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 нужно сдать воду на химический анализ?

Химический анализ воды является обязательным для ряда предприятий и организаций в соответствии с законодательством. Например, при возведении моста через реку, подрядчик должен взять пробы воды, чтобы доказать ее безопасность для окружающей среды. Требования к химическому составу также следуют соблюдать при производстве бутилированной воды, предназначенной для продажи. Однако анализ воды может потребоваться не только в рамках профессиональной деятельности, но и для частных целей. Вот несколько причин, по которым люди заказывают анализ воды:

• для оценки качества питьевой воды из городского водопровода, скважин или родников;
• для подтверждения качества бутилированной воды, в том числе для детского питания;
• для выбора фильтра для воды и оценки его эффективности;
• для контроля качества воды в бассейнах;
• для оценки качества воды для полива растений;
• для контроля среды в аквариуме и прочих целях.

Проведение химического анализа воды для бытовых целей позволяет:

• избежать употребления воды ненадлежащего качества;
• выбрать оптимальную систему водоподготовки и оценить ее работу впоследствии;
• использовать воду для определенных целей, соответствующих ее химическому составу (например, для полива растений или для аквариума).

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