Анализ химического состава воды
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2020 г. ) |
Химический анализ воды проводится для идентификации и количественного определения химических компонентов и свойств проб воды. Тип и чувствительность анализа зависят от цели анализа и предполагаемого использования воды.Химический анализ воды проводится на воде, используемой в промышленных процессах, на потоках сточных вод, на реках и ручьях, на дождях и на море. [1] Во всех случаях результаты анализа предоставляют информацию, которую можно использовать для принятия решений или для подтверждения того, что условия соответствуют ожиданиям.Выбранные аналитические параметры выбираются так, чтобы они подходили для процесса принятия решений или для установления приемлемой нормальности.Анализ химического состава воды часто является основой исследований качества воды , загрязнения , гидрологии и геотермальных вод .Обычно используемые аналитические методы позволяют обнаруживать и измерять все природные элементы и их неорганические соединения, а также очень широкий спектр органических химических веществ с использованием таких методов, как газовая хроматография и масс-спектрометрия . На водоочистных станциях, производящих питьевую воду, а также в некоторых промышленных процессах, в которых используются продукты с характерным вкусом и запахом, специализированные органолептические можно использовать методы для обнаружения запахов в очень низких концентрациях.
Виды воды
[ редактировать ]Экологическая вода
[ редактировать ]
Пробы воды из природной среды регулярно отбираются и анализируются в рамках заранее определенной программы мониторинга регулирующими органами, чтобы гарантировать, что воды остаются незагрязненными , а в случае загрязнения, что уровни загрязнения не увеличиваются или находятся в соответствии с нормативами. согласованный план восстановления. Примером такой схемы является гармонизированная схема мониторинга, действующая на всех основных речных системах Великобритании. [2] Анализируемые параметры будут сильно зависеть от характера местной окружающей среды и/или источников загрязнения в этом районе. Во многих случаях параметры будут отражать национальные и местные стандарты качества воды, определенные законом или другими нормативными актами. Типичные параметры, гарантирующие, что незагрязненные поверхностные воды остаются в пределах допустимых химических стандартов, включают pH , основные катионы и анионы, включая аммиак , нитрат , нитрит , фосфат , электропроводность , фенол , химическую потребность в кислороде (ХПК) и биохимическую потребность в кислороде (БПК).
Запасы питьевой воды
[ редактировать ]Поверхностные или грунтовые воды, забираемые для питьевого водоснабжения, после обработки должны соответствовать строгим химическим стандартам . Это требует детального знания воды, поступающей на очистные сооружения. В дополнение к обычному набору химических параметров окружающей среды, есть и другие параметры, такие как жесткость , фенол , масло и, в некоторых случаях, органический профиль поступающей воды в реальном времени, как в схеме регулирования реки Ди .
Промышленная техническая вода
[ редактировать ]В промышленных процессах контроль качества технической воды может иметь решающее значение для качества конечного продукта. Вода часто используется в качестве носителя реагентов, и потерю реагента в продукт необходимо постоянно контролировать, чтобы обеспечить правильную скорость замещения. Измеряемые параметры относятся конкретно к используемому процессу и к любым ожидаемым загрязнениям, которые могут возникнуть в качестве побочных продуктов. Сюда могут относиться нежелательные органические химические вещества, появляющиеся в неорганических химических процессах в результате загрязнения маслами и смазками от машин. Мониторинг качества сточных вод, сбрасываемых из промышленных помещений, является ключевым фактором контроля и минимизации загрязнения окружающей среды. В этом приложении схемы мониторинга анализируют все возможные загрязнители, возникающие в процессе, а также загрязняющие вещества, которые могут оказывать особенно неблагоприятное воздействие на окружающую среду, такие как цианиды и многие органические вещества, такие как пестициды . [3] В этом случае анализ ядерной промышленности фокусируется на конкретных изотопах или элементах, представляющих интерес. Там, где атомная промышленность сбрасывает сточные воды в реки, из которых добывается питьевая вода, радиоизотопы, которые потенциально могут быть вредными, или изотопы с длительным периодом полураспада, такие как тритий, будут составлять часть регулярного комплекса мониторинга.
Методология
[ редактировать ]Чтобы обеспечить последовательность и повторяемость, методы, используемые при химическом анализе проб воды, часто согласовываются и публикуются на национальном или государственном уровне. По соглашению их часто называют «Синей книгой». [4] [5]
Некоторые анализы проводятся в полевых условиях (например, pH, удельная проводимость), тогда как другие включают отбор проб и лабораторные испытания. [6]
Методы, определенные в соответствующих стандартах, можно в общих чертах классифицировать как:
- Традиционная влажная химия, включая метод Винклера для растворенного кислорода , осаждение , фильтрация твердых веществ, подкисление, нейтрализация, титрование и т. д. Колориметрические методы, такие как анализ MBAS , который определяет анионные поверхностно-активные вещества на месте в воде, и методы сравнения для определения хлора и хлораминов . Нефелометры используются для измерения концентрации твердых веществ в виде мутности. Эти методы, как правило, надежны, проверены и недороги, обеспечивая разумную степень точности при умеренной чувствительности.
