Химический анализ воды: методики, этапы и цены

Ежедневно человеку для полноценной жизнедеятельности необходимо употреблять большое количество воды, используя ее в пищевых, гигиенических и промышленных целях. Важно, чтобы состав воды был безопасен и отвечал требованиям нормативных документов. Государственные страны определяют предельно допустимые концентрации веществ, содержащихся в воде, на основании своих национальных стандартов, санитарных норм и правил.

Даже если вода прозрачная, без запаха и не имеет постороннего вкуса, она все же может содержать различные примеси, как органического, так и неорганического происхождения (тяжелые металлы ионы, нефтепродукты, пестициды и т.д.). Однако появились новейшие методы, которые позволяют быстро и точно определять концентрацию нетипичных для воды соединений.

Когда необходимо проводить химический анализ воды?

В соответствии с законодательством, химический анализ воды обязателен для некоторых организаций и предприятий. Например, при строительстве моста через реку подрядчик должен взять пробы воды, чтобы доказать безопасность строительных работ для окружающей среды. Кроме того, при производстве бутилированной воды, которая предназначена для продажи, необходимо соблюдать требования к химическому составу.

Однако химический анализ воды может понадобиться не только в профессиональных целях. Частные лица могут заказать его по следующим причинам:

1. Оценка качества питьевой воды из городского водопровода, скважин, родников;
2. Подтверждение качества бутилированной воды, в том числе для детского питания;
3. Подбор фильтра для воды и проверка его эффективности;
4. Контроль качества воды в плавательных бассейнах;
5. Оценка качества воды для полива растений;
6. Контроль состояния среды в аквариуме и т.д.

Исследование химического состава в бытовых целях дает возможность:

1. Предотвратить использование воды ненадлежащего качества;
2. Подобрать оптимальную систему водоподготовки и оценить ее работу в дальнейшем;
3. Использовать воду соответственно ее назначению (для полива растений, для аквариума и т.д.).

Химический анализ воды является важным этапом на станциях водоподготовки, которые используют различные химические соединения для обработки воды. Воду необходимо проверять по разным показателям, чтобы гарантировать ее соответствие установленным требованиям.

Водопроводная вода проходит более чем 130 физико-химических и микробиологических проверок для обеспечения безопасности перед подачей ее потребителям. Но по пути к конечному потребителю вода может стать загрязненной различными органическими и неорганическими соединениями, а также микроорганизмами. В этом случае необходимо провести анализ воды и решить проблему с коммунальными службами, возможно, через суд.

Бутилированная вода, включая воду из кулеров и минеральную воду, также требует анализа. Некоторые производители могут не соблюдать требования безопасности, что означает необходимость проверять качество выбранной продукции. Для питьевой воды в бутылках, включая минеральную воду, действуют разные нормативы безопасности.

Вода из скважин и родников обычно не контролируется со стороны санэпидстанций, поэтому используются на свой страх и риск. Анализ качества воды может быть проведен специалистом или в лаборатории.

Химический состав воды бассейнов общественного пользования, сточных вод промышленности и горячего водоснабжения подлежит обязательному контролю. Анализ проводится на предприятии или сторонней организацией.

Контроль качества воды осуществляется в соответствии со следующими международными и национальными стандартами: ГОСТ Р 51232-98, ГОСТ 32220-2013, ГОСТ Р 54316-2011, ГОСТ 31952-2012, ГОСТ Р ИСО 24510-2009, ГОСТ Р ИСО 24512-2009, СанПиН 2.1.4.1116-02, СанПиН 2.1.4.1074-01, СанПиН 2.1.4.1175-02 и другие.

Хотя многие люди пытаются обезопасить воду в домашних условиях установкой фильтра, эффективность этого решения не всегда гарантирована. Поэтому важно понимать, что необходимо отфильтровать и какую систему очистки использовать. Кроме того, необходимо периодически проверять работу фильтра, поэтому анализ воды является необходимым шагом.

