Анализ загрязненной воды

Ю. С. Другов,  А. А. Родин

АНАЛИЗ 

ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

4-е издание, электронное

Москва
Лаборатория знаний
2024

УДК 543
ББК 24.4+20.16
Д76

С е р и я
о с н о в а н а
в
2003 г.
Другов Ю. С.
Д76
Анализ загрязненной воды : практическое руководство /
Ю. С. Другов, А. А. Родин. — 4-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2024. — 681 с. — (Методы в химии). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. —
Текст : электронный.
ISBN 978-5-93208-679-7
Практическое руководство посвящено наиболее важной проблеме экологической аналитической химии. Рассмотрена современная методология
определения приоритетных загрязняющих веществ в природных и сточных
водах, основанная на использовании комбинации эффективных приемов
пробоподготовки (ТФЭ, ТФМЭ, экстракции на палочке магнитной мешалки и др.) с информативными методами анализа (ГХ/МС, ГХ/ИК-Фурье,
ВЭЖХ/МС, ГХ/ВЭЖХ/МС/ИК-Фурье, ГХ/МС/АЭД, ИСП/МС, ИСП/АМЭС
и др.), что позволяет идентифицировать и количественно определять целевые соединения. Приведены официальные (стандартные) отечественные
и зарубежные (ЕС, США) методики обнаружения токсичных органических
и металлоорганических соединений и тяжелых металлов.
Для профессионалов в области аналитической химии, работников СЭС
и природоохранных лабораторий, студентов химических и медицинских
вузов.
УДК 543
ББК 24.4+20.16

Деривативное издание на основе печатного аналога: Анализ загрязненной воды : практическое руководство / Ю. С. Другов, А. А. Родин. —
М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 678 с. : ил. — (Методы в химии). — ISBN 978-5-94774-762-1.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-93208-679-7
© Лаборатория знаний, 2015

Одним из самых замечательных и драгоценных ресурсов на нашей планете, несомненно, является естественный водный цикл, благословляемый и
почитаемый во все века и признанный ныне регулятором различных энергетических процессов, важных для существования всего человечества*.
Антропогенное загрязнение озер и морей началось еще в давние времена в
Месопотамии и постоянно возрастало до настоящего времени, когда оно
достигло планетарных масштабов. В прошлом это было в основном
микробное загрязнение, но в последнее время индустриализация и интенсивное использование сельскохозяйственных химикатов привели к
непредвиденному и прогрессирующему ухудшению качества вод, причем
загрязнение иногда сохраняется на долгие годы уже после того как источник его был обнаружен и ликвидирован. Например, триазины (до недавнего времени широко и интенсивно используемые как гербициды при
выращивании кукурузы) можно еще сегодня обнаружить в почве, 
в поверхностных и питьевых водах.
«Источники питьевой воды необходимо предварительно исследовать и
убедиться в их пригодности… прежде чем начать пользоваться водой из
ключей, бьющих на поверхности земли, понаблюдайте за местными жителями, и если они имеют крепкое телосложение, свежий цвет лица, твердую
походку и ясные глаза, вода из этих ключей годна к употреблению. Если
источник только что выкопали в земле, воду нужно собрать в коринфскую
вазу или какойнибудь другой сосуд из высококачественной бронзы и затем слить или прокипятить воду в бронзовом котелке и оставить на некоторое время и тоже слить. Если на поверхности бронзы не остается пятен,
а на дне котелка песчинок или грязи, то воду можно считать хорошей».
Рекомендации, приведенные в этой цитате, служили критериями пригодности воды для питья во времена Юлия Цезаря.
Водная среда, так же как и воздушная, загрязняется человеком. Это
загрязнение нельзя объяснить только деятельностью промышленных
предприятий, которые направляют свои выбросы в реки и океаны. Не
менее интенсивно загрязняет природу и современное сельское хозяйство
с его массовым содержанием скота, интенсивным внесением удобрений
в почву и использованием средств защиты растений от вредителей; удобВведение

* Человек за свою жизнь выпивает около 70 т воды.

