Методы контроля качества и безопасности питьевой воды в соответствии с требованиями ГСанПиН 2.2.4-171-10

В этой статье рассказываем о действующих нормативных актах, регулирующих качество и безопасность питьевой воды, а также рассматриваем методы определения основных ее загрязнителей.

Качество питьевой воды — очень важно для здоровья и благополучия человека. Право на безопасную питьевую воду является одним из фундаментальных прав человека, что закреплено в ноябре 2002 года Комитетом Организации Объединенных Наций по экономическим, социальным и культурным правам.

Качество питьевой воды: нормативные акты ее регулирующие

В Украине действуют Государственные санитарные нормы и правила «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком» (ГСанПиН 2.2.4-171-10), принятые в 2010 году. Они регламентируют показатели безопасности и качества питьевой воды. Кроме этого, есть действующий ГОСТ 7525: 2014 «Вода питьевая. Требования и методы контроля качества «. В Европе действует Директива Совета ЕС 2020/2184 от 16 декабря 2020 года, пришедшая на замену Директиве Совета 98/83 / ЕС от 3 ноября 1998 о качестве воды, предназначенной для потребления человеком.

Все нормативные документы указывают, какие показатели необходимо контролировать в воде и устанавливают максимально допустимые нормы их содержания. И если ГОСТ и ГСанПиН содержат почти идентичные показатели и предельно допустимые нормы, которые отличаются лишь на несколько наименований, то последняя директива ЕС уже расширена новыми наименованиями токсинов. В ней находятся такие показатели как винилхлорид, эпихлоргидрин, бисфенол А, галоуксусни кислоты, микроцистин и ПФАС (пер- и полифтороалкильних вещества). В Украине они пока не контролируются, хотя и представляют опасность для здоровья человека. Но, в результате евроинтеграции, мы должны прийти к тому же уровню контроля питьевой воды, что и в европейских странах. А это значит, что при рассмотрении возможных вариантов оснащения лабораторий лучше ориентироваться и на европейские показатели качества и безопасности воды.

Методы определения основных загрязнителей

Показатели безопасности можно очень условно разделить на микробиологические и физико-химические. Физико-химические свою очередь делятся на неорганические и органические загрязнители. Все указанные показатели чрезвычайно важны и должны контролироваться на регулярной основе предприятиями, обеспечивающими населенные пункты питьевой водой, а также представителями государственной санитарно-эпидемиологической службы.

Какими методами можно определять физико-химические загрязнители? Это зависит в первую очередь от их химической природы. Это могут быть как химические элементы, например, тяжелые металлы, ионы (нитриты, нитраты, хлориты и цианиды), сложные высокотоксичные органические соединения типа бенз (а) пирена. Рассмотрим методы определения основных загрязнителей.

Неорганические ионы

Неорганические ионы — в ГСанПиН 2.2.4-171-10 их достаточно большое количество (нитраты, нитриты, хлораты, хлориты, фториды), а директива расширена еще и броматом, могут контролироваться очень разными методами, как спектрофотометрическими, так и обычным титрованием, в зависимости от концентрации и иона. Впрочем каждая лаборатория заинтересована как в уменьшении влияния человеческого фактора на результат анализа, так и в уменьшении затрат реактивов и времени на каждый анализ. Именно поэтому целесообразным является использование инструментальных методов, которые могут определять как можно больше показателей за один анализ, при этом имея хорошую точность и воспроизводимость результатов.

ГСанПиН 2.2.4-171-10 рекомендует использовать ГСТУ ISO 10304, описывающий метод определения всех этих показателей ионной хроматографии. Это означает, что за один анализ можно получить данные обо всех анионы, содержащий ваш образец. Компания Thermo Fisher Scientific бесспорный мировой лидер по ионной хроматографии, с наибольшим опытом в этой области. В линейке продукции 5 моделей, которые позволяют подобрать наиболее сбалансированное решение именно под вашу задачу и бюджет.

