CC BY
106
УДК 628.1
Курбатов А.Ю., Ветрова М.А., Моисеева Н.А., Чумакова А.А. ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Курбатов Андрей Юрьевич, ассистент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии Ветрова Маргарита Александровна, магистр 1 курса каф. ИМиЗК РХТУ имени Д.И. Менделеева; Моисеева Надежда Анатольевна, магистрант кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, Чумакова Анастасия Александровна - магистрант кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д. И. Менделеева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева 125190, Москва, Миусская пл., 9
В данной работе приведены методы исследования качества воды. Описана методика проведения
органолептического анализа, а также методы физического анализа.
Ключевые слова: очистка вод, контроль качества, органолептические свойства воды
FEATURES OF THE DETERMINATION OF THE INDICATORS OF WATER QUALITY
Kurbatov A.Yu., Vetrova M.A., Moiseeva N.A., Chumakova A.A. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
This paper presents methods for studying water quality. The technique of organoleptic analysis, as well as methods of physical analysis are described.
Keywords: water purification, quality control, organoleptic properties of water
До того как вода сможет попасть к нам домой, она проделывает долгий и нелегкий путь. Известно, что во многих крупных городах водопроводная вода имеет замкнутый цикл, после агрессивной очистки химическими реагентами, пройдя через мощные фильтры и километры труб, она опять возвращается к нам домой.
Для осуществления надзора качества воды разработан ряд нормативов. Приведём ключевые из них:
СанПиН 2.1.4.1074-01 - гигиенические требования к качеству питьевого водоснабжения, обеспечение безопасности систем горячего водоснабжения, контроль качества.
СанПиН 2.1.4.2652-10 - гигиенические требования к безопасности материалов, реагентов, оборудования используемых для водоочистки и водоподготовки.
ПП РФ №10 от 06.01.2015 - о порядке осуществления производственного контроля качества и безопасности питьевой воды, горячей воды и др.
Основными задачами контроля качества питьевой воды являются предупреждения различных инфекционных заболеваний, а также заболеваний связанных с различными повышенными концентрациями тех или иных веществ и соединений.
В данной работе приведены следующие методы исследования:
1. Органолептический метод;
2. Микробиологический метод;
3. Методы физического анализа;
Органолептические свойства воды
К органолептическим показателям относят такие важные показатели питьевой воды как вкус и запах [1, 5]. Российские стандарты никак не регламентируют организацию и проведению органолептических испытаний. ГОСТ Р ИСО 8589-2005
«Органолептический анализ. Руководство по проектированию помещений для исследований». Данный ГОСТ регламентирует проектирование помещений, для проведения анализа, а также полное описание места проведения органолептического эксперимента. Главной целью таких требований является обеспечение контролируемых постоянных условий. Факторы, влияющие на результаты испытаний:
• Температура,
• Вентиляция,
• Шум,
• Освещение,
• Время проведения испытаний.
Особые требования и к человеку, проводящему анализ. Он не должен минимум за час до испытания курить или контактировать с курильщиками, не использовать ароматизированную косметику, в том числе и мыло, быть в эмоционально стабильном состоянии.
Следующим этапом при организации испытаний является выбор метода органолептической оценки, который осуществляется с учетом поставленной цели и требуемой точности испытаний.
Методы органолептических испытаний
подразделяют на две группы:
• потребительские
• аналитические.
Аналитические, в свою очередь, делятся на:
• описательные методы,
• методы с использованием шкал и категорий.
Потребительские (субъективные) методы
используют, когда необходимо выяснить
потребительское отношение к продукту (симпатию или
антипатию): нравится или нет (принятие) или же что лучше (предпочтение).
Различительные методы используют, когда
требуется определить, существует ли различие между образцами. Описательные методы используют для получения качественных и количественных характеристик продукта.
Методы с использованием шкал и категорий применяют для определения величины различия или же установления категорий, к которым следует отнести образцы.
