Химический анализ воды: методики, этапы и цены

Человеку для нормальной жизнедеятельности ежедневно требуется огромное количество воды — в пищевых, гигиенических, промышленных целях. При этом важно, чтобы ее состав был безопасен и отвечал требованиям нормативных документов. Предельно допустимые концентрации содержащихся в воде веществ определяются национальными стандартами, санитарными нормами и правилами.

Даже прозрачная вода без запаха и постороннего привкуса может содержать различные примеси органической и неорганической природы (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды и т.д.). Однако существует масса современных методов, позволяющих быстро и достоверно определить наличие и концентрацию нетипичных для воды соединений.

Когда необходимо сдать воду на химический анализ?

По закону проведение химического анализ воды обязательно для ряда предприятий и организаций — например, при возведении моста через реку подрядчик должен взять пробы воды, чтобы подтвердить безвредность строительства для окружающей среды. При производстве бутилированной воды, предназначенной для продажи, также следует соблюдать требования к химическому составу. Однако анализ воды может потребоваться не только в рамках профессиональной деятельности. Частные лица заказывают его в следующих целях:

• оценка качества питьевой воды из городского водопровода, скважин, родников;
• подтверждение качества бутилированной воды — в том числе, для детского питания;
• подбор фильтра для воды и оценка его эффективности;
• контроль качества воды в плавательных бассейнах;
• оценки качества воды для полива растений;
• контроль среды в аквариуме и пр.

Исследование химического состава в бытовых целях позволяет:

• предотвратить употребление воды ненадлежащего качества;
• подобрать оптимальную систему водоподготовки и оценить ее работу впоследствии;
• использовать воду, соответствующую ее целевому назначению (для полива растений, для аквариума и т.д.).

Особенности химического анализа вод разных типов

На станциях водоподготовки вода подвергается обработке с использованием различных химических соединений, а значит — исследование воды на предмет ее соответствия установленным требованиям следует проводить по разным показателям.

Водопроводная вода перед подачей потребителям тщательно очищается и проверяется более чем по 130 физико-химическим и микробиологическим показателям. Однако по пути к конечному потребителю она может быть повторно загрязнена различными органическими и неорганическими соединениями и даже микроорганизмами. Иногда это становится причиной недомоганий или просто невозможностью употреблять воду для питья из-за ее неприятного цвета или запаха. В этом случае необходимо сдать воду на анализ и добиваться от коммунальных служб решения проблемы, возможно, через суд.

Бутилированная вода (в то числе из кулеров и минеральная) . Если вы ищете альтернативу питьевой воде из водопровода, нуждаетесь в постоянном поставщике бутилированной воды или вам предписано употребление минеральной воды, полезно сделать анализ нескольких образцов выбранной продукции. В некоторых случаях бутилированная вода может оказаться хуже водопроводной из-за недобросовестности производителя. Для питьевой воды в бутылках, обычной и минеральной, действуют разные нормативы, устанавливающие требования безопасности по химическим и микробиологическим показателям. Они установлены в соответствующих СанПиН и ГОСТ.

Скважины и родники . Вода из этих источников обычно не подлежит обязательному контролю со стороны санэпидстанций, поэтому ее используют в сельской местности на свой страх и риск. При этом только 3% из нескольких тысяч веществ, растворенных в природной воде, человек способен определить по цвету, вкусу и запаху. Поэтому популярные родники, куда многие ездят за свежей и вкусной водой, могут быть небезобидны. Для проведения анализа качества воды вызывается специалист или пробы воды доставляются в ближайшую лабораторию самостоятельно.

Обязательному контролю химического состава подлежит вода общественных бассейнов, сточные воды промышленных предприятий, воды горячего водоснабжения. Анализ организуется непосредственно на предприятии или приглашается сторонняя организация.

Для контроля качества воды разработаны следующие межгосударственные и национальные стандарты (здесь мы приведем лишь ограниченный перечень):

• 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 др.

Качеством воды сейчас озабочены многие, но установка в домашних условиях первого попавшегося фильтра, к сожалению, не всегда оказывает должный эффект. Прежде всего следует понять, что именно вы собираетесь отфильтровать, а потом уже подбирать систему очистки. Кроме того, эффективность работы фильтра потребуется периодически проверять. Поэтому анализ воды просто необходим.

Анализируемые показатели

Химических показателей состава воды, которые могут значиться в анализе, насчитывается свыше сотни. Конечно, не все они важны в каждом конкретном случае. Обычно оценивается не более 10–20 параметров.

• Органолептические . Эти параметры определяют потребительские качества воды: свойства, которые непосредственно влияют на органы чувств человека (обоняние, осязание и зрение), — цвет, запах, привкус и прозрачность.
• Интегральные (обобщенные) показатели — жесткость, pH, плотность и другие.
• Неорганические . Содержание различных неорганических анионов и катионов в воде, например, ионов тяжелых металлов и железа.
• Органические . Одним из важных показателей этой категории является 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.
  С использованием современного оборудования возможно также определить, какие именно органические вещества содержатся в воде.

• Растворенные газы . В воде растворено небольшое количество кислорода, что является нормой, а вот наличие других газов — например, сероводорода — может быть опасным. Показатель содержания в воде кислорода также важен для владельцев аквариумов: он помогает правильно подобрать фильтры и компрессоры.
• Реагенты водоподготовки. При несовершенстве системы водоподготовки концентрация в воде соединений хлора, а также побочных продуктов процесса хлорирования воды может превышать допустимые нормы.

Таким образом, сдать воду на химический анализ полезно 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.

