Мутность воды – это характеристика уменьшения прозрачности из-за воздействия внутренних и сторонних факторов. В мутной воде находятся твердые мелкие частицы, которые не растворяются, а оседают на дно.
Источники
Причиной мутности часто являются частицы песка, гальки и ила.Они смываются осадками, поступают с талыми водами в реки и возникают в разрушенных скважинах. Если мутность воды в бассейне не представляет угрозу для ее использования, то мутную воду из скважины употреблять в пищу нежелательно.
Мутность зависит от сезонов года. Меньше всего примесей в воде зимой, а больше всего – осенью и вестной за счет паводков, обильных дождей, перемещающихся водорослей, планктона и других организмов.
Влияние на здоровье человека и коммуникации
Рост вредных бактерий в большом количестве способен приводить к постепенному разрушению сантехнического оборудования и коммуникаций.
Дезинфекцию воды стоит проводить с минимальной мутностью, иначе она не будет иметь смысла.
Норма мутности воды
Согласно СанПиН допустимое значение мутности воды для питьевой воды составляет 2,6 ЕМФ. ЕМФ – единица мутности по формазину.
Определение мутности воды
Точное измерение мутности воды можно осуществить только в лаборатории.Определение мутности воды по ГОСТ осуществляется с помощью сравнивания двух образцов – стандартного и из водоема. Для этого используется фотометрический метод с помощью суспензии коалина и при использовании формазина.
Условия отбора пробы
Для того, чтобы анализ воды на мутность показал верный результат, необходимо правильно собрать исследуемый материал. Для этого понадобится:
Если Вы собираетесь провести анализ водопроводной воды, то слейте ее сильным напором в течение 10-15 минут и наполните тару до краев под тонкой струей. Плотно закройте сосуд крышкой и доставьте в лабораторию.
Тара не должна быть из-под сладких и газированных напитков. Моющее средство использовать запрещается.
Как убрать мутность воды
Если Вы получили анализ с высоким показателем мутности воды, необходимо заняться ее очисткой перед употреблением.
Если Вам известен источник загрязнения, можно попытаться его устранить, или же установить систему, устраняющую мутность воды. Существуют следующие методы борьбы с мутностью:
В Лаборатории «ИОН» вы сможете провести анализ воды любого происхождения. Мы работаем более 20-ти лет, используя современные приборы и качественные материалы, сотрудничаем с крупнейшими разработчиками аналитического оборудования и лучшими специалистами страны. Гарантируем качественное проведение работ в строго установленные сроки.
Принципы определения показателя мутности в сточной, природной и питьевой воде
Мутность (турбидность) воды – визуальный органолептический показатель её безопасности и качества. Лабораторные исследования проб из различных источников, – водопроводный кран, скважина, река, озеро, подземный ручей, стоки, – показывают уровень химической и биологической контаминации только после скрупулезного аналитического контроля. Неприглядный внешний облик мутной жидкости виден сразу, поэтому закономерно вызывает у частных пользователей и промышленников отторжение. Существуют небезосновательные сомнения относительно возможности её использования. Сначала анализ – потом принятие решения. Необходимо понять, как минимизировать количество примесей неорганических и органических загрязнителей.
Тонкодисперсные примеси в воде
Причина турбидности воды в той или иной степени – присутствие в ней тонкодисперсных взвешенных частиц, не обладающих способностью к полноценному растворению. Стандартный размер мелкодисперсных частиц укладывается в диапазон: 0,004 – 1 мм.
Специалисты прозвали мутность воды метким термином «облачность» за ее внешнее сходство с «грязным» небом с плывущими по нему разноцветными тучами.
Характеристики мутности и прозрачности воды
Между понятиями «мутность» и «прозрачность» существует тесная взаимосвязь: чем выше первый показатель, тем ниже второй. Выбор показателя зависит от целеполагания исследователя. Например, многие производственные процессы требуют воды безупречной прозрачности, а центры контроля качества вод следят за их мутностью.
Состав тонкодисперсных веществ
Как правило, в составе природных источников находятся: песок, глина, ил, водоросли и микроорганизмы. Неорганические химические элементы представлены соединениями алюминия, солями карбонатного характера, оксидами железа и марганца в коллоидной форме. Органические вещества – различные соединения углерода, образующие маслянистые пятна на поверхности воды. Отдельные роль в процессе замутнения воды играют зоопланктон, растительные микроорганизмы, бактерии.
«Начинка» тонкодисперсных образований целиком и полностью зависит от региона, климатических условий, времени года, соседства с промышленными объектами и сельскохозяйственными угодьями, использующими в технологических цепочках широкое разнообразие химических веществ.
