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.).

Особенности химического анализа вод разных типов

Жизненно важно получать высококачественную питьевую воду, а для этого необходимо производить ее своевременный контроль. Станции водоподготовки используют разнообразные химические соединения для обработки воды, поэтому анализ ее качества должен осуществляться по различным показателям.

Водопроводная вода проходит обязательную очистку и перепроверку на более чем 130 физико-химических и микробиологических показателей до того, как поступает к потребителю. Тем не менее, на своем пути она может оказаться загрязненной органическими и неорганическими соединениями и даже микроорганизмами. Это может привести к тогдашнему пропуску воды, которая имеет неприятный цвет или запах. В такой ситуации необходимо пройти анализ воды и обратиться к коммунальным службам для его решения, возможно даже через суд.

Бутилированная вода (включая из кулеров и минеральную). При выборе альтернативы водопроводной воде необходимо обеспечить постоянное снабжение бутилированной водой или принимать минеральную воду по назначению. В некоторых случаях производители бутилированной воды не работают честно, что может привести к тому, что такая вода окажется хуже водопроводной. Обычная вода и минеральная вода, расфасованные в бутылки, описываются разными нормативными документами, устанавливающими требования к безопасности с точки зрения химических и микробиологических показателей. Такие нормативные требования прописаны в ГОСТ и СанПиН.

Скважины и родники. Вода, которая поступает из этих источников, не проходит обязательный контроль со стороны санитарно-эпидемиологических служб, поэтому она часто используется на свой страх и риск в сельской местности. Только 3% из нескольких тысяч веществ, которые растворяются в природной воде, могут определяться человеком по цвету, вкусу и запаху. Поэтому популярные родники, куда многие едут за свежей и вкусной водой, могут быть небезопасными. Для проведения анализа качества воды вы должны вызвать специалиста, либо отправить пробы воды в самую ближайшую лабораторию самостоятельно.

Химический состав воды общественных бассейнов, сточных вод промышленных компаний и горячего водоснабжения также должен пройти обязательный контроль. Анализ обычно производится на самом предприятии или призывается сторонняя компания для выполнения задания.

Существует несколько межгосударственных и национальных стандартов, которые определяют требования к контролю качества воды (здесь мы рассмотрели лишь ограниченный список):

• ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества»;
• ГОСТ 32220-2013 «Вода питьевая, расфасованная в емкости. Общие технические условия»;
• ГОСТ Р 54316-2011 «Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия»;
• ГОСТ 31952-2012 «Устройства водоочистные. Общие требования к эффективности и методы ее определения»;
• ГОСТ Р ИСО 24510-2009 «Деятельность, связанная с услугами питьевого водоснабжения и удаления сточных вод. Руководящие указания по оценке и улучшению услуги, оказываемой потребителям»;
• ГОСТ Р ИСО 24512-2009 «Деятельность, связанная с услугами питьевого водоснабжения и удаления сточных вод. Руководящие указания для менеджмента систем питьевого водоснабжения и оценке услуг питьевого водоснабжения»;
• СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»;
• СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения»;
• СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы»;
• СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» и т. д.

Озабоченность качеством воды является актуальной темой в современном обществе, но установка первого попавшегося фильтра дома не всегда обеспечивает желаемый результат. Прежде всего необходимо понимать, что именно нужно отфильтровать, а уже потом можно выбирать систему очистки. Кроме того, эффективность работы фильтра следует периодически проверять, поэтому анализ воды является неотъемлемой необходимостью.

