Жители многоквартирных и частных домов, водоснабжением которых занимаются коммунальные службы, обычно не испытывают проблем с качеством поступающей воды. По-иному обстоит дело при индивидуальном водоснабжении из скважин или колодцев, где анализ воды является основным критерием определения ее пригодности для хозяйственных и питьевых нужд.
Проверку химического и органико-биологического состава воды проводят в специализированных лабораториях на платной основе, пользователь должен четко представлять, какие данные ему необходимы, ведь от этого зависит стоимость и вид системы водоочистки. Также собственникам домов с индивидуальным водоснабжением полезно знать предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей химических и биологических элементов в воде, регламентируемые нормативными документами.
Рис.1 Нормативы безопасности по микро- и паразитологии
Для чего необходим анализ воды
Потребитель получает воду из коммунальной водопроводной магистрали или индивидуальных источников водоснабжения, которыми чаще других выступают колодцы и скважины. При водопотреблении в бытовом хозяйстве часто возникает потребность анализа водных ресурсов в следующих ситуациях:
Государственные службы проводят отбор проб и анализ в следующих случаях (ГОСТ 31861-2012):
Рис.2 Нормативы по безвредности обобщенных показателей
Гигиенические требования к питьевой воде
Для питьевой воды в системах централизованного водоснабжения критерием качества служат нормативы, изложенные в СанПиН 2.1.4.1074-01. Помимо требований гигиены, в документе также указаны и правила определения качества воды, его некоторые положения:
а). Санитарные правила и нормы (СанПиН) распространяются на водные ресурсы из центральных водоснабжающих систем, используемые населением для хозяйственных нужд и питья. Норматив не обязателен к исполнению при водозаборе из индивидуальных водных источников.
б). Вода для питья должна быть эпидемически и радиоактивно безопасна, безвредна по химсоставу и обладать приемлемой органолептикой.
в). Эпидемическую безвредность воды определяют по соответствию ее нормам микробиологии и паразитологии согласно таблицы на рис. 1.
г). При анализе состояния водных ресурсов забор производится из наземных источников до их подачи в сеть.
д). Безвредность воды для питья по ее химсоставу устанавливают по следующим нормативам:
- Общему показателю, включающему в себя вредные химические элементы, наиболее распространенные в водах Рф (таблица на рис. 2), а также антропогенные (включенные в геологическую сферу жизнедеятельности человека) глобально распространенные вещества. Последняя группа состоит из ряда реагентов органики и неорганики (таблица на рис. 3)
- По нахождению в воде вредных компонентов, являющихся результатом водоподготовки (хлорирования, фторирования, озонирования) (таблица на рис. 4)
- По нахождению в воде химически вредных элементов, попавших в источник при ведении человеком хозяйственной деятельности. Список вредных веществ от промышленных предприятий включает в себя около трех сотен наименований, разбитых на восемь групп, некоторые из них перечислены в таблицах на рис. 5 и рис. 6.
Рис.3 Нормы безопасности для антропогенных веществ
е). Все вещества, встречающиеся в воде и подвергаемые анализу, разбивают по признакам вредности на следующие группы:
ж). с.-т. — санитарно-токсикологические
з). -орг. — органолептические, имеющие следующую расшифровку вредных изменений водных свойств:
Рис. 4 Нормы по содержанию вредных примесей после водоподготовки
и). По опасности для здоровья человека вещества разбивают на следующие классы:
Классификацию по опасности учитывают:
Рис. 5 Нормы ПДК в воде углеводородов, полученных от промышленных отходов
к). Качественная вода обязана соответствовать нормам органолептики и радиационной безопасности, данные приведены в таблице на рис. 7.
л). В воде не должны присутствовать различимые глазом человека пленки или организмы.
м). Если в воде одновременно находится хлор в свободном и связанном состоянии, их совместная масса не должна быть выше 1,2 мг на литр.
н). Химический анализ питьевой воды на присутствие патогенных микроорганизмов должен осуществляться в лабораториях, имеющих лицензию и заключение о соответствии условий проведения исследований СанПиН.
о). При установлении ПДК вредных реагентов учитывались рекомендации всемирной организации здравоохранения ВОЗ.