Причина появления в стоках
Характерное снижение прозрачности стоков чаще всего обусловлено нарушениями в механизме технологических циклов на крупных промышленных объектах, утечками химических запасов со складов, неграмотным использованием минералов, пестицидов, удобрений в сельском хозяйстве, халатностью персонала. Увеличение мутности в зависимости от первопричины можно поделить на 3 группы.
Природные источники
Активными поставщиками нерастворимой «грязи» в сточные воды, как химической, так и биологической породы, чаще всего становятся: дожди, растаявшие снежные покровы, ледники, лавины, сели, бурные паводки, грунтовые воды. Встреча соленых морских вод с речными артериями в местах их слияния – ещё одна причина природного замутнения вод.
Бытовые
Быт жителей многоквартирных домов, частных городских и загородных владений; деятельность крестьянских хозяйств, мелкого и среднего бизнеса (химчистки, точки общественного питания, отели, гостиничные комплексы, санатории, торговые центры, зоны развлечений и отдыха, спортивные комплексы) – всё это прямо или косвенно влияет на чистоту (прозрачность) вод.
Работа промышленности
Работа предприятий нефтеперерабатывающей отрасли, тяжелого машиностроения, горнодобывающих и рудные комбинатов наносит значительный вред водоёмам, снижает чистоту вод. К ним можно присовокупить деятельность транспорта – они создают пыль на дорогах, которая оседает в водоёмах.
Нормы для питьевой и сточной воды
По российскому санитарному законодательству показатель «мутность воды» строго нормируется сразу в нескольких документах, указанных в таблице 1:
Таблица 1
Вид воды
Регламентирующий документ
Допустимый предел в ЕМФ (единицах мутности по формазину ЕМ/л)
Упакованная питьевая вода, включая её природную минеральную разновидность:
обработанная, купажированная, в том числе искусственно-минерализованная для:
детей
ТР ЕАЭС 044/2017
0,5
Вода, расфасованная в емкости:
первая категория
СанПиН 2.1.4.1116-02
0,5
Вода централизованного питьевого водоснабжения
СанПиН 2.1.4.1074-01
2,6 (3,5)*
Вода нецентрализованного водоснабжения
СанПиН 2.1.4.1175-02
в пределах 2,6-3,5*
Поверхностные воды, в том числе стоки**:
при сбросе сточных вод, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на:
питьевое, хозяйственное, бытовое снабжение водой, в том числе для нужд пищевых предприятий;
рекреационное использование, нужды населенных пунктов
СанПиН 2.1.5.980-00
Присутствие взвешенных веществ (показатель мутность – не нормируется):
на поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
Примечания:
* устанавливается на региональном уровне, в единицах по каолину (мг/л) имеет значение – 1,5 (2);
** Для водных объектов, содержащих в пределах более 30 мг/дм 3 природных взвешенных веществ, допускается увеличение их содержания в воде в пределах 5 %. Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются.
Международная система здравоохранения совместно с экспертами ВОЗ не считает турбидность воды особо опасным для здоровья людей, животных и растений показателем, приписывая потере прозрачности скорее субъективные эстетические свойства.
По внешнему виду источникам воды, по их мнению, достаточно находиться в пределах 5 «западных» единиц NTU. В том случае, если появились замечания со стороны санитарных служб, начинать мероприятия по обеззараживанию, следует при достижении 1 NTU*.
*NTU (Nephelometric Turbidity Unit) повсеместно для служебного пользования переводится в более привычные для всех континентов и стран, в том числе для России, мг/л, учитывая большую погрешность в исчислении западной единицы, применяемой США и ВОЗ. СловоTurbidity переводится с английского языка, как «мутность».
Диапазон выглядит следующим образом – 1 NTU = 0.13 мг/литр, если это кремнезём в формации диатомита, 1 NTU = 1 мг/л, если применялся каолин.
Единицы измерения мутности
В химических справочниках, учебной литературе для специалистов, методиках по определению этого показателя в контексте понятия «мутность воды» используют разные единицы измерения количественной характеристики. Основа – исходная шкала стандартов, содержащая искусственно смоделированные концентрации взвешенных частиц. Базовая платформа – «считывание» колебаний интенсивности светового потока, проникающего через плавающие в пробах взвеси.
Мутность по каолину (мг/л)
Эталонная суспензия – белая глина каолина в мелкодисперсной формации. Полученный результат отображается в мг/л (дм 3 ).
