Назначение анализа воды

Исследования помогают установить химический состав и свойства воды и выявить концентрацию всех вредных примесей. Это необходимо для обеспечения любого объекта строительства качественной питьевой водой, а также для расчетов и выбора подходящего очистительного и распределительного оборудования. От состава и свойств воды зависит расчетный срок службы прокладываемых коммуникаций и здоровье людей, использующих ее для питьевых или бытовых нужд. Именно по этой причине одним из основных этапов геоизысканий является обязательное проведение различных анализов воды из скважины, которое назначается застройщиками любых объектов, в том числе и промышленных.

Емкости, используемые для анализа воды

Емкости, используемые для анализа воды

При этом стоит учесть, что подобные лабораторные исследования рекомендуется проводить систематически, так как химический состав воды подвержен изменениям под действием внешней среды.
Выделяют 3 основных вида показателей:

  • Физические показатели, которые позволяют оценить основные свойства воды, а именно ее вкус, цвет, мутность, температурные данные, запах и информацию о взвешенных частицах в составе.
  • Химические показатели. Они позволяют охарактеризовать состав воды за счет оценки концентрации основных ионов. Также в процессе исследования определяют основные показатели жесткости, уровень pH, число общей минерализации и содержание отдельных ионов, отвечающих за качество воды, фтора, железа, калия и т. д. Стоит отметить, что избыток железа влияет на цвет воды и вызывает образование осадка в трубах, который может негативно влиять на сантехническое оборудование и трубы. В то время как избыток меди влияет на вкусовые качества.
  • Бактериологические показатели также отвечают за качество воды и позволяют своевременно определить заражение различными микроорганизмами. Чаще всего бактерии попадают в жидкость под воздействием внешних факторов и человеческой жизнедеятельности. Например, заражение может произойти при попадании сточных вод, при контакте воды с животными и при загрязнении различными промышленными отходами.

Показатели качества воды определяются:

  • химическим анализом;
  • органолептическим исследованием, в результате которого определяется жесткость и наличие железа;
  • токсическим анализом, направленным на определение наличия опасных веществ;
  • микробиологическим исследованием, позволяющим определить содержание бактерий в скважине, водоеме или колодце.

Результаты проверки указывают на количество определенных веществ в разных единицах измерения. При знании норм можно самостоятельно оценить основные показатели. Если все в норме, то жидкость можно считать чистой и пригодной к использованию. В противном случае нужно проводить дополнительную фильтрацию. Обычно в результатах указывают предельно допустимую концентрацию (ПДК) примесей. Этот показатель говорит, что количество определенного вещества не несет негативного воздействия. ПДК прописываются в нормативных документах.

Химический анализ воды

Исследование производят для установления точного химического состава воды, а также для оценки основных свойств. Характер исследования может отличаться в зависимости от поставленных задач. Химический анализ воды подразделяют на общий и специальный. Во время общего анализа воды определяется ее общая характеристика, необходимая для ее классификации, а также для получения информации о содержании отдельных солей и ионов. Данные результаты имеют широкое назначение.

Согласно СанПиН 2.1.4.559-96, на сегодняшний день в результате исследования воды обязательно устанавливают концентрацию ионов кальция, магния, натрия, которые наряду с другими составляют основу шестикомпонентного анализа, также позволяющего определить содержание железа и уровень pH. Исследование не включает в себя определение газового состава.

Краткое описание основных исследуемых в процессе химического анализа показателей:

  • Водородный коэффициент (pH) зависит от концентрации ионов.
  • Жесткость воды определяют исходя из концентрации в ней солей кальция и магния.
  • Щелочность базируется содержанием гидроксидов, анионов слабых кислот, бикарбонатов и карбонатов.
  • Хлориды связаны с присутствием в жидкости обычной соли. При наличии с хлоридами азотсодержащих веществ есть угроза загрязнения централизованного водоснабжения бытовыми отходами.
  • Сульфаты могут вызывать проблемы пищеварительной системы.
  • Элементы, содержащие азот, показывают присутствие в жидкости животной органики. К ним относится аммиак, нитриты, нитраты.
  • Фтор и йод. Оба вещества несут негативные последствия как при избытке, так и при дефиците. Первое вещество может вызвать рахит, заболевания зубов и крови. Второе – проблемы щитовидной железы.
  • Железо в составе воды может находиться в растворенном, нерастворенном, коллоидном состоянии, а также в виде органических примесей и бактерий.
  • Марганец вместе с железом оставляют желтые потеки труб, аналогичные следы остаются и на чистом белье, а также вызывают характерный привкус. Это пагубно действует на печень.
  • Сероводород можно встретить в подземных водах, проводя анализ колодезной воды. Вещество относится к ядам, серьезно влияющим на здоровье людей. В воде, используемой для бытовых и питьевых нужд, присутствие сероводорода крайне опасно и запрещено.
  • Хлор – наиболее распространенное средство санитарной обработки водопроводной воды. Вещество оказывает пагубное воздействие на организм и является одной из причин генетических мутаций, тяжелых отравлений, онкологических болезней. Однако в воде часто наблюдается остаточный хлор, используемый для ее обеззараживания, в безопасной концентрации.
  • Натрий и калий – следствие растворения коренных пород.

