Вода является важнейшим ресурсом во всем мире. Она используется в домашних условиях для питья, стирки, приготовления пищи и уборки. В промышленности она используется как хладагент, растворитель, а также в качестве сырья для химических реакций.

Целью химического анализа воды является выявление и количественная оценка химических компонентов и свойств проб воды. методология и чувствительность анализа зависят от его целей и предполагаемого последующего использования. Химическому анализу подвергается вода, которая используется в промышленных процессах, имеющаяся в потоках сточных вод, на реках и ручьях, в осадках и в море.

Полный химический анализ воды часто является основой для изучения качества воды и ее загрязнения, гидрологии и геотермальных вод. Используемые для проведения анализа методики (в частности, газовая хроматография и масс-спектрометрия) позволяют обнаруживать и измерять содержание природных элементов и неорганических соединений, а также очень широкий спектр органических химических соединений. Для выявления запахов в очень низких концентрациях при химическом анализе питьевой воды на специальных водоочистных сооружениях и воды, которая используется в некоторых промышленных процессах, могут также использоваться специализированные органолептические методы.

Загрязнители воды

Вода может быть загрязнена различными способами. Например, нитратные удобрения растворимы в воде и могут быть смыты с полей путем выщелачивания в реки и водохранилища дождевой водой. Это приводит к эвтрофикации. Поскольку все нитраты растворимы, они с трудом удаляются из воды.

Старые дома до сих пор имеют системы водоснабжения, в которых используются свинцовые трубы. В них образуются ядовитые соединения свинца и медленно растворяются в воде. Наконец, фермеры избавляются от пестицидов, используемых в качестве удобрения, сбрасывая их в ручьи и реки.

Способы очистки

Показатели химического анализа воды указывают на то, что сырая вода может содержать растворенные соли и минералы, микробы, загрязнители и нерастворимые материалы, такие как песок и камни. Перед подачей в водопроводные системы из воды удаляются любые вредные компоненты. Это делается несколькими способами:

  • Фильтрация предполагает расщепление воды на специально подготовленные слои песка и гравия. По мере того как она просачивается в них, удаляются различные по размеру нерастворимые твердые вещества;
  • Седиментация представляет собой добавление в воду химических веществ, которые заставляет крошечные твердые прошедшие через фильтр частицы собираться вместе в более крупные. После этого они могут быть отфильтрованы механическим путем;
  • Хлорирование предполагает стерилизацию воды газообразным хлором, который убивает большинство болезнетворных микробов.

Методология

Для обеспечения согласованности и повторяемости методы, используемые при лабораторных анализах воды, проходят процедуру международной классификации и стандартизации. Некоторые анализы проводятся в полевых условиях (рН, удельная проводимость), в то время как другие включают отбор проб и лабораторные испытания. Способы полного анализа воды классифицировать следующим образом:

  • мокрая химия, включающая, в частности, метод Винклера для растворенного кислорода, осаждение, преципитацию и фильтрацию твердых веществ, подкисление, нейтрализацию титрования и т. д.;
  • колориметрические методы, такие как анализ фотометрическим методом с метиленовым синим (микроэкстракция), который указывает на анионные поверхностно-активные вещества в воде, и методы компараторной идентификации для выявления хлора и хлораминов. Эти методы, как правило, надежны, хорошо опробованы, недороги и обеспечивают разумную степень точности при умеренной чувствительности;
  • электрохимия, включающая измерение водородного показателя (pH), проводимости (удельной проводимости) и определение уровня растворенного кислорода с использованием кислородного электрода;
  • спектрофотометрия используется, в частности, для выявления металлических элементов в растворе. Этот метод имеет высокую чувствительность, но может потребовать некоторой подготовки образца, а также предполагает специфический отбор проб для избежания ухудшения качества образца при транспортировке;
  • хроматография используется для выявления многих органических соединений, в том числе летучих и дающих характерный летучий компонент после первоначальной химической обработки;
  • ионная хроматография представляет собой чувствительный метод, который может выявлять литий, аммоний (NH4) и многие другие анионы и катионы с использованием технологии ионного обмена;
  • газовая хроматография может быть использована для выявления содержания в воде метана, углекислого газа, цианида, кислорода, азота и многих других летучих компонентов при разумной чувствительности;
  • масс-спектрометрия используется, когда требуется очень высокая чувствительность измерений, а также нередко используется скринингового анализа для выявления следов органических химических веществ.

В то время как некоторые из описанных методов независимой экспертизы воды могут быть выполнены с помощью стандартного лабораторного оборудования, другие требуют дорогостоящих приборов.