Оценка качества воды по микробиологическим показателям
При исследовании микробиологических показателей качества питьевой воды обычно анализируют: колиформные бактерии (в том числе E. coli - индикатор фекального загрязнения), общее микробное число и др.; паразитологические показатели - цисты лямблий и ооцисты криптоспоридий. При обнаружении в пробах питьевой воды термотолерантных колиформных бактерий (включая E. coli) и/или колифагов проводят их количественное определение в повторно взятых пробах воды. В этом случае для выявления причин загрязнения параллельно ведут определение содержания хлоридов, аммонийного азота, нитратов и нитритов. При обнаружении в повторно взятых пробах воды колиформных бактерий в количестве более 2/100 мл и/ или термотолерантных колиформных бактерий, либо колифагов пробы воды анализируют на содержание патогенных бактерий кишечной группы и/или энтеровирусов. Данные исследования могут проводиться только в лабораториях, аккредитованных на выполнение работ, связанных с использованием возбудителей инфекционных заболеваний.
ОпределениерН в воде Определение величины рН воды имеет одно из наиболее значимых показателей при оценке качества природных вод. Итак, водородный показатель один из важнейших для жизнедеятельности организма. Организм может нормально функционировать, когда его кровь является слабощелочной, значение pH крови находится в пределах 7,35-7,45. При попадание большего количества кислот в кровь, нарушается кислотно-щелочной баланс. Даже малейшее отклонение pH от показателя (7,35-7,45) вызывает серьезные нарушения здоровья. Поэтому человеку важно следить за показателем pH веществ, которые он потребляет, особенно за рН воды - так как это один из главных показателей качества воды [9]. Существует несколько методов измерения рН питьевой воды.
А) Потенциометрический метод
Принцип потенциометрического метода определения рН воды основан на зависимости потенциала электрода, который погружен в анализируемую воду, от концентрации ионов водорода.
Электрод, по потенциалу которого судят о концентрации определенных ионов, называется индикаторным. На практике в качестве такого электрода используют обычно хлорсеребряный электрод. Разность потенциалов измеряют при помощи высокоомного вольтметра (рН-метр-милливольтметр).
Для измерения рН используют индикаторные ионоселективные (ИСЭ) электроды. Ионоселективный
электрод (ИСЭ) - электрод, чувствительный к определенным ионам и позволяет избирательно определять концентрацию одних ионов в присутствии других.
ИСЭ представляет собой систему, содержащую раствор электролита, контактирующую с полупроницаемой (т.е. проницаемой не для всех частиц) мембраной. Для измерения рН используют ИСЭ стеклянный электрод, мембрана которого изготавливается из специального стекла. Она проницаема для катионов водорода и катионов щелочных металлов, но непроницаема для прочих катионов и всех анионов.
Потенциал стеклянного электрода зависит от концентрации ионов водорода в анализируемой пробе воды. Схема установки для определения концентрации ионов с помощью ИСЭ приведена на рис. 1.
г^ЗЦ
Рис. 1. Схема установки для определения концентрации ионов с помощью ИСЭ: 1 - анализируемый раствор; 2 -индикаторный электрод, селективный по отношению к
определяемому иону (ИСЭ); 3 - электрод сравнения
(например, хлорсеребряный); 4 - милливольтметр.
Стоит отметить, что данный метод применим только в лабораторных условиях и дает высокую точность результатов [2-4, 6].
Б) Индикаторная бумага
На нашем рынке довольно много различных индикаторных бумаг. Лакмусовая индикаторная бумага - это бумага, пропитанная специальными химическими реактивами. Она обладает уникальным свойством - в кислотной и щелочной среде меняет свой цвет. На самом деле лакмус - это сложная смесь, в состав которой входит до 15 различных соединений. Этим составом пропитывают фильтровальную бумагу. Таким способом получают индикаторную бумагу.
По сравнению с другими индикаторами лакмус наиболее точно (с минимальной погрешностью) определяет среду нейтрального, щелочного или кислого вещества.
Порядок работы с индикаторной бумагой достаточно прост:
- взять одну тест-полоску индикаторной бумаги;
- опустить ее в сосуд с измеряемой питьевой водой на несколько секунд;
- извлечь полоску;
- провести сравнение цвета индикаторной бумаги с прилагаемой цветовой шкалой для определения показателя рН в воде.
