Как проверить качество воды? Химические тесты для ограниченного бюджета

Как проверить качество воды? Химические тесты для ограниченного бюджета

Благодаря современной химии мы можем обнаружить в воде тысячи химических веществ даже в крайне низких концентрациях. Постоянно растущий список доступных тестов может показаться ошеломляющим, а для подавляющего большинства методов требуется современное лабораторное оборудование. К счастью, нам не нужно проверять все! Гораздо меньший и более практичный набор тестов может дать хорошее представление о химическом качестве воды для целей мониторинга. Хорошая новость заключается в том, что существуют низкотехнологичные версии этих тестов для ситуаций, когда бюджет ограничен.

Форматы тестов

• Тест-полоски – Это маленькие одноразовые полоски, которые меняют цвет в зависимости от концентрации определенного химического вещества. В зависимости от конкретного теста пользователь «активирует» бумажную или пластиковую полоску, погружая ее в образец воды и взмахивая ею, или держа полоску в потоке воды. После небольшого ожидания пользователь сравнивает цвет тест-полоски с цветовой диаграммой, чтобы определить концентрацию химического вещества. Эти наборы чрезвычайно просты, но они менее точны, чем другие методы, особенно если пользователи не следуют инструкциям.
• Наборы цветных дисков – Доступны тест-наборы с цветными дисками для широкого спектра химических тестов. В типичной настройке пользователь добавляет пакет с порошком или несколько капель жидкого реагента в пробу воды в многоразовой пластиковой трубке. Затем пользователь помещает пробирку с образцом в небольшую пластиковую смотровую коробку. Эта коробка для просмотра содержит пластиковый диск с напечатанным на нем цветовым градиентом. Пользователь вращает цветной диск, чтобы найти часть, которая лучше всего соответствует цвету образца, а затем считывает концентрацию химического вещества с диска. Наборы цветных дисков обычно состоят из нескольких шагов и часто включают предписанное время ожидания, поэтому они немного сложнее и дороже, но в целом более точны.
• Ручные цифровые инструменты – Для тестирования воды доступны легкие и портативные цифровые измерители, колориметры и фотометры. Они обеспечивают наиболее точные результаты этих трех методов тестирования, но они также более дорогие и деликатные, чем предыдущие варианты. Эти инструменты требуют батарей и калибровки. В то время как цифровые приборы полезны для выездных техников и являются неотъемлемой частью любой сети непрерывного или удаленного мониторинга, они вряд ли подходят для «гражданской науки» или проверки качества воды с помощью краудсорсинга.

Химические показатели качества воды

Определив различные форматы тестов, возникает следующий вопрос: что мы тестируем? ЮНИСЕФ рекомендует уделять первоочередное внимание фторидам, мышьяку и нитратам для химического мониторинга. В районах, где земля естественным образом богата минералами, содержащими фтор и мышьяк, их уровень в колодезной воде может быть настолько высоким, что хроническое воздействие опасно для здоровья человека.[1]

• Фтор: Для определения фтора доступен как минимум один тестовый набор с цветными дисками. Однако часто предпочтение отдается портативным цифровым колориметрам из-за проблем с точностью. Ackvo Caddisfly, система тестирования, недавно описала колориметрический тест на фторид, который можно прочитать с помощью приложения для смартфона.
• Мышьяк: Возможности портативных полевых испытаний мышьяка ограничены; этот загрязнитель лучше всего измеряется в лаборатории. Коммерчески доступные тестовые наборы существуют, но они относительно сложны и требуют нескольких шагов. Хотя концентрации мышьяка, «измеренные» с помощью этих тестовых наборов, могут быть неточными, наборы обнаруживают мышьяк почти во всех образцах с концентрацией более 100 микрограммов на литр (мкг/л), а также в большинстве образцов с концентрацией 50-99 мкг/л. диапазон. Поэтому ЮНИСЕФ рекомендовал сообщать о результатах мониторинга мышьяка с помощью этих портативных тестов как об «присутствии» или «отсутствии» с использованием эталонной концентрации 50 мкг/л — стандарта питьевой воды во многих странах, подверженных естественному загрязнению мышьяком.
• Нитрат: Для тестирования на нитраты доступны как тест-полоски, так и тест-наборы с цветными дисками. Нитрат также можно измерить с помощью цифрового измерителя. Высокий уровень питательных веществ связан с сельскохозяйственным загрязнением удобрениями (азот и фосфор) и отходами животноводства (азот). Уборные, сточные воды, свалки и промышленное загрязнение также могут вносить азот. Мониторинг нитратов — это простой способ оценить воздействие сельскохозяйственных и человеческих отходов на качество воды.

