Химический анализ воды: методики, этапы и цены

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человеку нужно ежедневно потреблять огромное количество воды. Она необходима для приготовления пищи, для гигиены и для нужд промышленности. Однако, для сохранения здоровья, важно, чтобы вода, которую мы употребляем, соответствовала требованиям нормативных документов и была безопасной для здоровья.

Национальные стандарты, санитарные нормы и правила определяют предельно допустимые концентрации веществ, содержащихся в воде. Это позволяет контролировать качество воды и обеспечивать безопасность ее потребления.

Даже если вода прозрачная и не имеет запаха или постороннего привкуса, в ней все же могут содержаться примеси органической и неорганической природы, такие как ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды и другие вещества. Однако сегодня существует множество современных методов, которые позволяют быстро и точно определить наличие и концентрацию различных соединений, которые не характерны для чистой воды. Это помогает контролировать качество воды и обеспечивает безопасность ее использования.

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.

Химический анализ воды – важная процедура, проводимая в лабораториях, занимающихся проверкой качества воды. В настоящее время применяются различные методы химического анализа, используемые в различных сферах человеческой деятельности. Среди них наиболее известны следующие.

- Органолептические методы. Эти методы основываются на определении характеристик воды с помощью органов чувств. Один из примеров - определение цветности воды. Она наливается в прозрачный стеклянный сосуд и оценивается цвет на фоне листа белой бумаги. Если при оценке цвета через сосуд с водой лист не будет белым, то вода загрязнена. Прозрачность определяется видимостью печатного шрифта через дно специализированного стеклянного сосуда. Если шрифт не виден при уровне воды менее трех сантиметров, прозрачность считается недостаточной. Интенсивность запаха оценивается лаборантом по собственным ощущениям, в баллах.

- Гравиметрический метод. Этот метод количественного анализа основан на точном измерении массы вещества. Определяемый компонент обычно выделяют из анализируемой пробы в виде малорастворимого соединения известного постоянного химического состава. Метод позволяет определить общую минерализацию воды, содержание сульфатов и прочее.

- Нефелометрия и турбидиметрия. Эти методы количественного анализа основаны на измерении интенсивности света, рассеянного пробой воды и прошедшей через нее. Они используются для определения мутности, цветности, наличия взвешенных частиц.

- Капиллярный электрофорез. Этот метод основан на разделении компонентов воды в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля. Полученные данные позволяют судить о наличии различных катионов и анионов в воде, пестицидов и других экотоксикантов.

- Хроматография. Этот метод анализа основан на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы. Он широко используется для анализа различных примесей органической природы.

- Потенциометрия. Этот метод определения физико-химических показателей основан на измерении электродвижущих сил. Он позволяет определить водородный показатель воды (pH), концентрацию фторид-ионов.

- Титриметрия. Этот метод количественного анализа основан на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым компонентом в растворе или газовой фазе 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 - например, ионов тяжелых металлов, аммонийных соединений и др.

Оборудование, применяемые в лабораториях для анализа химического состава воды, должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений. Обычно используются такие средства:

- аналитические весы;

- хроматографы;

- иономеры;

- термореакторы;

- турбидиметры;

- спектрофотометры;

- фотоколориметры;

- система капиллярного электрофореза;

- анализаторы влажности;

- автоматические титраторы;

- термостаты и прочее.

В рамках каждого метода химического анализа существует ряд специальных методик, которые предназначены именно для работы с водой и на конкретном оборудовании.

Однако существуют наборы для анализа воды в домашних условиях, которые можно приобрести в интернет-магазинах. Такие тест-системы позволяют определить ограниченный перечень примесей, например, общую жесткость, pH, свободный хлор, железо, но не обеспечивают высокой точности анализа. Важно помнить, что удовлетворительные результаты теста, проведенного в домашних условиях, еще не гарантируют, что ваша вода безопасна.

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 химического анализа воды может зависеть от типа анализа и сроков его проведения. Чем больше параметров анализируется, тем дольше занимает процесс, требуется больше реагентов и оборудования, и цена соответственно возрастает.

Экспресс-анализ является самым быстрым вариантом, который может быть осуществлен в течение трех рабочих дней. Он включает минимальное количество параметров, таких как запах, pH, общая жесткость, концентрация железа и марганца. Стоимость такого анализа составляет около 1000 рублей, и он хорошо подходит для оценки работоспособности фильтров. Минимальный объем для пробы - 1 л.

Стандартный анализ проводится в течение пяти рабочих дней и включает в себя определение ключевых параметров, необходимых для оценки пригодности воды для питья, таких как запах, мутность, цветность, pH, щелочность, общая жесткость, общее солесодержание, перманганатная окисляемость, концентрации железа, марганца, хлоридов, сульфатов, фторид-ионов и алюминия. Такой анализ стоит около 3500 рублей, а минимальный объем пробы – 2 л.

Расширенный анализ, проводимый в течение 7-ми рабочих дней, включает все параметры стандартного анализа, а также концентрации фторидов, СПАВ, цинка, хлора, карбонатов и гидрокарбонатов, аммоний-ионов. Стоимость расширенного анализа составляет около 5500 рублей, а минимальный объем для пробы - 3,5 л.

Полный химический анализ воды, проводимый в течение 7-ми рабочих дней, включает все параметры расширенного анализа, а также параметры щелочности, концентраций кадмия, хрома, никеля, меди, мышьяка, ртути, свинца и ЛГС. Минимальный объем для пробы – 5 л, а стоимость анализа - около 12 000 рублей.

При выборе типа анализа важно учитывать, что экспресс-анализ не подходит для оценки качества питьевой воды, в этом случае следует выбирать стандартный или расширенный варианты.

Фото: freepik.com