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 применяются в лабораториях, специализирующихся на ее проверке. Они используются в самых разных областях человеческой деятельности. Список этих методов обширен и включает в себя такие известные как:

• Органолептические методы. Эти методы основаны на определении характеристик воды при помощи органов чувств. Например, при исследовании цветности воды, ее наливают в прозрачный стеклянный сосуд и оценивают цвет на фоне листа белой бумаги. Прозрачность определяется видимостью печатного шрифта через дно специализированного стеклянного сосуда, а интенсивность запаха оценивается лаборантом по собственным ощущениям.
• Гравиметрия (весовой анализ). Этот метод является одним из важных методов количественного химического анализа, основанных на точном измерении массы вещества. Обычно при этом методе определяемый компонент выделяют из анализируемой пробы в виде малорастворимого соединения известного постоянного химического состава. Гравиметрия позволяет оценить общую минерализацию воды, содержание сульфатов и других соединений.
• Нефелометрия и турбидиметрия. Эти методы количественного химического анализа основаны на измерении интенсивности света, рассеянного пробой воды. Эти методы применяются для определения мутности, цветности, наличия взвешенных частиц.
• Капиллярный электрофорез. Это метод основанный на разделении компонентов воды в кварцевом капилляре под действием электрического поля. Полученные данные позволяют судить о наличии различных катионов и анионов, а также пестицидов и других экотоксикантов в воде.
• Хроматография. Этот метод анализа основан на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы. Этот метод широко используется для анализа различных примесей органической природы.
• Потенциометрия. Этот метод основан на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов и позволяет определять водородный показатель воды (pH) и концентрацию фторид-ионов.
• Титриметрия. Этот метод количественного химического анализа основан на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым компонентом в растворе в соответствии со стехиометрией химической реакции между ними.
• Спектрофотометрия. Этот метод количественного химического анализа основан на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения. Он позволяет выявить широкий круг посторонних веществ в воде, включая ионы тяжелых металлов, аммонийные соединения и другие.

В лабораториях для анализа химического состава воды используются различные приборы, такие как аналитические весы, хроматографы, иономеры, термореакторы, турбидиметры, спектрофотометры, фотоколориметры, система капиллярного электрофореза, анализаторы влажности, автоматические титраторы, термостаты и др. Каждый из этих методов имеет ряд специальных методик, предназначенных для работы с водой на конкретном оборудовании.

Но стоит помнить, что наборы для анализа воды в домашних условиях, которые можно приобрести в интернет-магазинах, позволяют определить только ограниченный перечень примесей, и не обеспечивают высокой точности анализа. Важно проводить испытания на проверенном оборудовании, внесенном в Государственный реестр средств измерений. Только тогда можно будет получить точный результат, который позволит сделать выводы о безопасности питьевой воды.

Этапы химического анализа воды

Каждый химический анализ воды состоит из трех стандартных этапов, каждый из которых должен быть выполнен
с соблюдением установленных правил и требований.

Отбор пробы. Правильный отбор воды для химического анализа напрямую влияет на точность его результатов. Отбор проб регулируют ГОСТ 31861-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб». Пробу следует брать в чистую стеклянную или пластиковую тару. Нельзя использовать бутылки от сладких напитков или газировки. Объем бутыли должен составлять 1-5 литров, она должна быть заполнена водой до верхней границы горлышка без пузырьков воздуха, а затем тесно закрыта пробкой. Перед забором воды объем бутыли следует предварительно выпустить на протяжении 2-3 минут, затем осторожно набрать струйкой вдоль стенок бутыли, чтобы избежать излишнего насыщения кислородом. Пробу можно хранить в холодильнике не более 6 часов.

Анализ. Перед выбором лаборатории проверьте, входит ли она в Реестр аккредитованных лабораторий, опубликованный на сайте Росаккредитации. Аккредитованные лаборатории гарантируют точность результатов, а протокол их экспертизы действителен в судебных и иных государственных инстанциях.

Если у вас установлены фильтры для очистки воды и вы хотите проверить их эффективность, достаточно недорогого экспресс-анализа, который займет до 3 рабочих дней. Если вы строите дом и планируете бурение скважины, вам потребуется полный или расширенный анализ воды, который займет около недели. В остальных случаях стандартный анализ будет проводиться в течение 5 рабочих дней.

Выдача результатов. Результатом лабораторного анализа воды является протокол, оформленный на специальном бланке. Он включает не только полученные в ходе исследования значения, но и сравнение этих данных со значениями, допустимыми в соответствии с нормативными документами.

Инженеры по водоподготовке могут дать комментарии к протоколу и порекомендовать подходящую для вашего случая систему фильтрации.

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