Питьевая вода – это вода, предназначенная для ежедневного и безопасного пользования человеком и другими живыми организмами. Она должна иметь строго регламентированный стандарт по составу и свойствам, а также характеризоваться пониженным содержанием солей и сухого остатка. Вода из пресных источников чаще всего непригодна для питья, и для того чтобы она соответствовала санитарным нормам и правилам, её очищают и подготавливают.
Цель данной работы – оценка содержания различных ионов в питьевой воде различных районов Оренбургской области.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– провести анализ литературы, научных и технических достижений в мировой практике по исследованию содержания катионного и анионного состава воды;
– определить содержание катионов и анионов в питьевой воде Оренбургской области методом капиллярного электрофореза;
– сравнить полученные результаты по содержанию катионов и анионов в воде с предельно–допустимыми концентрациями.
В качестве пунктов пробоотбора были выбраны следующие: г. Новотроицк, г. Орск, Илекский и Новосергиевский районы. Пробы воды отбирались согласно ГОСТу31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб» [1]. В каждом населенном пункте отбирали по 5 проб. В исследуемых образцах определяли содержание анионов (Cl-, NO2-, SO42-, NO3-, F-, PO43-) и катионов (NH3+, K+, Na+, Mg2+, Ba2+, Ca2+) методом капиллярного электрофореза [2, 3].
Метод капиллярного электрофореза реализуется за счёт разделения заряженных компонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля [4].
Небольшое количество анализируемого раствора вводят в капилляр, предварительно заполненный нужным буферным раствором-электролитом.
Далее к концам капилляра подают высокое напряжение (до 30кВ) и компоненты смеси с разной скоростью в зависимости от заряда и массы начинают двигаться к зоне детектирования. Информация о прохождении зоны детектирования оцифровывалась и передавалась на компьютер, в виде пиков на электрофореграмме.
Полученная последовательность пиков называется электрофореграммой; качественной характеристикой вещества является время миграции, а количественной – высота или площадь пика, пропорциональная концентрации вещества. Обработка полученных электрофореграмм была проведена в программе “Мультихром”.
Первым этапом в работе была подготовка буферных растворов. Рабочий буферный раствор для определения неорганических анионов состоит из смеси 2,2-дигидроксиэтиламин (основание) и хромовой кислоты с добавкой катионного ПАВ бромида (или гидроксида) цетилтриметиламмония ЦТАБ или ЦТАОН. Анионы мигрируют в зону детектирования в следующем порядке: хлорид, нитрит, сульфат, нитрат, фторид, фосфат.
В результате проведенных исследований было установлено, что содержание ионов хлора наименьшее в воде г. Орска и составляет 69,66 мг/мл, а наибольшее в воде г. Новотроицка – 157,72 мг/мл (таблица 1). Полученные значения не превышают ПДК (350 мг/мл).
Таблица 1 – Содержание анионов в питьевой воде
Анионы, мг/л |
Населенный пункт |
ПДК мг/л |
|||
г. Орск |
г. Новотроицк |
Илекский район |
Новосергиевский район |
||
Cl- |
69,66±1,845 |
157,72±5,072 |
114,50±3,96 |
144,02±5,454 |
350 |
NO2- |
0,03±0,001 |
0,00071±0,00003 |
0,004±0,0002 |
0,019±0,001 |
3 |
SO42- |
99,81±4,591 |
173,11±4,501 |
142,10±4,24 |
184,43±5,84 |
500 |
NO3- |
1,43±0,051 |
37,06±1,371 |
4,64±0,19 |
33,81±0,96 |
45 |
F- |
0,44±0,001 |
0,03±0,0012 |
0,33±0,007 |
0,16±0,003 |
1,5 |
PO43- |
108,30±4,589 |
121,11±2,373 |
110,82±1,35 |
122,71±3,013 |
- |
Содержание нитритов минимально в г. Новотроицке (0,00071 мг/мл). Содержание сульфитов, нитратов, фторидов и фосфатов также не превышает ПДК.
Известно [4], что для регистрации пиков катионов, применяют косвенное детектирование, т.е. в состав ведущего электролита вводят поглощающий катион бензимидазола (БИА) в концентрации 0,01 М, которая обеспечивает необходимую оптическую плотность исходного раствора. При разделении катионы пробы эквивалентно замещают в растворе катион бензимидазолия, что в итоге приводит к снижению оптической плотности в зоне каждого катионного компонента.
