Методи контролю якості та безпеки питної води згідно вимог ДСанПіН 2.2.4-171-10

В Україні діють Державні санітарні норми та правила “Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною” (ДСанПіН 2.2.4-171-10), прийняті у 2010 році. Вони регламентують показники безпеки та якості питної води. Крім цього, є чинний ДСТУ 7525:2014 “Вода питна. Вимоги та методи контролювання якості”. У Європі діє Директива Ради ЄС 2020/2184 від 16 грудня 2020 року, що прийшла на заміну Директиві Ради 98/83/ЄС від 3 листопада 1998 про якість води, що призначена для споживання людиною. 

Всі нормативні документи вказують, які показники необхідно контролювати у питній воді та встановлюють максимально допустимі норми їхнього вмісту. І якщо ДСТУ та ДСанПіН містять майже ідентичні показники та гранично допустимі норми, які відрізняються лише на декілька найменувань, то остання директива ЄС вже розширена новими найменуваннями токсинів. В ній знаходяться такі показники як вінілхлорид, епіхлоргідрин, бісфенол А, галоуксусні кислоти, мікроцистини і ПФАС (пер- та поліфтороалкільних речовини). В Україні вони наразі не контролюються, хоча і становлять небезпеку для здоров’я людини . Але, в результаті євроінтеграції, ми маємо прийти до того ж рівня контролю питної води, що й у європейських країнах. А це означає, що при розгляді можливих варіантів оснащення лабораторій краще орієнтуватись і на європейські показники якості та безпеки води.  

Показники безпеки можна дуже умовно розділити на мікробіологічні та фізико-хімічні. Фізико-хімічні своєю чергою поділяють на неорганічні та органічні забрудники. Всі вказані показники надзвичайно важливі і мають контролюватись на регулярній основі підприємствами, що забезпечують населені пункти питною водою, а також представниками державної санітарно-епідеміологічної служби.

Якими методами можна визначати фізико-хімічні забрудники? Це залежить в першу чергу від їхньої хімічної природи. Це можуть бути як хімічні елементи, наприклад, важкі метали, іони (нітрити, нітрати, хлорити та цианіди), складніші високотоксичні органічні сполуки типу бенз(а)пірену. Розглянемо методи визначення основних забрудників. 

Неорганічні іони

Неорганічні іони – у ДСанПіН 2.2.4-171-10 їх досить велика кількість (нітрати, нітрити, хлорати, хлорити, фториди), а директива розширена ще й броматом, можуть контролюватись дуже різними методами, як спектрофотометричними, так і звичайнісіньким титруванням, в залежності від концентрації та іону. Втім кожна лабораторія зацікавлена як в зменшенні впливу людського чинника на результат аналізу, так і в зменшенні витрат реактивів і часу на кожен аналіз. Саме тому доцільним є використання інструментальних методів, які можуть визначати якомога більше показників за один аналіз, при цьому маючи гарну точність та відтворюваність результатів. 

ДСанПіН 2.2.4-171-10 рекомендує використовувати  ДСТУ ISO 10304, що описує метод визначення всіх цих показників іонною хроматографією. Це означає, що за один аналіз ви можете отримати дані про всі аніони, що містить ваш зразок. Компанія Thermo Fisher Scientific беззаперечний світовий лідер з іонної хроматографії, з найбільшим досвідом у цій галузі. У лінійці продукції 5 моделей, які дозволяють підібрати найбільш збалансоване рішення саме під ваше завдання та бюджет. 

Особливістю іонних хроматографів Thermo Fisher Scientific є унікальний електролітичний мембранний пригнічувач, який дозволяє отримувати стабільні, відтворювані результати та надзвичайно високу чутливість навіть для найскладніших завдань. Крім того, системи можуть обладнуватись вбудованою системою отримання деіонізованої води та генератором елюентів, що робить собівартість аналізу найдешевшою з можливих, а також дозволяє системі працювати автономно, без необхідності втручання оператора. Системи можуть обладнуватись різноманітними детекторами під будь-які завдання. У 2020 році компанія Thermo Fisher Scientific випустила новий іонний хроматограф Dionex™ Easion, який призначено саме для такого типу аналізів як визначення аніонів у питній воді. Це проста та доступна система, з якої легко починати знайомство з іонною хроматографією.

