Окисляемость воды: что показывает, нормы и методы измерения

Окисляемость воды показывает, сколько окислителя расходуется на содержащиеся в пробе органические и некоторые неорганические вещества. В статье разберём перманганатную окисляемость, её отличие от ХПК, действующие нормы и оборудование Hach для лабораторного и автоматического контроля.

Окисляемость используют как обобщённый показатель качества питьевой, природной и технологической воды. Анализ не определяет каждое вещество по отдельности, но помогает оценить общую нагрузку соединений, способных окисляться в установленных условиях.

Для питьевой воды чаще определяют перманганатную окисляемость, или перманганатный индекс. При контроле сточных и сильно загрязнённых вод обычно применяют показатель химического потребления кислорода. Эти результаты выражают в одинаковых единицах, но получают разными методами, поэтому считать их взаимозаменяемыми нельзя.

Что такое окисляемость воды?

Перманганатная окисляемость - это количество кислорода, эквивалентное количеству перманганата калия, израсходованного при обработке определённого объёма воды в заданных условиях. Результат обычно выражают в миллиграммах кислорода на кубический дециметр воды: мг O2/дм³.

При анализе в пробу вносят установленное количество окислителя. Часть перманганата расходуется на реакции с содержащимися в воде веществами. По изменению его количества рассчитывают перманганатную окисляемость.

Это не измерение растворённого кислорода. Оксиметр показывает концентрацию кислорода, который уже находится в воде, а показатель окисляемости характеризует расход окислителя в ходе химического анализа.

Что показывает перманганатная окисляемость?

Повышенный результат означает, что в пробе содержится больше веществ, окисляемых перманганатом калия в условиях выбранной методики. Это могут быть органические соединения, а также некоторые неорганические восстановители.

По одному результату нельзя определить состав загрязнения. Перманганатная окисляемость не показывает, присутствуют ли в воде нефтепродукты, фенолы, поверхностно-активные вещества, пестициды или конкретные природные органические соединения. Для их определения требуются отдельные методы анализа.

Превышение показателя также нельзя автоматически считать доказательством токсичности воды. Оно указывает на необходимость проверить источник изменения и при необходимости расширить перечень исследований.

Что можно установить	Что установить нельзя
Общее содержание веществ, окисляемых выбранным методом	Точный химический состав загрязнения
Изменение качества воды относительно предыдущих проб	Концентрацию каждого органического соединения
Эффективность отдельных стадий водоподготовки	Безопасность воды только по одному показателю
Необходимость дополнительного анализа	Причину превышения без сопутствующих измерений

Перманганатная окисляемость и ХПК: в чём разница

Перманганатную окисляемость и химическое потребление кислорода, ХПК, иногда объединяют под общим названием окисляемости воды. Однако методики используют разные окислители и условия проведения реакции.

Для определения перманганатного индекса применяют перманганат калия. ГОСТ Р 55684-2013 распространяется на определение перманганатной окисляемости питьевой воды. Для определения ХПК по ГОСТ 31859-2012 используется фотометрический метод, применимый к питьевым, природным и сточным водам.

Параметр	Перманганатная окисляемость	ХПК
Основной показатель	Перманганатный индекс	Химическое потребление кислорода
Окислитель	Перманганат калия	Определяется применяемой методикой, часто используется дихроматный метод
Типичные объекты	Питьевая и природная вода с относительно невысокой окисляемостью	Природная, технологическая и сточная вода
Единица измерения	мг O2/дм3	мг O2/дм3
Взаимозаменяемость	Универсального коэффициента пересчёта между показателями нет

Одинаковые единицы измерения не означают, что результаты будут одинаковыми. Значение зависит от используемого окислителя, температуры, продолжительности реакции и состава пробы. Если нормативный документ требует определять ХПК, результат перманганатного индекса не заменяет этот показатель.

Подробнее о контроле сточных вод можно прочитать в статье «ХПК и БПК сточных вод: разница, методы анализа и оборудование».

Норма окисляемости питьевой воды

СанПиН 1.2.3685-21 устанавливает следующие гигиенические нормативы перманганатной окисляемости:

• не более 5,0 мг/дм³ для питьевой воды централизованного водоснабжения;
• не более 7,0 мг/дм³ для питьевой воды нецентрализованного водоснабжения.

Эти значения относятся к указанным категориям питьевой воды. Их нельзя автоматически применять к сточным водам, технологическим растворам, воде производственного назначения или поверхностным водным объектам. Для таких проб используют требования, установленные для конкретного объекта контроля.

Нормативное значение и метод выполнения анализа также не следует смешивать. Санитарный документ устанавливает допустимый уровень показателя, а ГОСТ или аттестованная методика описывают порядок его определения.

Что может влиять на результат анализа?

Перманганат калия реагирует не только с органическими соединениями. На результат могут влиять железо в степени окисления II, сероводород и нитриты. Если лаборатории требуется оценить именно вклад органических веществ, содержание таких восстановителей определяют отдельно и учитывают при интерпретации результата.

