Анализ химического состава воды - Analysis of water chemistry

Анализ химического состава воды проводятся для идентификации и количественной оценки 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 осадках и на воде. море.[1] Во всех случаях результаты анализа предоставляют информацию, которую можно использовать для принятия решений или для подтверждения того, что условия соответствуют ожидаемым. Выбранные аналитические параметры выбираются так, чтобы они соответствовали процессу принятия решений или устанавливали приемлемую нормальность. химический анализ часто является основой исследований качество воды, загрязнение, гидрология и геотермальные воды.Рядовые 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-спектрометрии. На водоочистных установках, производящих питьевую воду, и в некоторых промышленных процессах, использующих продукты с характерным вкусом и запахом, специализированные органолептический методы могут использоваться для обнаружения запахов при очень низких концентрациях.

Экологическая вода

An EPA ученый пробует воду во Флориде Эверглейдс

Пробы воды из окружающей среды обычно берутся и анализируются в рамках заранее определенной программы мониторинга регулирующими органами, чтобы гарантировать, что вода остается. незагрязненный, или в случае загрязнения, что уровни загрязнения не увеличиваются или не соответствуют согласованному плану реабилитации. Примером такой схемы является согласованная схема мониторинга работает 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 определяется законом или другими нормативными актами. Типичные параметры для обеспечения того, чтобы чистые поверхностные воды оставались в пределах допустимых химических стандартов, включают: pH, основной катионы и анионы включая аммиак, нитрат, нитрит, фосфат, проводимость, фенол, химическая потребность в кислороде (COD) и биохимическая потребность в кислороде (БПК).

Питьевая вода

Поверхностные или грунтовые воды, забираемые для снабжения питьевой водой, должны соответствовать строгим требованиям. химические стандарты после лечения. Это требует детального знания воды, поступающей на очистные сооружения. Помимо обычного набора химических параметров окружающей среды, другие параметры, такие как твердость, фенол, масло и в некоторых случаях органический профиль поступающей воды в реальном времени, как в Схема регулирования реки Ди.

Промышленная технологическая вода

В промышленных процессах контроль качества технологической воды может иметь решающее значение для качества конечного продукта. В качестве носителя реагентов часто используется вода, и необходимо постоянно контролировать потерю реагента в продукте, чтобы гарантировать правильную скорость замещения. Измеряемые параметры относятся конкретно к используемому процессу и к любым из ожидаемых загрязняющих веществ, которые могут возникнуть в качестве побочных продуктов. Это может включать нежелательные органические химические вещества, появляющиеся в неорганическом химическом процессе из-за загрязнения маслами и смазками от машин. Мониторинг качества сточных вод, сбрасываемых из производственных помещений, является ключевым фактором контроля и минимизации загрязнения окружающей среды. В этом приложении схемы мониторинга анализируют все возможные загрязняющие вещества, возникающие в процессе, и, кроме того, загрязняющие вещества, которые могут оказывать особенно неблагоприятное воздействие на окружающую среду, например: цианид и многие органические виды, такие как пестициды.[3] В таком случае анализ ядерной отрасли фокусируется на конкретных изотопах или представляющих интерес элементах. Там, где ядерная промышленность сбрасывает сточные воды в реки, через которые осуществляется забор питьевой воды, радиоизотопы, которые потенциально могут быть вредными, или радиоизотопы с длительным забором период полураспада Такие как тритий войдет в состав стандартного набора для мониторинга.

Исследование

Многие аспекты академических и промышленных исследований, таких как фармацевтика, товары для здоровья и многие другие, основаны на точном анализе воды для определения веществ, которые могут быть использованы, для уточнения 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 зависеть от процесса или области проводимых исследований и могут включать использование специального аналитического оборудования.