• Утюг и Марганец: Для этих двух металлов доступны как тест-полоски, так и тесты с цветными дисками, которые также можно измерять с помощью портативных цифровых приборов. Полевые испытания с цифровым оборудованием считаются надежными для железа и марганца.
• TDS: TDS включает смесь неорганических солей, в основном натрия, хлорида, калия, кальция и магния. Вместо того, чтобы тестировать отдельные компоненты, TDS контролируется путем измерения электропроводности воды с помощью цифрового измерителя. Здесь нет тестовой полоски или комплекта цветных дисков, хотя по крайней мере один кондуктометр взаимодействует со смартфоном.

• pH: тест-полоски для определения pH и тесты на цветные диски широко доступны. Более дорогие и высокотехнологичные варианты включают pH-метры на основе электродов. pH является мерой активности ионов водорода, что означает, что он говорит нам, насколько кислой или щелочной является вода. pH не является загрязняющим веществом, но это основная химическая переменная. Он влияет на поведение других химических компонентов, в том числе на эффективность остаточного хлора против микробного загрязнения. Внезапные изменения рН также могут свидетельствовать о сбоях в работе очистных сооружений или случаях загрязнения природных водоемов (например, незаконных промышленных сбросах).
• Хлор: существует множество простых способов проверки остаточного хлора, включая тест-полоски, цветные диски и даже наборы, предназначенные для проверки плавательных бассейнов. Также существуют портативные цифровые счетчики, которые могут обеспечить надежные количественные измерения.

Однако подавляющее большинство этих дополнительных тестов лучше всего проводить в лаборатории с учетом современных технологий. Тем не менее, низкотехнологичное тестирование — часто с использованием смартфона — является областью активных исследований таких параметров, как ртуть и пестициды (также здесь).

Оставайтесь с нами для нашего следующего поста, в котором мы погрузимся в тестирование качества воды на микробы!

[1] Если предыдущие испытания показали, что мышьяк и фтор не представляют опасности для конкретной системы водоснабжения, эти два параметра могут быть опущены в пользу более релевантных для данной местности параметров. Загрязнение мышьяком и фтором также может быть вызвано деятельностью человека, такой как добыча полезных ископаемых или сброс промышленных отходов.

[2] Низкотехнологичные тесты растворенного кислорода требуют нескольких стадий с добавлением реагентов с последующим по каплям титрованием; может потребоваться некоторая подготовка, а результаты могут отличаться от результатов других тестовых наборов. Также существуют цифровые счетчики.

Как интерпретировать отчет об анализе воды

В этой статье описаны некоторые основные параметры, которые вы можете увидеть в анализе, и они помогут вам понять цифры в отчете об испытаниях воды.

Независимо от того, вызывает ли ваша вода болезни, пятна на сантехнике, чешуйчатые отложения или неприятный вкус, анализ воды выявляет проблему и позволяет вам принимать обоснованные решения по очистке воды.

Особенности образца отчета

После того, как лаборатория завершит тестирование вашей воды, вы получите отчет, похожий на рисунок 1. Он будет содержать список проверенных загрязняющих веществ, концентрации и, в некоторых случаях, выделение проблемных загрязнителей. Важной особенностью отчета являются единицы, используемые для измерения уровня загрязняющих веществ в вашей воде. Миллиграммы на литр (мг/л) воды используются для таких веществ, как металлы и нитраты. Миллиграмм на литр также равен одной части на миллион (ppm) — это одна часть загрязняющего вещества на один миллион частей воды. Около 0.03 чайной ложки сахара, растворенного в ванне с водой, соответствует примерно одной части на миллион. Для чрезвычайно токсичных веществ, таких как пестициды, используются еще меньшие единицы измерения. В этих случаях используются части на миллиард (ppb). Еще одна единица измерения, встречающаяся в некоторых отчетах об испытаниях, используется для измерения пикокюри радона на литр. Некоторые значения, такие как pH, жесткость, проводимость и мутность, указываются в единицах измерения, специфичных для теста.

