Наша библиотека: публикации, касающиеся анализа воды и почвы, качества воды и экологических проблем.

Мнение авторов размещенных на сайте статей может не совпадать с официальной позицией администрации ЗАО "ГИЦ ПВ"

Анализ воды: цели и методы, прогнозирование

Природная вода [1] — самый распространенный в природе жидкий минерал. Благодаря своей уникальной растворяющей способности этот минерал своим составом отражает минеральное окружение места рождения и путь, который пришлось пройти этому минералу до источника водопользования.

Анализ обнаруживает в воде различные соли, органические вещества (фульвокислоты, гуматы), газы, диспергированные твердые примеси и взвешенные вещества (глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы), гидробионты (планктон, бентос, нейстон), бактерии, вирусы. Особое внимание при водопользовании уделяется понятию «жесткость воды», снижение которой является чуть ли не главной целью водоподготовки и водоочистки. Жесткость воды [2]: общая, карбонатная и постоянная, обусловлена наличием в ней ионов кальция и магния, карбонатов, гидрокарбонатов, анионов сильных и слабых кислот, которые обнаруживаются химическим анализом в воде источника водопользования.

1. Анализ воды — единственный инструмент контроля ее состояния и свойств

Основы и методы аналитической химии были заложены алхимиками в XIV–XVI вв. До первой половины XIX в. аналитическая химия была наиболее динамично развивающейся областью химии. В последующие годы и особенно в двадцатом столетии по мере развития других разделов химии (органической и физической химии, геохимии, химии почв, биохимии) наметилась тенденция превращения аналитической химии в дисциплину на стыке наук. Греческое слово анализ (разложение, расчленение, разбор) в самом общем смысле слова означает решение любой задачи. Понятие «химический анализ» подразумевает совокупность операций, имеющих целью установить, из каких веществ состоит исследуемый объект (качественный анализ) или в каких количествах входят в него те или инные вещества (количественный анализ).

Применительно к водопользованию можно выделить четыре задачи, стоящие перед анализом воды: первичная оценка состава потенциального источника водопользования; контроль изменений состава воды во времени; контроль соблюдения норм технологического режима водоподготовки и водоочистки; контроль качества подготовленной воды.

1.1. Первичная оценка источника водопользования

В настоящее время использование воды без очистки или водоподготовки встречается достаточно редко. В тех случаях, когда водный источник рассматривается в качестве потенциального источника водопользования, первым шагом к проектированию системы водопользования является анализ состава воды. Именно данные анализа с учетом требований к воде [2] потребителя-заказчика проекта позволяют выбрать вид и технологию очистки, аппаратурное оформление процесса, заложить в проект нормы расхода реагентов, материалов, энергозатрат, объемы возможных жидких и твердых отходов. Оценить смету затрат на водоподготовку. В конечном итоге установить цену воды как товара.

1.2. Оценка стабильности состава воды источника водопользования во времени

Очень редко бывает так, что вода в источнике водопользования со временем не меняется по составу. Поскольку колебания состава воды на практике приводят к колебаниям норм потребления сырья, материалов, реагентов и т.д., любой проект водоподготовки и водоочистки предусматривает постоянный контроль состава исходной воды. Кроме сезонных колебаний состава воды, вызванных дождями, паводками, возможны непредсказуемые как по времени, так и по величине залповые сбросы в воду загрязняющих веществ. Это могут быть сбросы промышленных предприятий, прорывы канализации, просачивание через почву с ферм в грунтовые воды жидких отходов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных. В конце концов могут быть просто аварии: разливы транспортируемых нефтепродуктов, химических веществ, пестицидов. Понятно, что никакой проект системы водоподготоки не в состоянии предусмотреть аварийные ситуации, но к сожалению они случаются и, как минимум, химический анализ состава входящей на очистку воды, должен о них заблаговременно предупредить. В связи с вышеуказанным, любой проект водопользования предусматривает постоянный контроль состава воды, поступающей на водоподготовку или водоочистку. Обычно состав воды в одном и том же источнике водопользования относительно незначительно меняется во времени. В качестве примера такой стабильности в табл. 1 (стр. 36) приведены усредненные данные анализа воды реки Днепр, выполненного в течение года химической лабораторией Кременчугской ТЭС. Хотя по принятой классификации [2] воду такого состава можно отнести к «мягкой» или «средней жесткости», тем не менее колебания в течение года более чем в два раза общей жесткости этой воды естественно приводят и к колебаниям во времени затрат реагентов, объемов жидких отходов (отводимый шлам), энергозатрат на очистку и т.д.

1.3. Контроль соблюдения технологических норм

Современная водоподготовка и водоочистка осуществляется по технологиям, включающим целый ряд взаимосвязанных и взаимозависимым стадий [1]. Естественно, что нарушение или сбой на одной из стадий процесса сразу же ведет к осложнениям на последующих стадиях. В конечном счете, нарушения технологического режима или сбои в технологическом процессе могут отразиться на качестве производимой воды. Вот почему аналитическому контролю производства воды уделяется такое повышенное внимание.

Поскольку «ручной анализ» — анализ воды, выполняемый руками лаборанта химической лаборатории, занимает достаточно много времени, требует постоянных финансовых затрат на закупку «расходных материалов» — реактивов, стеклянной лабораторной посуды и т.д., в современных системах водоочистки и водоподготовки предусматривается автоматический анализ состава воды. Но, во-первых, не все анализы сегодня может выполнить электронное устройство, во-вторых, электроника тоже время от времени дает сбои. Именно поэтому ответственность за соблюдением технологических норм все-таки лежит на человеке-аппаратчике установки водоподготовки или лаборантке станции химической очистки воды. Повышение качества жизни, расширение области применения воды, усложнение методов анализа и контроля приводит к тому, что количество выполняемых анализов постоянно растет. Если лет 100–150 назад контроль качества питьевой воды, например, ограничивался только органолептическими показателями — мутностью, цветом, запахом, вкусом — то теперь только перечисление анализов, выполняемых во всех областях применения воды, занимает весьма внушительный объем. Вслед за австралийской фирмой PALINTEST, ведущим мировым производителем оборудования для анализа воды и почв, поставляющим широкий диапазон инструментов, средств контроля и реагентов для анализа окружающей среды, расскажем, что сегодня химикам приходится определять в воде. Соответствующая информация об анализах, выполняемых химиками при водоподготовке, водоочистке, использовании воды, представлена в табл. 2 (стр. 37). В этой же таблице дана краткая информация об источниках поступления в воду тех или инных веществ. Определяемые вещества, ионы и показатели качества воды расположены в левом столбце таблицы в алфавитном порядке. Применяемые термины по возможности подробно пояснены в ранее опубликованных статьях [1] и [2]. Продолжение статьи — в следующем номере.

Литература
1. В.А. Присяжнюк. Журнал «С.О.К.», №10/2004, стр. 14–29.
2. В.А. Присяжнюк. Журнал «С.О.К.», №10/2004, стр. 24–36. Вода, как самый распространенный в биосфере планеты Земля минерал, как среда, в которой зародилась жизнь на Земле, как самое загадочное по своим физико-химическим свойствам вещество было, остается и будет объектом пристального внимания исследователей.

В.А. ПРИСЯЖНЮК, к.х.н.
C.O.K. N 5 | 2005г.