Більше про аналіз питної води методом іонної хроматографії дізнавайтеся на нашому вебінарі

Органічні забрудники 

Це широкий клас хімічних сполук. Частина з контрольованих згідно ДСанПіН органічних контамінантів – побічні продукти дезінфекції води. Формальдегід, наприклад, з’являється у результаті окиснення органічних речовин під час озонування та хлорування. Крім того, він може потрапляти у воду з сантехнічної арматури, під час виготовлення якої використовувались поліацетальні пластмаси. Тригалогенометани (бромоформ, бромдихлорметан, хлороформ, дибромхлорметан) утворюються в питній воді після хлорування органічних речовин, що присутні в природних джерелах сирої води. Такі небезпечні сполуки як поліциклічні ароматичні вуглеводні, в тому числі бенз(а)пірен потрапляють у воду з зовнішніх джерел, наприклад, з бітумного покриття водопровідних труб, яке використовується для їхнього захисту від корозії. 

Всі ці сполуки можна умовно розділити на: 

• леткі
• напівлеткі
• нелеткі забрудники

Залежно від типу забруднювача можна обирати найкоректніший метод визначення. 

Концентрації, що нормуються, дуже різні, що ставить вищі вимоги до методів визначення.

Всі вказані показники можуть визначатись методом газової хроматографії з різними детекторами: як електрон-захоплювальним так і мас-спектрометричними різних видів. Крім того, в залежності від чутливості, що вимагається, та летючості сполук, виникає необхідність додавати прилад для введення парової фази, який може відрізнятись залежно від використовуваного детектора. 

Як зазначили, концентрації забруднювачів питної води, що нормуються чинними нормативними актами, можуть визначатися методом газової хроматографії з різними детекторами. Для аналізу води цим методом одними з кращих у світі вважаються газові хроматографи Thermo Fisher Scientific  моделі Trace 1310. Цей прилад допоможе визначити хлорфеноли, хлор- та фосфорорганічні пестициди та синтетичні піретроїди. У поєднанні з парофазним дозатором – хлорвмісні леткі органічні вуглеводні. 

Trace 1310: переваги моделі 

Модель обладнана багатомовним інтуїтивно зрозумілим сенсорним інтерфейсом, що дає змогу переглядати параметри, здійснювати діагностику та управляти безпосередньо з приладу. Крім того, унікальна запатентована технологія «миттєве з’єднання» дає можливість змінювати конфігурацію приладу, додавати нові детектори та інжектори навіть недосвідченому користувачу, без необхідності викликати сервісного інженера. 

За появи нових завдань чи необхідності розширити можливості приладу й додати другий канал – ваші витрати будуть мінімальними. При цьому модулям інжекторів та детекторі не потрібні додаткові налаштування – під’єднуйте колонку та працюйте! Швидке нагрівання та охолодження термостату дозволяє збільшити пропускну здатність приладу, а конструкція інжектора – залишати септу холодною, зменшити витрати на її заміну та уникнути можливих «залипань» та контамінації. 

Парофазний дозатор TriPlus 500

Унікальна розробка компанії Thermo Fisher Scientific. Технологія прямого під’єднання клапану з дозувальною петлею до хроматографічної колонки дає можливість отримувати найкращу чутливість з найменшою можливою крос-контамінацією зразків та забезпечує розширений температурний діапазон аналізованих сполук. Відсутність трансферної лінії спрощує обслуговування та налаштування приладу, забезпечуючи компактні розміри системи. Парофазне дозування дозволяє визначати леткі органічні контамінанти у воді з мінімально можливою підготовкою зразків. 