Помимо рассмотренного стандарта, при индивидуальном водоснабжении ориентируются на нормативный документ СанПиН 2.1.4.1175-02, регламентирующий гигиенические требования к качеству воды из не централизованных источников.
В документе приведено ограниченное число критериев нормирования по органолептике и химическому составу. В первом случае рассматриваются цветность, мутность, запах и привкус воды, основными критериями химического состава служат водородный показатель, общая жесткость, минерализация, перманганатная окисляемость и содержание нитратов (таблица на рис. 10).
Рис.6 Нормы ПДК в воде элементоорганических соединений, полученных от промышленного производства
Что и по каким нормативным документам определяют при анализе воды
В СанПиН 2.1.4.1074-01 приведены виды показателей, по которым проводят анализ питьевой воды, а также периодичность исследований. Хотя норматив распространяется на централизованные системы водоподачи, он применим и для бытовых источников. Согласно указанным нормам производят следующие виды анализов:
Читайте также: Настройка реле давления для скважины — виды реле, устройство, подключение
Микробиологический. При проведении анализов устанавливают число следующих разновидностей бактерий:
Термотолерантные и колиформные. Этот вид бактерий присутствует в пищеварительном тракте человека и животных, отходах их жизнедеятельности, расхожее название данной группы — кишечные палочки. Наличие в водном источнике кишечных бактерий говорит о его заражении канализационными стоками, содержащими отходы жизнедеятельности человека, домашних животных, скота.
Колифаги. — вирусные бактерии, заражающие бактериальную клетку и после размножения убивающие ее, содержатся в колиформных бактериях. При наличии колифагов вода имеет вирусное заражение и можно с уверенностью говорить о ее загрязнении канализационными стоками длительный период.
Споры сульфитредуцирующих клостридий. — являются анаэробными микроорганизмами палочкообразной формы, образующими споры. Встречаются в кишечнике человека и домашних животных, в отличие от предыдущих видов имеют более высокий период жизнедеятельности, сохраняясь в водных источниках длительной срок. При попадании в человеческий организм вызывают пищевое отравление.
Цисты лямблий. — жгутиковые паразиты, которые при попадании в организм человека размножаются в его толстой кишке и вызывают пищеварительные расстройства. Болезнь называют лямблиоз, она сопровождается болями в области живота, метеоризмом и тошнотой. Цисты лямблий обычно попадают в поверхностные источники через отходы жизнедеятельности человеческого и животного происхождения.
По нормам ГОСТ 31861-2012 бактериологический анализ питьевой воды проводится ежемесячно для наземных источников и ежеквартально для подземных.
При осуществлении микробиологического анализа руководствуется методическими указаниями МУК 4.2.1018-01, при исследовании используют широкий ряд химических реагентов, питательных сред для колоний бактерий, простое и сложное лабораторное оборудование для проведения химических экспериментов. Один из основных методов исследований состоит в подсчете числа бактерий в колонии, которая развивается в питательной среде в течении 24 часов при температуре + 37 °С.
Рис. 7 Органолептические и радиационные нормы
Органолептический. При проведении данных анализов проверяют воду на запах, вкусовые качества, цветность и мутность.
Обычно мутность указывает на присутствие в воде взвесей глины и песка, зеленых водорослей, тонкодисперсных взвесей, зоологического, биологического, бактериального планктона, коллоидов при окислении на воздухе железистых и марганцевых соединений.
Запах и привкус говорят о присутствии в воде живых грибковых и плесневых микроорганизмов, гниющей органики, железо- и серосодержащих бактерий, тяжелых металлов и их соединений, щелочных и щелочноземельных солей металлов, добавок солей кислот, насыщения углекислотой, производственных отходов в виде фенольных соединений, хлорсодержащих компонентов после обеззараживающего хлорирования.
Исследования органолептики проводят для колодцев или скважин ежесезонно, открытые источники проверяют помесячно.
Исследования на мутность, запах и вкус проводят согласно ГОСТ Р 57164-2016, в последних двух случаях используют органы обоняния и осязания человека. Мутность определяют по степени рассеивания видимого и инфракрасного излучения, проходящего через водяную пробу.