Специальный химический анализ

Среди специальных анализов подземных вод важное место занимают:

  • Санитарный, направленный на определения уровня жесткости и кислотности, содержания солей и ионов NH4, NO2, NO3. Анализ выявляют в целях определения пригодности воды для питья и бытового использования и уровня ее загрязненности.
  • Бальнеологический анализ – кроме главных ионов, позволяет выявить уровень газовых компонентов, радиоактивность, число сульфатов, железо, мышьяк, литий и ряд иных показателей качества. Он считается наиболее полным и применяется для нормирования целебных источников минеральной воды, установленных требованиям ГОСТ Р 54316-2011, расположенных , например, в Карловых Варах, Ессентуках, Железноводске, Трускавце.
  • Технический анализ производят для того, чтобы оценить коррозионные и агрессивные свойства воды, а также определить ее пригодность для использования в нефтедобыче, для питания паровых котельных установок или в иной технической сфере.
  • Поисковый анализ питьевой воды используют наряду с техническим анализом для поиска агрессивных примесей и оценки способов ее дальнейшего использования.

Анализы воды из скважины проводят как в стационарных лабораторных условиях, так и с использованием полевых лабораторных установок непосредственно на объекте строительства. В полевых условиях часто используют исследовательские лаборатории и передвижные конструкции для анализа, разработанные учеными А. А. Резниковым (ПЛАВ), И. Ю. Соколовой и другими. Данный вид оборудования обычно состоит из упакованных смонтированных комплектов оборудования, посуды и реактивов, которые предназначены для исследований объемным, колориметрическим и нефелометрическим методами.

Химическая экспертиза воды имеет широкий спектр действия и применяется для:

  • анализа питьевой воды;
  • определения чистоты промышленных источников;
  • подбора фильтров на производстве.

Для точности результатов рекомендуют соблюдать следующие требования:

  • Емкость для пробы воды на анализ должна быть стерильной. Объем тары – 500 гр. Простерилизовать посуду может лаборатория, проводящая исследование, но процедуру несложно провести и дома. Для этой цели пробирку необходимо простерилизовать кипятком или паром. Также можно подержать емкость 10-15 мин в духовке или над открытым огнем.
  • Перед забором нужно продезинфицировать кран открытым пламенем и обтереть спиртом. После этих манипуляций нужно спустить воду на полной мощности в течение 5-7 мин. Запрещается притрагиваться к крышке и горловине тары.
  • Жидкость необходимо оградить от тепла и прямых солнечных лучей, так как такое воздействие способно нарушить качество, и результаты будут недостоверными. Лучше во время перевозки поместить пробирку в холодное место.
  • Образец нужно передать в лабораторию и приступить к определениям максимум через 3 часа после забора.

К образцу прилагают документацию, содержащую информацию о виде источника (колодец, скважина, природный водоем и т. д.), место пробы, правильную дату и время забора, а также точный юридический адрес источника.

 

Изображение результатов химического анализа

Качество воды из скважины и ее состав можно определить несколькими методиками. Каждая из них устанавливает определенный показатель. Химический состав воды из скважины, водоема или колодца обычно изображают в ионной, процент-эквивалентной или эквивалентной форме. Ионная форма позволяет выразить химический состав питьевой воды в виде отдельных ионов, содержащихся в ней. Они выражаются в миллиграммах (мг) или же в граммах (гр), изредка данные могут быть предоставлены как отношение к массе и объему исследуемой жидкости.