В анализе химического состава воды можно выделить более сотни различных показателей, но не все они имеют одинаковое значение в каждой конкретной ситуации. Обычно оценивают не более 10-20 параметров. Химические показатели состава воды включают органолептические, интегральные, неорганические и органические показатели.

Органолептические параметры определяют потребительские качества воды, включая цвет, запах, привкус и прозрачность, которые непосредственно влияют на органы чувств человека, такие как обоняние, осязание и зрение. Интегральные (обобщенные) показатели, такие как жесткость, pH и плотность, также важны для определения качества воды.

Неорганические параметры включают содержание различных неорганических анионов и катионов в воде, например, ионов тяжелых металлов и железа. С другой стороны, органические параметры, такие как окисляемость, общее содержание в воде органических веществ, окисляемых под действием окислителей, выраженное количеством кислорода в миллиграммах, которое необходимо для их окисления в 1 л воды, являются одним из важных показателей этой категории.

С использованием современного оборудования можно также определить различные органические вещества, содержащиеся в воде. Согласно данным ВОЗ, в природной и водопроводной воде может содержаться до 13 000 токсичных веществ, поэтому химический анализ воды может быть полезен при переезде на новое место жительства, оборудовании колодцев и скважин, пользовании родниками, перед установкой фильтров и в течение срока их эксплуатации. Срочная проверка воды также требуется, если ее органолептические свойства резко ухудшились.

Помимо химических показателей, на качество воды могут влиять растворенные газы. Кислород, который содержится в воде, является нормой, но наличие других газов, например, сероводорода, может быть опасным. Концентрация в воде соединений хлора и побочных продуктов, образующихся в процессе хлорирования воды, также важны для оценки качества воды.

Методы химического анализа воды включают в себя разнообразные подходы, используемые для проверки качества воды в лабораториях. Чтобы определить, какая вода пригодна для использования в разных сферах деятельности, лаборанты применяют общепризнанные методы анализа. Наиболее распространенные из них - органолептические методы, гравиметрия, нефелометрия и турбидиметрия, капиллярный электрофорез, хроматография, потенциометрия, титриметрия и спектрофотометрия.

Органолептические методы используются для определения характеристик воды с помощью органов чувств. Например, цвет воды оценивается на фоне белой бумаги, а прозрачность определяется по видимости печатного шрифта через специальный стеклянный сосуд. Этот метод также позволяет определить интенсивность запаха.

Гравиметрия - это метод количественного химического анализа, который основан на точном измерении массы вещества. В химии он широко используется для измерения минерализации воды и содержания сульфатов, а также других компонентов.

Методы нефелометрии и турбидиметрии основаны на измерении интенсивности света, рассеянного водой, который пропускается через неё. Эти методы позволяют определить мутность, цветность и наличие взвешенных частиц.

Капиллярный электрофорез - это метод анализа, основанный на разделении компонентов воды в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля. Он используется для определения наличия катионов и анионов в воде, пестицидов и других экотоксикантов.

Хроматография - это метод анализа, основанный на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы. Он широко используется для анализа примесей органической природы.

Потенциометрия - это метод определения физико-химических показателей, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов. Он позволяет определять водородный показатель воды (pH), концентрацию фторид-ионов.

Титриметрия - это метод количественного химического анализа, основанный на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым компонентом в растворе или газовой фазе в соответствии со стехиометрией химической реакции между ними.

Спектрофотометрия - это метод количественного химического анализа, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения. Он позволяет выявлять посторонние вещества в воде, такие как ионы тяжелых металлов, аммонийные соединения и другие примеси.

Анализы должны проводиться на проверенном оборудовании, внесенном в Государственный реестр средств измерений. Обычно лаборатории для анализа химического состава воды используют аналитические весы, хроматографы, иономеры, турбидиметры, спектрофотометры, автоматические титраторы, термостаты и другое специальное оборудование. В рамках каждого метода химического анализа существуют специальные методики, разработанные для работы с водой и зачастую - на конкретном оборудовании.

