Zákal (zákal) vody je vizuálním organoleptickým ukazatelem její nezávadnosti a kvality. Laboratorní testy vzorků z různých zdrojů – kohoutek, studna, řeka, jezero, podzemní tok, kanalizace – ukazují míru chemické a biologické kontaminace až po pečlivé analytické kontrole. Nevzhledný vzhled zakalené kapaliny je okamžitě viditelný, a proto přirozeně vyvolává odmítnutí mezi soukromými uživateli a průmyslníky. Existují důvodné pochybnosti o možnosti jeho použití. Nejprve analýza – pak rozhodování. Je nutné pochopit, jak minimalizovat množství anorganických a organických kontaminantů.
Jemné nečistoty ve vodě
Důvodem zakalení vody do té či oné míry je přítomnost jemně rozptýlených suspendovaných částic, které nemají schopnost se plně rozpustit. Standardní velikost jemných částic spadá do rozmezí: 0,004 – 1 mm.
Odborníci přezdívali zákalu vody výstižným termínem „zataženo“ pro jeho vnější podobnost se „špinavou“ oblohou, přes kterou se plují pestrobarevné mraky.
Charakteristika zákalu a čirosti vody
Mezi pojmy „zákal“ a „průhlednost“ existuje úzký vztah: čím vyšší je první ukazatel, tím nižší je druhý. Výběr indikátoru závisí na cíli výzkumníka. Mnoho výrobních procesů například vyžaduje bezvadně čistou vodu a střediska kontroly kvality vody monitorují jejich zákal.
Složení jemných látek
Přírodní zdroje zpravidla obsahují: písek, jíl, bahno, řasy a mikroorganismy. Anorganické chemické prvky představují sloučeniny hliníku, uhličitanové soli, oxidy železa a manganu v koloidní formě. Organické látky jsou různé sloučeniny uhlíku, které tvoří mastné skvrny na povrchu vody. Samostatnou roli v procesu zakalení vody hrají zooplankton, rostlinné mikroorganismy a bakterie.
„Výplň“ jemně rozptýlených útvarů zcela závisí na regionu, klimatických podmínkách, ročním období, blízkosti průmyslových zařízení a zemědělských pozemků, které v technologických řetězcích používají širokou škálu chemikálií.
Příčina vzhledu v odtocích
Charakteristický pokles průhlednosti odpadních vod je nejčastěji způsoben poruchami v mechanismu technologických cyklů u velkých průmyslových zařízení, úniky chemických zásob ze skladů, negramotným používáním minerálů, pesticidů, hnojiv v zemědělství a nedbalostí personálu. Zvýšení zákalu v závislosti na základní příčině lze rozdělit do 3 skupin.
Přírodní zdroje
Mezi aktivní dodavatele nerozpustných „nečistot“ do odpadních vod, jak chemických, tak biologických, patří nejčastěji: déšť, roztátý sníh, ledovce, laviny, bahenní proudy, bleskové povodně, podzemní vody. Setkání slaných mořských vod s říčními tepnami na jejich soutoku je dalším důvodem přirozeného zákalu vod.
Domácnost
Život obyvatel bytových domů, soukromých městských a venkovských statků; činnost rolnických farem, malých a středních podniků (čistírny, stravovací provozy, hotely, hotelové komplexy, sanatoria, obchodní centra, zábavní a rekreační areály, sportovní areály) – to vše přímo či nepřímo ovlivňuje čistotu (transparentnost) voda.
Průmyslová práce
Práce podniků v ropném rafinérském průmyslu, těžkém strojírenství, těžbě a rudných závodech značně poškozuje vodní útvary a snižuje čistotu vody. Lze k nim přidat dopravní aktivity – na silnicích vytvářejí prach, který se usazuje ve vodních plochách.
Normy pro pitnou a odpadní vodu
Podle ruské hygienické legislativy je indikátor „zákal vody“ přísně standardizován v několika dokumentech uvedených v tabulce 1:
Tabulka 1
| Druh vody | Regulační dokument | Přípustný limit v EMP (formazinové jednotky zákalu IU/l) |
| Balená pitná voda, včetně její přírodní minerální odrůdy: |
zpracované, smíšené, včetně uměle mineralizovaných pro:
Při vypouštění odpadních vod, provádění prací na vodním útvaru a v pobřežní zóně by se obsah suspendovaných látek na kontrolním místě (bodu) neměl zvýšit ve srovnání s přírodními podmínkami o více než:
zásobování pitnou, ekonomickou vodou pro domácnost, a to i pro potřeby potravinářských podniků;
SanPiN 2.1.5.980-00 Plovoucí nečistoty (podmíněně vytvářející další zákal):
* je stanovena na regionální úrovni, v jednotkách kaolinu (mg/l) má hodnotu 1,5 (2);
** U vodních útvarů obsahujících více než 30 mg/dm 3 přírodních suspendovaných látek je povoleno zvýšení jejich obsahu ve vodě do 5 %. Suspenze s intenzitou srážek vyšší než 0,4 mm/s u tekoucích nádrží a nad 0,2 mm/s u nádrží je zakázáno vypouštět.
Mezinárodní zdravotní systém spolu s odborníky WHO nepovažuje zákal vody za zvlášť nebezpečný ukazatel pro zdraví lidí, zvířat a rostlin, ztrátu transparentnosti připisuje spíše subjektivním estetickým vlastnostem.
Na základě vzhledu vodních zdrojů podle jejich názoru stačí být do 5 “západních” jednotek NTU. V případě připomínek od sanitárních služeb by dezinfekční opatření měla začít při dosažení 1 NTU*.
*NTU (Nephelometric Turbidity Unit) se všude překládá pro oficiální použití do známějších pro všechny kontinenty a země, včetně Ruska, mg / lvzhledem k velké chybě ve výpočtu západní jednotky používané USA a WHO. Slovo Turbidita se z angličtiny překládá jako „turbidita“.
Rozsah je následující – 1 NTU = 0.13 mg/litr, pokud se jedná o oxid křemičitý ve formaci diatomitu, 1 NTU = 1 mg/litr, pokud byl použit kaolin.
Jednotky zákalu
V chemických referenčních knihách, vzdělávací literatuře pro odborníky a metodách pro stanovení tohoto ukazatele v kontextu konceptu „zákalu vody“ se používají různé jednotky měření kvantitativních charakteristik. Základem je původní stupnice standardů obsahující uměle simulované koncentrace suspendovaných částic. Základní platformou je „čtení“ kolísání intenzity světelného toku pronikajícího suspenzemi plovoucími ve vzorcích.
Kaolinový zákal (mg/l)
Referenční suspenzí je bílý kaolinový jíl v jemné formaci. Získaný výsledek je zobrazen v mg/l (dm 3 ).
Pro formazin (EMF)
Připraví se standardní roztok se suspenzemi na bázi formazinových polymerů. Zkratka pro tuto jednotku měření zákalu ve vodě je v ruských dokumentech nejčastěji se vyskytující varianta – EMF. V plné verzi to zní jako „formazinové jednotky zákalu na 1 litr (dm 3).
Další ukazatele
Pro zahraniční chemiky je typičtější použití jiných jednotek pro měření zákalu vody. V Rusku se používá při práci s normami ISO, EPA, ASBS. Doslovné technické překlady termínů se v různých zdrojích liší, ale je docela možné pochopit jejich podstatu a uhodnout typy standardů suspendovaných částic, které kolegové používají:
- FNU (formazinová nefelometrická jednotka) – formazinová zákalová jednotka pro nefelometry;
- NTU (Nephelometric Turbidity Unit) – jednotka nefelometrické turbidity;
- JTU (Jackson Turbidity Unit) – Jackson Turbidity Unit;
- FTU (formazine turbidity unit) – jednotka formazinové turbidity;
- NTRU – systémová jednotka zákalu
Specialisté zabývající se analytickou kontrolou různých typů vody by si měli pamatovat, že metrologické aspekty kalibrace pro všechny tyto jednotky měření leží v různých rovinách. Je možné přepočítat výsledky získané během aplikace technik, ale tyto akce budou spíše teoretické než užitečné v praxi.
Jak přeložit?
V matematickém jazyce vypadá „chemie zákalu“ vody takto:
1 FTU = 1 FNU = 1 IU/litr = 1 FTU = 1 FNU = 1 NTU = 0,053 JTU.
Přepočet na mg/l je vždy zatížen numerickými ztrátami a chybami v přesnosti. Chemici se proto raději drží zvolené metody a experimentují jen v krajních případech.
Ruské národní normy doporučují dodržení podmíněného souladu se vzorcem: 1 EMF = 0,58 mg/dm 3 (pro kaolin).
Metody stanovení zákalu podle GOST
Na území Ruské federace se v otázkách stanovení koncentrace suspendovaných částic ve vodě různých formátů vyplatí dodržovat regulační dokumenty uvedené v tabulce 2:
Tabulka 2
| Označení dokumentu | Název dokumentu | Postavení | Aplikace |
| GOST R 57164-2016 | Pití vody. Metody stanovení zápachu, chuti a zákalu | Platné od 01.01.2018. | Platí pro přírodní a pitnou vodu, včetně balených v nádobách |
| GOST 3351-74 | Pití vody. Metody stanovení chuti, vůně, barvy a zákalu | Ztracená síla na území Ruské federace od 01.01.2018. | Platí pro pitnou vodu |
| PND F 14.1:2:3.110-97 | Metodika měření hmotnostní koncentrace suspendovaných látek ve vzorcích přírodních a odpadních vod gravimetrickou metodou | Aktivní | Platí pro přírodní (povrchové i podzemní) a odpadní vody |
Každá z navrhovaných metod pro studium zákalu vody má efektivní parametry, které umožňují analytikům zvolit nejoptimálnější pracovní variantu. Hlavní charakteristiky technických a chemických technik jsou shrnuty v tabulce 3:
Tabulka 3
| Regulační dokument | Podstata techniky | Rozsah měření | Přesnost |
| GOST R 57164-2016 | Stanovení zákalu pomocí optických přístrojů (nefelometr nebo turbidimetr)* | Dolní mez detekce – 1 FMU | Relativní chyba při pravděpodobnosti P = 0,95 leží v rozmezích: |
– 0,5 mg/dm 3 kaolinu;
10-50 mg/dm 3 – 20 %
*Nefelometrická metoda se lépe osvědčila pro hodnoty zákalu do 40 FMU ve zkoumaném vzorku, pro vyšší hodnoty zákalu je vhodnější použít turbidimetrii.
Dlouholetá praxe analytiků nám umožnila dojít k závěru, že nejúčinnějšími metodami ve výzkumu byly srovnávací metody, fotoelektrokolorimetrie, nefelometrie a turbidimetrie.
Zajímavý fakt! Z „polních“ metod stanovení zákalu dávají ekologové nejčastěji přednost Secchiho disku. Princip jeho použití je jednoduchý: zatímco zařízení se samotným diskem a jeho zátěží (závaží) je ponořeno do vody, odečty nejsou okem viditelné. Míra viditelnosti slouží jako indikátor „oparu“. Hodnoty vzdálenosti slouží jako míra zákalu studovaného vodního prostředí.
Srovnávací metody a jejich vlastnosti
Jakékoli srovnávací metody pro hodnocení zákalu jsou založeny na „diagnóze“ stavu standardních suspenzí a „experimentální“ vody.
Destilovaná (bidestilovaná) voda musí mít minimální zákal nepřesahující 0,2 FTU.
Pro provedení série srovnání nelze použít méně než 5-6 pracovních roztoků „umělých“ suspenzí, které rovnoměrně pokrývají provozní rozsah použitého zařízení.
Pro čistotu analýzy je lepší ji provést nejpozději do 24 hodin po odběru vzorků. V opačném případě je nutné vzorky konzervovat (na 1 dm 3 zkušební kapaliny – 2-4 ml chloroformu).
Fotometrické principy
Pro testování je vhodný jakýkoli typ fotoelektrického kolorimetru s filtrem zeleného světla. Vlnová délka – 530 nm. Kyvety jsou standardní. Délka světlo pohlcující vrstvy je 100 a 50 mm. Pro zařízení není důležité, jaké standardní suspenze budou použity: kaolin nebo formazin.
Před každou řadou vzorků se provede povinná kalibrace pomocí jedné z následujících možností:
- standardní turbidní suspenze s předem stanovenou optickou hustotou v pevné formě;
- kapalné standardní suspenze s danou optickou hustotou.
Před analýzou je nutné vzorek důkladně protřepat. Vodítkem pro výběr standardu vody v kyvetě je barva stejného vzorku: do 10° Cr-Co jsou stupnice orientovány na dvojitý destilát, nad touto hodnotou jsou orientovány na testovací vzorek vody speciálně připravený v odstředivce.
Konečný výsledek se určí podle předem připraveného odstupňovaného grafu.
měřiče zákalu (nefelometry, turbidimetry)
Měřidla (MI) sloužící ke stanovení ukazatelů kvality vzorků vody s funkcí zákalu, což jsou nefelometry, turbidimetry, nefelometrické analyzátory zákalu, musí mít řadu podobných technických parametrů:
- dopadající záření odpovídá vlnové délce 860 nm;
- velikost šířky spektrálního pásma určeného k přenosu dopadajícího záření – < nebo = 60 nm;
- požadovaný úhel mezi optickou osou dopadajícího a rozptýleného záření by měl být 90,0° (±2,5°).
Spodní limit jakéhokoli analyzátoru zákalu vody by neměl být menší než 1 FTU.
Vyhovuje EPA a ISO
Pro efektivní provoz zkušebny zabývající se studiem vzorků vod různých útvarů bude užitečné vědět, že za nejinovativnější měřicí přístroje v této oblasti jsou dnes považovány ty, které jsou schopny pracovat nejen v souladu s požadavky národních GOST, ale také v rámci norem EPA 180.1 a ISO 7027.
O výhodách a nevýhodách EPA
Měřiče zákalu vody vyhovující EPA jsou navrženy tak, aby se přizpůsobily mezinárodnímu standardu EPA 180.1. Výborně fungují při analýze takových druhů vod, jako jsou:
- zdroj vody;
- lahvové (balené v jednom nebo druhém typu nádoby);
- námořní;
- povrch (řeky, jezera, rybníky);
- půda a záplava;
- odpadní voda
Odhadovaný rozsah měření: 0 až 40 NTU. Světelný zdroj – wolframové výbojky, indikátory teploty barev v Kelvinech: 2200-3000. Špičková spektrální odezva – 400-600 nm. Chyba metod leží v rozmezí – 0,02 NTU.
Nespornou výhodou těchto měřících přístrojů je přehlednost výsledků analýzy téměř „čisté“ vody z kategorie určené k pití. Důležitým faktem je, že jsou uznávány všemi předpisy EPA jako platné výsledky testů. Nešťastnou nevýhodou je nízké rozpoznání zákalu u „barevných“ vzorků.
Výhody a nevýhody ISO
Jsou na druhém místě v popularitě po systému EPA. Z hlediska technických požadavků jsou jim v mnoha ohledech podobné. Světelným zdrojem pro tyto SI je infračervená LED s vlnovou délkou 860 nm a šířkou spektrálního pásma 60 nm.
Zjevnou výhodou metod je, že fungují skvěle i při práci se vzorky, které mají vysokou úroveň barevnosti. Další výhodou je jasnost výsledků při vysokých hodnotách zákalu ve vzorcích. Protokoly sepsané na základě aplikace norem ISO nejsou právně závazné pouze ve Spojených státech amerických.
Kalibrace a testování měřiče zákalu
Abyste udrželi měřiče zákalu v provozuschopném stavu, musíte s nimi zacházet opatrně a dodržovat četnost doporučených kalibrací a ověřování.
Pro kalibraci je vhodné použít vzorky gelu, které jsou součástí vybavení. Pokud žádné nejsou, je nutné připravit suspenzi z formazinu se „stabilní“ hodnotou zákalu 4000 FU.
Kalibraci a dělení SI lze provést pouze při dodržení pokynů dodaných se zařízením. Doporučená frekvence kalibrace je jednou za šest měsíců. Kontrola stability jejího stavu je jednou měsíčně. Při výměně pracovních kyvet je třeba znovu zkontrolovat a v případě potřeby upravit kalibrační parametry.
Pokud existují pochybnosti o přiměřenosti výkonu přístroje, analytici by měli požádat o radu výrobce.
Četnost výrobních auditů přesnosti měření závisí na počtu vzorků vody, úrovni vnitřní laboratorní kontroly systému kvality analytické práce, která je v každé zkušebně zavedena v individuálním formátu.
Který z nich si vyberete?
Jaký nefelometr, turbidimetr, analyzátor zákalu vybrat? Vše závisí na odborných, sanitárních a průmyslových úkolech přidělených zkušební laboratoři.
Nejlepší možností pro ty, kteří se zabývají všemi druhy vody, je zařízení, které pracuje v širokém rozsahu hodnot zákalu. Pokud potřebujete provádět analytické monitorování vzorků vody, potřebujete SI s maximálním spodním detekčním limitem. Ke zkoušení je nutné přijímat odpadní vody (silně znečištěné chemickým a biologickým znečištěním), povrchové a nadzemní vody. Je nutné zvolit zařízení, které pracuje s vysokými hodnotami tohoto ukazatele.
Jak zlepšit přesnost měření?
Čistotu denních experimentů nepřímo ovlivňují následující faktory:
- Použité kyvety musí být v perfektním stavu, důkladně umyté a bez škrábanců a třísek.
- Nejlepším maskovačem defektů na povrchu kyvet je silikonový olej.
- Ke kalibraci přístrojů je lepší použít čerstvě připravené standardní suspenze.
- Vzorky s vysokým podílem zákalu je nutné korigovat ředěním čistou vodou. Všimněte si, že výsledky v tomto případě jsou přepočítány s ohledem na použitý faktor ředění.
- Před zahájením testu nebude na škodu dodatečně otřít kyvety čistým hadříkem, který nepouští vlákna.
Stanovení organoleptického ukazatele „zákal vody“ je důležité pro zachování zdraví spotřebitelů, vytvoření hygienické bariéry pro nekvalitní dodávky pitné vody, práci na čištění odpadních vod a zlepšení ekologického stavu planety. Přesnost výsledků vám umožňuje rychle a hladce se vypořádat se všemi těmito problémy. K volbě metodiky, vybavení a principů analytické kontroly je třeba přistupovat se vší vážností.
