Природная вода - это поверхностная, подземная или атмосферная вода, которая возникла естественным путем.
Понятие анализа качества природной воды
Человек для своих нужд широко использует пресные воды. А поскольку большая их часть находится в состоянии практически непригодном для использования, актуальной на сегодняшний день является проблема дефицита пресных вод. Данная проблема еще усугубляется неравномерным распределением пресной воды по территории Земли и большими масштабами ее загрязнения.
В связи с этим поиск источников пресной воды осуществляется, помимо прочего, посредством установления ее качества. С этой целью организуют и проводят анализ качества воды.
Анализ качества природной воды представляет собой целенаправленную деятельность по выявлению и изучению различных свойств природной воды, в результате чего устанавливается степень ее соответствия установленным требованиям. Указанные требования связаны с обеспечением безопасного потребления и иного использования воды, т.е. предотвращением ущерба, который может быть нанесен жизни и здоровью людей и животных, окружающей среде, имуществу.
Качество природной воды чаще всего определяется значениями предельно допустимых концентраций химических веществ и их соединений в воде. Санитарные правила и нормы установили такие значения, которые позволяют людям избегать патологических изменений или заболеваний при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека.
Методы анализа качества природной воды
Анализ качества природной воды проводится путем применения исследовательских методов следующих классов:
- Химический класс методов (представлен объемным методом анализа).
- Физико-химический класс методов (представлен оптическими. электрохимическими, хроматографическими методами);
- Физический класс методов (представлен гравиметрией, радиометрией, масс-спектрометрией).
- Микробиологический класс методов.
Химический / объемный / титриметрический метод анализа качества природной воды направлен на определение количества вещества (аналита). С этой целью в воду прибавляют реактив (титрант), который входит в реакцию с определяемым веществом. Последнее, в свою очередь, переходит в продукт реакции, например, в осадок или в комплексное соединение.
В объемном методе действует закон эквивалентов, в соответствии с которым вещества реагируют в эквивалентных количествах. Следовательно, количество аналита, вступившего в реакцию, определяется по объему прибавленного раствора титранта, концентрация которого известна заранее.
Таким способом, в частности, определяют щелочность и кислотность природной воды. Кроме того, объемный метод нашел широкое применение при анализе вод на содержание ряда компонентов в стационарных лабораториях и в полевых условиях при определении быстроменяющихся компонентов вод.
Объемный метод используется благодаря быстрому получению результатов. Однако для создания среды титрования необходимо добавлять в воду многочисленные реактивы. А окончание реакции титрования оценивается субъективно, визуально.
Физико-химический класс представлен, во-первых, оптическими методами анализа. Они базируются на энергетических переходах внешних (валентных) электронов. Общим для них является необходимость предварительной атомизации вещества, т.е. его разложение на атомы.
На энергетических переходах внутренних электронов атомов основаны рентгеновские методы. Они в большинстве случаев применяются для изучения строения вещества. При этом твердые пробы могут быть исследованы без предварительной подготовки.
На возбуждении ядер атомов основаны ядерные методы анализа природной воды.
При гидрогеохимических исследованиях различных типов природных вод широкое применение получили методы анализа, в основе которых положено поглощение электромагнитного излучения анализируемыми компонентами вод. В зависимости от вида поглощающих частиц (компонентов вод) и способа трансформирования поглощенной энергии различают:
- молекулярный абсорбционный анализ (молекулы или сложные ионы поглащают световую энергию);
- анализ по поглощению и рассеянию световой энергии взвешенными частицами анализируемого вещества;
- люминесцентный (флуориметрический) анализ (измеряется излучение, возникающее при выделении энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества);
- атомно-абсорбционный анализ (атомы анализируемых веществ поглощают световую энергию);
- атомно-эмиссионный анализ (измеряется излучение, возникающее в результате испускания энергии, поглощенной атомами анализируемого вещества);
- инструментальный нейтронно-активационный анализ (измеряется излучение, возникающее в результате воздействия потока тепловых нейтронов на атомы исследуемого компонента вод).
В основе электрохимических методов анализа и исследования лежат процессы, протекающие на электродах или в межэлектродном пространстве. При выполнении анализа используют либо функциональную зависимость тока, потенциала, электрической проводимости (сопротивления) от концентрации анализируемого раствора, либо измеряют эти параметры с целью установления конечной точки титрования определяемого вещества титрантом.
Методы масс-спектрометрии направлены на получение спектров масс ионов. Главными элементами схемы масс-спектрометров являются ионный источник, анализатор и детектор. В результате ионизации веществ в ионном источнике создаются пучки ионов, которые направляются в анализатор. Регистрация пучка ионов определенной массы в коллекторе ионов позволяет получить спектр масс ионов.
Микробиологический анализ природной воды представляет собой совокупность тестов, которые определяют уровень загрязненности воды и характер биологических загрязнителей. Последних называют различные микроорганизмы: вирусы, бактерии, микроводоросли.
