Реферат на тему:
Анализ воды
План:
Введение
- 1 Загрязнители воды
- 1.1 Железо 1.2 Жесткость воды 1.3 Медь 1.4 Органические соединения 1.5 Нитраты
- 5.1 Отбор питьевой воды из распределительных сетей 5.2 Отбор воды из нецентрализованного водоснабжения
- 6.1 г. Москва
- 6.1.1 Аналитический центр контроля качества воды
- 6.2.1 - "Центр исследования и контроля воды"
- 6.3.1 Химико-аналитическая лаборатория НИИ Ульяновского государственного университета
Введение
Анализ воды – исследование свойств и качеств воды
1. Загрязнители воды
Содержание вещества, растворенного в воде, не превышающее установленных норм, загрязнителем не является. Это относится к любой воде – от дистиллированной до неочищенной сточной. Только в случае превышения ПДК вещество является загрязнителем. Нормы содержания различных веществ для разных типов вод отличаются. Вещества, которые могут содержаться в воде, можно классифицировать по-разному:
- По типу соединений – органические и неорганические.
На сегодняшний день большая часть загрязнителей - органических соединений, т. к. большинство из них имеет искусственное происхождение, и списки веществ, требующих нормирования, пополняются за счет органических соединений.
- По источнику попадания в воду – природные или антропогенные.
Если какое-то вещество присутствует в земной коре, оно также будет присутствовать и в воде. Загрязнители, попадающие в воду в результате деятельности человека, могут увеличивать содержание уже имеющегося ингредиента или вносить вещество, которое ранее в воде не присутствовало. Концентрация этих веществ может быть различной.
- По содержанию в воде (и в живых организмах, в первую очередь) – макро - и микроэлементов.
Солесодержание или минерализация воды складывается из макроэлементов, присутствующих в десятках и даже сотнях мг на литр. Это, как правило, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты (анионы), кальций, магний, калий, натрий (катионы). Макроэлементы обладают оптимальными ионными и атомными радиусами, электронным строением для образования биомолекул. Отношение этих веществ в воде может варьировать.
Микроэлементы содержатся в воде в очень низких концентрациях от десятых долей мг в литре, до мкг, и подразделяются на необходимые, токсичные и эссенциальные. К микроэлементам относятся, например, тяжелые металлы, ПДК некоторых из них очень жесткая. Их действие на живой организм может проявиться даже в очень небольших дозах, безопасные концентрации слишком малы, поэтому дополнительное попадание в воду токсичных и эссенциальных элементов может негативно сказаться на здоровье потребителей. Некоторые тяжелые металлы (и не только), напротив, входят в состав витаминов, как необходимые для здоровья, вещества.
- По лимитирующим показателям вредности – органолептические, общесанитарные и санитарно–токсикологические.
К органолептическим относятся не только те показатели, которые можно оценить органами чувств, но и те, которые способны изменить органолептические свойства воды, например, вызвать запах, появление пены или пленки на поверхности воды. По классу опасности – от малоопасных до чрезвычайно опасных.
Cуществуют и другие классификации, но в нормировании воды учитываются именно перечисленные выше условия.
1.1. Железо
В подземных водах присутствует, в основном, растворенное двухвалентное железо в виде ионов Fe2+.
Трехвалентное железо появляется после контакта такой воды с воздухом и в изношенных системах водораспределения при контакте воды с поверхностью труб. В поверхностных водах железо уже окислено до трехвалентного состояния и, кроме того, входит в состав органических комплексов и железобактерий.
Норматив содержания железа общего в питьевой воде - не более 0,3 мг/л. Содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования.
Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций.
1.2. Жесткость воды
(суммарное содержание солей кальция и магния) По нормам ВОЗ, оптимальная жесткость питьевой воды составляет 1,0-2,0 мг-экв/л.
Как правило, уровень жесткости природных вод значительно выше этих значений. В бытовых условиях избыток солей жесткости приводит к зарастанию нагревающихся поверхностей в бойлерах, чайниках, трубах, отложению солей на сантехарматуре и выводу её из строя, а также оставляет налет на волосах и коже человека, создавая ощущение их «жесткости». При стирке, взаимодействуя с ПАВами мыла или стиральных порошков, соли жесткости связывают их и требуют большего расхода. В пищевой промышленности жесткая вода ухудшает качество продуктов, вызывая выпадение солей при хранении.
В энергетике случайное кратковременное попадание жесткой воды в систему очень быстро выводит из строя теплообменное оборудование, трубопроводы. Даже небольшой слой отложений солей на поверхности теплообменного оборудования приводит к резкому снижению коэффициента теплопередачи и увеличению расхода топлива. Поэтому жесткость воды для этих целей ограничена очень малыми значениями 0,03-0,05 мг-экв/л.