Памяти 
Софьи Феликсовны Яворовской
посвящается

рения и химические соединения попадают в грунтовые и поверхностные
воды. Наконец, бытовые сбросы также вносят вклад в общее загрязнение
вод.
В течение длительного времени бытовало мнение, что все вредные выбросы либо постепенно разрушаются в водах океана, либо оседают на дно.
Впервые Тур Хейердал обратил внимание общественности на то, что во
время его путешествия через Тихий океан на плоту «КонТики» (1947 г.)
повсюду по пути следования на поверхности воды приходилось видеть
пятна нефти. Сегодня почти во всех районах мирового океана в результате
аварий танкеров или неосмотрительного бурения нефтяных скважин
можно обнаружить нефтяные загрязнения. Морские воды вблизи берегов
загрязнены нитратами и фосфатами, что приводит к массовому росту
водорослей и оскудению рыбных запасов, а также уменьшению концентрации кислорода в воде. Еще за десятилетия до появления видимых следов
загрязнений в океанах вода во множестве рек была настолько загрязнена,
что вымерли многие породы рыб.
Если судить по публикациям последних нескольких лет и перечню докладов, представляемых ежегодно на Питсбургской конференции по
аналитической химии и прикладной спектроскопии в США, количество
работ по определению загрязняющих веществ в воде неуклонно растет и
существенно опережает число аналогичных публикаций по определению
загрязнений воздуха, почвы, донных отложений, бытовых и промышленных отходов, растительности, биосред и других объектов. Очевидно это
связано с важностью такого рода анализов для здоровья людей, особенно
на фоне постоянно возрастающего загрязнения водных источников, в
том числе и водопроводной воды.*
Растущая осведомленность имела следствием усиление обеспокоенности общества состоянием окружающей среды и, в особенности, качеством
воды. Более столетия индустриальные районы, такие как Северная Америка, Западная Европа и Япония, успешно справлялись со значительными
источниками микробиологического загрязнения, но позднее столкнулись
с проблемами эвтрофикации, закисления и нитратного загрязнения. 
В последнее десятилетие было достигнуто единое мнение относительно
опасности органических загрязнителей и тяжелых металлов, и многие
крупные специалисты сейчас заняты решением данной проблемы.
Поэтому в некоторых странах составлены списки приоритетных
загрязнителей природной среды, которые для различных матриц (воды,
почвы, воздуха и др.) содержат примерно 100—150 наиболее опасных загрязнителей, постоянно встречающихся в объектах окружающей среды.
Их определение необходимо для оценки качества воздуха и воды и степени загрязнения почвы (оценки экологической ситуации), а также для
постоянного контроля загрязнителей при функционировании систем
очистки и с целью выяснения динамики их роста (или снижения) и изу4
Введение

* Около 50% населения России вынуждено пить воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по различным показателям.

чения возможных изменений (превращений) под действием различных
факторов.
Такие списки есть в США в странах ЕС, но в России пока еще нет научно обоснованных (с точки зрения экологии, токсикологии, гигиены,
клинической медицины и экоаналитики) перечней приоритетных загрязнителей для воды, воздуха или почвы, что затрудняет периодический
рутинный контроль их содержания в различных природных средах.
Последнее обстоятельство осложняется еще и тем, что в России идеология экологического химического анализа по существу предполагает определение индивидуальных загрязнителей по индивидуальным методикам, что
практически невыполнимо, так как таких методик (по количеству нормированных токсичных веществ в воздухе, воде, почве и биосредах) в России
более 7000, и использование этого подхода представляется абсурдным. 
В самом деле, трудно представить, как будет действовать аналитик, определяя (например, в виде) по индивидуальной методике сначала бензол,
затем толуол, ксилолы и т. д.
Такого рода анализы не имеют смысла, так как в воде (как и в других
матрицах — воздухе, почве, донных осадках, твердых отходах и пр.) обычно присутствует целая группа органических загрязнителей одного класса:
20—30 алкилбензолов, столько же галогенуглеводородов и многих других
органических соединений. В смеси загрязнителей из 100 и более компонентов невозможно за реальное время определить по индивидуальным
методикам каждый из этих компонентов.
По этой причине зарубежные методики давно уже ориентированы на
одновременное определение целых классов органических соединений 
с использованием традиционных для экоаналитики методов идентификации и количественного анализа (ГХ, ВЭЖХ, ГХ/МС, ВЭЖХ/МС, ГХ/ИКфурье и др.).
В отсутствие российских списков приоритетных загрязнителей можно, на наш взгляд, пользоваться аналогичными списками США и стран
Европы (списки и методики ЕС, ЕРA, ASTM, NIOSH и OSHA*), тем
более, что загрязнители воды практически одинаковы в различных
странах, и их состав в основном определяется промышленными и коммунальными стоками [30].
В монографии мы постарались наиболее полно представить новые технологии анализа загрязненных вод (пробоподготовка и анализ), а также
современные экоаналитические методики определения приоритетных загрязнителей воды — как официальные (стандартные), так и оригинальные
методики, опубликованные в течение 2000–2008 гг.
Монография предназначена как для профессионалов, работающих 
в области аналитической химии, так и для аналитиков заводских и отраслевых лабораторий. Она может оказаться полезной студентам и аспиранВведение
5

* ЕРА — Агентство по охране окружающей среды (США); NIOSH — Национальный
институт профессиональной безопасности и здоровья (США); OSHA — Администрация
(управление) профессиональной безопасности и здоровья (США); ASTM — Американское
общество испытания материалов.