Криминалистический анализ

В управлении окружающей средой часто применяется анализ воды, когда есть подозрение на загрязнение, чтобы определить загрязняющее вещество и принять меры по исправлению положения.[4] Анализ часто позволяет идентифицировать загрязнителя. Такая судебно-медицинская работа может исследовать соотношения различных компонентов и может «типировать» образцы масел или других смешанных органических загрязнителей, чтобы напрямую связать загрязнитель с источником. В системах питьевого водоснабжения причину неприемлемого качества можно точно так же определить путем тщательного химического анализа проб, взятых по всей распределительной системе.[5]В производстве некондиционные продукты могут быть напрямую связаны с неожиданными изменениями на стадиях мокрой обработки, а аналитическая химия может определить, какие стадии могут быть неисправными и по какой причине.

Методология

Для обеспечения согласованности и повторяемости методы, используемые при химическом анализе проб воды, часто согласовываются и публикуются на национальном или государственном уровне. По соглашению их часто называют «Синей книгой».[6][7]

Некоторые анализы проводятся в полевых условиях (например, pH, удельная проводимость), в то время как другие включают отбор проб и лабораторные испытания.[8]

Методы, определенные в соответствующих стандартах, можно в целом классифицировать как:

  • Обычная мокрая химия в том числе Метод Винклера за растворенный кислород , осадки , фильтрация для твердых веществ, подкисления, нейтрализации титрование и др. Колориметрические методы, такие как Анализ MBAS что указывает анионный поверхностно-активные вещества в воде и на месте компаратор методы определения хлор и хлорамины. Нефелометры используются для измерения концентрации твердых веществ как мутности. Эти методы обычно надежны, хорошо опробованы 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 систему управления лабораторными данными.
  • Спектрофотометрия используется, в частности, для металлических элементов в растворах, позволяющих получить результаты с очень высокой чувствительностью, но при этом может потребоваться некоторая подготовка образца перед анализом, а также могут потребоваться специальные методы отбора образцов, чтобы избежать ухудшения качества образца при транспортировке.
  • Хроматография используется для многих органических веществ, которые являются летучими или которые могут давать характерный летучий компонент после начальной химической обработки.
  • Ионная хроматография это чувствительный и стабильный метод, позволяющий измерять литий, аммоний NH4 и многие другие низкомолекулярные ионы с использованием ионный обмен технологии.
  • Газовая хроматография можно использовать для определения метан, углекислый газ, цианид, кислород, азот и многие другие летучие компоненты с разумной чувствительностью.
  • Масс-спектрометрии используется там, где требуется очень высокая чувствительность, и иногда используется как вспомогательный процесс после газожидкостная хроматография для обнаружения следов органических химикатов.

В зависимости от компонентов применяются разные методы для определения количества или соотношения компонентов. В то время как некоторые методы могут выполняться с использованием стандартного лабораторного оборудования, для других требуются современные устройства, такие как масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС).

Рекомендации

  1. ^ «Техническое руководство (мониторинг) M18 Мониторинг сбросов в воду и канализацию» (PDF). Агентство окружающей среды. Ноябрь 2014 г.. Получено 30 июля 2016.
  2. ^ «Гармонизированная сцена мониторинга». ДЕФРА. 7 декабря 2004 г. Архивировано с оригинал 2 апреля 2013 г.. Получено 30 июля 2016.
  3. ^ «Справочник по мониторингу промышленных сточных вод». Агентство по охране окружающей среды (США). Август 1973 г.. Получено 30 июля 2016.
  4. ^ «Расследование инцидентов загрязнения». Правительство Квинсленда - Департамент охраны окружающей среды и наследия. 21 июля 2016 г.. Получено 1 августа 2016.
  5. ^ Sadiq, R; Kleiner, Y; Раджани, Б. (декабрь 2003 г.). «Криминалистика нарушений качества воды в распределительных системах - концептуальные основы». Национальный исследовательский совет Канады. CiteSeerX  10.1.1.86.8137. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  6. ^ "Синяя книга штата Висконсин". Штат Висконсин. 1973. с. 128. Получено 30 июля 2016.
  7. ^ "Постоянный комитет аналитиков (SCA) синие книги". 5 июня 2014 г.. Получено 30 июля 2016.
  8. ^ Шелтон, Ларри Р. (1994). «Полевое руководство по отбору и обработке проб воды из ручья для Национальной программы оценки качества воды». Отчет об открытии файла. Дои:10.3133 / ofr94455.

Смотрите также