Погрешность измерения составляет около единицы значения рН. Однако метод прост и легок в осуществлении даже в домашних условиях.
--—^¡^ная шкала рН
|| 11111
* т я 9 ю 11 12
" 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0
Рис. 2. Внешний вид индикаторной лакмусовой бумаги со шкалой.
Рис.3 Внешний вид рН-метра
рН-метры стоят дороже, нежели лакмусовая бумага, но обеспечивают точность измерений вплоть до сотых. рН-метры делятся на портативныеи лабораторные. В основном используются бытовые рН-метры.
Различаются они:
1. степенью защиты от воды
2. наличием автоматической калибровки
3. точностью.
Точность зависит от количества калибруемых точек, как правило, это либо 1 или 2 точки. Калибровка рН-метра производится с помощью буферных растворов, поэтому при покупке прибора рекомендуетсяприобрести стандартные буферные растворы.
Приборы данного типа требуют калибровки 1-2 раза в квартал. Для калибровки одноточечного рН-метра требуется поместить прибор в буферный раствор с рН 6,68 и по средством вращения специального винта добиться данного показания. Если прибор с
двухточечной калибровкой - провести аналогичную операцию с буферным раствором с рН 4,01.
Измерение водородного показателя в питьевой воде проходит легко благодаря дружелюбному интерфейсу прибора. Для измерения достаточно включить прибор и погрузить в измеряемую воду. Погрешность метода составляет ±0,01% [3, 7].
По данным на 2015 год питьевой водой, которая отвечает требованиям безопасности, было обеспечено 78,8 % жителей РФ, при этом около 14,5 % жителей употребляют недоброкачественную воду, а 6,7 % населения употребляют питьевую воду, контроль за состоянием которой не осуществляется [8]. Контроль качества воды позволяет своевременно устанавливать факт ее изменения, выявлять и своевременно устранять причины ухудшения ее свойств, тем самым снижать неблагоприятное воздействие на здоровье человека.
Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д.И. Менделеева (проект № X032-2018)
Список литературы
1. Аверина Ю.М., Меньшиков В.В. Практическое изучение основ технологии обезжелезивания природных вод до питьевого качества различными режимами фильтрации с применением керамических мелкопористых трубчатых мембран// Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. Том. ХХ1Х, №1 (160) - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015. С. 82-85.
2. Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. - СПб.: "Крисмас+", 2011. - 264 с.
3. А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская Анализ и оценка качества поверхностных вод.
4. Комягин Е.А., Мынин В.Н., Ляпин И.Ф., Аверина Ю.М., Лопатюк Ю.Ю., Терпугов Г.В., Терпугов Д.Г. Пути решения проблемы очистки сточных вод от тяжелых и радиоактивных металлов//Экология и промышленность России. 2008. № 11. С. 21-23.
5. Быстрых В. В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария. 2001. № 2. С.20-22.
6. Аверина Ю.М., Сальникова О.Ю., Труберг
A.А., Терпугов Г.В., Кабанов О.В., Кацерева О.В, Комляшов Р.Б. Обезжелезивание природных вод с применением наномембран // Успехи в химии и хим. технологии - 2009. - Том. XXIII, №2 (95) - С. 14-17.
7. Курбатов А.Ю., Аверина Ю.М., Меньшиков
B.В., Аснис Н.А., Ваграмян Т.А., Юрьева Г.А., Мамателашвили М.Т. Окисление двухвалентного железа в различных водных средах//Химическая промышленность сегодня. 2013. № 10. С. 36-41.
8. Что пьют в России: водоснабжение в разных регионах нашей страны. URL: http://www.da-voda.com/vodogalereva/chto-pvut-v-rossii-vodosnabzhenie-v-raznvh-regionah-nashej -stranv.
9. Аверина Ю.М., Аснис Н.А., Ваграмян Т.А., Меньшиков В.В. Исследование скорости окисления ионов Fe2+ в воде при барботировании воздуха//Теоретические основы химической технологии. 2018. Т. 52. № 1. С. 79-82.