1.3. Медь
Медь и её соединения широко распространены в окружающей среде, поэтому их часто обнаруживают в природных водах. Концентрации меди в природных водах обычно составляют десятые доли мг/л, в питьевой воде могут увеличиваться за счет вымывания из материалов труб и арматуры. Медь придает воде неприятный вяжущий привкус в низких концентрациях, что и лимитирует её содержание в питьевой воде. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе источника водоснабжения для производства бутилированной питьевой воды. В случае обнаружения меди в питьевой воде в количестве более 1,0 мг/л, проводят корректировку состава воды с помощью катионообменных смол.
1.4. Органические соединения
В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп.
Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины) и техногенного происхождения (поверхностно-активные вещества) способны изменять органолептические свойства воды (запах, привкус, окраска, мутность, способность к пенообразованию, пленкообразование), что позволяет их выявить и ограничить содержание в питьевой воде. В то же время огромное число органических соединений весьма неустойчивы и склонны к непрерывной трансформации, поэтому непосредственное определение концентрации органических веществ в питьевой воде затруднительно, из-за чего содержание их принято характеризовать косвенным путем в мгОг/л, определяя, например, перманганатную окисляемость питьевой воды.
Значение перманганатной окисляемости выше 2 мгОг/л свидетельствует о содержании в воде легко окисляющихся органических соединений, многие из которых отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию организма. При обеззараживании такой воды хлорированием образуются хлоруглеводороды, значительно более вредные для здоровья населения.
Если при анализе пробы воды обнаружено, что значение перманганатной окисляемости выше 5, а тем более 2 мгОг/л, такая вода требует очистки от органических загрязнений.
1.5. Нитраты
В поверхностных и подземных источниках воды присутствуют соединения азота в виде нитратов и нитритов. В настоящее время происходит постоянный рост их концентрации из-за широкого использования нитратных удобрений, избыток которых с грунтовыми водами поступает в источники водоснабжения. Согласно санитарным правилам и нормам, в воде централизованного водоснабжения содержание нитратов не должно превышать 50 мг/л, нитритов - 3 мг/л.
Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечно-сосудистой системы.
При обнаружении в пробе воды нитратов в количестве выше норматива прибегают к очистке воды с помощью обратного осмоса или ионного обмена.
2. Допустимые сбросы в воду
Предельно допустимый сброс (ПДС или ДС)
3. Методы анализа воды и используемые при анализе показатели
4. Методики выполнения измерений качества воды
Существует ряд методик выполнения измерений, внесенных в Федеральный реестр МВИ, разработаны они Центром исследования и контроля воды
Примеры методик:
ЦВ 1.01.11-98 «А» - Методика выполнения измерений щелочности в пробах питьевой и природной воды титриметрическим методом ЦВ 1.01.14-98 «А» - Методика выполнения измерений пермангантной окисляемости проб питьевых и природных вод ЦВ 1.01.15-00 «А» - Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода (БПК5) в пробах питьевых и природных вод титриметрическим методом ЦВ 1.01.17-2004 - Методика выполнения измерений содержания свободной углекислоты в пробах питьевых и природных вод ЦВ 1.0.2.10-98 «А» - Методика выполнения измерений взвешенных веществ в пробах природных вод ЦВ 1.0.2.49-01 «А» - Методика выполнения измерений содержания сухого остатка и прокаленного остатка в пробах питьевых и природных вод ЦВ 1.04.04.91-01 «А» - Методика выполнения измерений суммарного содержания летучих фенолов в пробах питьевых и природных вод фотометрическим методом ЦВ 1.04.35.98-01 «А» - Методика выполнения измерений бахроматной окисляемости (ХПК) в пробах питьевой и природной воды фотометрическим методом ЦВ 1.04.46-00 - Методика выполнения измерений массовой концентрации железа в пробах питьевых и природных вод фотометрическим методом ЦВ 1.05.39.98 «А» - Методика выполнения измерений щелочности в пробах питьевой и природной воды потенциометрическим методоми др.
