Коротко и по делу — план обследования (пробы → реакции/приборы → интерпретация результатов).
1) План пробирования
- Пробы: исходная вода на вводе в систему (интake), после очистки (если есть), в нескольких точках распределения (близко к источнику, середина сети, крайние потребители), проба из резервуаров/баков; повторить в разное время/после осадков/пиковой нагрузки.
- Типы проб: неочищённая (для ТСС/коллоидов), проба через $0.45\mu \text{m}$ (фильтрованная) — чтобы отделить растворённое от взвешенного; пробы для микробиологии (стерильные флаконы, охладить).
2) Первичные полевые измерения (немедленно)
- pH (электрод), температура (°C), электропроводность EC (мS/cm), растворённый кислород (DO), мутность (нефелометр, NTU) — результаты по времени/точке дают первичную картину.
- Быстрая интерпретация: высокая EC → повышенная ионная нагрузка (солёность/минерализация); резкие скачки мутности после дождя → поверхностный сток; повышенный DO/низкий DO — влияет на Fe/Mn поведение.
3) Жёсткость (что и как)
- Общая жёсткость (как мг-экв в виде CaCO3): комплексонометрическое титрование методом EDTA с индикатором Eriochrome Black T (pH≈10, аммиачный буфер). Получите TH (mg/L как CaCO3).
- Кальций и магний отдельно: атомно-абсорбционный спектрометр (AAS) или ICP-OES/ICP-MS для $[C{a}^{2+}]$ и $[M{g}^{2+}]$ (мг/L). Пересчёт в эквивалент CaCO3: общая жёсткость = $2.497[C{a}^{2+}]+4.118[M{g}^{2+}]$ (ед. мг/L как CaCO3).
- Карбонатная жёсткость / щёлочность (алкалинность): титрование HCl до точек $pH=8.3$ и $pH=4.5$; алкалинность выражают как мг/L CaCO3.
- Интерпретация жёсткости:
- Если алкалинность ≈ общая жёсткость → большая часть жёсткости карбонатная (временная) → источник: карбонатные/известковые породы (подземные воды, известняк/доломит).
- Если TH >> алкалинность → большая доля постоянной жёсткости (сульфаты/хлориды) → возможен антропогенный вклад (промышленные стоки, рассол, фосфаты) или минералы типа gypsum/anhydrite.
- Высокая доля Mg → влияние доломита; высокий Ca без алкалинности → внесение солей или коррозия.
4) Мутность и взвешенные частицы
- Нефелометр (NTU) — стандартизированная мутность. Сравнить до/после $0.45\mu \text{m}$ фильтра — если большая часть мутности уходит после фильтрации → твердые взвеси/коллоиды.
- TSS (взвешенные взвеси): фильтрация через предварительно взвешенный фильтр (GF/C или $0.45\mu \text{m}$), сушка, взвешивание; формула: $TSS=\frac{\Delta m(\text{mg})}{V(\text{L})}$ (мг/л).
- Размер/микроструктура: оптическая/электронная микроскопия, лазерный диспергометр или счётчик частиц → отличить минеральные (угловатые, плотные) и органические/биологические (фибриллярные, клеточные).
- Химический состав частиц: SEM-EDX (элементный состав), XRD (минеральный).
- Интерпретация мутности:
- Частицы Fe/Mn (окислы) → тесты Fe total и Fe2+ (цветометрия 1,10-фенантролин) и Mn → свидетельство коррозии/редокс-вариаций в сети.
- Минеральные частицы кальция/карбонат → выпадение карбоната из перенасыщенной воды (LSI>0) или разрушение осадков.
- Органические/биологические частицы + повышенный ATP/HPC/Chl-a → биопленки, водоросли, цветение, детрит.
- Резкие скачки мутности после дождя/паводков → сточные/сточные потоки/размыв поверхности.
5) Органическое вещество и уксусная/цветность
- TOC/DOC анализатор для растворённого органического углерода. UV254 (спектрофотометр) → SUVA = $\frac{U{V}_{254}}{DOC}$ (ед. L·mg⁻¹·m⁻¹).
- Интерпретация SUVA: SUVA $>4$ → ароматические/гуминовые вещества (природное органическое вещество поверхностного происхождения); SUVA $<2$ → низкоароматичное/альгальное или микробное органическое вещество. ОРГ вещества повышают коллоидную стабильность и мутность.
6) Ионы и другие загрязнители
- Анионы/катионы: ионная хроматография (Cl⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻ и т.д.) — для источников (соль, сельхоз, пром.)
- Железо/марганец: AAS/ICP или цветометрические наборы; Fe и Mn часто дают видимые взвеси/мутность при окислении.
- Хлориды/соли: высокие Cl⁻ → возможен рассол/дорожная соль/сточные воды.
- Электропроводность → приближённая оценка TDS: $TDS\approx k\cdot EC$ (обычно \(k\approx0{.}5\mbox{–}0{.}9\); часто принимают $k\approx 0.64$). Высокий TDS/Cl/SO4 указывает на антропогенный вклад.
7) Бактерии/биоанализ (если есть подозрение на биопроисхождение мутности)
- Гетеротрофные воздуха (HPC), колиморфы (E. coli), ATP-биолюминесценция, микроскопия/FISH.
- Высокие показатели → биоплёнки, развитие в резервуарах/фильтрах; связано с органическим питанием и температурой.
8) Коррозия и отложение в сети
- Осмотр трубопроводов, анализ частиц на Fe/Cu/Pb (SEM-EDX), анализ pH/алькалинности/кислородной коррозионной среды.
- Langelier Saturation Index (оценочно): $LSI=pH-pHs$. $LSI>0$ → склонность к отложению карбоната кальция (может давать мутность при дезинтеграции отложений); $LSI<0$ → агрессивная вода, коррозия, высвобождение металлов/частиц.
9) Итоговая логика интерпретации (быстрые сценарии)
- Сценарий A: высокая TH (Ca/Mg), высокая алкалинность, частицы — карбонатные (SEM/XRD) → источник: карбонатные породы/подземные воды; возможна выпадение CaCO3 при изменении pH/температуры (LSI>0).
- Сценарий B: высокая TH, низкая алкалинность, высокие сульфаты/хлориды → некарбонатная (постоянная) жёсткость — источник: промышленные стоки, рассолы, геология (гипс).
- Сценарий C: высокая мутность + высокие Fe/Mn, частицы оксидные, низкий DOC → коррозия труб/редокс-реакции в распределении.
- Сценарий D: высокая мутность, высокая DOC/UV254/SUVA>4, органические частицы/хлорофилл → поверхностное загрязнение/цветение/сточные воды.
- Сценарий E: мутность резкая после дождя + повышенные суспензии минералов/глинистые частицы → поверхностный сток/размыв.
10) Рекомендации по приоритету действий
- Срочно: измерить мутность (NTU), pH, EC, DO на местах, отобрать пары проб (фильтр/нефильтр) из проблемных точек.
- Лабораторно: EDTA-титрование (TH), AAS/ICP (Ca, Mg, Fe, Mn), алкалинность титр., TOC/UV254, TSS, SEM-EDX/XRD по частицам, ионная хроматография.
- По результатам — решить: корректировка обработки (умягчение/обесцвечивание/фильтрация/коагуляция), промывка/дезинфекция резервуаров, расследование источников (грунтовые воды vs стоки).
Если хотите, могу составить краткий чек‑лист проб/реактивов и шаблон протокола отбора проб в формате таблицы.