там химических, медицинских и экологических специальностей вузов, 
а также всем специалистам, соприкасающимся с вопросами охраны
окружающей среды.
Авторы выражают благодарность за представленные материалы
Г.Г. Васиярову, В.А. Калинину, Н.К. Куцевой, Ю.М. Дедкову и
фирме «Интерлаб» (США, Московское представительство).

6
Введение

К приоритетным загрязнителям воды относятся многочисленные органические соединения (легколетучие и малолетучие), металлоорганические
соединения, неорганические соли и тяжелые металлы. Загрязнители, которые необходимо контролировать в воде, определяются матрицей, т. е. типом воды. Основные типы вод перечислены в табл. I.1 и I.2.

Таблица I.1. Основные типы вод [1–3]

Тип воды
Характеристика матрицы

Питьевая
Центрального водоснабжения
Нецентрального водоснабжения
Расфасованная в емкости
Минеральная

Природная
Поверхностные источники водоснабжения
Подземные источники водоснабжения
Водоемы культурнобытового назначения
Водоемы рыбохозяйственного назначения
Морские воды
Подземные воды
Артезианские воды
Дождевая вода

Сточные воды
Сбрасываемые в природные водоемы
Сбрасываемые с городскую канализацию
Ливневые стоки

Вода в плавательных бассейнах
Водопроводная
Хлорированная
Озонированная

Основными загрязнителями водопроводной воды являются легколетучие хлоруглеводороды, образующиеся при хлорировании воды (в том
числе и вторичные продукты хлорирования воды), в то время как в природные воды могут попадать различные органические соединения и тяжелые металлы* из антропогенных источников. Сточные воды содержат
многочисленные загрязнители различной природы, состав которых зависит от технологии соответствующих производств. В воде плавательных
бассейнов контролируют содержание хлора и вторичных продуктов хлорирования воды [4–10].

Глава I
Приоритетные загрязнители воды

* Одна проржавевшая кадмиевая батарея может отравить 600 л воды.

1. Гигиенические нормативы

Контроль за содержанием в воде загрязняющих веществ предполагает его
сравнение с гигиеническими нормативами, т. е. с ПДК, которые устанавливаются учреждениями Госсанэпиднадзора России. В России ПДК установлены для 2000 загрязняющих веществ в водных средах [1, 2]*. Основные гигиенические нормативы для различных типов вод представлены
в табл. I.2.

Таблица I.2. Российские гигиенические нормативы для различных типов вод [11–29]

Термин
Определение
Требования к качеству (НД)

ТИП ВОДЫ
Совокупность характеристик воды,
основанная на ее природе, свойствах
и назначении, позволяющая определить
методику анализа, нормативы, перечень
контролируемых показателей и тариф
на анализ каждого показателя

ВОДА ПИТЬЕВАЯ
Вода, по качеству в естественном
ГОСТ 308132002
состоянии или после подготовки
отвечающая гигиеническим нормативам
и предназначенная для удовлетворения
питьевых и бытовых потребностей человека 
либо для производства продукции,
потребляемой человеком

Вода питьевая 
Питьевая вода, производимая и подаваемая
СанПиН 2.1.4.107401
централизованного
центральными системами питьевого
водоснабжения
водоснабжения населенных мест (подземного, поверхностного и смешанного
источников водоснабжения)

Вода питьевая
Питьевая вода подземных источников
СанПиН 2.1.4.117502
нецентрализоводоснабжения, добываемая при помощи
ванного 
водозаборных устройств без разводящей
водоснабжения
сети (колодцы, родники и т.п.)

Вода питьевая,
Питьевая вода, поставляемая потребителю
СанПиН 2.1.4.111602
расфасованная
в расфасованном виде.
в емкости
В зависимости от водоисточника:
•артезианская, родниковая (ключевая),
грунтовая — из подземного источника;
•речная, озерная, ледниковая — 
из поверхностного водоисточника.
В зависимости от способов водообработки:
•очищенная или доочищенная из
водопроводной сети;
•кондиционированная (дополнительно
обогащенная микрои макроэлементами).
В зависимости от дополнительных требований:
•1й категории;
•высшей категории

8
Глава I. Приоритетные загрязнители воды

* Для атмосферного воздуха в России существует около 2000 ПДК и ОБУВ, для воздуха
рабочей зоны — около 3000, а для почвы — около 200.

