Соответствие интенсивности запаха оценке в баллах

Основные физические, химические и биологические показатели качества питьевых (природных) вод

Температура— физический показатель качества воды. Температура воды поверхностных водоисточников в зависимости от сезона изменяется от 0 до 30 °С. Подземные источники водоснабжения имеют сравнительно постоянную температуру 8 – 12 °С. Для питьевых целей желательно иметь воду с температурой 7 – 15 °С. Температура влияет на вязкость воды (вязкость пропорциональна е^b/T), в свою очередь, скорость осаждения взвешенных частиц обратно пропорциональна вязкости, поэтому от температуры зависит скорость осаждения взвешенных примесей. Температуру измеряют непосредственно при отборе пробы.

Запахи природной воды обусловлены присутствием веществ естественного происхождения или веществ, попадающих в воду в результате загрязнения ее стоками. Естественные запахи, такие как землистый, гнилостный, болотный, сероводородный и др. (I группа) связаны, как правило, с развитием в водоеме водорослей, плесеней, актиномицетов и других вредных организмов. Запахи искусственного происхождения классифицируют как хлорный, фенольный, аптечный, камфарный, запах нефтепродуктов (II группа).

Характер и интенсивность запаха воды определяют при комнатной температуре и при нагревании до 60 °С (интенсивность увеличивается с повышением температуры). Сначала устанавливают характер запаха, а затем интенсивность в баллах при температуре 20 °С и 60 °С (см. табл. П.2.1.).

Интенсивность запаха количественно выражается пороговой концентрацией при разбавлении водой, лишенной запаха (пропущенной через колонку с активированным углем). Можно выражать интенсивность запаха в единицах TON — Threshold Odour Number (предельное число запаха). TON = (A + B) / B, где А — объем пахнущей воды, В — объем воды, свободой от запаха.

Таблица П.2.1

Соответствие интенсивности запаха оценке в баллах

Вкус и привкус.Различают четыре основных вкуса воды: соленый, горький, сладкий и кислый. Все остальные оттенки вкусовых ощущений складываются из основных и называются привкусами. Соленый вкус воды в большинстве случаев обусловлен растворенным в ней хлоридом натрия (NaCl), горький — сульфатом магния; кислый вкус имеют минеральные воды, содержащие избыток растворенной углекислоты. Чернильный и железистый привкус воде придают растворенные в ней соли железа и марганца, щелочной — сода, поташ и щелочи, вяжущий — сульфат кальция. Ухудшение вкусовых качеств воды могут вызывать и присутствующие в воде органические вещества.

Вкус и привкус определяют в сырой воде при комнатной температуре и при 60 °С. Воду источников, сомнительных в санитарном отношении, перед исследованием кипятят. При анализе набирают в рот 10 – 15 мл воды, держат несколько секунд, не проглатывая, и определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса (по пятибалльной шкале). Вода источников хозяйственно-питьевого назначения обычно имеет запах и привкус не выше 3 – 4 баллов.

Чаще всего питьевая вода не имеет вкуса. Воды подземных источников могут иметь солоноватый и горько-солоноватый вкус вследствие содержания солей в высоких концентрациях.

Порог вкусового восприятия солевых добавок в воде разный. Так, например, для NaCl — это 165 мг/л » 3 мМ, FeSO₄ —1,6 мг/дм³ » » 0,01 мМ. Хлорфенол обнаруживается на вкус при концентрации 4×10^-6 мг/дм³, что соответствует одной молекуле на 10¹² не имеющих запаха и вкуса молекул воды.

Инструментальное определение веществ, обусловливающих запахи природных вод, стало возможным с развитием новых физико-химических методов анализа, таких как газожидкостная хроматография (ГЖХ), инфракрасная спектроскопия (ИКС), ультрафиолетовая спектроскопия (УФС), ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Например, в экстракте культур синезеленых водорослей с помощью ГЖХ обнаружено до 50 видов различных соединений, из них сравнительно легколетучими оказалось три вещества. Из актиномицетов выделены и идентифицированы индивидуальные вещества, придающие воде землистый запах (геосмин) и затхлый запах (муцидон).

Мутностьприродной воды обусловлена присутствием нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения, т. е. примесями, относящимися по степени дисперсности к первой и второй группам классификации Кульского.