Оценку запаха и привкуса проводят в баллах, цветности в градусах, а мутность указывают в специальных единицах или количестве твердого вещества на 1 литр воды (мг/л).
Рис. 8 Балльная система определения интенсивности запаха и привкуса по ГОСТ Р 57164-2016
На неорганические вещества. Любая вода, особенно поднятая из артезианских скважин, содержит широкий ряд металлов и их соединений. При химическом анализе определяют концентрацию наиболее вредных из них или содержащихся в больших количествах. Некоторые металлы, процентное содержание которых определяют в воде, могут нанести ощутимый вред здоровью человека, к ним относят ртуть, свинец, мышьяк. Другая группа снижает вкусовые качества воды и повышает ее жесткость, в нее в первую очередь входят железо, кальций и марганец, реже в водном составе встречаются медь или алюминий. Также определяют наличие в воде солей металлов в виде нитратов и сульфатов.
Практически на каждый распространенный вредный элемент, содержащийся в воде, разработан госстандарт для определения его процентного содержания.
При определении массовой доли общего (растворимого двухвалентного) железа используется методология, изложенная в ГОСТ 4011-72, принцип основан на изменении окраски водяной пробы при введении в ее состав различных химических реагентов. После интенсивность окраски раствора сравнивают с эталонными образцами, определяя тем самым процентное содержание железа в воде.
Рис. 9 Вид водной пробы от процентного содержания хлор-иона по ГОСТ 4245-72
Органические. К органическим веществам относят линдан (γ-ГХЦГ) и ДДТ, являющиеся инсектицидами для уничтожения вредных насекомых, и пестицид 2,4 Д. Данные реагенты могут появиться в воде как результат обработки растений для защиты от насекомых при распылении на полях или индивидуальных огородах. Загрязнению вредной органикой в основном подвержены открытые водные источники.
Методология определения пестицидов газожидкостной хроматографией приведена в ГОСТ 31858-2012, она позволяет выявить процентное содержание:
Обобщенные показатели. При бытовом водопотреблении важную роль играют следующие показатели:
Кислотность — водородный показатель рН, указывающий концентрацию в воде ионов водорода. Если рН равен 7, раствор считается нейтральным, при опускании коэффициента в меньшую сторону его считают кислотным, более высокий показатель означает основание (щелочь).
В организме человека кровь слабощелочная с кислотным показателем 7,35 — 7,45, поэтому при питьевом водопотреблении желательно, чтобы вода из источника имела схожие характеристики.
Если вода слишком кислая, она будет растворять большее количество металлов, активно повреждать металлические трубы и оборудования, окрашивать белье и сантехнику в сине-зеленый цвет. При щелочном показании рН увеличатся отложения солей на трубопроводах, арматуре и сантехнических приборах, снизится эффективность использования порошков и моющих средстве (не будет пены), возрастет интенсивность появления накипи на активных элементах водонагревательных приборов.
Щелочность воды, процентное содержание гидрокарбонатов и карбонатов определяют в соответствии с ГОСТ 31957-2012 добавлением в пробу химических индикаторных реагентов и дальнейшего сравнивания окраски полученного раствора с эталонными шкалами.
Рис.10 Нормативы для нецентрализованных водных источников СанПиН 2.1.4.1175-02
Общая жесткость. Высокий коэффициент рН указывает на жесткость воды, также ее увеличивают ионы калия и марганца, которые могут содержаться в источнике. Для снижения повышенной концентрации металлов жесткости в быту используют умягчение воды при помощи фильтров на основе ионов серебра.
Жесткость определяют согласно ГОСТ 31954-2012 методом введения в пробу химических веществ, изменяющих ее окраску в зависимости от концентрации металлов и их солей, а также атомными спектрометрами.
Перманганатная окисляемость — показывает количество атомарного кислорода, соответствующего числу ионов перманганата калия, который используют для окисления определенного количества воды из пробы. В качестве растворимых и окисляемых кислородом веществ чаще других выступают соли двухвалентного железа, нитриты, сероводород железосодержащие бактерии, гуминовые кислоты, органические компоненты.
