Атанов А.Н., СидороваЛ.С. (ООО «ЦСОВВ», Санкт-Петербург),
Ягов Г.В. (ООО «Информаналитика», Санкт-Петербург)
Обеззараживание питьевой воды является одним из важнейших условий гарантий безопасности населения. До настоящего времени в качестве обеззараживающих агентов в основном используются хлор и его производные (гипохлорит, хлорамины).
Контроль содержания остаточного активного хлора (далее - ОАХ) в [1] предписано регулярно проводить как на водопроводных станциях на выходе в распределительную сеть (не реже 1 раза в час), так и в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.
Методика определения ОАХ в питьевой воде регламентирована в стандартах [2,3], причем последний (который разработан с учетом основных положений международного стандарта [4]) был введен в действие совсем недавно - с января 2015 г., а стандарт [2] сохраняет свое действие в настоящее время в качестве межгосударственного. При этом в обоих стандартах определено, что пробы, отобранные для анализа, консервации не подлежат и определение должно производиться непосредственно в месте отбора проб.
Это проводит к ряду технических и организационных проблем, поскольку требует либо оборудованных рабочих мест для выполнения титриметрического анализа на точках отбора проб (что еще возможно на водопроводных станциях), либо наличие у пробоотборщика переносного комплекта оборудования и набора реагентов для проведения этих аналитических работ.
Йодометрический метод определения содержания ОАХ по [2,3] характеризуется достаточно большой трудоемкостью. При контроле содержания ОАХ на сетях, в полевых условиях - выполнить все требования прописи стандарта практически невозможно.
Существенными проблемами в случае выполнения анализов вне лаборатории могут быть погодные условия (например, температура в зимний период) и человеческий фактор, связанный как с квалификацией, так и с добросовестностью пробоотборщика.
Одним из способов решения упомянутых выше проблем может быть переход на выполнение анализов содержания ОАХ с помощью переносных приборов (это удобно использовать на точках распределительной сети) или с помощью промышленных анализаторов, работающих в режиме on-line (удобно использовать на водопроводных станциях). При этом (что важно как с экономической, так и с санитарной точки зрения) анализаторы на станциях позволили бы непрерывно управлять процессом дозирования реагентов, обеспечивая их оптимальный расход.
«ОАХ» - это интегральный показатель, определяющий суммарное содержание в воде целого ряда компонентов (хлор молекулярный, радикалы хлора, хлорноватистая кислота и гипохлорит-ион), образующихся в результате хлорирования воды. И очевидно, что результаты определения такого интегрального показателя будут зависеть от используемого метода (методики) измерений.
То есть для того, чтобы выполнялись требования [1-3, 5] переносные приборы и on-line анализаторы должны реализовать стандартизованные в РФ методы, изложенные в [2, 3], а именно метод йодометрического титрования. При этом метрологические характеристики этих средств измерений не должны уступать тем, которые нормированы для этого титриметрического метода.
В [2] какие-либо метрологические характеристики методики определения ОАХ в питьевой воде не установлены.
В [5] представлены нормы погрешности определения ОАХ в питьевой воде без привязки к конкретной методике определения:
- хлор остаточный свободный в диапазоне 0,3—0,5 мг/дм3 - не более 30 %;
- хлор остаточный связанный в диапазоне 0,8—1,2 мг/дм3 - не более 25 %.
В [3] и в [6] установлены метрологические характеристики для методик измерений массовой концентрации активного хлора (остаточного хлора) в водах методом йодометрического титрования (см. таблицу 1). При этом в обоих документах определены методы и средства оперативного контроля точности результатов измерений с использованием образцов для контроля: ГСО 7104-94 ÷ 7106-94 - стандартных образцов (СО) состава водных растворов (ВР) йодата калия (комплект № 29К) - имитатора содержания активного хлора в воде, разработки ООО «ЦСОВВ».
Таблица 1 — Метрологические характеристики для методик измерений массовой концентрации активного хлора (остаточного хлора) в водах методом йодометрического титрования
| Диапазон измерений, мг/дм3 | Граница относительной погрешности ±Д, % при доверительной вероятности Р=0,95* |
|---|---|
| ГОСТ Р 55683-2013 [3] | |
| От 0,15 до 0,40 вкл. | 30 |
| Св. 0,40 до 1,5 вкл. | 25 |
| Св. 1,5 до 2,0 вкл. | 20 |
| ПНД Ф 14.1:2:4.113-97 (Изд. 2011 г.) [6] | |
| От 0,05 до 0,3 вкл. | 25 |
| Св. 0,3 до 1 вкл. | 17 |
| Св. 1 до 5 вкл. | 12 |
* Соответствует расширенной относительной неопределенности, U %, при коэффициенте охвата К=2.
Следует отметить, что метод йодометрического титрования на сегодня остается, пожалуй, единственным методом аналитического контроля содержания ОАХ в воде, имеющим реальное метрологическое обеспечение (МО) в виде комплекта СО: ГСО 7104-94 ÷ 7106-94 ГСО состава ВР йодата калия.
Еще в 90-х годах прошлого века специалистами Санкт-Петербургского госуниверситета и ОАО «НИИ точной механики» (Санкт-Петербург) с привлечением специалистов ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» был проведен комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по поиску приемлемого метода, пригодного для создания анализатора ОАХ в воде [7], который бы соответствовал [2 - 5]. Надо отметить, что были найдены удачные технические решения, которые были воплощены в on-line анализаторе АХПВ-1.
Принципиальным отличием реализуемого в приборе метода от представленного в стандартах [2 - 4], является способ измерения концентрации выделившегося йода. В приборе используется потенциометрический метод измерения ЭДС индикаторного электрода относительно электрода сравнения. Индикаторный электрод и электрод сравнения изменяют во времени свои характеристики, поэтому в приборе дополнительно используется кулонометрическое введение стандартной добавки йода, генерируемой с помощью встроенного кулоностата. После введения известной добавки йода вновь регистрируется значение ЭДС индикаторного электрода. Расчет исходной концентрации йода, выделившейся после введения реагентов, производится с учетом того, какое приращение ЭДС вызывает введенная с высокой точностью добавка йода. Таким образом, прибор имел встроенную образцовую меру и позволял производить автокалибровку в каждом единичном цикле измерения.
Анализатор был в 1995 г. внесен в Госреестр СИ, промышленно выпускался в течение ряда лет и эксплуатировался на водопроводных станциях региона Санкт-Петербурга. Для МО этого прибора и были в свое время созданы упомянутые выше ГСО йодата калия.
Позднее использовавшийся в АХПВ-1 принцип измерения ОАХ в воде, был воплощен в линейке приборов серии ВАКХ-2000 (ВАКХ-2000С) (ООО «Информаналитика»), которые различаются степенью автоматизации процесса измерения и областью применения (таблица 2).
Таблица 2 - Приборы ВАКХ-2000 (ВАКХ-2000С) (ООО «Информаналитика»)
| Наименование/ № в Госреестре РФ | Назначение | Диапазон измерений ОАХ, мг/дм3 | Предел допускаемой погрешности | |
|---|---|---|---|---|
| Абсолютной в диапазоне от 0,2 до 1,0 мг/дм3 | Относительной в диапазоне св. 1,0 до 3,0 мг/дм3 | |||
|
ВАКХ-2000 19652-00 |
Переносной, с аккумуляторным питанием, для работы в полевых условиях | 0,2.. .2,0 | ± 0,1мг/дм3 | ± 10% |
|
ВАКХ-2000С лабораторный 31152-08 |
Полуавтоматическое (автоматизированное) исполнение, для работы в лабораторных условиях, для анализа предварительно отобранные пробы воды | 0,2...3,0 | ||
|
ВАКХ-2000С автоматический 31152-08 |
Автоматическое (проточное) исполнение, подключается к контролируемой магистрали | 0,2...3,0 | ||
Время на одно измерение составляет для ВАКХ-2000 - 4 мин, для других модификаций - 5 мин.
Для метрологического обеспечения приборов ВАКХ используются ГСО 710494 ÷ 7106-94 - СО состава ВР йодата калия.
Установленные метрологические характеристики для анализаторов линейки ВАКХ-2000 (ВАКХ-2000С) превосходят требования, установленные нормативными документами [3 - 6].
Использование подобных анализаторов ОАХ в воде в практике работы лабораторий водопроводно-канализационных хозяйств и контролирующих органов позволит, безусловно, сократить издержки при определении этого важного показателя безопасности и качества воды и повысить достоверность и объективность получаемых результатов измерений.
ЛИТЕРАТУРА
- СанПиН 2.1.4.1074-01 (с изменениями на 28.06.2010). 2.1.4. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения.
- ГОСТ 18190-72. Вода питьевая. Методы определения содержания остаточного активного хлора.
- ГОСТ Р 55683-2013. Вода питьевая. Метод определения содержания остаточного активного (общего) хлора на месте отбора проб.
- ИСО 7393.3. Качество воды. Определение свободного и общего хлора. Часть 3. Определение общего хлора методом йодометрического титрования.
- ГОСТ 27384-2002. Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств.
- ПНД Ф 14.1:2:4.113-97 (Изд. 2011 г.). Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации «активного хлора» в питьевых, поверхностных и сточных водах титриметрическим методом. (ФБУ «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия»).
- Ю.И. Николаев, А.И. Эфроимский, В.А. Евграфова. Определение остаточного активного хлора в воде. «Водоснабжение и санитарная техника». 1996, № 11, с. 5-8.
Опубликовано в Сборнике тезисов докладов XIX ежегодного научнопрактического семинара «Вопросы аналитического контроля качества вод», 14 - 18 сентября 2015 г., Москва, С. 24 - 28.
