Органолептические показатели природных и сточных вод (запах, вкус и привкус, цветность, мутность).

Запахи природной воды обусловлены присутствием веществ естественного происхождения или веществ, попадающих в воду в результате загрязнения ее стоками. Естественные запахи (землистый, гнилостный, болотный, сероводородный и т.д. - I группа) связаны, как правило, с развитием в водоеме водорослей, плесеней, актиномицетов и других вредных организмов. Запахи искусственного происхождения классифицируют как хлорный, фенольный, аптечный, камфарный, запах нефтепродуктов(II группа).

Характер и интенсивность запаха воды определяют при комнатной температуре и при нагревании до 60^оС (интенсивность увеличивается с повышением температуры). Сначала устанавливают характер запаха, а затем интенсивность в баллах при температуре 20^оС и 60^оС (см. табл. 3.3)

Таблица 3.3

Соответствие интенсивности запаха оценке в баллах

 

Балл	Интенсивность
	никакого
	очень слабый
	слабый
	заметный
	отчетливый
	очень сильный

 

Интенсивность запаха количественно выражается пороговой концентрацией при разбавлении водой, лишенной запаха (пропущенной через колонку с активированным углем). Можно выражать интенсивность запаха в единицах TON - Threshold Odor Number (предельное число запаха). TON=(A+B)/B, где А - объем пахнущей воды, В - объем воды, свободой от запаха.

Вкус и привкус. Различают четыре основных вкуса воды: соленый, горький, сладкий и кислый. Все остальные оттенки вкусовых ощущений складываются из основных и называются привкусами. Соленый вкус воды в большинстве случаев обусловлен растворенным в ней хлоридом натрия (NaCl), горький - сульфатом магния; кислый вкус имеют минеральные воды, содержащие избыток растворенной углекислоты. Чернильный и железистый привкус воде придают растворенные в ней соли железа и марганца, щелочной - сода, поташ и щелочи, вяжущий - сульфат кальция. Ухудшение вкусовых качеств воды могут вызывать и присутствующие в воде органические вещества.

Вкус и привкус определяют в сырой воде при комнатной температуре и при 60^оС. Воду источников, сомнительных в санитарном отношении, перед исследованием кипятят. При анализе набирают в рот 10-15 мл воды, держат несколько секунд, не проглатывая и определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса (по пятибалльной шкале). Вода источников хозяйственно-питьевого назначения обычно имеет запах и привкус не выше 3-4 баллов.

Чаще всего питьевая вода не имеет вкуса. Воды подземных источников могут иметь солоноватый и горько-солоноватый вкус вследствие содержания солей в высоких концентрациях.

Порог вкусового восприятия солевых добавок в воде разный. Так, например, для NaCl - это 165 мг/л» 3 мМ, FeSO₄ - 1,6 мг/л» 0,01 мМ. Хлорфенол обнаруживается на вкус при концентрации 4*10^-6 мг/л, что соответствует одной молекуле на 10¹² не имеющих запаха и вкуса молекул воды.

Инструментальное определение веществ, обусловливающих привкусы и запахи природных вод, стало возможным с развитием методов. Инструментальным путем можно определять запахи с помощью методов газожидкостной хроматографии (ГЖХ), инфракрасной спектроскопии (ИКС), ультрафиолетовой спектроскопии (УФС), ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Например, в экстракте культур синезеленых водорослей с помощью ГЖХ обнаружено до 50 видов различных соединений, из них сравнительно легколетучими оказалось три вещества. Из актиномицетов выделены и идентифицированы индивидуальные вещества, придающие воде землистый запах (геосмин) и затхлый запах (муцидон).

Мутность природной воды обусловлена присутствием нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения, т.е. примесями, относящимися по степени дисперсности к первой и второй группам классификации Кульского.

Мутность определяют визуальным и инструментальным путем, при этом сравнивают со стандартными суспензиями каолина и выражают в мг/л (ГОСТ 3351-74); диапазон измерений 0-5 мг/л.

При визуальном определении мутности в стеклянные цилиндры с дном из оптически чистого материала наливают одинаковые объемы пробы и стандартной суспензии. Суспензию прибавляют до одинаковой мутности содержимого в обоих цилиндрах при просматривании их сверху вниз с помощью мутномера.

При фотометрическом определении используют фотометр, оптические кюветы с длиной оптического пути 5-10см. Измеряют оптическую плотность D=lg(I₀/I), где I₀ и I - интенсивность света до и после его прохождения через слой раствора, суспензии или вещества в проходящем свете при длине волны l=540нм.

Показатель мутности можно также определять в единицах мутности (ЕМ) по формазину; диапазон измерений 0-9 ЕМ.

При нефелометрическом определении измеряют интенсивность светорассеяния.

Наличие в воде нерастворенных и коллоидных примесей можно оценить и по степени прозрачности пробы, которую определяют в цилиндрах из бесцветного стекла высотой 30-50см с плоским дном. Используют методики определения «по кресту» или «по шрифту».