Методы химического анализа воды

В лабораториях, специализирующихся на проверке воды, применяются общие методы химического анализа, которые используются в самых разных сферах человеческой деятельности. Их список довольно обширен, поэтому мы приведем только наиболее известные.

• Органолептические методы . Определение 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. Если при оценки цвета через сосуд с водой лист не будет белым, вода загрязнена. Прозрачность определяется видимостью печатного шрифта через дно специализированного стеклянного сосуда. Если шрифт не виден при уровне воды менее трех сантиметров, прозрачность недостаточна. Интенсивность запаха оценивается лаборантом по собственным ощущениям, в баллах.
• Гравиметрия (весовой анализ). Один из важных методов количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы вещества. Определяемый компонент обычно выделяют из анализируемой пробы в виде малорастворимого соединения известного постоянного химического состава. Метод позволяет оценить общую минерализацию воды, содержание сульфатов и т.д.
• Нефелометрия и турбидиметрия . Методы количественного химического анализа, основанные на измерении интенсивности света, рассеянного пробой воды и прошедшей через нее. Применяется для определения мутности, цветности, наличия взвешенных частиц.
• Капиллярный электрофорез. Метод капиллярного электрофореза основан на разделении компонентов воды в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля. Частицы разной массы притягиваются к стенкам капилляра через разные промежутки времени, которые фиксируются при помощи специального детектора. Полученные данные позволяют судить о наличии различных катионов и анионов в воде, пестицидов и других экотоксикантов.
• Хроматография . Метод анализа, основанный на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов. При этом разделяемые вещества распределяются между двумя несмешивающимися фазами (в зависимости от их относительной растворимости в каждой фазе): подвижной и неподвижной. Данный метод широко используется для анализа различных примесей органической природы.
• Потенциометрия. Метод определения физико-химических показателей, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов. Позволяет определять водородный показатель воды (pH), концентрацию фторид-ионов.
• Титриметрия . 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. Метод количественного химического анализа, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения. Позволяет выявить широкий круг посторонних веществ в воде — например, ионов тяжелых металлов, аммонийных соединений и др.

Испытания должны проводиться на проверенном оборудовании, внесенном в Государственный реестр средств измерений. Обычно в лабораториях для анализа химического состава воды используются:

• аналитические весы;
• хроматографы;
• иономеры;
• термореакторы;
• турбидиметры;
• спектрофотометры;
• фотоколориметры;
• система капиллярного электрофореза;
• анализаторы влажности;
• автоматические титраторы;
• термостаты и др.

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

Этапы проведения химического анализа воды

Любой химический анализ состоит из трех стандартных этапов, каждый из которых должен быть проведен с соблюдением установленных требований и правил.

Отбор проб. От того, насколько правильно будет отобрана вода для химического анализа, напрямую зависит корректность его результата. В отношении отбора проб действуют ГОСТ 31861-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб». Для пробы используется чистая стеклянная или пластиковая тара. Бутылки из-под сладких и газированных напитков применять нельзя. Объем бутыли — 1–5 л, она должна быть наполнена водой до верхней границы горлышка, без пузырьков воздуха, и плотно закрыта пробкой. Перед набором воду предварительно сливают 2–3 минуты, а затем набирают небольшой струйкой по стенке бутыли во избежание излишнего насыщения кислородом. Проба может храниться в холодильнике не более 6 часов.

Анализ. Выбрав лабораторию, 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 дома уже стоят фильтры для очистки воды и вы планируете проверить эффективность их работы, достаточно недорогого экспресс-анализа, который займет три рабочих дня. Если вы занимаетесь строительством дома и планируете бурить скважину под колодец, потребуется полный или расширенный анализ воды, он займет около недели. В остальных случаях достаточно стандартного анализ длительностью в пять рабочих дней.

Выдача результатов экспертизы. Результатом лабораторного анализа воды является протокол, оформленный на специальном бланке. В него заносятся не только полученные в ходе исследования значения, но и для сравнения указываются предельно допустимые величины этих параметров согласно нормативным документам.

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

Стоимость химического анализа воды

Сколько будет стоить анализ воды, зависит от его вида и срочности. Чем больше параметров исследуется, тем больше нужно времени, реагентов и оборудования, соответственно растет и цена.

Экспресс-анализ. Осуществляется в течение 3-х рабочих дней, включает минимум параметров: запах, pH, общая жесткость, концентрация железа, марганца. Цена такого химического анализа воды составляет около 1000 рублей. Подходит для оценки работы фильтров. Минимальный объем пробы — 1 л.

Стандартный анализ. Осуществляется в течение 5-ти рабочих дней. Включает определение ключевых параметров, характеризующих пригодность воды для питья: запах, мутность, цветность, pH, щелочность, общая жесткость, общее солесодержание, перманганатная окисляемость, концентрации железа, марганца, хлоридов, сульфатов, фторид-ионов, алюминия. Стоит около 3500 рублей. Минимальный объем пробы — 2 л.

Расширенный анализ . Осуществляется в течение 7-ми рабочих дней. Включает определение параметров стандартного анализа, а также концентрации фторидов, СПАВ, цинка, хлора, карбонатов и гидрокарбонатов, аммоний-ионов. Стоит около 5500 рублей. Минимальный объем пробы — 3,5 л.

Полный химический анализ воды. Осуществляется в течение 7-ми рабочих дней. Включает определение всех параметров расширенного анализа, а также щелочности, концентраций кадмия, хрома, никеля, меди, мышьяка, ртути, свинца, ЛГС. Минимальный объем пробы — 5 л. Стоимость — около 12 000 рублей.

Не рекомендуем выбирать экспрес-анализ, если из вашего крана течет откровенно непригодная для питья вода. Выбирайте стандартное или расширенное исследование.