 

Вода в процессе визуального исследования

Вода в процессе визуального исследования

 

Сегодня все сертифицированные лаборатории, куда доставляются пробы, предоставляют результаты гидрохимических исследований в ионной форме, которая является основным изображением состава воды. Ионная форма считается основной и используется для дальнейших переходов. Если надо выполнить перевод результатов, изображенных в виде отношения к единице объема, к составу, отнесенному к единице массы, количество отдельных ионов нужно поделить на плотность, а в случае обратного перехода — помножить.

Эквивалентная форма изображения результатов и получила значительное распространение. Она дает развернутое представление о свойствах воды, позволяет определить содержание ионов и установить происхождение вод. Форма используется в аналитических целях и позволяет контролировать результаты.

Чистая водопроводная вода

Чистая водопроводная вода

 

Эквивалент иона представляет собой частное от деления ионной массы на валентность иона. В качестве примера можно рассмотреть содержание иона натрия в эквивалентном виде иона: Na+ = 23/1, а эквивалент иона С = 35,5/1, из этого следует вывод, что на 23 единицы массы иона Na+ приходится 35,5 единицы иона, выраженных в эквивалентах. Исходя из этого, нужно отметить, что для перехода от ионной формы к эквивалентному изображению результатов нужно разделить количество иона, выраженное в миллиграммах (мг) или граммах (гр), на величину эквивалента иона.

 

Вода с избыточным содержанием железа и меди

Вода с избыточным содержанием железа и меди

 

Процент-эквивалентная форма позволяет более наглядно показать ионно-солевой состав, соотношение между ионами, а также определяет черты сходства вод с различной величиной минерализации, что делает данную форму наиболее распространенной. Но изображение содержания солей в составе исследуемых жидкостей только в одной из вышеперечисленных форм не дает возможности установить абсолютное содержание ионов в воде. По этой причине желательно предоставить результаты исследований, изобразив их в эквивалентной и ионной формах.

 

ОбозначениеКласс
Чрезвычайно опасный
Высоко опасный
Опасный
Умеренно опасный

Многообразные химические соединения имеют разную степень токсичности и могут негативно влиять на работу органов человеческого организма, а в некоторых случаях становятся причиной летального исхода. Влияние на человеческий организм.

Образец готовых результатов лабораторного протокола анализа воды

Образец готовых результатов лабораторного протокола анализа воды

В связи с этим фактом принимают еще один показатель вредности воды – колониеобразующие единицы КОЕ. Показатель КОЕ в воде выявляет единичные микроорганизмы, способные образовывать колонии.

Все предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ, содержащихся в составе воды, нормируются по ГОСТ 2874-82 и СанПиН 2.1.4.1074-01. При этом для расшифровки результатов возможно использовать нормативные документы, одобренные Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Результат анализа в обязательном порядке должен содержать информацию о классе опасности каждого из компонентов.

Микробиологический анализ

Широко используют метод микробиологического анализа. Он позволяет установить качество воды из скважины и водопроводной жидкости благодаря способу мембранной фильтрации. Вода пропускается через специальную мембрану с размером сетки 0,65 мкм. Все микроорганизмы остаются на фильтре.

Для каких источников может быть назначен данный вид исследования:

  • Централизованный водопровод. Исследование проводят, если имеется информация о вероятном заражении воды.
  • Автономные источники, такие как скважины или колодцы. Анализ необходим в обязательном порядке и требует регулярного проведения для своевременной очистки и дезинфекции.
  • Жидкости, расфасованные в тару (бутилированная вода), проверяют микробиологическим исследованием для поддержания и повышения качества.
  • Стоки рекомендуется исследовать для оценки воздействия человеческой деятельности на внешнюю среду.

Микробиологическое загрязнение обычно происходит из-за воздействия промышленности, фермерских хозяйств и канализационных стоков. Анализ дает возможность своевременно провести мероприятия по очистке и предотвратить негативное воздействие на человека.

Частота проведения исследований

При обустройстве новой скважины микробиологический анализ необходимо выполнить дважды. Первый забор производят сразу после бурения скважины – для определения типа очистного оборудования. После подбора и установки фильтра, а также настройки систем водоподготовки проверка воды на качество нужна для того, чтобы дать оценку эффективности используемого оборудования и определить качество очищенной воды.