Перманганатную окисляемость измеряют в миллиграммах кислорода на литр, ее оптимальный показатель лежит в диапазоне 5 — 7 мг/л, для ее количественного определения руководствуются ГОСТ Р 55684-2013 (ИСО 8467:1993). Сущность методики состоит в окислении компонентов в пробе раствором перманганата калия нормированной концентрации в сернокислой среде при нагревании (титриметрический метод), после чего подсчитывают количество израсходованного вещества и переводят его в атомарный кислород.
Нефтепродукты. Загрязнение нефтепродуктами актуально для наружных водных источников, в них могут попасть бензин, мазут, машинное масло. Суммарное число нефтепродуктов не должно превышать 0,1 миллиграмма на литр, для их количественного определения руководствуются ГОСТ 31953-2012. Стандарт рассматривает единственный способ химической идентификации и определения содержания нефтепродуктов — метод газовой хроматографии.
Читайте также: Давление воды в водопроводе — нормы и варианты его стабилизировать
Фенольный индекс. Фенолы могут присутствовать в воде как результат метаболизма организмов, при биораспаде или преобразовании органических компонентов. Главные источники появления фенолов — стоки предприятий химической, нефтехимической, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности. Присутствие фенолов приводит к снижению концентрации кислорода в воде, появлению цветности, увеличению окисляемости, образованию более токсичных, чем сам фенол, соединений.
ПДК фенола установлена на уровне 0,001 мг/дм3.
Концентрацию летучих фенолов в воде устанавливают исходя из положений РД 52.24.480-2006, для исследований пользуются экстракционно-фотометрической методологией.
Хлориды CL-. При водоподготовке используются соли хлора, выполняющие функции очистки окислением, обеззараживания и уничтожения бактерий, после их разложения образуются вредоносные соли соляной кислоты, называемые хлоридами. Помимо вредного влияния хлорсоединений на слизистую оболочку человека, состояние его кожного покрова и волос, они являются сильными канцерогенами.
Методика нахождения концентрации в воде хлора регламентирована ГОСТ 4245-72, она основана на осадочной реакции взаимодействия хлор-иона с азотнокислым серебром, где индикатором служит хромовокислый калий.
Рис. 11 Правила хранения проб для обобщенных показателей
Как правильно взять пробу для анализа
Методы взятия любых типов вод на анализ, их транспортировка, подготовка к хранению регламентированы ГОСТ 31861-2012, его основные положения:
- Для взятия проб предпочтительно использовать стеклянную посуду, если она новая, ее промывают моющим средством, заполняют слабым раствором азотной или соляной кислот, выдерживая в течение суток, а после споласкивают водой, прошедшей процедуры дистилляции или деионизации.
- Ранее использованные емкости моют хромовой смесью или высококонцентрированной серной кислотой, далее промывают водой, держат над паром, споласкивают водой после дистилляции или деионизации, после чего обдувают сухим воздухом.
- Если берут пробы в пластмассовые емкости, их ополаскивают ацетоном или слабой соляной кислотой, промывают обычной, а затем водой, подвергнутой дистилляции (деионизации), обдувают сухим воздухом.
Рис. 12 Методика сохранения проб для органолептического анализа - Любую посуду для проб качественно промывают, причем вид моющего средства зависит от типа исследуемых реагентов.
- Для исследований органики используют только стеклянные емкости коричневого оттенка.
- Емкости для отбора проб должны отвечать требованиям герметичности, светопроницаемости (темные материалы для светочувствительных реагентов типа водорослей), устойчивости к температурам и веществам, применяемым при их подготовке, быть химически инертными.
- Забор проб производят вручную опусканием бутыли в источник на веревке с грузом или шесте, а также при помощи специальных приспособлений, если анализом занимаются вызванные специалисты.
- Проба по объему не должна быть меньше нормативов на методику определения данного вида загрязнения. Минимальный объем при автоматизированном заборе принимают равным 0,5 дм3 (пол-литровая бутылка).
- Выпускной диаметр емкости для забора проб не должен быть меньше 12 мм.
Обычно для взятия пробы выбирают темную пластиковую емкость из-под пива или напитка объемом не менее 1 литра, и погружают ее в источник на шесте, при большой глубине к бутыли привязывают груз и опускают ее на веревке. Если забор производят из водопровода, воду спускают в течении 1 — 3 минут и затем набирают в бутыль.