Мутность определяют визуальным и инструментальным путем, при этом сравнивают со стандартными суспензиями каолина[1] и выражают в мг/л (ГОСТ 3351-74); диапазон измерений 0 – 5 мг/ дм³.

При визуальном определении мутности в стеклянные цилиндры с дном из оптически чистого материала наливают одинаковые объемы пробы и стандартной суспензии. Суспензию прибавляют до одинаковой мутности содержимого в обоих цилиндрах при просматривании их сверху вниз с помощью мутномера.

При фотометрическом определении обычно используют фотоэлектроколориметр, оптические кюветы с длиной оптического пути 5 – 10 см. измеряют оптическую плотность D = lg(I₀ / I), где I₀ и I — интенсивность света до и после его прохождения через слой раствора, суспензии или вещества в проходящем свете при длине волны l = 540 нм.

Агентство защиты окружающей среды США и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) используют для измерения мутности единицу англ. NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Пересчет в мг/ дм³ зависит от материала и сильно варьируется, от 1 NTU=0,13мг/дм³ (кремнезем в виде диатомита) до 1 мг/дм³ (каолин)

Показатель мутности также определяют в единицах мутности (ЕМ) по формазину; диапазон измерений 0 – 9 ЕМ. Переход от мг/дм³ к ЕМ/дм³ осуществляется, исходя из соотношения: 1,5 мг/дм³ каолина соответствуют 2,6 ЕМ/дм³ формазина или 1 ЕМ/дм³ соответствует 0,58мг/дм³.

Формазин (рис. П.2.1) был синтезирован Кингсбери и Кларком в 1926 году. Для приготовления формазина требуется растворить точную навеску 5,00 г сульфата гидразина и 50,00 г гексаметилентетрамина в одном литре дистиллированной воды. Раствор становится мутным после выстаивания в течение 48 часов при 25 ^°С. При идеальных температурных условиях и освещении эта смесь может быть приготовлена многократно с точностью ± 1 %.

Рис. П.2.1.Формула формазина

Формазин обладает несколькими свойствами, которые делают его идеальным стандартом для турбидиметрии: а) его можно воспроизводимо готовить из контролируемых исходных веществ; б) формазин — полимер, состоящий из цепочек разной длины, которые свернуты в различных конфигурациях; это дает широкий спектр форм и размеров частиц от менее 0,1 до более 10 мкм. Несмотря на нерегулярное распределение в различных стандартах, рассеяние белого света в формазиновой обладает хорошей воспроизводимостью, поэтому приборы, использующие в качестве источника света лампу накаливания, калибруются с высокой точностью.

Стабилизированные стандарты мутности на основе формазина StabCal^™ имеют ряд преимуществ перед традиционным формазином и прочими вторичными стандартами: они стабильны, как минимум, два года; могут производиться и поставляться готовыми к использованию в любой концентрации до 4000 NTU; имеют такое же распределение частиц, как и в формазине, и ими можно напрямую заменить формазин.

При нефелометрическом определении мутности измеряют интенсивность светорассеяния.

Наличие в воде взвешенных и коллоидных примесей можно оценить и по степени прозрачности пробы, которую определяют в цилиндрах из бесцветного стекла высотой 30 – 50 см с плоским дном. Используют методики определения «по кресту» или «по шрифту».

При определении «по кресту» на дно цилиндра помещают белый фарфоровый диск с крестом из черных линий толщиной 1 мм с черными точками диаметром 1 мм в каждой четверти диска. Цилиндр заполняют водой до уровня, при котором крест становится невидимым, затем воду сливают до появления в поле зрения точек. Прозрачность воды характеризуется толщиной ее слоя в сантиметрах в момент появления точек.

При определении «по шрифту» после взбалтывания пробы цилиндр устанавливают на расстоянии 40 мм над шрифтом с высотой букв 3,5 мм. Воду спускают или добавляют до появления в поле зрения шрифта. Прозрачность воды соответствует высоте ее столба в сантиметрах.