В дополнение к результатам испытаний лаборатория может делать записи о любых загрязняющих веществах, которые превышают стандарты питьевой воды PA DEP. Например, на Рисунке 1 лаборатория отметила, что общее количество бактерий группы кишечной палочки и содержание железа превышают стандарты.

Сохраните свою копию отчета в надежном месте, чтобы свидетельствовать о качестве вашего водоснабжения. Если в вашем районе происходят загрязняющие окружающую среду виды деятельности, такие как добыча полезных ископаемых, вам может потребоваться запись о качестве воды в прошлом, чтобы доказать, что ваш источник был поврежден.

Рисунок 1. Отчет об анализе образца воды.

Параметры испытания воды

В следующих таблицах представлены общие рекомендации по общим параметрам качества воды, которые могут отображаться в отчете об анализе воды. Параметры делятся на три категории: параметры риска для здоровья, общие показатели и мешающие параметры. Эти рекомендации ни в коем случае не являются исчерпывающими. Тем не менее, они предоставят вам допустимые пределы и некоторую информацию о симптомах, источниках проблемы и последствиях.

Параметры риска для здоровья

Параметры в таблице 1 являются некоторыми общеизвестными параметрами, имеющими известные последствия для здоровья. В таблице перечислены допустимые пределы, потенциальное воздействие на здоровье, а также возможные виды использования и источники загрязняющего вещества.

Таблица 1: Стандарты, симптомы и потенциальное воздействие регулируемых загрязняющих веществ на здоровье.

Общие показатели качества воды

Общие показатели качества воды — это параметры, используемые для указания на наличие вредных загрязнителей. Тестирование на индикаторы может исключить дорогостоящие тесты на конкретные загрязняющие вещества. Как правило, если индикатор присутствует, источник также может содержать загрязняющее вещество. Например, мутность или отсутствие прозрачности пробы воды обычно указывает на возможное присутствие бактерий. Значение pH также считается общим показателем качества воды. Высокие или низкие значения pH могут указывать на коррозионную активность воды. Агрессивная вода может также указывать на то, что такие металлы, как свинец или медь, растворяются в воде, когда она проходит через распределительные трубы. В таблице 2 показаны некоторые общие общие показатели.

Таблица 2. Общие показатели качества воды.

неприятные загрязняющие вещества относятся к третьей категории загрязнителей. Хотя они не оказывают неблагоприятного воздействия на здоровье, они могут сделать воду неприятной на вкус или снизить эффективность мыла и моющих средств. Некоторые неприятные загрязнители также вызывают окрашивание. Неприятные загрязнения могут включать железобактерии, сероводород и жесткость. В таблице 3 показаны некоторые типичные неприятные загрязняющие вещества, которые вы можете увидеть в своем отчете об анализе воды.

Таблица 3. Распространенные неприятные загрязняющие вещества и их воздействие.

Жесткость — это один из загрязнителей, который вы также часто видите в отчете. Жесткая вода является чисто эстетической проблемой, которая вызывает отложения мыла и накипи в сантехнике и снижение очищающего действия мыла и моющих средств. Жесткая вода также может вызывать образование накипи в водонагревателях и сокращать срок их службы. Таблица 4 поможет вам интерпретировать параметры твердости, приведенные в вашем анализе. Обратите внимание, что единицы измерения, используемые в этой таблице, отличаются от единиц, указанных на рисунке 1. Жесткость может быть выражена либо в мг/л, либо в гранах на галлон (gpg). Gpg используется исключительно как единица измерения жесткости и составляет примерно 17 мг/л или ppm. Большинство людей возражают против попадания воды в категории «жесткая» или «очень жесткая» в Таблице 4. Однако, как и при любой очистке воды, вы должны тщательно взвесить преимущества и недостатки умягчения, прежде чем покупать умягчитель воды.

Таблица 4. Классификация твердости.

Дополнительные ресурсы

Для получения более подробной информации об испытаниях воды запросите публикацию «Испытания воды: что означают цифры?» в местном офисе расширения или с этого веб-сайта.

Подготовлено Полом Д. Робиллардом, доцентом сельскохозяйственной инженерии, Уильямом Э. Шарпом, профессором лесной гидрологии, и Брайаном Р. Свистоком, старшим научным сотрудником Департамента экосистемных наук и управления