Перед тем, как сдать воду на анализ в лабораторию, желательно наклеить на бутылку скотчем лейбл с указанием источника, даты и времени ее забора.
Рис. 13 Отбор и хранение проб для микробиологических исследований
Анализ воды — какой делать
Выбор метода анализа во многом зависит от типа источника.
Для глубоких артезианских скважин, дающих прозрачную чистую воду сильной минерализации, главным является количественное определение в ней солей и ионов металлов: железа, калия, кальция, марганца, сероводорода. Именно от этих веществ потребителю придется избавляться в первую очередь при установке системы водоочистки.
Для поверхностных родниковых источников, колодцев и неглубоких абиссинских скважин, актуально бактериологическое заражение воды кишечными палочками и лямблиями, пестицидами, азотными удобрениями, нефтепродуктами. Поэтому основным анализом станет определение концентрации в воде названных компонентов.
Если вода замутнена и имеет низкие органолептические показатели, причиной может быть заиливание скважин на песке. В этом случае определение вида и концентрации загрязнений позволит принять правильное решение при выборе между прочисткой скважины или ее консервацией.
Рис. 14 Методика консервации проб для биологических исследований
Где сделать анализ воды и его стоимость
Органолептический, бактериологический и химический анализ воды из скважины или колодца обычно проводит санэпидемстанция, независимые специализированные лаборатории и фирмы, занимающиеся монтажом водоочистных установок в индивидуальных домах. Понятно, что в последнем случае результаты анализа иногда подкорректировываются с целью установки у заказчика выгодного фирме водоочистного оборудования.
В зависимости от стоимости и количества исследуемых параметров, можно заказать следующий анализ воды в СЭС:
Экспресс-анализ. Определяется запах, водородный показатель, общая жесткость, содержание в воде железа, марганца и хлора. Делается в срок не более 3 дней, средняя стоимость исследований 1000 руб., минимальный объем воды 1 литр. Проведение химического анализа воды экспресс-методом подходит для определения ее пригодности для питья после водоочистных фильтров.
Стандартный. Это более полный анализ, воду исследуют на основные показатели, определяющие ее питьевую пригодность: органолептику, водородный показатель, общую жесткость, перманганатную окисляемость, содержание основных солей металлов, хлоридов, сульфитов и нитратов. Исследования производятся в срок до 5 дней, их средняя стоимость 3500 руб., объем пробы – от 2-х литров. Анализ полезен для определения типа фильтрующих элементов в системах водоочистки скважинной или колодезной воды.
Рис. 15 Хранение проб для химанализа некоторых часто встречающихся в воде реагентов
Расширенный лабораторный анализ. При его проведении к стандартным исследованиям проб добавляют определение поверхностно-активных веществ, цинка, фтора, карбонатов и гидрокарбонатов, нефтепродуктов, формальдегидов, бактерий. Анализ проводят в срок около 7 рабочих дней, минимальный объем пробы составляет 3,5 литра, его средняя цена 5500 руб.
Химический анализ воды данного типа проводится при водозаборе из поверхностных или неглубоких водных источников с высокой вероятностью их заражения канализационными жидкими стоками, отходами промышленных предприятий.
Полный анализ воды. Включает в себя исследование на содержание всех солей металлов, придающих воде жесткость с добавлением редко встречающихся и обладающих повышенной опасностью для здоровья хрома Cr, никеля Ni, кадмия Cd, меди Cu, мышьяка As, ртути Hg, свинца Pb. Устанавливается водородный показатель и перманганатная окисляемость, определяется концентрация в воде вредных для здоровья бактерий, пестицидов, нитратов и сульфатов, нефтепродуктов, фенолов. Средняя стоимость полного анализа 12000 руб., объем пробы около 5 л, он применяется в случае, если в колодце или скважине очень грязная вода без каких-либо определяющих источник загрязнения предпосылок.
Рис. 16 Пример готового анализа
Анализ качества питьевой воды в санитарной эпидемиологической службе является жизненно необходимым при использовании для индивидуального водоснабжения природных источников воды, которую чаще добывают из скважин, колодцев или наружных родников. После исследований установленные виды загрязнений и их концентрации служат главным критерием выбора вида фильтрующего оборудования или водоочистных станций.