Особенностью ионных хроматографов Thermo Fisher Scientific является уникальный электролитический мембранный подавитель, который позволяет получать стабильные, воспроизводимые результаты и чрезвычайно высокую чувствительность даже для самых сложных задач. Кроме того, системы могут оборудоваться встроенной системой получения деионизированной воды и генератором элюента, что делает себестоимость анализа самой дешевой из возможных, а также позволяет системе работать автономно, без необходимости вмешательства оператора. Системы могут оборудоваться различными детекторами под любые задачи. В 2020 году компания Thermo Fisher Scientific выпустила новый ионный хроматограф Dionex ™ Easion, предназначенный именно для такого типа анализов как определение анионов в воде. Это простая и доступная система, с которой легко начинать знакомство с ионной хроматографией.

Органические загрязнители

Это широкий класс химических соединений. Часть из контролируемых согласно ДСанПиН органических контаминантов — побочные продукты дезинфекции воды. Формальдегид, например, появляется в результате окисления органических веществ при озонирование и хлорирование. Кроме того, он может попадать в воду из сантехнической арматуры, при изготовлении которой использовались полиацетальные пластмассы. Тригалогенометаны (бромоформ, бромдихлорметана, хлороформ, дибромхлорметан) образуются в воде после хлорирования органических веществ, которые присутствуют в природных источниках сырой воды. Такие опасные соединения как полициклические ароматические углеводороды, в том числе бенз (а) пирен попадают в воду из внешних источников, например, из битумного покрытия водопроводных труб, которое используется для их защиты от коррозии.

Все эти соединения можно условно разделить на:

  • летучие
  • полулетучие
  • нелетучие загрязнители

В зависимости от типа загрязнителя можно выбирать корректно метод определения.

Нормируемые концентрации очень разные, что устанавливает высокие требования к методам определения.

 

ДСанПіН 2.2.4-171-10

ДСТУ 7525:2014

Директива 98/83/ЄС

Формальдегид, мкг / л

50

50

 

  Хлороформ, мкг / л

60

60

 

  Бенз (а) пирен, мкг / л

0,005

0,005

0,01

  Дибромхлорметан **, мкг / л

10

10

 

  Пестициды, мкг / л

0,1

   

Пестициды (сумма), мкг / л

0,5

0,5

0,5

Тригалогенметаны (сумма), мкг / л

100

100

100

Фенолы летучие, мкг / л

1

1

 

Хлорфенолы, мкг / л

0,3

0,3

 

Бензол, мкг / л

1

1

1

1,2 — дихлорэтан, мкг / л

3

 

3

Тетрахлоруглерод, мкг / л

2

2

 

Трихлорэтилен и тетрахлорэтилен (сумма), мкг / л

10

10

10

Полиакриламид **, мкг / л

2000

 

 

Акриламид, мкг / л

 

0,1

0,1

Все указанные показатели могут определяться методом газовой хроматографии с различными детекторами: как электрон-захватывающими так и масс-спектрометрическими разных видов. Кроме того, в зависимости от требуемой чувствительности и летучести соединений, возникает необходимость добавлять прибор для ввода паровой фазы, который может отличаться в зависимости от используемого детектора.

Решения для газовой хроматографии

Как отметили, концентрации загрязнителей питьевой воды нормируются действующими нормативными актами, могут определяться методом газовой хроматографии с различными детекторами. Для анализа воды этим методом одними из лучших в мире считаются газовые хроматографы Thermo Fisher Scientific модели Trace 1310. Этот прибор поможет определить хлорфенолы, хлор и фосфорорганических пестицидов и синтетические пиретроиды. В сочетании с парофазным дозатором — хлорсодержащие летучие органические углеводороды.

Trace 1310: преимущества модели

Модель оборудована многоязычным интуитивно понятным сенсорным интерфейсом, что позволяет просматривать параметры, осуществлять диагностику и управлять непосредственно с устройства. Кроме того, уникальная запатентованная технология «мгновенное соединение» дает возможность изменять конфигурацию прибора, добавлять новые детекторы и инжекторы даже неопытному пользователю без необходимости вызвать сервисного инженера.

При появлении новых задач или необходимости расширить возможности прибора и добавить второй канал — ваши расходы будут минимальными. При этом модулям инжекторов и детекторе не нужны дополнительные настройки — подключайте колонку и работайте! Быстрый нагрев и охлаждение термостата позволяет увеличить пропускную способность прибора, а конструкция инжектора — оставлять септу холодной, уменьшить затраты на ее замену и избежать возможных «залипаний» и контаминации.

