Химический анализ воды: методики, этапы и цены

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человеку ежедневно необходимо употреблять огромное количество воды. Она используется в пищевых, гигиенических и промышленных целях. Важно, чтобы состав воды был безопасен и отвечал требованиям нормативных документов. Национальные стандарты, санитарные нормы и правила устанавливают предельно допустимые концентрации содержащихся в воде веществ.

Даже если вода прозрачная и без запаха, она может содержать различные примеси органической и неорганической природы, такие как ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды и т.д. Однако можно использовать современные методы, которые позволяют быстро и достоверно определить наличие и концентрацию нетипичных для воды соединений.

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.

Анализ воды включает более ста химических показателей, но лишь 10-20 из них обычно оцениваются, в зависимости от конкретной ситуации. Общепринятая классификация показателей водного состава включает следующие категории:

• Органолептические показатели, которые влияют на органы чувств человека, такие как цвет, запах, привкус и прозрачность.
• Интегральные (обобщенные) параметры, такие как жесткость, pH, плотность и другие.
• Неорганические анионы и катионы, включая ионы тяжелых металлов и железо.
• Органические показатели, одним из которых является окисляемость, которая измеряется в миллиграммах кислорода, необходимых для окисления органических веществ в 1 литре воды. Современное оборудование позволяет определять также конкретные органические вещества в воде.
• Растворенные газы, такие как кислород, сероводород и другие.
• Реагенты водоподготовки, включая соединения хлора и побочные продукты его процесса.

Согласно ВОЗ, в естественных и водопроводных водах может содержаться до 13 000 токсичных веществ. Химический анализ воды рекомендуется проводить при переезде на новое место жительства, оборудовании колодцев и скважин, использовании родников, перед установкой фильтров и в течение их эксплуатации. Кроме того, срочный анализ воды может потребоваться, если ее органолептические свойства резко ухудшились.

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

Все химические анализы воды можно разделить на три стандартных этапа, каждый из которых необходимо проводить в соответствии с установленными требованиями и правилами.

Отбор проб является первым шагом для проведения химического анализа воды. От правильности отбора зависит корректность результатов анализа. В отношении отбора проб действуют комплексные нормативные акты, такие как ГОСТ 31861-2012 "Вода. Общие требования к отбору проб" и ГОСТ 31862-2012 "Вода питьевая. Отбор проб". Для отбора пробы используются чистые стеклянные или пластиковые тары. Бутылки, используемые для сладких и газированных напитков, не подходят. Объем бутыли должен быть от 1 до 5 л и она должна быть наполнена водой до верхней границы горлышка без пузырьков воздуха и плотно закрыта пробкой. Перед отбором пробы воду предварительно сливают на 2-3 минуты, затем набирают небольшой струйкой вдоль стенки бутыли, что позволяет избежать излишнего насыщения кислородом. Проба может храниться в холодильнике не более 6 часов.

Анализ – это второй этап химического анализа воды. Передать пробы можно проверенной лаборатории из Реестра аккредитованных лабораторий на сайте Росаккредитации. Аккредитованные лаборатории гарантируют точность результатов, а протокол их экспертизы считается действительным в судебных и других государственных инстанциях.

Если в доме установлены фильтры для очистки воды и вы хотите проверить их эффективность, достаточно провести недорогой экспресс-анализ, который займет три рабочих дня. Если вы строите дом и планируете бурение скважины, понадобится полный или расширенный анализ воды, который займет около недели. В остальных случаях можно провести стандартный анализ, который займет от 5 рабочих дней.

Выдача результатов экспертизы - третий и последний этап химического анализа воды. Результат лабораторного анализа воды оформляется на специальном бланке в виде протокола. В протокол заносят не только полученные значения в процессе исследования, но также указываются предельно допустимые величины этих параметров в соответствии с нормативными документами.

Инженеры, занимающиеся водоподготовкой, могут прокомментировать протокол и порекомендовать подходящую систему фильтрации для вашего конкретного 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