Мешающее влияние могут оказывать и хлориды. ПНД Ф 14.1:2:4.154-99 отдельно описывает особенности анализа проб с повышенной концентрацией хлоридов. Поэтому перед выбором методики необходимо учитывать происхождение воды, её минерализацию и предполагаемый состав.

На достоверность также влияют соблюдение времени и температуры реакции, точность дозирования, чистота посуды или кювет, состояние реагентов и правильность выполнения холостого опыта. Для сопоставления результатов разных проб необходимо использовать одну и ту же методику.

Как определяют перманганатную окисляемость?

Титриметрический метод

ГОСТ Р 55684-2013 и ПНД Ф 14.1:2:4.154-99 предусматривают определение перманганатной окисляемости с использованием раствора перманганата калия. Пробу обрабатывают реагентами при установленных условиях, после чего определяют количество израсходованного окислителя.

Титриметрический анализ требует приготовления и стандартизации растворов, точного соблюдения температуры и времени, выполнения холостого опыта и расчёта результата. Такой подход используют лаборатории, работающие по соответствующему нормативному документу или аттестованной методике.

Кюветный фотометрический тест

Для оперативного производственного контроля Hach выпускает кюветный тест LCK394. Реагенты предварительно дозированы, а результат измеряется на совместимом спектрофотометре. Диапазон теста составляет 0,5-10,0 мг/л O2, метод основан на ISO 8467 и требует термической обработки пробы по инструкции производителя.

Кюветный тест сокращает количество ручных операций, но не отменяет требований к подготовке пробы и контролю качества измерений. Возможность применения результата в официальном протоколе определяется методикой, принятой лабораторией, и её областью аккредитации.

Автоматический контроль

При большом количестве измерений или необходимости регулярно отслеживать изменение показателя применяют автоматические анализаторы. Система самостоятельно отбирает и обрабатывает пробу, проводит реакцию и передаёт результат в систему управления.

Автоматический анализ не заменяет лабораторный контроль во всех задачах. Его используют для наблюдения за динамикой процесса, обнаружения отклонений и оперативного управления водоподготовкой или очистными сооружениями.

Где контролируют окисляемость воды?

Точки отбора определяются задачей предприятия и программой производственного контроля. Обычно показатель сравнивают в следующих точках:

1. Исходная вода. Анализ показывает нагрузку, поступающую на водоподготовку, и помогает отслеживать изменение качества источника.
2. Вода после отдельных стадий очистки. Сравнение результатов используют для оценки работы конкретного участка технологической схемы.
3. Вода после водоподготовки. Измерение подтверждает фактическое качество обработанной воды перед её использованием или подачей потребителю.
4. Распределительная сеть или производственная точка потребления. Контроль помогает определить, изменился ли показатель после хранения и транспортирования воды.
5. Сточная или технологическая вода. Для таких проб сначала определяют, какой показатель требуется контролировать: перманганатный индекс или ХПК.

Наиболее информативно не отдельное измерение, а сопоставление результатов до и после конкретного этапа. При этом пробы должны быть отобраны и проанализированы сопоставимым способом.

Оборудование Hach для контроля окисляемости воды

В каталоге «АкваАналитикс Техника» представлены реагенты Hach, спектрофотометры, термореакторы и автоматические анализаторы для лабораторного и производственного контроля воды.

Hach LCK394 для определения перманганатного индекса

Hach LCK394 - кюветный тест для определения перманганатной окисляемости в диапазоне 0,5-10,0 мг/л O2. Он предназначен для фотометрического анализа после подготовки пробы по рабочей инструкции Hach. В упаковке находятся предварительно дозированные реагенты, что уменьшает количество ручных операций.

Портативный спектрофотометр Hach DR1900

Hach DR1900 подходит для выездного анализа и лабораторий, которым нужен переносной прибор. LCK394 входит в перечень совместимых тестов Hach. Для выполнения анализа всё равно требуется предусмотренная методикой термическая подготовка пробы.

Лабораторный спектрофотометр Hach DR3900

Hach DR3900 предназначен для регулярных фотометрических измерений в производственной лаборатории. При работе со штрихкодированными кюветами прибор распознаёт метод и выполняет серию считываний кюветы. Такая конфигурация подходит лабораториям с постоянным потоком проб и несколькими контролируемыми параметрами.

Спектрофотометр Hach DR6000 UV-VIS

Hach DR6000 используют в лабораториях, где кроме готовых кюветных тестов требуются измерения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Прибор совместим с LCK394 и подходит для расширенного набора задач по анализу воды.

Термореактор Hach LT200

Hach LT200 применяют для термической подготовки кюветных тестов. При определении перманганатного индекса LCK394 необходимо выдерживать установленный производителем температурно-временной режим, поэтому спектрофотометр и тест не образуют полный комплект без подходящего термореактора.

Автоматические анализаторы Hach EZ7050 и EZ7051

Hach EZ7050 и EZ7051 определяют химическое потребление кислорода перманганатным методом в автоматическом режиме. EZ7050 рассчитан на диапазон 1-20 мг/л O₂, EZ7051 - 20-200 мг/л O₂. Анализаторы предназначены для непрерывного производственного контроля поверхностных, технологических и сточных вод с учётом требований конкретного проекта.