С полным перечнем методик можно ознакомиться на странице Методическая помощь. Так же там можно посмотреть принципы методов, диапазоны измерений, характеристики погрешностей и обозначения по федеральному реестру МВИ, Гостреестру методик КХА Минприроды России
5. Отбор проб воды для анализа
Отбор пробы воды можно осуществить самостоятельно или воспользоваться услугами специализированых организаций, таких как Роса (Москва), ЦИКВ (Санкт-Петербург)
5.1. Отбор питьевой воды из распределительных сетей
Первой отбирается проба на бактериологический анализ: произвести обжиг крана круговыми движениями “квача” (ватный или марлевый тампон, закрепленный на проволке, смоченный спиртом). Если через пробоотборный кран происходит постоянный излив воды, отбор проб производят без предварительного обжига, не изменяя напора воды. При обжиге соблюдать технику безопасности работы с горючими материалами; открыть кран, пропустить воду в течение 15 минут; емкость открывают непосредственно перед отбором, вынимая пробку вместе с колпачком (из алюминиевой фольги). Во время отбора необходимо обжигать края горлышка емкости круговыми движениями “квача” (пробка и края емкости не должны чего-либо касаться). Ополаскивать посуду запрещается!; заполнить емкость до «плечиков» (должно оставаться пространство между пробкой и поверхностью воды); после заполнения емкость закрывают стерильной пробкой с колпачком. Отбор проб на полный химический анализ (краткий химический анализ): Не закрывая крана заполнить водой емкость, приготовленную под пробу на полный химический анализ:- на нефтепродукты и бенза(a)пирен - до черты, указанной на емкости (не ополаскивать!)
- на летучую галогенорганику, углекислоту - под горло, без воздуха (не ополаскивать!)
- на краткий химический анализ – по «плечики», предварительно ополоснув бутыль 2-3 раза отбираемой водой. После заполнения емкость закрывают пробкой. При транспортировке пробы на баканализ не допускать намокание пробки. Время между отбором и анализом проб должно быть не более 2-х часов (допускается до 6 часов при условии хранения при t 2-4 °C).
Фиксация растворенного в воде кислорода: сразу после заполнения склянки водой фиксируют растворенный в воде кислород, для чего в склянку с пробой воды вводят отдельными пипетками 1 см3 раствора хлористого марганца, опуская пипетку до самого дна и медленно поднимая ее вверх по мере выливания, 1 см3 щелочного раствора калия йодистого, опуская кончик пипетки только под уровень жидкости в горлышке кислородной склянки. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой таким образом, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, и содержимое тщательно перемешивают 15-20 кратными переворачиванием склянки. Склянки с зафиксированными пробами оставляют для отстаивания в темном месте.
5.2. Отбор воды из нецентрализованного водоснабжения
Отбор проб аналогичен отбору воды из распределительных сетей с некоторыми дополнениями:
- отбор проб воды из колодца
Отбираем пробу воды в ведро при колодце, а затем разливаем по емкостям (в первую очередь на бактериологический анализ), предварительно произведя обжиг края ведра. Если при колодце нет ведра, то пробу на бактериологический анализ отбираем батометром (специально подготовленная посуда для отбора пробы на глубине), перед и после набора воды произвести обжиг горла батометра.
- отбор проб воды из бассейна
Отбор пробы на бактериологический анализ производится батометром, на полный (краткий) химический анализ - аналогично отбору проб из колодца.
При транспортировке пробы на баканализ не допускать намокание пробки.
Время между отбором и анализом не более 2-х часов (допускается до 6 часов при условии хранения при t 2-4 °C).
6. Центры, занимающиеся анализом воды
6.1. г. Москва
6.1.1. Аналитический центр контроля качества воды
Аналитический центр контроля качества воды образован в 1993 году по инициативе Правительства Москвы для мониторинга питьевых, природных и сточных вод московского региона.
Сегодня Аналитический Центр «РОСА» – специализированный научно-аналитический центр международного уровня в области аналитического контроля качества воды и других объектов окружающей среды.
Ежегодно отдел физико-химических методов анализа и отдел биологических методов анализа АЦ «РОСА» выполняют свыше 300000 анализов для 11000 проб питьевых, природных и сточных вод, определяя более 250 физико-химических и 90 биологических показателей качества воды.
В АЦ «РОСА» разработано более 70 методик анализа, которые внесены в Федеральный реестр методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора и в Государственный реестр методик анализа, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга (ПНД Ф).
Методики Центра широко используются более чем в 2600 российских лабораториях, в том числе и в лабораториях, осуществляющих государственный контроль и надзор (Роспотребнадзор, Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору и др. ведомства). Все методики соответствуют требованиям ГОСТ Р 8.563-96 и прошли метрологическую экспертизу в НМЦ Ростехрегулирования РФ Уральском научно-исследовательском институте метрологии (УНИИМ).
Точность результатов анализов постоянно проверяется путем:
- внутреннего контроля: 10% анализируемых проб - это контрольные образцы; внешнего контроля: проверки органами по аккредитации и заказчиками с выдачей контрольных задач; участия в межлабораторных сравнительных испытаниях: российские и международные программы (IMEP, IFA, …).
Объективность результатов анализов в лабораториях Центра обеспечивается независимым статусом , организацией работ, системой документирования и аудита. Все промежуточные результаты на каждой стадии выполнения анализов фиксируются и проверяются при регулярных аудитах.
Постановлением Правительства Российской Федерации от 01.01.01 года № 000 Аналитическому Центру контроля качества воды ЗАО "РОСА" присуждена Премия Правительства Российской Федерации за 2007 год в области качества за достигнутые значительные результаты в области качества продукции и услуг и внедрение высокоэффективных методов менеджмента качества.
