. Метод используется, если искомое вещество невозможно определить другим способом – не дает окрашивания для фотометрического определения.
Нефелометрия характеризуется большой погрешностью – до 10-15 % Нефелометрия более чувствительный метод, так как светоотражение происходит на темном фоне. Свет от кристалликов рассеивается, их размер неоднороден, поэтому повторяемость анализа невозможна.
В определении используют методы:
- градуировочный график;
- нефело- и турбидимертическое титрование.
Мутномеры обоих типов используются как оптические лабораторные приборы, основанные на отражающих свойствах луча.
Метод капиллярного электрофореза – перспективный, внедряемый в анализе по определению основных загрязнителей метод относится к физико-химическим способам разделения сложной смеси на компоненты в кварцевом капилляре за счет разности потенциалов.
Прибор «Капель» представляет систему из двух сосудов с электродами противоположного заряда и капилляром, заполненным тем же буферным электролитом и исследуемой пробой. Находящиеся в буферном растворе компоненты за счет положительного или отрицательного заряда мигрируют к полюсам со скоростью, пропорциональной их концентрации, под воздействием электрического тока.
Измерение скорости миграции нейтральных и заряженных компонентов показывает количественное и качественное разделение пробы по отдельным компонентам. Построенная графическая зависимость позволяет определить искомые вещества.
Гост Р 52181-2003 узаконил метод определения основных загрязнений в воде способом ионной хроматографии и капиллярного электрофореза. Метод внедрен в ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РА» как прогрессивный для комплексного определения анионов и катионов. Он более эффективен по сравнению с титриметрией и фотометрией.
Хроматография – анализ, основанный на адсорбции малого количества вещества из потока воды на твердую поверхность адсорбента. В адсорбционной колонке жидкость прокачивается под давлением. Там же находится сорбент.
Ионная хроматография введена в стандартные методы исследования питьевой воды ГОСТ Р 52181-2003. Рекомендуется к применению прибор Хроматэк-Кристалл ВЭЖХ 2014. Расчет концентрации компонентов и методика применения хроматографа предоставляются в программе «Хроматэк Аналитик».
Потенциометрические способы определения относятся к электрохимическим. Наиболее известным потенциометром в оснастке каждой лаборатории является рН-метр. Особенность потенциометров в возможности прямого определения концентрации веществ с использованием ионоселективных рабочих электродов. Прибор используется также для определения количества вещества титрованием, по резкому изменению ЭДС в точке эквивалентности.
Спектрофотометрия – способы определения концентрации вещества, находящегося в окрашенном растворе. Принцип работы таких приборов на поглощении световой волны определенной длины при изменении цвета и интенсивности окрашивания.
Используются методы прямого сравнения, построения линейной зависимости, титрования с определением точки эквивалентности. Условие одно – раствор должен быть устойчиво окрашенным.
Титрометрический метод представляет объемное определение количества искомого вещества путем его титрования – достижения точки эквивалентности с применением титрованного раствора (титр – точно известная концентрация).
Стоимость химического анализа воды
Любая вода без очистки несет в себе загрязнения в большей или меньшей степени. Знать качество продукта повседневного использования должен каждый, независимо, получаете вы воду централизованно или из локального источника.
Заказывать анализ воды нужно в лаборатории, имеющей аккредитацию на этот вид услуг. Цена анализов зависит от региона и определяемых компонентов. В нашей лаборатории химический анализ по 24 показателям стоит 1 500 руб., по 15 показателям - 1 000 руб.
Стоимость сточных вод в разы дороже – больше загрязнений, сложнее методики.
Заключение
Водоподготовка предприятий находится на контроле соответствующих служб. О качестве личного водоснабжения стоит позаботиться самостоятельно. Нет возможности обратиться в лаборатории – следует купить тесты для экспресс-анализа. По крайней мере, жесткость воды и содержание основных загрязнителей будет под контролем.