- Электрохимия, включая pH , проводимость и растворенный кислород, с использованием кислородного электрода. Эти методы дают точные и точные результаты с использованием электронного оборудования, способного передавать результаты непосредственно в лабораторную систему управления данными.
- Спектрофотометрия используется, в частности, для металлических элементов в растворе, что дает результаты с очень высокой чувствительностью, но может потребовать некоторой подготовки пробы перед анализом, а также может потребовать специализированных методов отбора проб, чтобы избежать ухудшения качества пробы при транспортировке.
- Хроматография используется для многих органических соединений, которые являются летучими или могут выделять характерный летучий компонент после первоначальной химической обработки.
- Ионная хроматография является чувствительным и стабильным методом, позволяющим измерять ионы лития , аммония NH 4 и многих других низкомолекулярных ионов с использованием технологии ионного обмена .
- Газовая хроматография может использоваться для определения метана , углекислого газа , цианида , кислорода, азота и многих других летучих компонентов при разумной чувствительности.
- Масс-спектрометрия используется там, где требуется очень высокая чувствительность, и иногда используется в качестве промежуточного процесса после газожидкостной хроматографии для обнаружения следов органических химических веществ.
В зависимости от компонентов применяются разные методы для определения количеств или соотношений компонентов. Хотя некоторые методы можно выполнять с помощью стандартного лабораторного оборудования, другие требуют современных устройств, таких как масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS).
Исследовать
[ редактировать ]Многие аспекты академических и промышленных исследований, таких как фармацевтические препараты, товары для здоровья и многие другие, основаны на точном анализе воды для выявления потенциально полезных веществ, очистки этих веществ и обеспечения того, чтобы при их производстве для продажи сохранялся химический состав. последовательный. Аналитические методы, используемые в этой области, могут быть очень сложными и могут быть специфичными для процесса или области проводимых исследований и могут включать использование специального аналитического оборудования.
Судебно-медицинская экспертиза
[ редактировать ]При управлении окружающей средой анализ воды часто применяется при подозрении на загрязнение, чтобы выявить загрязняющее вещество и принять меры по исправлению ситуации. [7] Анализ часто позволяет идентифицировать загрязнителя. Такая судебно-медицинская работа позволяет изучить соотношение различных компонентов и «набрать» образцы масел или других смешанных органических загрязнителей, чтобы напрямую связать загрязнитель с источником. В системах питьевого водоснабжения причину неприемлемого качества можно аналогичным образом определить путем тщательного целевого химического анализа проб, взятых по всей системе распределения. [8] В производстве некондиционная продукция может быть напрямую связана с неожиданными изменениями на этапах влажной обработки, а аналитическая химия может определить, какие этапы могут быть неисправны и по какой причине.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Техническая инструкция (Мониторинг) М18 Мониторинг сбросов в воду и канализацию» (PDF) . Агентство окружающей среды. Ноябрь 2014 года . Проверено 30 июля 2016 г.
- ^ «Гармонизированная схема мониторинга» . ДЕФРА. 7 декабря 2004 г. Архивировано из оригинала 2 апреля 2013 г. . Проверено 30 июля 2016 г.
- ^ «Справочник по контролю промышленных сточных вод» . Агентство по охране окружающей среды (США). Август 1973 года . Проверено 30 июля 2016 г.
- ^ «Синяя книга штата Висконсин» . Штат Висконсин. 1973. с. 128 . Проверено 30 июля 2016 г.
- ^ «Синие книги Постоянного комитета аналитиков (SCA)» . 5 июня 2014 года . Проверено 30 июля 2016 г.
- ^ Шелтон, Ларри Р. (1994). «Полевое руководство по сбору и обработке проб речной воды для Национальной программы оценки качества воды» . Отчет об открытом файле . дои : 10.3133/ofr94455 .
- ^ «Расследование случаев загрязнения» . Правительство Квинсленда – Департамент окружающей среды и защиты наследия. 21 июля 2016 г. Архивировано из оригинала 6 апреля 2018 г. Проверено 1 августа 2016 г.
- ^ Садик, Р; Кляйнер, Ю; Раджани, Б. (декабрь 2003 г.). «Криминалистика проблем с качеством воды в распределительных системах - концептуальная основа». CiteSeerX 10.1.1.86.8137 .