6.2. г. Санкт-Петербург
6.2.1. - "Центр исследования и контроля воды"
Для проведения технологических процессов необходима оперативная информация, а для контроля качества воды на соответствие государственным нормативным документам необходима информация, независимая от производителя.
"Центр исследования и контроля воды" был создан на базе Центральной химической лаборатории питьевой воды и химической лаборатории контроля промышленных стоков. Ядром его стали профессиональные метрологи в области измерения состава и свойств веществ.
Начиная с 1992 года в ЦИКВ шла постоянная работа по расширению числа контролируемых показателей с целью организации контроля качества питьевой воды в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения.
В течение каждого последующего года в ЦИКВ создавалась новая лаборатория:
1993 - лаборатория хроматографических методов анализа
1994 - лаборатория спектральных методов анализа
1995 - лаборатория радиохимических методов анализа
1996, 1997 - лаборатория биологических методов анализа
1998 - лаборатория испытаний и аттестации
1999 - лаборатория капиллярного электрофореза
В настоящее время "Центр исследования и контроля воды" аккредитован в ряде Систем аккредитации Госстандарта России. Уровень его оснащения позволяет определять около 100 показателей органолептического, токсикологического, химического, биологического и радиоактивного загрязнения различных типов вод, а также проводить идентификацию большого количества неорганических и органических веществ. ЦИКВ применяет самые современные средства измерения и оборудование, позволяющие с высокой производительностью и точностью определять содержание загрязняющих веществ на уровне следовых количеств. Иллюстрацией его технической оснащенности служит тот факт, что в его лаборатории активно эксплуатируются два рабочих эталона: рабочий эталон высшей точности единицы молярной доли органических веществ и рабочий эталон молярной концентрации электроактивных веществ в водных растворах, и два масс-спектрометра: хромато-масс-спектрометр и масс-спектрометр с ионизацией в индуктивно-связанной плазме.
В 1992 году ЦИКВ проводиланализов в год. В 1999 году эта цифра увеличилась до Основным принципом деятельности ЦИКВ стало обеспечение качества измерений.
Для достижения этой цели параллельно с созданием лабораторий решались задачи метрологического обеспечения, которые впоследствии оказались востребованными на государственном уровне:
- Разработка и производство государственных стандартных образцов состава и свойств воды
В настоящее время в ЦИКВ разработано и выпускается 127 типов ГСО. ЦИКВ является членом Технического комитета Госстандарта ТК 50 "Стандартные образцы".
- Разработка методик выполнения измерений и их аттестация в соответствии с Законом об обеспечении единства измерений.
В ЦИКВ было разработано и аттестовано 78 МВИ., а 27 МВИ разработано ЦИКВ, а аттестовано в профильных институтах Госстандарта РФ. Качество наших МВИ было признано на государственном уровне. Часть из них получила статус Государственного стандарта, часть используется для целей государственного контроля и надзора. Приказом Госстандарта России ЦИКВ был утвержден базовой организацией ПК1 "Физико-химические и радиологические методы контроля качества воды" ТК 343 "Качество воды".
- Организация внутреннего контроля качества воды
Без наличия системы внутреннего контроля качества ни одна лаборатория не может говорить о достоверности своих результатов анализа. Поэтому в лабораториях "Водоканала" введена и действует единая система внутреннего контроля качества результатов анализа вод, регламентированная методическими рекомендациями "Внутрилабораторный контроль качества результатов анализа различных типов вод и растворов и межлабораторные сравнительные испытания", разработанными ЦИКВ. Два раза в квартал "Центр исследования и контроля воды" организует сравнительные эксперименты, в которых принимают участие лаборатории самого Центра, объектовые лаборатории предприятий "Водоканала", а при желании и лаборатории других городских организаций. Сличения проводятся на реальных пробах воды с использованием специально приготовленных добавок на основе государственных стандартных образцов.
6.3. г. Ульяновск
6.3.1. Химико-аналитическая лаборатория НИИ Ульяновского государственного университета
Химико-аналитическая лаборатория является одним из структурных подразделений Научно-исследовательского технологического института Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет.
Лаборатория соответствует всем требованиям Системы аккредитации аналитических лабораторий, а также требованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК , аккредитована на техническую компетентность и зарегистрирована в Государственном реестре № РОСС RU.0001.517773.
Лаборатория оснащена всем необходимым измерительным оборудованием последнего поколения, химическими реактивами, нормативно-технической документацией и стандартными образцами. Обработка результатов замеров, расчеты и оформление материалов проводятся на современных компьютерах и программных продуктах, использующих последние достижения в области компьютерной техники и программного обеспечения.