Содержание взвешенных веществ. Под взвешенными веществами понимается количество загрязнений, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтрации пробы (при атмосферном давлении или слабом разряжении). Для фильтрования загрязненных вод используют самый пористый фильтр типа «белая лента», а при исследовании воды с загрязнением не более 25 мг/л — мембранные фильтры. Фильтр со взвешенными веществами высушивают при 105 °С до постоянного веса, и по разнице его веса и веса исходного фильтра определяют количество взвешенных веществ в воде.

Цветность —показатель, обусловленный наличием в воде гуминовых и фульвокислот и их растворимых солей, а также присутствием соединений железа. Количество примесей, определяющих цветность воды, зависит от многих факторов и главным образом от наличия торфяников в бассейне водоисточника.

Поскольку нет прямого соответствия между цветностью и количеством органических веществ, вызывающих окраску, степень цветности выражают не в мг/л, а в градусах.

Измерение производят либо визуально, либо фотометрически. При визуальном определении профильтрованные пробы воды сравнивают (на белом фоне) со стандартными растворами, приготовленными из смеси солей хлорплатината калия K₂PtCl₆ и хлорида кобальта CoCl₆ (платино-кобальтовая шкала). Окраска воды, соответствующая окраске стандартного раствора, который содержит 0,1 мг платины в 1 мл, оценивается в 1 градус цветности. В качестве стандартного можно применять также раствор, приготовленный из бихромата калия K₂Cr₂O₇ и сульфата кобальта CoSO₄ .

При фотометрическом определении исследуемую воду, при необходимости профильтрованную, помещают в кювету с длиной оптического пути 5 – 10 см и фотометрируют при длине волны 364нм. Величину цветности определяют по калибровочному графику.

Цветность речных вод обычно колеблется в пределах от 35 до 55 градусов, достигая в отдельных случаях 200 град. и выше.

Необходимо отметить, что при наличии в воде коллоидных и взвешенных частиц оптическая плотность D(l) является суммой оптической плотности растворенных веществ D_раств(l) и оптической плотности взвешенных (и коллоидных) частиц D_взв(l):

(П.2.1)

Предполагается, что при l = 540 нм (где ведется определение мутности), светопоглощение практически равно нулю, поэтому

(П.2.2)

Оптическая плотность взвеси определяется выражением

(П.2.3)

где С — концентрация взвеси, — длина оптического пути, d — средний диаметр частиц, — длина волны падающего света, К и a — константы, зависящие от природы взвеси и метода измерения.

Отсюда следует, во-первых, что если дисперсность примесей воды не совпадает с дисперсностью эталонной суспензии (каолина), то и истинная концентрация взвешенных (коллоидных) примесей воды не равна концентрации, определенной по калибровочному графику.

Во-вторых, если известен размер примесных частиц в воде, то определив D_взв(540), можно рассчитать D_взв(364). Затем вычесть полученное значение из суммарной оптической плотности D(364) (измеренной на фотометре) и найти D_раств(364). Отсюда по линейному калибровочному графику D_раств(364) = f (цветности) можно определить истинное значение цветности воды.

Если размер примесей неизвестен, но они относятся к коллоидной области (т. е. ), то . Тогда можно инструментально определить зависимость в диапазоне 350 – 600 нм, построить ее в двулогарифмических координатах , выделить линейный участок в длинноволновом диапазоне и продлить его в область более коротких длин волн (до 350 нм). Полученная линейная зависимость отвечает спектру светорассеяния в двулогарифмических координатах. Из точки, соответствующей lg (364), следует опустить перпендикуляр до пересечения с полученной прямой, и по значению lgD_взв(364), найти D_взв(364). Затем по разности D(364) – D_взв(364) можно найти D_раств(364), т. е. оптическую плотность, отвечающую цветности пробы.

Если не вносить поправку на вклад светорассеяния при определении цветности пробы оптическим путем, то практически всегда будут получаться завышенные данные, поскольку фильтрация природной (питьевой) воды через бумажный или стеклянный фильтр не освобождает ее от коллоидных примесей, на которых будет рассеиваться свет. Эффективное удаление можно обеспечить, применяя трековые мембраны с диаметром пор 60 – 80 нм.

Следует отметить, что удаление коллоидных примесей не всегда можно считать правомерной процедурой, поскольку окрашенные соединения сами могут находиться в коллоидном виде, либо присутствовать в составе (например, адсорбироваться на поверхности) коллоидных частиц.