При определении «по кресту» на дне трубы (цилиндра) находится белый фарфоровый диск с крестом из черных линий толщиной 1мм с черными точками диаметром 1 мм в каждой четверти диска. Трубу заполняют водой до уровня, при котором крест становится невидимым, затем воду сливают до появления в поле зрения точек. Прозрачность воды характеризуется толщиной ее слоя в сантиметрах в момент появления точек.

При определении «по шрифту» после взбалтывания пробы цилиндр устанавливают на расстоянии 40 мм над шрифтов с высотой букв 3,5 мм. Воду спускают или добавляют до появления в поле зрения шрифта. Прозрачность воды соответствует высоте ее столба в сантиметрах.

Цветность - показатель, обусловленный наличием в воде гуминовых и фульвокислот и их растворимых солей, а также присутствием соединений железа. Количество примесей, определяющих цветность воды, зависит от многих факторов и главным образом от наличия торфяников в бассейне водоисточника.

Поскольку нет прямого соответствия между цветностью и количеством органических веществ, вызывающих окраску, степень цветности выражают не в мг/л, а в градусах.

Измерение производят либо визуально, либо фотометрически. При визуальном определении профильтрованные пробы воды сравнивают (на белом фоне) со стандартными растворами, приготовленными из смеси солей хлорплатината калия K₂PtCl₆ и хлорида кобальта CoCl₆ (платино-кобальтовая шкала). Окраска воды, соответствующая окраске стандартного раствора, который содержит 0,1 мг платины в 1 мл, оценивается в 1 градус цветности. В качестве стандартного можно применять также раствор, приготовленный из бихромата калия K₂Cr₂O₇ и сульфата кобальта CoSO₄ .

При фотометрическом определении исследуемую воду, при необходимости профильтрованную, помещают в кювету с длиной оптического пути 5-10 см и фотометрируют при длине волны 364 нм. Величину цветности определяют по калибровочному графику.

Цветность речных вод колеблется в больших пределах - от 35 до 55 град, достигая в отдельных случаях 200 град и выше.

Необходимо отметить, что при наличии в воде коллоидных и взвешенных частиц оптическая плотность D(l) является суммой оптической плотности растворенных веществ D_р(l) и оптической плотности взвешенных (и коллоидных) частиц D_вз(l):

 

D(l)=D_вз(l) + D_р(l) (3.1)

 

Предполагается, что при l=540нм (где ведется определение мутности), светопоглощение практически равно нулю, поэтому

D(540)=D_вз(540) (3.2)

Оптическая плотность взвеси определяется выражением [36]:

 

D_вз(l) = K *C*l*d³ / (d⁴ + al⁴) (3.3),

 

где С - концентрация взвеси,

l - длина оптического пути,

d - средний диаметр частиц,

l - длина волны,

К и a - константы, зависящие от природы взвеси и метода измерения.

Отсюда следует, во-первых, что если дисперсность примесей воды не совпадает с дисперсностью эталонной суспензии (по которой строится градуировочная кривая для определения мутности), то и истинная концентрация взвешенных (коллоидных) примесей воды не равна концентрации, определенной по градуировочному графику.

Во-вторых, если известен размер примесных частиц в воде, то определив D_вз(540), можно рассчитать D_вз(364). Затем вычесть полученное значение из суммарной оптической плотности D(364) (измеренной на фотометре) и найти D_р(364). Отсюда по градуировочной прямой D_р(364)=f(цветности) можно определить истинное значение цветности воды.

Если размер примесей неизвестен, но они относятся к коллоидной области (т.е. d⁴<<al⁴), то lgD_вз=K^//lgl. Тогда можно инструментально определить зависимость D=f(l) в диапазоне 350-600нм, построить ее в двулогарифмических координатах lg D - lg l, выделить линейный участок в длинноволновом диапазоне и продлить его в область более коротких длин волн (до 350нм). Полученная линейная зависимость отвечает спектру светорассеяния в двулогарифмических координатах. Из точки, соответствующей lg 364, следует опустить перпендикуляр до пересечения с полученной прямой, и по значению lg D_вз(364), найти D_вз(364). Затем по разности D(364) - D_вз(364) можно найти D_р(364), т.е. оптическую плотность, отвечающую цветности пробы.

Если не вносить поправку на вклад светорассеяния при определении цветности пробы оптическим путем, то практически всегда будут получаться завышенные данные, поскольку фильтрация природной (питьевой) воды через бумажный или стеклянный фильтр не освобождает ее от коллоидных примесей, на которых будет рассеиваться свет. Эффективное удаление можно обеспечить применяя трековые мембраны с диаметром пор 60-80 нм.

Следует отметить, что удаление коллоидных примесей не всегда можно считать правомерной процедурой, поскольку окрашенные соединения сами могут находится в коллоидном виде, либо присутствовать в составе (например, адсорбироваться на поверхности) коллоидных частиц.