При электрофорезе в зону детектирования первыми мигрируют катионы калия и аммония. Их электрофоретическая подвижность одинакова, и на электрофореграмме без специальных мер, они выходят одним пиком. Для того чтобы идентификация катионов калия и аммония была возможна, в состав буферного раствора вводят добавку вещества под названием 18-краун-6.18-краун-6 – это макроцикл с гидрофильной внутренней полостью, размер которой практически идентичен размеру ионного радиуса иона калия. В результате взаимодействия краун эфира с катионом калия образуется комплекс, система “гость» – «хозяин”, где “гостем” является катион калия, а “хозяином” – молекула краун-эфира. В результате образования комплекса, подвижность ионов калия снижается, а подвижность других катионов остается без изменений. После миграции катионов калия и аммония с хорошим разрешением мигрируют пики натрия, магния, бария и кальция.
В таблице 2 представлены результаты исследований катионного состава воды. Видно, что содержание катиона аммония наибольшее в питьевой воде г. Орска, а наименьшее в Новосергиевском районе. Все исследуемые образцы характеризуются низкими значениями концентраций катионов калия и натрия. Минимальное значение содержания катиона бария обнаружено в воде Новосергиевского района 0,033 мг/л, при ПДК = 0,7 мг/л.
Таблица 2 – Содержание катионов в питьевой воде
Катионы, мг/л |
Населенный пункт |
ПДК мг/л |
|||
г. Орск |
г. Новотроицк |
Илекский район |
Новосергиевс-кий район |
||
NH4+ |
1,50±0,061 |
0,11±0,003 |
0,39±0,008 |
0,29± 0,009 |
2,0 |
K+ |
0,63±0,213 |
0,77±0,034 |
1,02±0,022 |
1,72±0,077 |
200 |
Na+ |
48,33±1,208 |
52,14±1,042 |
81,05±2,801 |
39,26±0,981 |
|
Mg2+ |
14,19±0,681 |
18,51±0,684 |
9,01±0,315 |
11,29±0,422 |
40 |
Ba2+ |
0,21±0,006 |
0,34±0,012 |
0,47±0,018 |
0,033±0,001 |
0,7 |
Ca2+ |
31,61±0,853 |
22,57±1,037 |
29,97±1,258 |
18,38±0,838 |
160 |
Общая жесткость (ммоль/л) |
2,7 |
2,6 |
2,2 |
1,8 |
7,0 |
Общая жесткость воды отражает суммарное содержание ионов кальция и магния. Жесткая вода мало пригодна для хозяйственно-бытовых нужд. Все исследуемые образцы характеризуются мягкой водой со средним значением показателя жесткости 2,3 ммоль/л, что соответствует установленным гигиеническим нормам (СанПиН 2.1.4.1074–01) [5]. Использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно–щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная жёсткость. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья, хотя есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая – незначительно увеличивает риск сердечно–сосудистых заболеваний [6, 7].
Заключение
Результаты исследований свидетельствуют, что показатели качества питьевых вод в целом находятся в пределах нормы. Обнаружены низкие значения концентраций катионов калия и натрия во всех отобранных пробах. Мягкой водой со средним значением показателя жесткости 2,3 ммоль/л характеризуются питьевые воды изученных населенных пунктов.
Библиографический список
- ГОСТ 31862-2012. Вода питьевая. Отбор проб.- Введ. 2014-01-01.-Москва: Стандаринформ, 2013. -7с.
- ГОСТ 31867-2012. Вода питьевая. Определение содержания анионов методом хроматографии и капиллярного электрофореза. – Введ.2005-01-01. –Москва: ИПК Издательство стандартов, 2004.-10с.
- ГОСТ 31869-2012.Вода. Методы определения содержания катионов (аммония, бария, калия, кальция, лития, магния, натрия, стронция) с использованием капиллярного электрофореза. – Введ. 2014-01-01. – Москва: Стандаринформ, 2013. -17с.
- Комарова Н. В. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ»/ Н.В.Комарова, Я.С.Каменцев, — СПб.: ООО «Веда», 2006. — 212 с.
- Санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.4.1074 – 01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. – М: Минздрав РФ, 2001. – 89 с.
- Голдовская-Перистая Л. Ф. Гигиеническая оценка качества питьевой воды централизованной системы водоснабжения Белгородской области по некоторым химическим показателям /Л.Ф. Голдовская-Перистая., В.А. Перистый, А.А. Шапошников // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки. 2008. №3 (43)
- Косинцев В. И. Применение щелочных растворов и волокнистых фильтров для умягчения воды/В.И.Косинцев, В.М. Беляев, М.В.Куликова М, Н.В. Прокудин, Н.В. Маланова, Н.А. Шадская// Современные наукоемкие технологии. 2010. №7 С.79-80.
Количество просмотров публикации: Please wait