Хімічний аналіз води проводиться для виявлення та кількісної оцінки хімічних компонентів і властивостей проб води. Тип і чутливість аналізу залежать від цілей аналізу і передбачуваного подальшого використання води. Хімічний аналіз застосовується до води, яка використовується в промислових процесах, до стічних вод, на річках і струмках, до опадів і в морі.
Рекомендації UNICEF вказують на пріоритет виявлення в ході незалежної експертизи води фториду, миш’яку і нітратів. У районах, де земля багата мінералами, рівні вмісту фтору і миш’яку можуть виявитися досить високими, щоб чинити негативний вплив на здоров’я людини. В ході хімічного аналізу води показники вмісту заліза, марганцю і загальної кількості розчинених твердих речовин (РТВ) набувають особливого значення. Ці речовини можуть погіршити смак і запах води, а також можуть спонукати споживачів шукати більш привабливі (і потенційно менш безпечні) джерела води.
Залежно від місцевих умов, при аналізі води в польових умовах можуть бути додані додаткові хімічні тести, зокрема, для перевірки лужності і твердості (наявність кальцію і магнію), виявлення хлоридів (індикатор проникнення дорожньої солі або морської води), розчиненого кисню, органічного вуглецю, агрохімікатів, промислових забруднювачів і важких металів (свинець, ртуть, мідь, хром і т.д.).
Повний хімічний аналіз води є основою дослідження забруднення ґрунтів і геотермальних джерел. Стандартні аналітичні методи, включаючи елементний аналіз, газову хроматографію і мас-спектрометрію дозволяють виявляти й вимірювати кількісно всі природні елементи і їх неорганічні сполуки, а також дуже широкий спектр органічних хімічних сполук. На очисних спорудах, які виробляють питну воду, і в ході деяких промислових процесів для виявлення забруднення води можуть використовуватися спеціалізовані органолептичні методи та продукти з характерним смаком і запахом. Типові низькотехнологічні, портативні методи повного аналізу води діляться на три категорії:
Тест-смужки
тест смужки для аналізу води
Невеликі одноразові смужки, зміна кольору яких вказує на концентрацію певної хімічної речовини. Залежно від конкретного тесту дослідник «активує» паперову або пластикову смужку, занaурюючи її в пробу води і розмахуючи прискорення висихання, або утримуючи смужку в потоці води. Після короткого очікування дослідник порівнює колір тест-смужки з колірною діаграмою, щоб розрахувати концентрацію хімічних речовин. Ці набори надзвичайно прості, але вони менш точні, ніж інші методи, особливо якщо інструкції виконуються не точно.
Набори кольорових дисків
Набори кольорових дисків доступні для широкого спектра проб води. У типовій установці дослідник додає пакет порошку або кілька крапель рідкого реагенту до зразка води в багаторазовій пластиковій трубці. Потім поміщає пробірку зі зразком в невелику пластикову коробку, яка містить пластиковий диск з надрукованим на ньому кольоровим градієнтом. Користувач обертає кольоровий диск, щоб знайти ту частину, яка найкраще відповідає кольору зразка, а потім розраховує концентрацію хімічної речовини. Робота з наборами кольорових дисків вимагає додаткового часу очікування, тому вони трохи складніше і дорожче, але в цілому більш точні.
Цифровий прилад
фотометри для аналізу води
Для тестування води також застосовуються легкі портативні цифрові вимірювачі, колориметри і фотометри. Такі прилади забезпечують найбільш точні результати, але також є дорожчими та делікатнішими, ніж попередні варіанти. Такі прилади вимагають наявності потужних батарей і постійного калібрування. В цілому, цифрові прилади для аналізу води корисні в польових умовах і є невіддільною (частина/ознака) частиною будь-якої мережі моніторингу якості водних ресурсів.
Лабораторний аналіз води
Для забезпечення послідовності та повторюваності методи хімічного аналізу узгоджуються на міжнародному рівні. Їх публікації часто називають “синьою книгою”. Хімічний аналіз питної води може проводиться наступними методами.
Мокра хімія — метод Вінклера для розчиненого кисню, осадження і фільтрації твердих речовин, підкислення, нейтралізаційного титрування і т. д.; колориметричні методи для виявлення поверхнево-активних речовин; порівняльні методи для виявлення хлору і хлорамінів. Ці методи, як правило, надійні, добре випробувані й недорогі, а також забезпечують розумний ступінь точності при помірній чутливості.
У мокрій хімії відмінно зарекомендували себе селективні колориметричні вимірювання, проте їх масове застосування вимагає часу і в кінцевому підсумку призводить до зниження пропускної здатності та зростання витрат на аналіз. Крім того, потрібні значні інвестиції в регулярне навчання персоналу і технічне обслуговування приладів. Виходом може стати застосування дискретних аналізаторів, які автоматизують і оптимізують вимірювання, а також здешевлюють їх.
Дискретний аналізатор об’єднує й одночасно тестує до 20 різних вологих хімічних параметрів і вимагає лише одного оператора. Дискретний аналізатор з мініатюрними компонентами та унікальною малооб’ємною конструкцією кювети вміщує невеликі обсяги реагентів, мінімізує відходи і, як наслідок, знижує вартість аналізу.
Електрохімія — виявлення кількості розчиненого кисню, визначення рівнів pH і провідності. Ці методи передбачають використання електронного обладнання, яке передає результати дослідження безпосередньо в лабораторну систему управління даними, вони дають дуже точні результати.
Спектрофотометрія — використовується, зокрема, для виявлення металів. Дає результати з дуже високою чутливістю, але може зажадати підготовки зразків, а також спеціальних методів відбору проб, щоб уникнути погіршення їх якості при транспортуванні.
Хроматографія — використовується для виявлення багатьох органічних сполук, які є забруднювачами.
Іонна хроматографія — чутливий і стабільний метод з використанням технології іонного обміну, який дозволяє виявляти низькі концентрації катіонів і аніонів у воді.
Газова хроматографія — може використовуватися для виявлення органічних летких і напівлетучих забруднювачів при розумній чутливості.
Мас-спектрометрія — використовується там, де потрібна висока чутливість, а також визначення великої кількості потенційних контамінантів в пробах. Поєднується як з газовою хроматографією для низькомолекулярних, неполярних і летких компонентів, таких, наприклад, як бензол в низьких концентраціях, або вінілхлорид, або тригалогенметани, так і з рідинною хроматографією для визначення полярних, не летких або високомолекулярних забруднювачів, таких як перхлорати, ноніфеноли, мікроцистини.
Система автоматизованої прискореної екстракції ASE 350
Залежно від компонентів застосовуються різні методи визначення кількостей або співвідношень компонентів. У той час як одні методи можуть бути виконані зі стандартним лабораторним обладнанням, інші вимагають сучасних пристроїв, таких як мас-спектрометри індуктивно пов’язаної плазми (ICP-MS).