Ионмг/дм³мг-экв/дм³%-экв
Са 2+95.34.7544.86
Mg 2+42.43.4832.86
К +15.50.43.78
Na +45.11.9618.5
Сумма катионов198.310.59100
SO 4 2-18.90.393.68
Сl  -3.20.090.84
HCO 3-61710.1195.48
Сумма анионов639.110.59100

В дальнейшем в течение первого года работы рекомендуется проводить исследования не реже чем один раз в квартал (3 месяца). В дальнейшем как минимум раз в 12 месяцев. Своевременный контроль качества позволяет снизить риск заболеваемости и смертности, так как состав воды постоянно меняется, просочившиеся загрязненные грунтовые воды могут содержать бактерии и иные вредные примеси. Воду из колодца необходимо проверять бактериологическим методом как минимум 1 раз в 10-12 месяцев.

Показатели
Единицы измерения
Нормативы
Термотолерантные колиформные бактерииЧисло бактерий в 100 мл Отсутствие
Общие колиформные бактерииЧисло бактерий в 100 мл Отсутствие
Общее микробное число Число образующих колонии бактерий в 1 млНе более 50
КолифагиЧисло бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 млОтсутствие
Споры сульфитредуцирующих клостридий Число спор в 20 млОтсутствие
Цисты лямблий Число цист в 50 лОтсутствие

Отбор проб воды для микробиологического анализа

Забор пробы на микробиологические исследования имеет ряд отличий от забора для проведения химического исследования. Для получения наиболее точного результата рекомендуется придерживаться следующих требований:

  • Использовать для забора только стерильную емкость, такую же как для химического анализа. Обычно объем тары не превышает 0,5 литра. Оптимальным вариантом будет использование емкости, приобретенной в лаборатории, в которой будет проводиться исследование.
  • При использовании собственной тары необходимо заранее ее подготовить. Для этого емкость стерилизуют при помощи пара, кипятка или духового шкафа.
  • Перед тем как сдать воду на анализ водопроводный кран необходимо обеззаразить спиртом и огнем, так как состав водопроводной воды подвержен изменениям под действием внешних бактерий. Затем нужно спустить воду в течение 5-6 минут, чтобы избавиться от застоявшейся в трубах воды.
  • После забора емкость плотно закрывают.
  • Запрещено прикасаться к горловине и внутренней стороне крышки емкости.
Стандартный средний состав морской воды с солесодержанием 35 г/л

Стандартный средний состав морской воды с солесодержанием 35 г/л

Необходимо как можно быстрее доставить образец в лабораторию, если нет возможности сделать анализ воды в течение двух часов, пробу помещают в холодильник, где она может сохранить свои свойства на протяжении одного дня. Так же как и образец для химического анализа, пробу для микробиологического исследования в обязательном порядке сопровождает соответствующая документация. Образец для исследования доставляют в лабораторию ближайшего отделения СЭС, где можно сделать развернутый анализ. Для наиболее быстрого получения результатов желательно заранее договориться с выбранной лабораторией.

ПоказательОписание
Общее микробное числоОМЧ – это количественный показатель, характеризующий степень общего загрязнения воды, который позволяет установить общее количество бактерий в 1 мл пробы. Данный показатель широко используется для оперативного контроля систем водоподготовки и дезинфекции, а также применяется для оценки процессов самоочищения водоемов.
КолиформыДанную группу микроорганизмов в бытовых условиях часто называют фекальными бактериями. Большинство колиформ постоянно обитает в организме человека и может попасть в воду с продуктами отходов. Представляют собой один из наиболее распространенных микробных индикаторов качества питьевой воды благодаря тому, что легко поддаются обнаружению и количественному подсчету.
Кишечные палочки (E.coli) Данный микроорганизм является основным возбудителем кишечной инфекции. Показатель используют для оценки свежего фекального загрязнения воды, так как микроорганизмы могут обитать в воде и почве в течение длительного времени.

Критерии, отвечающие за качество воды

Особое место в исследовании должно занимать качество воды, критерии качества воды должны соответствовать нормативным рамкам, установленным действующим ГОСТом. Согласно формулировке ГОСТ 27065-86, под критериями качества воды понимают один или группу характерных признаков, позволяющих дать оценку ее качества. Исходя из предполагаемого назначения скважины, водоема или колодца выделяют несколько критериев, согласно которым производят оценку качества воды, основными из них являются:

  • Гигиенический критерий, согласно которому учитывают общую безопасность, в том числе с точки зрения токсикологии, эпидемиологии и радиологии. Также критерий позволяет оценить благоприятные свойства и влияние на организм человека.
  • Экологический критерий позволяет оценить воздействие колодца или скважины на окружающую среду и рассчитать ориентировочный срок службы водного объекта.
  • Экономический критерий оценивает финансовую прибыльность источника.
  • Рыбохозяйственный – дает возможность оценить качество воды различных предприятий рыбного промысла или при выборе воды для аквариумов и рыбных вольеров, что позволяет оценить возможность развития рыб и других водных животных.
Экологическая Уровень Уровень Токсичные элементы   
ОбстановкаЗагрязнения природных средЗагрязненияКсК ПДК
Класс опасности
1.233, 4
Источник информации
Относительно удовлетворительнаяДопустимыйМинимальныйМенее 4Менее 1Менее 1Менее 1
НапряженнаяУмеренно опасныйНизкий (слабый)4–81–1,51–2,51–5
КритическаяОпасныйСредний8–161,5–22,5–55–10
ЧрезвычайнаяВысоко опасныйВысокий (сильный)16–322–35–1010–15
Экологического бедствияЧрезвычайно опасныйОчень высокий (очень сильный)Более 32Более 3Более 10Более 15

Основным критерием качества принято считать гигиенический. Показатели этого критерия качества оценивают на всех этапах строительства, а также для определения качества водопроводной и питьевой (в том числе бутилированной) воды.

Допустимое содержание солей и примесей

Гигиенические требования к питьевой воде централизованного водоснабжения устанавливаются СанПиН 2.1.4.559-96. Согласно нормативному документу, вода должна иметь безвредный химический состав и отвечать всем критериям радиационной и эпидемической безопасности.

ПоказателиЕдиницы измеренияНормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК), не болееПоказатель вредности Класс опасности
Обобщенные показатели--
Водородный показатель,единицы рНв пределах 6 ¾ 9--
Общая минерализация (сухой остаток)мг/л1000 (1500) 2)--
Жесткость общаяммоль/л7,0 (10) 2)--
Окисляемость перманганатнаямг/л5--
Нефтепродукты, суммарномг/л0.1--
Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионоактивныемг/л0.5--
Фенольный индексмг/л0.25--
Неорганические вещества--
Алюминий (Аl 3+ )мг/л0.5с.-т.2
Барий (Ва 2+ )-"-0.1-"-2
Бериллий (Ве 2+ )-"-0.0002-"-1
Бор (В, суммарно)-"-0.5-"-2
Железо (Fе, суммарно)-"-0,3 (1,0) 2) орг.3
Кадмий (Сd, суммарно)-"-0.001с.-т.2
Марганец (Мn, суммарно)-"-0,1 (0,5) 2)орг.3
Медь (Сu, суммарно)-"-1-"-3
Молибден (Мo, суммарно)-"-0.25с.-т.2
Мышьяк (Аs, суммарно)-"-0.05с.-т.2
Никель (Ni, суммарно)мг/л0.1с.-т.3
Нитраты (по NО 3 )-"-45орг.3
Ртуть (Нg, суммарно)-"-0.0005с.-т.1
Свинец (Рb, суммарно)-"-0.03-"-2
Селен (Sе, суммарно)-"-0.01-"-2
Стронций (Sr 2+ )-"-7-"-2
Сульфаты (SO 4 2 - )-"-500орг.4
Фториды (F - )
Для климатических районов
- I и II-"-1.5с.-т.2
- III-"-1.2-"-2
Хлориды (Сl - )-"-350орг.4
Хром (Сr 6+ )-"-0.05с.-т.3
Цианиды (CN - )-"-0.035-"-2
Цинк (Zn 2+ )-"-5орг.3
Органические вещества
g -ГХЦГ (линдан)-"-0,002 3)с.-т.1
ДДТ (сумма изомеров)-"-0,002 3)-"-2
2,4-Д-"-0,03 3)-"-2

Все данные нормативов были приняты по требованиям ВОЗ.

ПоказателиЕдиницы измеренияНормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК), не болееПоказатель вредностиКласс опасности
Хлор
- остаточный свободныймг/лв пределах 0,3 - 0,5орг.3
- остаточный связанный-"-в пределах 0,8 - 1,2-"-3
Хлороформ (при хлорировании воды)-"-0,2 2)с.-т.2
Озон остаточный -"-0.3орг.
Формальдегид (при озонировании воды)-"-0.05с.-т.2
Полиакриламид-"-2-"-2
Активированная кремнекислота (по Si)-"-10-"-2
Полифосфаты (по РО4 3 - )-"-3.5орг.3
Остаточные количества алюминий- и железосодержащих коагулянтов-"-см. показатели "Алюминий", "Железо" в таблице выше
Пример готовых результатов анализа воды

Пример готовых результатов анализа воды