Что это и для чего необходим?
Спектральный анализ объединяет физические методы исследования, основанные на свойстве атомов поглощать и испускать электромагнитное излучение с частотой, свойственной только одному химическому элементу.
Анализ позволяет с высокой точностью определить состав воды. Это необходимо, чтобы узнать, соответствует ли она нормативным требованиям.
Спектральный анализ применяется:
- на промышленных предприятиях в обязательном порядке: при контроле качества продуктов (например, бутилированной воды), планировании технологических процессов, проверке соответствия экологическим нормам;
- частными лицами для определения экологических и химических загрязнений воды, применяемой в быту.
Можно ли провести в домашних условиях самостоятельно?
Спектральный анализ осуществляется лишь в лабораториях. Это сложный комплекс мероприятий, который невозможно провести в домашних условиях.
Применять приборы для спектрального анализа может лишь человек с определёнными навыками и знаниями.
Для точной проверки используется специализированное оборудование, которое из-за сложности конструкции и механизма нельзя воссоздать своими руками и применять дома.
Для каких видов вод используют?
Процедура исследования химического состава воды зависит от предъявляемых критериев оценки качества. Это определяется областью её применения.
Виды воды для спектрального теста:
- Бутилированная (питьевая). Производитель обязан следить за качеством продукта. Вода должна быть пригодна для употребления в пищу, соответствовать государственным стандартам и санитарным нормам.
Покупатель проверяет химический состав воды, чтобы обезопасить себя от недобросовестных поставщиков.
- Из скважин и родников не подлежит обязательному контролю, проверяется по желанию потребителя, чтобы убедиться в безопасности для использования в пищу или гигиенических целях.
- Водопроводная проверяется перед подачей по 130 показателям, чтобы обеспечить безопасность потребителей. Тем не менее, на пути может быть повторно загрязнена. Потребитель может самостоятельно сдать воду, идущую из крана на анализ, и имеет право предъявить претензию коммунальным службам, если выявлено несоответствие нормам.
- Из плавательных бассейнов должна соответствовать санитарным нормам. Потребитель имеет право требовать документы о проведении проверки качества и самостоятельно отправить пробу на анализ.
- Из стоков, попадающая в природные водоёмы, проверяются для выявления негативного воздействия на экологию.
Какие вещества и примеси помогает обнаружить такой вид теста?
Спектральный анализ позволяет исследовать воду на наличие веществ, соединений, в том числе тех, которые наносят вред здоровью человека:
- металлы: железо, уран, свинец, литий, натрий, калий, кальций, марганец, цинк, рубидий, серебро и другие;
- соли: нитриты, нитраты, сульфаты, хлориды, гидрокарбонаты, фосфаты;
- нефтепродукты;
- микроорганизмы, например: фитопланктон;
- растворённые газы, в том числе опасный сероводород.
Проверка выявляет большую часть значимых химических соединений, содержащихся в образце воды.
Оборудование для исследования
Для проведения исследования используются:
- спектрометр — оптический прибор;
- термореактор — нагревательный блок;
- фотометр — прибор для изменения световых величин;
- амплификатор — терморегулирующий прибор.
Принцип действия спектрометра основан на явлении дифракции световых волн — их способности огибать препятствия.
Белый свет, проходя через дифракционную решётку, раскладывается в спектр. Атомы излучают и поглощают электромагнитные волны определённой частоты. Поэтому каждому химическому элементу свойственен уникальный спектр. Исследуя его, специалист может точно указать состав и концентрацию примесей в веществе.
Для обнаружения определённых веществ используются различные виды спектрометров:
- атомно-эмиссионный;
- атомно-абсорбционный;
- рентгено-флуоресцентный;
- ИК-спектрометр;
- масс-спектрометр.
Процедура
Сбор проб проходит в соответствии с утверждёнными государственными стандартами. Вода собирается для спектрального анализа в стерильную стеклянную или пластиковую тару объёмом 1,5 литра. Она должна быть заполнена полностью и плотно закрыта пробкой.
При невозможности незамедлительно отправить пробу в лабораторию, она хранится в холодильнике до 6 часов.
Для проведения анализа на предприятия специалисты лабораторий самостоятельно отбирают пробы для анализа.
Вода исследуется при помощи специализированного современного оборудования:
- В термореакторе вещество нагревается до такого состояния, при котором оно разлагается на атомы.
- В амплификаторе через вещество пропускают свет, который преобразуется, отражаясь и поглощаясь атомами.
- Затем он через узкую входную щель попадает в спектрометр и собирается в луч с помощью линзы или вогнутого зеркала.