Але звичайний електрон-захоплювальний детектор, навіть з найкращим парофазним дозатором не зможе проаналізувати весь перелік органічних сполук, що необхідно визначати. Наприклад, в Україні діє ДСТУ ISO 11423, що описує два варіанти визначення бензолу у воді, але з чутливістю 2 та 5 мкг/л, тоді як ДСанПіН 2.2.4-171-10 нормує це значення на рівні 1 мкг/л. Така концентрація вимагає більш чутливих детекторів. Саме тому весь світ користується для таких завдань мас-спектрометричними детекторами. 

Компанія Thermo Fisher Scientific випускає методично-програмні пакети для одночасного аналізу понад 70 летких та 88 напівлетких компонентів.

В набір аналізатора напів-летких компонентів, таких як деякі пестициди, бенз[а]пірен та поліциклічні ароматичні вуглеводні, хлорфеноли та фенол, входять стандарти, колонка, септи, лайнери та ферули, спеціально розроблені для цього методу. Компакт-диск із конкретними інструментами та методами обробки даних, електронним робочим процесом, базою даних компонентів, даними про час утримання, звітами щодо конкретних методів навколишнього середовища та інструкцією користувача. А також відео-посібник з налаштування методу, який гарантує, що ваш прилад працює відразу після встановлення системи. Саме таке рішення дозволяє отримати не просто прилад, а готовий інструмент для визначення всіх необхідних показників згідно ДСанПіН 2.2.4-171-10.

Визначення тригалогенометанів (в тому числі хлороформу та дибромхлорметану), бензолу, тетрахлорвуглецю, три- та тетрахлоретилену та інших летких органічних забрудників відбувається майже без підготовки зразків за допомогою інжектування парової фази та мас-спектрометричного детектування. Готовий програмний метод Chromeleon CDS Environmental Package для 76 летких органічних компонентів, з налаштуваннями збору даних, обробки та створення звітів, дозволяє зробити цей вид аналізу неймовірно легким для будь-якої лабораторії. 

Мас-спектрометричні детектори ISQ7000 та TSQ9000

ISQ7000 та TSQ9000 – найчутливіші на ринку мас-спектрометричні детектори, оснащені запатентованими компанією Thermo Fisher Scientific бездротовими джерелами іонізації ExtractaBrite або безпрецедентними за технологією джерелами Advanced Electron Ion (AEI). Унікальна технологія NeverVent™ забезпечує можливість заміни або чистки джерела іонізації та заміни колонки без необхідності скидання вакууму, що зберігає до 95% часу, що зазвичай витрачається на ці операції та спрошує обслуговування приладів, надаючи можливість це робити будь-кому з персоналу лабораторії. У поєднанні з парофазним дозатором TriPlus 500, динамічним парофазним дозатором або дозатором типу “ Purge and Trap” ці детектори забезпечують чутливість для всіх можливих летких органічних контамінантів з лімітами кількісного визначення нижчими за нормативні вимоги. 

Визначення пестицидів – окремий тип аналізу, для якого треба точно розуміти, які саме пестициди ми шукаємо. Саме від цього залежить, який метод визначення необхідно використовувати.  

ДСанПіН 2.2.4-171-10 та директива ЄС нормують наступний перелік:  

• інсектициди
• гербіциди
• фунгіциди
• нематоциди
• акарициди
• альгіциди
• родентициди
• слімициди
• споріднені продукти (серед них регулятори росту) та їх метаболіти
• продукти реакції та розпаду