Парофазный дозатор TriPlus 500

Уникальная разработка компании Thermo Fisher Scientific. Технология прямого подключения клапана с дозировочной петлей к хроматографической колонки дает возможность получать лучшую чувствительность с наименьшей возможной кросс-контаминацией образцов и обеспечивает расширенный температурный диапазон анализируемых соединений. Отсутствие трансферной линии упрощает обслуживание и настройку прибора, обеспечивая компактные размеры системы. Парофазное дозирование позволяет определять летучие органические контаминанты в воде с минимально возможной подготовкой образцов.

Но обычный электрон-захватывающих детектор, даже с лучшим парофазным дозатором не сможет проанализировать весь перечень органических соединений, которые необходимо определять. Например, в Украине действует ДСТУ ISO 11423, описывающий два варианта определения бензола в воде, но с чувствительностью 2 и 5 мкг / л, тогда как ГСанПиН 2.2.4-171-10 нормирует это значение на уровне 1 мкг / л. Такая концентрация требует более чувствительных детекторов. Именно поэтому весь мир пользуется для таких задач масс-спектрометрическим детекторами.

Компания Thermo Fisher Scientific выпускает методически программные пакеты для одновременного анализа более 70 летучих и 88 полулетучих компонентов.

В набор анализатора полулетучих компонентов, таких как некоторые пестициды, бенз [а] пирен и полициклические ароматические углеводороды, хлорфенолы и фенол, входят стандарты, колонка, септы, лайнеры и ферулы, специально разработанные для этого метода. Компакт-диск с конкретными инструментами и методами обработки данных, электронным рабочим процессом, базой данных компонентов, данными о времени содержания, отчетами по конкретным методов окружающей среды и инструкцией пользователя. А также видео-руководство по настройке метода, который гарантирует, что ваш прибор работает сразу после установки системы. Именно такое решение позволяет получить не просто прибор, а готовый инструмент для определения всех необходимых показателей согласно ГСанПиН 2.2.4-171-10.

Определение тригалогенометанов (в том числе хлороформа и дибромхлорметана), бензола, тетрахлоруглерод, трех- и тетрахлорэтилена и других летучих органических загрязнителей происходит почти без подготовки образцов с помощью инжектирования паровой фазы и масс-спектрометрического детектирования. Готовый программный метод Chromeleon CDS Environmental Package для 76 летучих органических компонентов, с настройками сбора данных, обработки и создания отчетов, позволяет сделать этот вид анализа невероятно легким для любой лаборатории.

Масс-спектрометрические детекторы ISQ7000 и TSQ9000

ISQ7000 и TSQ9000 — самые чувствительные на рынке масс-спектрометрические детекторы, оснащенные запатентованными компанией Thermo Fisher Scientific беспроводными источниками ионизации ExtractaBrite или беспрецедентными по технологии источниками Advanced Electron Ion (AEI). Уникальная технология NeverVent ™ обеспечивает возможность замены или чистки источника ионизации и замены колонки без необходимости сброса вакуума, сохраняет до 95% времени, которое обычно тратится на эти операции, и упрощает обслуживание приборов, предоставляя возможность это делать кому-либо из персонала лаборатории. В сочетании с парофазным дозатором TriPlus 500, динамичным парофазным дозатором или дозатором типа «Purge and Trap» эти детекторы обеспечивают чувствительность всех возможных летучих органических контаминантов с лимитами количественного определения ниже нормативных требований.

Методы и оборудование для определения пестицидов

Определение пестицидов — отдельный тип анализа, для которого надо точно понимать, какие именно пестициды мы ищем. Именно от этого зависит, какой метод определения необходимо использовать.