- Пучок направляется на дифракционную решётку или кристалл. Волны отклоняются под различными углами в зависимости от частоты. Каждой частоте соответствует свой цвет. Таким образом, энергия, излучаемая атомами, превращается в спектр видимого диапазона на экране-детекторе. Там фотоны преобразуются в электроны.
- Фотометр исследует интенсивность и частоту излучения. По уникальному спектру определяют элементы, содержащиеся в веществе, и их концентрацию. Сигнал поступает на компьютер, который регистрирует результаты. После этого эксперт делает выводы о химическом составе.
Также существует четыре вида:
- абсорбционный, основанный на поглощении электромагнитного излучения;
- люминесцентный, основанный на преобразовании излучения под воздействием энергии;
- эмиссионный, основанный на переходе вещества в состояние плазмы и испускании излучения;
- комбинационный.
Разнообразие методов спектрального анализа позволяет точно исследовать состав вещества и концентрацию примесей.
Сколько стоит исследование и где можно заказать?
Стоимость спектрального анализа воды варьируется от 2000 до 8000 рублей и более. Цена зависит от вида проверяемой воды, полноты исследования.
Организации самостоятельно выставляют стоимость услуг, но заниженная цена может свидетельствовать о некачественном обслуживании.
Заказать спектральный анализ можно в специализированной лаборатории. Выбирают крупные, проверенные компании, обращают внимание на наличие у организации государственной аккредитации.
Расшифровка результата и дальнейшие шаги
Лаборатория предоставляет результат в виде списка содержащихся в воде веществ с указанием их количества.
Таблица некоторых значений нормальной концентрации примесей для питьевой воды:
Вещество | Максимальная концентрация,мг/л |
Железо | 0,3 |
Марганец | 0,1 |
Ртуть | 0,0005 |
Алюминий | 0,5 |
Бериллий | 0,0002 |
Литий | 0,03 |
Марганец | 0,05 |
Молибден | 0,07 |
Свинец | 0,01 |
Стронций | 7 |
Цинк | 5 |
Хром | 0,05 |
Сульфаты | 500 |
Нитраты | 45 |
Хлориды | 250 |
Озон | 0,1 |
Сероводород | 0,003 |
Таблица некоторых значений нормальной концентрации примесей для водопроводной воды:
Вещество | Максимальная концентрация, мг/л |
Марганец | 0,1 |
Железо | 0,3 |
Бензол | 0,5 |
Фенол | 0,001 |
Хлор | 0,5 |
Озон | 0,3 |
Формальдегид | 0,05 |
Этилен | 0,5 |
Вольфрам | 0,05 |
Натрий | 200 |
Кремний | 10 |
Ознакомиться с полным перечнем допустимых значений можно в нормативных документах.
В случае превышения установленных норм на производстве применяются фильтры для очистки воды.
Тип установки выбирают в зависимости от примеси, концентрацию которой необходимо понизить:
- сетчатые фильтры очищают от взвешенных частиц;
- осветлительные удаляют хлор, взвеси (например: песок, ржавчину, окалину);
- фильтры обратного осмоса — мембранные установки, позволяющие опреснить и очистить от крупных частиц;
- цеолитовые устраняют марганец, железо, соли, аммиак и сероводород;
- ионообменные очищают от органических соединений, нитратов и других солей.
Очистка на производстве проходит в несколько этапов:
- От металлов в аэрационных установках. Вода насыщается кислородом, металлы вступают в реакцию и выпадают в виде осадка, который затем удаляется.
- От крупных частиц (от 10 мкм) в осадочных, или мультимедийных фильтрах на основе кварцевого песка и др.
- От органических соединений в угольных фильтрах.
- От мелких частиц в ионообменных фильтрах.
При необходимости поддерживается свежесть воды бактерицидной обработкой с помощью ультрафиолетового облучения.
В домашних условиях вода из крана очищается в бытовых фильтрах:
- магистральные устанавливаются в водопроводные трубы;
- фильтры-кувшины делают воду пригодной для питья;
- насадки на кран подключаются к крану с водопроводной водой.
Если по результатам анализа водопроводная вода не соответствует нормам, обращаются в коммунальные службы.
Заключение
Употребление воды с высокой концентрацией примесей приводит к нарушениям здоровья. Загрязненная сторонними веществами вода нарушает процессы на производстве и может привести к выходу из строя оборудования.
Спектральный анализ позволяет определить точный химический состав и концентрацию примесей в воде. Это необходимо, чтобы определить, безопасна ли она для потребления в быту и на производстве.