Перелік пестицидів,  що визначаються у питній воді,  встановлюється в кожному  конкретному випадку  та  повинен  включати  тільки  ті  пестициди,  що  можуть знаходитись в джерелі питного водопостачання. Якщо нас цікавлять найбільш токсичні пестициди, такі як ГХЦ, Ліндан, ДДТ, алдрін або гептахлор – то газовий хроматограф Trace 1310 з електрон-захоплювальним детектором буде оптимальним вибором. Але треба зважати, що наразі ці пестициди не використовуються через високу токсичність. Перелік пестицидів, що можуть знаходитись у джерелах води, має визначатися за результатами повноцінного дослідження забрудників. Як показав широкомасштабний цільовий скринінг, для Дніпра та Дністра характерні дуже різні групи пестицидів, визначення яких ставить високі вимоги до інструментального обладнання лабораторії. Оптимальною була б комбінація з газового хроматографа з триквадрупольним мас-спектрометричним детектором та рідинного хроматографу з триквадрупольним мас-спектрометричним детектором. Компанія Thermo Fisher Scientific випускає найширший на ринку перелік пестицидних аналізаторів, що можуть забезпечити визначення будь-яких пестицидів з чутливістю зі значним запасом від нормованих значень. Крім того, у разі якщо ви вже маєте газовий хроматограф з тандемним мас-спектрометричним детектором TSQ9000 – ви можете лише посилити його програмно-методичним пакетом і отримати готове до роботи рішення з визначення пестицидів. 

Більше про методи визначення органічних забрудників дізнавайтесь з вебінару

Якщо вас цікавить лише визначення бенз[а]пірену та поліциклічних ароматичних вуглеводнів, то рідинна хроматографія з флуоресцентним детектуванням буде най-оптимальнішим та достатньо бюджетним вибором для цього виду аналізу. В Україні діє ДСТУ ISO 17993:2008, що регламентує визначення 15 поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ) у воді з чутливістю 0,005 мкг/л. 

Хроматограф Vanquish Core

Vanquish Core – новий хроматограф, який компанія Thermo Fisher Scientific випустила на ринок у 2020 році. Його інноваційність була високо відзначена науковою спільнотою. Vanquish Core – переможець премії 2021 Scientists’ Choice Awards для аналітичної науки. Премія існує вже 14 років, і щороку її присуджують продуктам, які мали найбільший вплив на роботу вчених-аналітиків у всьому світі. Унікальність премії у тому, що присуджують її вчені, котрі використовують продукти-номінанти у своїй щоденній науковій практиці. 

Система Vanquish Core поєднала в собі досвід та інновації. Вона має модульну архітектуру, яку можна налаштувати під конкретні потреби лабораторії. Сенсорний дисплей для локального управління, що чутливий і до рук у рукавицях, відображує всі важливі параметри системи, та містить відео з технічного обслуговування системи, що дає змогу користувачам відтворювати всі необхідні кроки без помилок. Система відслідковування кількості розчинників  у бутлях та зливів дозволить вам ніколи не втратити вже підготовані зразки. Рідинний хроматограф Vanquish Core використовується для визначення поліциклічних ароматичних вуглеводнів, в тому числі бенз(а)пірену, бісфенолу А та деяких видів пестицидів. 

Поєднання системи рідинної хроматографії Vanquish з тандемним мас-спектрометричним детектуванням дасть можливість визначати пер- та поліфтороалкільні речовини, мікроцистини, бісфенол А та широкий перелік пестицидів. Thermo Fisher Scientific випускає декілька моделей триквадрупольних мас -спектрометрів, які забезпечують вирішення різних завдань. Висока чутливість, швидкість сканування та унікальна роздільна здатність детекторів серії TSQ дають можливість визначати широкий перелік речовин з межами кількісного визначення нижчими за регламентовані, тож ви можете бути впевненими в отриманих результатах. 

Рідинні мас-детектори OrbitrapExploris

Якщо перед вашою лабораторією стоїть завдання визначення органічних забрудників, характерних для певних джерел питної води, то провести власний нецільовий скринінг поверхневої води ви зможете за допомогою запатентованих компанією Thermo Fisher Scientific мас-детекторів типу орбітальна іонна пастка – Orbitrap. Оновлена лінійка рідинних мас-детекторів OrbitrapExploris, що випущена в 2020 році та нові, анонсовані в березні 2021 році газові системи OrbitrapExploris забезпечать вам недосяжну для інших роздільну здатність, при цьому зі збереженням чутливості. Це забезпечує унікальне поєднання, що є ключовим параметром для успіху таких досліджень.