Имейте в виду, что существуют также наборы для анализа воды в домашних условиях, которые можно приобрести в интернет-магазинах. Однако такие тест-системы могут определить только ограниченный перечень примесей, например, общую жесткость, pH, свободный хлор, железо, и не обеспечивают высокой точности анализа. Помните, что удовлетворительные результаты теста, проведенного в домашних условиях, еще не гарантируют безопасность воды.

Этапы проведения химического анализа воды

Всякий химический анализ воды проходит три стандартных этапа, которые необходимо проводить в соответствии с установленными требованиями и правилами.

1. Отбор проб. Результаты химического анализа качества воды напрямую зависят от правильности выбора пробы. В отношении отбора проб действуют ГОСТ 31861-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб». Для проведения анализа необходимо использовать чистую стеклянную или пластиковую тару, никаких бутылок из-под сладких и газированных напитков. Объем бутыли должен быть от 1 до 5 л, наполнена водой до верхней границы горлышка, без пузырьков воздуха. Проба хранится в холодильнике не более 6 часов.

2. Анализ. Перед выбором лаборатории необходимо проверить, входит ли она в Реестр аккредитованных лабораторий, опубликованный на сайте Росаккредитации. Аккредитованные лаборатории гарантируют точность результатов, и их протоколы экспертизы являются основой для судебных и иных государственных инстанций. Экспресс-анализ займет три рабочих дня, стандартный анализ - пять рабочих дней, а полный или расширенный анализ воды, необходимый при строительстве дома и бурении скважины, займет около недели.

3. Выдача результатов экспертизы. В результате проведенного химического анализа воды, выдается протокол на специальном бланке. В протоколе указываются не только полученные значения, но и предельно допустимые величины параметров согласно нормативным документам. Инженеры по водоподготовке могут дать комментарии к протоколу и порекомендовать подходящую систему фильтрации для вашего случая.

Стоимость анализа воды зависит от типа и срочности исследования. Чем больше параметров анализируется, тем больше реагентов, времени и оборудования необходимо, а значит, выше будет цена.

Например, экспресс-анализ проводится в течение 3 рабочих дней и включает в себя несколько базовых параметров, таких как запах, pH, общая жесткость, концентрация железа и марганца. Цена на такой анализ составляет примерно 1000 рублей, что подходит для оценки работы фильтра. Минимальный объем пробы, необходимой для экспресс-анализа, составляет 1 литр.

Стандартный анализ, проводимый в течение 5 рабочих дней, включает в себя ключевые параметры, необходимые для оценки пригодности воды для питья. Среди них: запах, мутность, цветность, pH, щелочность, общая жесткость, общее солесодержание, перманганатная окисляемость, концентрации железа, марганца, хлоридов, сульфатов, фторид-ионов и алюминия. Стоимость стандартного анализа составляет около 3500 рублей. Минимальный объем пробы - 2 литра.

Расширенный анализ проводится в течение 7 рабочих дней и включает в себя определение параметров стандартного анализа, а также концентраций фторидов, СПАВ (синтетических поверхностно-активных веществ), цинка, хлора, карбонатов и гидрокарбонатов и аммоний-ионов. Стоимость расширенного анализа около 5500 рублей. Минимальный объем пробы для него не менее 3,5 литров.

Полный химический анализ воды проводится в течение 7 рабочих дней и включает в себя все параметры расширенного анализа, а также щелочности, концентраций кадмия, хрома, никеля, меди, мышьяка, ртути и свинца, ЛГС (летучих галогенированных соединений). Минимальный объем пробы для полного химического анализа - 5 литров, а цена около 12000 рублей.

Мы не рекомендуем экспресс-анализ, если из вашего крана текут откровенно непригодные воды для питья. Вместо этого выбирайте стандартный или расширенный анализ.

Фото: freepik.com