По формазину (ЕМФ)
Стандартный раствор со взвесями готовят на основе полимеров формазина. Аббревиатура этой единицы измерения мутности в воде наиболее часто встречаемый вариант в российских документах – ЕМФ. В полной версии звучит как «единицы мутности по формазину на 1 литр (дм 3 )».
Прочие показатели
Использование прочих единиц измерения мутности воды скорее характерно для зарубежных химиков. В России используется в случае работы со стандартами ISO, EPA, ASBS. Дословные технические переводы терминов в различных источниках разнятся, но понять их суть и угадать виды используемых коллегами стандартов взвешенных частиц вполне можно:
Специалистам, связанным с аналитическим контролем разных видов воды, следует помнить, что метрологические аспекты калибровки для всех этих единиц измерений лежат в разных плоскостях. Пересчитать результаты, полученные в ходе применения методик можно, но эти действия будут иметь скорее теоретический, чем полезный практический характер.
Как перевести?
На математическом языке «химия мутности» воды выглядит следующим образом:
Перевод в мг/л всегда чреват числовыми потерями и грешит в точности. Поэтому химики предпочитают придерживаться выбранного варианта методики и экспериментировать только в крайних случаях.
В российских национальных стандартах рекомендовано придерживаться условного соответствия формуле: 1 ЕМФ=0,58 мг/дм 3 (по каолину).
Методики определения мутности по ГОСТ
На территории Российской Федерации в вопросах определения концентрации взвешенных частиц в воде разного формата стоит придерживаться нормативных документов, указанных в таблице 2:
Таблица 2
Обозначение документа
Наименование документа
Статус
Область применения
ГОСТ Р 57164-2016
Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности
Действует с 01.01.2018.
Распространяется на природную и питьевую воду, в том числе расфасованную в емкости
ГОСТ 3351-74
Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности
Утратил силу на территории РФ с 01.01.2018.
Распространяется на питьевую воду
ПНД Ф 14.1:2:3.110-97
Методика измерений массовой концентрации взвешенных веществ в пробах природных и сточных вод гравиметрическим методом
Действует
Распространяется на природные (поверхностные и подземные) и сточные воды
Каждый из предложенных методов исследования воды на мутность имеет результативные параметры, позволяющие аналитикам выбрать самый оптимальный вариант работы. Основные характеристики технических и химических приемов собраны в таблице 3:
Таблица 3
Регламентирующий документ
Суть методики
Диапазон измерений
Погрешность
ГОСТ Р 57164-2016
Определение мутности с использованием оптических приборов (нефелометр или турбидиметр)*
Нижний предел обнаружения – 1 ЕФМ
Относительная погрешность при вероятности Р=0,95 лежит в диапазонах:
свыше 15 ЕФМ – 14%
ГОСТ 3351-74
Выявление мутности с помощью показаний фотоэлектроколориметра
Нижний предел обнаружения:
– 0,5 мг/ дм 3 каолина;
– 1 ЕМ/дм 3 формазина
Не обозначена
ПНД Ф 14.1:2:3.110-97
Измерение массовой концентрации взвешенных веществ с применением мембранных фильтров и последующим взвешиванием полученного осадка
3-5000 мг/дм 3
Относительная погрешность при вероятности Р=0,95 лежит в диапазонах:
*Нефелометрический метод лучше зарекомендовал себя при значениях мутности до 40 ЕФМ в исследуемой пробе, при больших значениях «облачности» лучше использовать турбидиметрию.
Многолетняя практика аналитиков позволила сделать вывод, что самыми эффективными методиками в ходе исследований оказались методы сравнения, фотоэлектроколориметрия, нефелометрия, турбидиметрия.
Интересный факт! Среди «полевых» методик определения турбидности экологи чаще всего отдают предпочтение диску Секки. Принцип его применения прост: пока погруженное в воду устройство с самим диском и утяжелителем его массы (грузиком), видимо глазам, показания не фиксируют. Мера видимости служит показателем «мутности». Значения расстояния служат мерой мутности исследуемой водной среды.
Методы сравнения и их особенности
Любые сравнительные способы оценки мутности базируются на «диагностике» состояния стандартных суспензий и «подопытной» воды.
Дистиллированная (бидистиллированная) вода должна иметь минимальную мутность, не превышающую 0,2 ЕМФ.
Для проведения серии сравнений не может быть использовано менее 5-6 рабочих растворов «искусственных» взвесей, равномерно охватывающих рабочий диапазон используемого оборудования.
Для чистоты проведения анализа его лучше проводить не позднее 24 часов после отбора проб. В противном случае пробы обязательно должны быть законсервированы (на 1 дм 3 исследуемой жидкости – 2-4 мл хлороформа).