Табл. I.2 (продолжение)

Термин
Определение
Требования к качеству (НД)

Вода питьевая
Воды с минерализацией не менее 
ГОСТ 1327388
минеральная
1 г/л, или меньшей минерализации, 
содержащие биологически активные 
микроэлементы в количестве не ниже
бальнеологических норм

ВОДА СТОЧНАЯ
Вода, образующаяся в процессе жизнедеятельности человека или в результате
производственного процесса

Вода сточная, 
Вода сточная, поступающая в реку,
СанПиН 2.1.5.98000,
сбрасываемая в
озеро или другой поверхностный
Перечень ПДК и ОБУВ
природный водоем
водоем после очистных сооружений
по приказу № 96 от 28.04.99
или без очистки
Комитета РФ по рыболовству, Г.Н.2.1.5.68998 и 
Г.Н.2.1.5.69098 с 
дополнениями

Вода сточная,
Вода сточная производственная,
Правила приема сточных
сбрасываемая
хозяйственнобытовая или смешанная,
вод в ГК, СанПиН 
в городскую
поступающая в канализацию населен2.1.5.98000, Г.Н.2.1.5.68998
канализацию
ного пункта и на очистные сооружения
и Г.Н.2.1.5.69098 с дополнениями

Вода сточная
Вода, образовавшаяся в результате 
Правила определения
ливневая
дождей или таяния снега (льда) и
состава поверхностных сточсобирающаяся в систему ливневой 
ных вод на территории проканализации
мышленных предприятий
(1992) и Перечень ПДК и 
ОБУВ по приказу № 96 от 
28.04.99 Комитета РФ по 
рыболовству

ВОДА ПРОЧАЯ
Все воды, не относящиеся ни
к одному из перечисленных выше
типов или имеющие индивидуальные
требования к качеству

Вода
Вода очищенная, применяемая для
ГОСТ 670972
дистиллированная
лабораторных работ, которая должна
отвечать по качеству требованиям
ГОСТа на дистиллированную воду

Вода для 
Вода очищенная, применяемая для
ИСО 369687
аналитических 
лабораторных работ, которая должна
(2 степени очистки)
исследований
отвечать по качеству требованиям
стандартов ИСО

Вода для
Вода очищенная, применяемая для
ФС 42261989
приготовления
приготовления лекарственных средств
ФС 42262089
лекарственных
Приказ МЗ РФ № 309
средств
от 21.10.97

Вода технологичеВода, используемая в производственном
МУ 2.1.5.118303
ская (техническая,
процессе и для технических нужд (вода
промышленная)
для бетонов и растворов, ГОСТ 2373279)

1. Гигиенические нормативы
9

Табл. I.2 (окончание)

Термин
Определение
Требования к качеству (НД)

Вода плавательВода плавательных бассейнов, в том
СанПиН 2.1.2.118803
ного бассейна
числе открытых и с морской водой

ВОДА
Вода естественного происхождения,
ПРИРОДНАЯ
кроме используемой для питьевых
нужд без дополнительной обработки

Вода подземного
Вода подземная, используемая как 
СанПиН 2.1.4.107401
водоисточника
исходная для централизованного
СанПиН 2.1.4.54496
водоснабжения и поступающая для
ГОСТ 276184
дальнейшей водоподготовки на 
очистные сооружения, или другая,
необработанная подземная вода,
не предназначенная для питьевых
нужд

Вода
Вода поверхностного водоема,
ГОСТ 276184
поверхностного
используемая для централизованного
Г.Н.2.1.5.131503
источника
питьевого водоснабжения
Г.Н.2.1.5.131603
водоснабжения
СанПиН 2.1.5.98000

Вода водоема
Вода поверхностных водотоков и
Г.Н.2.1.5.131503
культурноводоемов, используемая для культурноГ.Н.2.1.5.131603
бытового 
бытовых целей, рекреации, спорта,
СанПиН 2.1.5.98000
назначения
а также находящихся в черте
населенных пунктов

Вода водоема 
Вода поверхностных водоемов,
Перечень ПДК и ОБУВ по 
рыбохозяйственимеющих рыбохозяйственное
приказу № 96 от 28.04.99
ного назначения
значение
Комитета РФ по рыболовству

Вода морская
Вода, сосредоточенная в морях
ГОСТ Р 308132002
и океанах
Перечень ПДК и ОБУВ по
приказу № 96 от 28.04.99
Комитета РФ по рыболовству, СанПиН «Охрана
прибрежных вод морей
от загрязнения в местах
использования
населением»

Подземная вода
Вода, находящаяся в подземных
ГОСТ Р 308132002
водных объектах

Артезианская
Напорная подземная вода, заключенГОСТ Р 308132002
вода
ная в глубоких водоносных пластах
между водонепроницаемыми слоями

Дождевая вода
Вода, образованная из атмосферных
ГОСТ Р 308132002
осадков, в которую еще не поступили 
растворимые вещества из поверхностного слоя земли

10
Глава I. Приоритетные загрязнители воды