Оборудование	Тип контроля	Основная задача
Hach LCK394	Кюветный тест	Определение перманганатной окисляемости
Hach DR1900	Переносной	Фотометрический анализ в мобильной или производственной лаборатории
Hach DR3900	Лабораторный	Регулярные измерения готовыми кюветными тестами
Hach DR6000	Лабораторный UV-VIS	Кюветные тесты и расширенные спектрофотометрические задачи
Hach LT200	Пробоподготовка	Термическая обработка кюветных тестов
Hach EZ7050 / EZ7051	Автоматический	Регулярный контроль перманганатным методом

Как выбрать комплект для анализа

Сначала необходимо определить, какой показатель требуется по нормативному документу или технологической задаче: перманганатная окисляемость либо ХПК. После этого учитывают предполагаемый диапазон, состав пробы и требуемую периодичность контроля.

Для отдельных измерений перманганатного индекса нужен тест LCK394, совместимый спектрофотометр и термореактор. DR1900 выбирают, когда требуется мобильность. DR3900 подходит для регулярной лабораторной работы с кюветными тестами. DR6000 целесообразен для лаборатории с более широким набором фотометрических и спектральных исследований.

Если результат требуется получать автоматически в течение суток, рассматривают анализаторы серии EZ. Конфигурацию системы выбирают по диапазону, матрице пробы, количеству потоков, требованиям к пробоподготовке и передаче данных.

Для определения именно ХПК используют отдельные кюветные тесты Hach с подходящим диапазоном. Нельзя выбирать тест только потому, что результат также выражается в мг O2/дм³.

Что делать при повышенной окисляемости?

Сначала результат подтверждают повторным анализом с соблюдением выбранной методики. Если показатель изменился относительно предыдущих проб, проверяют отбор, хранение пробы, срок годности реагентов, температурный режим и контрольные растворы.

Затем оценивают возможное влияние железа в степени окисления II, сероводорода, нитритов и хлоридов. Эти компоненты могут влиять на определение и требуют отдельного контроля].

Если превышение подтверждено, состав дополнительных исследований выбирают по происхождению воды. Могут потребоваться ХПК, общий органический углерод, цветность, железо, нитриты, нефтепродукты или другие показатели. Конкретную технологию очистки выбирают только после установления состава воды, поскольку одинаковая перманганатная окисляемость может быть связана с разными веществами.

Часто задаваемые вопросы

Окисляемость и растворённый кислород - это одно и то же?

Нет. Растворённый кислород измеряют непосредственно в воде с помощью датчика или оксиметра. Окисляемость рассчитывают по расходу химического окислителя в ходе анализа.

Перманганатная окисляемость показывает содержание органических веществ?

Она характеризует суммарное количество веществ, окисляемых перманганатом в условиях методики. Помимо органических соединений, на результат могут влиять железо в степени окисления II, сероводород и нитриты.

Какая норма установлена для питьевой воды?

Для питьевой воды централизованного водоснабжения СанПиН 1.2.3685-21 устанавливает не более 5,0 мг/дм³. Для нецентрализованного водоснабжения применяется значение не более 7,0 мг/дм³ [1].

Можно ли пересчитать перманганатную окисляемость в ХПК?

Универсального коэффициента пересчёта нет. Показатели получают разными методами, поэтому для нормативного или технологического контроля необходимо измерять именно требуемый параметр.

Какой прибор Hach подходит для небольшой лаборатории?

Для периодического анализа можно использовать LCK394 с DR1900 и подходящим термореактором. Для постоянной работы в стационарной лаборатории удобнее DR3900, особенно если анализируется несколько показателей воды.

Заключение

Перманганатная окисляемость помогает оценить общее количество веществ, реагирующих с перманганатом калия в заданных условиях. Показатель применяют при контроле питьевой и природной воды, но он не раскрывает состав загрязнения и не заменяет ХПК или определение отдельных соединений.

Для лабораторных измерений Hach предлагает кюветный тест LCK394, спектрофотометры DR1900, DR3900 и DR6000, а также термореактор LT200. При необходимости автоматического контроля используют анализаторы EZ7050 и EZ7051.

Подберём комплект для определения окисляемости воды с учётом типа проб, диапазона измерения и требований лаборатории

Источники и нормативы

• Главный государственный санитарный врач РФ. СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания», 2021.

• ГОСТ Р 55684-2013 (ИСО 8467:1993) «Вода питьевая. Метод определения перманганатной окисляемости».

• ПНД Ф 14.1:2:4.154-99 «Методика выполнения измерений перманганатной окисляемости в пробах питьевых, природных и сточных вод титриметрическим методом». Издание 2012 года.

• ГОСТ 31859-2012 «Вода. Метод определения химического потребления кислорода».

• Hach. LCK394 Cuvette Test Permanganate Index, 0.5-10 mg/L O₂.

• Hach. LCK394 Permanganate Index. Working Procedure DOC312.53.94169.

• Hach. Water Analysis Solutions. Официальный каталог лабораторных приборов и кюветных тестов.

• Hach. EZ7050 COD Mn Analyser. Метод перманганатного окисления..