Актуальные вопросы определения общего органического углерода в воде

Введение. Общий органический углерод (ООУ) является обобщённым показателем, характеризующим загрязнение водных объектов органическими веществами. В соответствии с СанПиН 2.1.3864-21 для питьевой воды установлено нормативное значение содержания ООУ, равное 5 мг/дм³. В настоящее время для определения ООУ широко используются анализаторы общего углерода. Несмотря на свои несомненные достоинства, определение ООУ на анализаторах имеет ряд узких мест.

Цель исследования — анализ значений ООУ образцов воды различного происхождения, полученных при разных способах и условиях измерений.

Материалы и методы. Определение общего органического углерода выполняли на анализаторе общего углерода TOC-V_CHP (Shimadzu, Япония) в соответствии с руководством по эксплуатации, используя разностный метод (TOC) и метод определения неудаляемого органического углерода (NPOC). Объекты исследования — вода природных источников и централизованной системы водоснабжения различных районов г. Москвы, стандартные растворы органических соединений.

Результаты. Установлено, что на анализаторе TOC-V_CHP при исследовании природной и питьевой воды наблюдается неполное раскрытие гуминовых и фульвовых соединений, которое не может быть установлено стандартными тестами, предусмотренными для анализаторов углерода. Отсутствие стандартизованных процедур дегазации газированной воды способно приводить к ошибкам определения ООУ в тысячи процентов.

Ограничение исследования. Предел определяемых значений ООУ составлял 0,5 мг/дм³.

Заключение. Для контроля правильности определения ООУ в питьевых, природных и сточных водах необходимы стандартные образцы гуминовых соединений, характерных для конкретной местности, с аттестованным значением ООУ. Требуется разработка и внедрение стандартной процедуры дегазации газированных проб при определении ООУ, поскольку бесконтрольность этого этапа анализа может приводить к неприемлемым ошибкам определения.

Благодарности. Автор выражает признательность специалистам по продукции Elementar В.С. Харитонову и М.В. Пещерскому за проведение измерений на анализаторе Vario TOC и консультации.

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование поддержано государственным контрактом «Проведение аналитического обзора для определения приоритетных химических поллютантов в сточных водах мегаполиса и водных объектах, ими загрязнённых».

Поступила: 15.04.2022 / Принята к печати: 21.04.2022 / Опубликована: 31.05.2022

1. Дедков Ю.М. Современные проблемы аналитической химии сточных вод. Российский химический журнал. 2002; 46(4): 11-7

2. Visco G., Campanella L., Nobili V. Organic carbons and TOC in waters: an overview of the international norm for its measurements. Microchem. J. 2005; 79(1-2): 185-91. https://doi.org/10.1016/j.microc.2004.10.018

3. Золотов Ю.А. Новая парадигма аналитического контроля. Экология и промышленность России. 2006; (3): 38-40.

4. Кузьмина Е.А., Кузнецов Е.О., Смалгина Н.В., Слышкина Т.В., Акрамов Р.Л., Брусницына Л.А. и др. Органический углерод: вопросы гигиенического регламентирования и гармонизации. Гигиена и санитария. 2013; 92(6): 60-4.

5. Петрова Т.Н., Гусева М.А. Динамика содержания и распределения органического вещества в воде Ладожского озера в течение многолетнего периода. В кн.: Органическое вещество и биогенные элементы во внутренних водоемах и морских водах. Сборник трудов VI Всероссийского симпозиума с международным участием. Барнаул; 2017: 181-7.

6. Некрасова Л.П. Мониторинг загрязнения природной воды методом флуоресцентной спектроскопии. Гигиена и санитария. 2022; 101(5): в печати

7. Харрисон Т. Измерение общего органического углерода в современных фармацевтических системах водоподготовки. Аналитика. 2016; (6): 88-92.

8. Захарова А., Кравченко А., Гринштейн И. Контроль чистоты технологического оборудования методом определения общего органического углерода. Аналитика. 2014; (6): 74-80.

9. Вершинин Н.О., Чайковская О.Н., Каретникова Е., Соколова И.В. Деградация гербицида 2,4-Д и 2,4-дихлорфенола в воде при действии ультрафиолетового излучения эксиламп. Вода: химия и экология. 2013; (4): 84-91.

10. Некрасова Л.П., Малышева А.Г., Абрамов Е.Г. Трансформация фенола и двухатомных фенолов в поверхностной воде под действием природных физико-химических факторов. Гигиена и санитария. 2019; 98(11): 1206-11. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-11

11. Wallace B., Purcell M., Furlong J. Total organic carbon analysis as a precursor to disinfection byproducts in potable water: oxidation technique considerations. J. Environ. Monit. 2002; 4(1): 35-42. https://doi.org/10.1039/B106049J

12. Хлыстов И.А., Щукина Д.А., Кузьмина Е.А., Плотко Э.Г., Брусницына Л.А. Подходы к нормированию органического углерода и необходимость его обязательного контроля в питьевой воде. Здоровье населения и среда обитания. 2020; (9): 61-6. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-330-9-61-66

13. Ягов Г.В. К вопросу об анализе общего органического углерода в пробах воды. Вода: химия и экология. 2013; (12): 117-22.

14. Цупрева В. Анализаторы общего органического углерода компании Shimadzu для исследования проб различной природы. Аналитика. 2013; (2): 82-7.

15. Горовая А.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества. Строение, функции, механизм действия, протекторные свойства, экологическая роль. Киев: Наукова думка; 1995.

16. Линкевич Е.В., Юдина Н.В., Савельева А.В. Формирование гуминовых коллоидов в зависимости от рН среды водных растворов. Журнал физической химии. 2020; 94(4): 568-73. https://doi.org/10.31857/S0044453720040093

17. Byun J.D., Kim T.D., Lee S.K., Kim H.O., Kim J.L.Comparison of oxidation methods in analyzing total organic carbon. J. Korean Soc. Environ. Anal. 2009; 12(3): 172-6.

18. Jung H.J., Lee B.M., Lee K.H., Shin H.S., Hur J. Influences of environmental conditions and refractory organic matters on organic carbon oxidation rates measured by a high temperature combustion and a UV-sulfate methods. J. Korean Soc. Water Environ. 2016; 32(1): 98-107. https://doi.org/10.15681/KSWE.2016.32.1.98

19. Yoon G., Park S.M., Yang H., Tsang D.C.W., Alessi D.S., Baek K. Selection criteria for oxidation method in total organic carbon measurement. Chemosphere. 2018; 199: 453-8. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.02.074

20. Wallace B., Purcell M., Furlong J. Total organic carbon analysis as a precursor to disinfection byproducts in potable water: Oxidation technique considerations. J. Environ. Monit. 2002; 4(1): 35-42. https://doi.org/10/1039/b106049j

21. Овсяный Е.И., Коновалов С.К., Митропольский А.Ю., Котольянц Е.А. Органический углерод и карбонатность современных донных отложений Керченского пролива. Геохимия. 2015; (12): 1120-31. https://doi.org/10.7868/S0016752515120079