ГСанПиН 2.2.4-171-10 и директива ЕС нормируют следующий перечень:

  • инсектициды
  • гербициды
  • фунгициды
  • нематоциды
  • акарициды
  • альгициды
  • родентициды
  • слимициды
  • родственные продукты (среди них регуляторы роста) и их метаболиты
  • продукты реакции и распада

Перечень пестицидов, определяющихся в воде, устанавливается в каждом конкретном случае и должен включать только те пестициды, которые могут находиться в источнике питьевого водоснабжения. Если нас интересуют наиболее токсичные пестициды, такие как ГХЦ, линдан, ДДТ, алдрин или гептахлор — газовый хроматограф Trace 1310 с электрон-захватывающим детектором будет оптимальным выбором. Но надо учитывать, что пока эти пестициды не используются из-за высокой токсичности. Перечень пестицидов, которые могут находиться в источниках воды, должен определяться по результатам полноценного исследования загрязнителей. Как показал широкомасштабный целевой скрининг, для Днепра и Днестра характерны очень разные группы пестицидов, определение которых ставит высокие требования к инструментальному оборудованию лаборатории. Оптимальной была бы комбинация из газового хроматографа с трехквадрупольним масс-спектрометрическим детектором и жидкостного хроматографа с трехквадрупольним масс-спектрометрическим детектором. Компания Thermo Fisher Scientific выпускает самый широкий на рынке перечень пестицидных анализаторов, которые могут обеспечить определение любых пестицидов с чувствительностью со значительным запасом от нормированных значений. Кроме того, в случае если вы уже имеете газовый хроматограф с тандемным масс-спектрометрическим детектором TSQ9000 — вы можете лишь усилить его программно-методическим пакетом и получить готовое к работе решение по определению пестицидов.

Методы и оборудование для определения бенз [а] пирена и полициклических ароматических углеводородов

Если вас интересует только определение бенз [а] пирена и полициклических ароматических углеводородов, то жидкостная хроматография с флуоресцентным детектированием будет самым оптимальным и достаточно бюджетным выбором для этого вида анализа. В Украине действует ДСТУ ISO 17993: 2008, регламентирующий определение 15 полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в воде с чувствительностью 0,005 мкг / л.

Хроматограф Vanquish Core

Vanquish Core — новый хроматограф, который компания Thermo Fisher Scientific выпустила на рынок в 2020 году. Его инновационность была высоко отмечена научным сообществом. Vanquish Core — победитель премии 2021 Scientists «Choice Awards для аналитической науки. Премия существует уже 14 лет, и каждый год ее присуждают продуктам, которые оказали наибольшее влияние на работу ученых-аналитиков во всем мире. Уникальность премии в том, что присуждают ее ученые, использующие продукты-номинанты в своей ежедневной научной практике.

Система Vanquish Core соединила в себе опыт и инновации. Она имеет модульную архитектуру, которую можно настроить под конкретные нужды лаборатории. Сенсорный дисплей для локального управления, чувствительный даже к прикосновениям в перчатках, отображает все важные параметры системы и содержит видео по техническому обслуживанию, что позволяет пользователям воспроизводить все необходимые шаги без ошибок. Система отслеживания количества растворителей в бутылях и сливов позволит вам никогда не потерять уже подготовленные образцы. Жидкостный хроматограф Vanquish Core используется для определения полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз (а) пирена, бисфенола А и некоторых видов пестицидов.

Сочетание системы жидкостной хроматографии Vanquish с тандемным масс-спектрометрическим детектированием даст возможность определять пер- и полифтороалкильни вещества, микроцистин, бисфенол А и широкий перечень пестицидов. Thermo Fisher Scientific выпускает несколько моделей трехквадрупольних масс-спектрометров, обеспечивающих решение различных задач. Высокая чувствительность, скорость сканирования и уникальное разрешение детекторов серии TSQ дают возможность определять широкий перечень веществ с границами количественного определения ниже регламентированых, поэтому вы можете быть уверены в полученных результатах.

Жидкостные масс-детекторы OrbitrapExploris

Если перед вашей лабораторией стоит задача определения органических загрязнителей, характерных для определенных источников питьевой воды, то провести свой нецелевой скрининг поверхностной воды вы сможете с помощью запатентованных компанией Thermo Fisher Scientific масс-детекторов типа орбитальная ионная ловушка — Orbitrap. Обновленная линейка жидких масс-детекторов OrbitrapExploris, выпущенная в 2020 году и новые, анонсированные в марте 2021 году газовые системы OrbitrapExploris обеспечат вам недостижимое для других решений разрешение, при этом с сохранением чувствительности. Это обеспечивает уникальное сочетание, являющееся ключевым параметром для успеха таких исследований.