Химический анализ воды¶

Химический анализ воды — совокупность методов качественного и количественного определения химического состава воды, включающая установление содержания растворённых неорганических и органических веществ, газов, а также оценку показателей, характеризующих её пригодность для питьевых, хозяйственно-бытовых, технических и иных целей. Является разделом аналитической химии и гидрохимии, а результаты анализа служат основой для нормирования качества воды и контроля за соблюдением санитарных требований.

¶Показатели химического состава

Химический анализ воды охватывает несколько групп показателей.

Органолептические и обобщённые показатели. К ним относят водородный показатель (pH), общую минерализацию (сухой остаток), жёсткость, щёлочность, окисляемость (перманганатную и бихроматную), мутность и цветность. Эти параметры дают интегральную характеристику воды.

Главные ионы (макрокомпоненты). Определяются катионы кальция, магния, натрия, калия и анионы гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, карбонатов. Соотношение этих ионов определяет тип воды и её жёсткость.

Биогенные и нормируемые компоненты. К ним относятся нитраты, нитриты, аммоний, фосфаты, фториды, железо, марганец, кремний. Повышенные концентрации нитратов и аммония часто указывают на загрязнение органическими стоками.

Микроэлементы и тяжёлые металлы. Определяются медь, цинк, свинец, кадмий, никель, хром, мышьяк, ртуть и другие элементы, относящиеся к токсичным.

Органические вещества. Анализируются нефтепродукты, фенолы, поверхностно-активные вещества, летучие органические соединения, пестициды, а также суммарные показатели — общий органический углерод.

¶Методы анализа

Методы химического анализа воды делят на классические (химические), физико-химические и физические.

• Титриметрия — количественное определение путём измерения объёма реагента, израсходованного на реакцию. Применяется для определения жёсткости, щёлочности, хлоридов, окисляемости.
• Гравиметрия — измерение массы осадка; используется для определения сухого остатка и сульфатов.
• Фотометрия и спектрофотометрия — основаны на поглощении света окрашенными растворами; широко применяются для определения железа, нитратов, фосфатов, аммония.
• Ионная хроматография — разделение и определение ионов; позволяет одновременно измерять концентрации многих катионов и анионов.
• Атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектрометрия — высокочувствительные методы определения металлов.
• Газовая и высокоэффективная жидкостная хроматография — применяются для анализа органических загрязнителей.
• Потенциометрия (ионометрия) — измерение pH и концентраций ионов с помощью ионоселективных электродов.
• Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой — обеспечивает определение следовых количеств элементов.

¶Нормативная база в России

Качество питьевой воды в Российской Федерации регламентируется санитарными правилами и нормами, в частности СанПиН 1.2.3685-21, устанавливающими гигиенические нормативы содержания веществ и показателей качества воды. Для централизованных систем питьевого водоснабжения действуют требования, ограничивающие концентрации сотен веществ. Для водоёмов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения применяются отдельные нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК).

Показатели нормируются по трём основным критериям вредности: органолептическому (влияние на запах, вкус, цвет), общесанитарному (влияние на процессы самоочищения водоёмов) и санитарно-токсикологическому (влияние на здоровье человека).

¶Отбор проб

Достоверность анализа во многом зависит от правильности отбора проб. Пробы отбирают в чистую химически стойкую посуду, чаще всего из стекла или полимерных материалов. Для определения разных показателей применяются разные условия: например, для анализа металлов пробу консервируют кислотой, для определения растворённого кислорода фиксируют реагентами на месте. Время между отбором и анализом ограничено, так как состав воды может изменяться.

¶Применение результатов

Химический анализ воды используется в нескольких сферах:

• контроль качества питьевой воды в системах централизованного и нецентрализованного водоснабжения;
• мониторинг поверхностных и подземных водных объектов;
• технологический контроль в промышленности, энергетике, теплоэнергетике (оценка пригодности воды для котлов, систем охлаждения);
• оценка пригодности воды для орошения в сельском хозяйстве;
• контроль сточных вод перед сбросом;
• экспертиза при выборе источников водоснабжения и бурении скважин.

¶Значение

Результаты химического анализа служат основой для санитарно-гигиенических заключений, проектирования систем водоподготовки и выбора методов очистки. Они позволяют выявить техногенное загрязнение, оценить влияние хозяйственной деятельности на водные объекты и обосновать водоохранные мероприятия. В России контроль качества воды осуществляют аккредитованные лаборатории, а надзорные функции выполняет санитарно-эпидемиологическая служба.

Источники: СанПиН 1.2.3685-21; учебные пособия по аналитической химии и гидрохимии; нормативные документы по охране водных объектов.