Фотометрические принципы
Для испытаний подойдет любой тип фотоэлектроколориметра с зеленым светофильтром. Длина волны – 530 нм. Кюветы стандартные. Длина слоя, поглощающего свет – 100 и 50 мм. Для прибора не важно, какими стандартными суспензиями придется оперировать: каолина или формазина.
Перед каждой линейкой проб обязательная калибровка по одному из вариантов:
Перед аналитикой пробы нужно ее тщательно взболтать. Ориентиром по выбору стандарта воды в кювете служит цветность той же пробы: до 10° Сr-Со шкалы ориентируются на бидистиллят, выше этого значения на специально подготовленную в центрифуге исследуемую пробу воды.
Окончательный результат определяют по заранее сделанному градуированному графику.
Мутномеры (нефелометры, турбидиметры)
Средства измерения (СИ), используемые для определения показателей качества проб воды с функцией мутномеров, в роли которых выступают нефелометры, турбидидиметры, анализаторы мутности нефелометрические, должны обладать рядом сходных технических параметров:
В современной аналитической практике величина мутности является достаточно важным интегральным показателем и наиболее широкое применение находит в водоподготовке, водоочистке, в пищевом и химическом производстве. Развитие этого метода анализа происходило параллельно во многих направлениях, что объясняется как разносторонней природой самого явления, так и большим разнообразием национальных и отраслевых стандартов, которые, зачастую, являются узкоспециализированными и ориентированными на конкретную технологию. Это привело к появлению очень большого количество различных единиц измерения мутности и сейчас основная проблема при выборе необходимого анализатора мутности заключается в понимании того, отвечает ли его конструкция и используемая шкала измерения поставленной аналитической задаче.
Типы мутномеров
Основы классификации единиц мутности
Теория измерения мутности имеет строгое физическое обоснование и подробно рассмотрена в отдельной статье. В конечном счете, нам интересно получить информацию не о мутности как таковой, а о содержании взвешенных веществ, которые эту мутность обеспечивают. Природа анализируемых взвешенных частиц, их размер и концентрации являются определяющими в выборе соответствующих условий, а значит и единиц измерения. Из теории следует, что результаты измерений зависят от условий их проведения, природы образца и конструкции прибора. Требования к условиям и конструкции пробора могут настолько существенно различаться, что даже о приблизительной корреляции показаний, полученных в различных единицах, говорить не приходится. Если попытаться выделить основные признаки, по которым можно было бы классифицировать различные единицы измерения мутности, то это окажутся:
Рис. 1 Классификация единиц мутности
Стандарты мутности, формазин
Источники излучения в нефелометрии
Для группы формазиновых единиц мутности можно провести более детальную классификацию по типу используемого источника излучения и способу детектирования. Из источников излучения наиболее широкое распространение получили вольфрамовая лампа (или лампа белого света) и источник монохроматического излученияе в ближней ИК-области с длиной волны 860-890 нм (чаще всего ИК-светодиод). Для источника белого света находят применения различные светофильтры, позволяющие компенсировать влияние окраски анализируемого компонента. В этом случае для обозначения результатов допускается использование единиц в соответствии с используемой схемой расположения детекторов, но с обязательным указанием длины волны максимума излучения. Для источника белого света не существует турбидиметрической единицы мутности, поскольку любая окраска раствора будет вносить погрешность в результаты измерений. Для приборов с ИК-источником окраска растворов не оказывает мешающего влияния, что позволяет использовать для измерения мутности турбидиметрическую единицу FAU.
Очень часто индексы в обозначениях единиц опускаются, и потому указанная единица в большинстве случаев может служить лишь ориентиром. Как правило, реальную информацию о методе измерения можно получить только изучив технические характеристики прибора. К сожалению, практика достаточно произвольного манипулирования используемыми обозначениями характерна не только для многих аналитиков, но и для авторитетных производителей. Так, например, в моделях мутномеров HI93701 (HANNA Instruments) и Turb355IR (WTW) вместо единиц FNU указываются единицы NTU (см. табл. 2). С формальной точки зрения, полученные значения FNU нельзя приравнивать к NTU, поскольку характеристики рассеяния белого света существенно отличаются от рассеяния монохроматического излучения в ближней ИК-области. Да и помимо различий в источниках стандарты USEPA и ISO имеют место еще целый ряд отличий в методике проведения измерений (см. табл. 1).
