Особенности анализа природной воды. Виды проб и техника их отбора

Пробы могут быть простыми и смешанными. Простые пробы получают одноразовым отбором такого объема воды, какой необходим для анализа. Анализируя такие пробы, устанавливают химический состав воды в конкретном месте и на время отбора пробы.

Смешанные пробы представляют собой смесь простых проб, которые отобраны одновременно в разных местах исследуемого водного объекта или в одном месте через различные промежутки времени. Такие пробы характеризуют средний химический состав воды данного объекта в пространстве или за определенный промежуток времени. Если все эти места отбора проб являются равноценными с точки зрения формирования химического состава воды и в месте отбора наблюдается установившаяся скорость течения, то смешанную пробу получают сливанием равных объемов простых проб, которые отбираются одновременно в разных местах или в одном месте через различные промежутки времени.

Если указанные условия не выполняются, то готовят так называемую среднюю пропорциональную пробу смешением разных объемов простых проб.

Например, на основании предыдущих исследований установлено, что концентрация конкретного ингредиента в средней части реки вдвое меньше, чем возле правого берега и втрое меньше, чем возле левого.

Тогда смешанную пробу готовят сливанием объемов воды со средней части реки (V₁), правого (V₂) и левого (V₃) берегов в соотношении

V₁ : V₂: V₃ = 1,00 : 0,50 : 0,33.

Смешанную пробу, которая характеризует средний химический состав воды за определенный промежуток времени, не рекомендуется отбирать за период, больше одних суток. Поэтому смешанные пробы отбирают преимущественно при анализе сточных вод, сток которых в течении суток может сильно изменяться относительно режима их сброса.

Смешанные пробы нельзя отбирать для определения таких показателей, которые быстро меняются со временем, например, для растворенных газов, Eh, мутности и т.д.

Отбор проб воды может быть одноразовым (нерегулярным) или серийным (регулярным).

Одноразовый отбор используют в основном только при анализах глубинных подземных вод, химический состав которых является достаточно стабильным со временем, в пространстве и по глубине. Одноразовый отбор используют также для периодического контроля качества воды природного водного объекта, для которого раньше были изучены закономерности смены концентраций определяемых ингредиентов и цель анализа состоит лишь в выявлении возможных отклонений от установленных закономерностей.

Надежную и достоверную информацию о химическом составе природных вод получают при серийном отборе проб, которые согласуются между собой с учетом места и времени отбора. Наиболее распространенные варианты серийного отбора проб следующие:

• зональный отбор, при котором пробы воды отбирают по определенной схеме и с разных глубин в разных местах водного объекта. Анализ таких проб дает возможность выявить закономерность изменения химического состава воды в пространстве;

• отбор проб через определенные промежутки времени, в частности, сезоны, декады, сутки и часы с целью выявления качества изменения качества воды со временем;

• согласованные пробы, которые отбирают в различных местах по течению реки или сточных вод с учетом времени прохождения воды от одного пункта к другому. На основании анализа таких проб можно оценить направление и интенсивность протекания физических, физико-химических и биологических процессов, которые вызывают изменение химического состава воды. Эти процессы могут приводить к так называемому самоочищению или самозагрязнению природных вод.

Необходимый объем пробы воды для анализа рассчитывают, исходя из количества определяемых ингредиентов, чувствительности выбранных методов анализа и особенностей подготовки пробы для анализа. Так, для определения основных неорганических ингредиентов и некоторых показателей органического вещества (ХУК хим. употр. кислород, Сорг, Nорг) в трех повторениях достаточно иметь 1,5 – 2 л пробы воды. Однако, для полного химического анализа, особенно для определения содержания неорганических и органических микрокомпонентов, объем пробы воды должен быть значительно бóльшим.

Пробы воды отбирают в тщательно промытую стеклянную или п/этиленовую посуду емкостью 2 – 3 л и более, в зависимости от цели анализа. Посуда должна тщательно закрываться. Для отбора проб с больших глубин используются специальные приспособления, так называемые батометры, конструкция которых описана в спец. литературе.

Место отбора проб имеет особое значение при анализе вод рек, озер и водохранилищ, в которых могут наблюдаться значительные изменения фазового состояния и концентрации химических ингредиентов по акватории, глубине и времени. Например, концентрация растворенного О₂, аммонийного N₂, нитратов, органических соединений и др. ингредиентов на открытых участках водохранилища и в зарослях макрофитов значительно отличаются между собой. Притоки рек и дренажные воды не всегда полностью смешиваются с основным потоком воды и часто на значительных расстояниях сосуществуют один с другим. В местах впадения рек в море, химический состав воды значительно изменяется в зависимости от интенсивности перемешивания пресных и солоноватых водных масс.

В летний период степень загрязнения воды, связанная с поступлением в верхний участок реки сточных вод, достаточно быстро уменьшается по мере удаления от источников загрязнения. Это обусловлено интенсивным самоочищением воды вследствие протекания в ней биохимических и химических процессов окисления органических и неорганических соединений. Этому способствует интенсивный фотосинтез в летнее время года и высокие значения температуры, рН и Eh. Напротив, зимой интенсивность фотосинтеза значительно меньшая и вода малонасыщена О₂, а биохимическое и химическое окисление загрязнителей заторможено вследствие низкой температуры, Eh и рН. В таких условиях самоочищение воды происходит значительно медленнее и зона сильного загрязнения расширяется на значительное расстояние от источников загрязнения.

Таким образом, для анализа воды природного водного объекта место и время отбора должны выбираться с учетом физико-географических, морфологических и др. условий, которые могут влиять на формирование химического состава воды в исследуемом объекте.