90 ° ± 30 °
90 ° ± 2.5 °
Апертурный угол
не определен
от 20 ° до 30 °
Расстояние, пройденное испускаемым и рассеянным в образце излучением
10 см
не определено
Калибровочные стандарты
Формазин или AEPA-1
Формазин
К преимуществам стандарта ISO можно отнести то, что он дополнительно включает нормативы измерения мутности с использованием нескольких детекторов (в первую очередь детектор проходящего света), в то время как USEPA предполагает использование только «чистой» нефелометрии, что фактически ограничивает его область применения диапазоном 0-40 NTU.
Мутность — это потеря прозрачности воды, в следствие образования в воде органических и неорганических тонкодисперсных взвесей. Так написано в Википедии. Слишком сложно? Я расскажу проще.
Мутность — это когда в воде находятся в не растворенном (твердом) состоянии мелкие частицы. Они не достаточно велики, чтобы быть заметными невооруженным глазом, даже в обычный микроскоп они могут быть не видны. Например коллоиды — это частицы, размер которых не превышает 500 нанометров, но они достаточно велики, чтобы преломлять луч света, проходящий через колбу с водой. Мы видим, что вода не на 100% прозрачная и говорим — вода мутная.
Посмотрите это видео, чтобы понимать какие бывают частицы и как они влияют на мутность воды
Мутность поверхностной воды (реки, ручьи, пруды, озера, моря) обусловлена в основном жизнью в ней микроорганизмов и органическими веществами, часто взвесью песка. Такая вода легко поддается осветлению с помощью осветлительных колонн. Используются такие материалы: Filter AG, Сорбент АС, Сорбент МС, МФУ, Кварцевый песок,ОДМ-2Ф, активированные угли, словом, различные легкие насыпные материалы с развитой поверхностью для удаления взвесей.
Мутность воды взятой из подземных источников (колодец, абиссинка, скважина) или поселкового водопровода может быть также обусловлена:
Причем, если мы получаем воду из подземного источника изначально мутную и эта муть быстро оседает при отстое воды — скорее всего это взвесь глины, песка. А если вода приходит совершенно прозрачная, но постояв в открытой емкости мутнеет — это признак окисления растворенных в воде металлов — железа, марганца. Разбираться с тем как окисляются металлы в воде мы будем в других статьях.
Чтобы лучше понять физический смысл понятия МУТНОСТЬ ВОДЫ посмотрите вот этот небольшой кинофильм советских времен:
А сейчас поговорим о методах анализа воды, как определяется мутность и что она означает в анализе воды.
Определение мутности
Мутность воды определяется фотометром (как работает фотометрия ВИДЕО) посредством сравнения исследуемой воды со стандартными взвесями.
Образцы с мутностью 5, 50 и 500 ЕМФ
Традиционно в качестве стандартной взвеси использовалась взвесь каолина (глины), в таком случае говорят: «Мутность по каолину мг/л», имеется ввиду сколько миллиграмм каолина на литр (или кубический дециметр) было добавлено для получения идентичной мутности в сравнении с исследуемом образцом.
Сейчас чаще всего для определения мутности используют формазин (полимер) при этом мутность измеряют в ЕМ/литр (единицы мутности на литр)
В таком случае говорят: «…единицы мутности по формазину (ЕМФ)»
Мутность в анализе воды
Разберем пример из практики:
У меня есть анализ от одного из клиентов. Вот ссылка на него: «исводцентр_анализ.doc» можете качнуть весь анализ, но я предлагаю сначала посмотреть на картинку:
повышенная мутность в анализе
Так вот, что мы видим:
Из этого я делаю вывод, что все железо, практически полностью окислилось в бутылке пока воду везли в лабораторию, пока вода ждала в лаборатории своей очереди на исследование. И железо перешло в трехвалентное состояние — коллоидное — очень мелкие частицы, которые не видно глазом, но прекрасно видно мутность воды.
Если в эту воду добавить пару капель коагулянта — коллоиды быстро слипнутся и взвесь осядет на дно. Так же можно просто подождать в воде заведутся аэробные железобктерии, которые «съедят» железо, в результате чего оно опять же выпадет в осадок в виде хлопьев.
Теперь, когда Вы знаете все о мутности воды Вам будет интересно посмотреть для закрепления материала, так сказать, вот этот короткий новостной ролик из архива:
Мутность — это потеря прозрачности воды, в следствие образования в воде органических и неорганических тонкодисперсных взвесей. Так написано в Википедии. Слишком сложно? Я расскажу проще.
Образцы с мутностью 5, 50 и 500 ЕМФ
повышенная мутность в анализе
Так вот, что мы видим: