Гидрохимические параметры воды можно условно разделить на три типа:

1. Базовые – наиболее распространённые и востребованные.
2. Научно-исследовательские – выявляемые как с собственно научной целью, так и при решении задач экологического мониторинга.
3. Промышленные – используемые в различного рода производствах, на водоканалах и очистных сооружениях, в технологических процессах.

1. БАЗОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРОХИМИИ
Для начала мы перечислим основные гидрохимические показатели списком, а потом подробнее расскажем о каждом из них по отдельности.
Итак, в гидрохимии используются следующие базовые параметры:

• pH – водородный показатель, показывающий уровень кислотности водного раствора;
• EC – электропроводность или электрическая проводимость-способность раствора проводить электрический ток;
• DO – растворённый кислород;
• NTU – мутность;
• T⁰ (t⁰) – температура;
• TDS – общее количество растворённых частиц-хлорид кальция, хлорид натрия, сульфат магния, нитрат калия;
• COD – химическое потребление кислорода (ХПК)-органические вещества, нитриты, сульфиды, соли двухвалентного железа;
• BOD – биологическое (или биохимическое) потребление кислорода (БПК);
• TOC – общий органический углерод (ООУ)-бактерии, вирусы, микроорганизмы, гумус, химические пестициды, токсичные вещества;
• TSS – общее количество взвешенных твердых частиц;
• Cl – хлор.
• UV254(275) - поглощение ультрафиолета - Отражает содержание ароматических соединений в высокомолекулярном органическом веществе. Ароматические углеводороды (арены) – это углеводороды, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец. Полициклические ароматические углеводороды (полиядерные ароматические углеводороды, полиароматические углеводороды, ПАУ) – это большая группа соединений, имеющих два и более бензольных кольца. Многие представители этой группы являются экотоксикантами. Помимо острого токсического действия опасно и длительное незаметное воздействие на организм малых доз канцерогенных и мутагенных ПАУ.

1.1. Водородный показатель (pH)
Единицей измерения меры щёлочности или кислотности водной субстанции является pH. Замеры происходят в диапазоне от 0 до 14 единиц.
Для контроля водородного показателя можно использовать индикаторную бумагу, как зачастую и делают в лабораториях. Но если говорить о применимых для решения этой задачи датчиках, то их существует два типа: со стеклянными электродами и с ионоселективными транзисторами.
Первый устроен описанным далее образом. Есть стеклянная трубка. На её конец прикрепляют круглую стеклянную мембрану. Внутрь заливают раствор электролита. Обычно это бывает калий хлор (KCI). Сверху внутрь пространства под мембраной опускают металлический электрод. Затем поверх стеклянной трубки делают ещё одну – как правило, из того же материала. Эти две ёмкости никак не соединены между собой и не взаимодействуют, просто одна находится вокруг другой. Это достигается при помощи предохранительного кольца. Во вторую (внешнюю) трубку тоже заливается электролит (только какой-нибудь другой) и вставляется электрод. Эта колба называется референсной или сравнительной, и помещённый в неё электрод имеет аналогичное название. Далее получившийся сенсор помещают в измеряемую среду – какую-либо жидкость или воду. Внешний электрод и внешнее стекло со средой никак не взаимодействуют, и в них изменений никаких не происходит. Здесь всегда остаётся постоянный потенциал, он не изменяется. А вот в пространстве внутренней колбы, под мембраной, происходят изменения. Поскольку мембрана имеет определённую пористость, начинается процесс скапливания ионов водорода вдоль её внутренней стенки. В свою очередь ионы водорода, находящиеся снаружи, тоже начинают притягиваться к мембране – к её внешней стенке. Это означает, что потенциал раствора, находящегося внутри, изменяется. На электродах, опущенных во внутреннюю и внешнюю колбы, стоит специальный электронный модуль. Он сличает потенциал электрода сравнения с потенциалом электрода, погруженного в раствор колбы с мембраной. Чем больше разница водородного показателя измеряемой среды с референсной, тем выше разность потенциалов. Таким образом, происходит определение показателя pH анализируемой среды.
ВНИМАНИЕ! Поскольку мембрана имеет пористую структуру, электролит постепенно вымывается. Срок службы таких сенсоров в среднем составляет несколько месяцев. Существует ряд вариантов инженерных решений этого изделия. Некоторые производители используют нежидкие электролиты. Например, компания AQUALABO применяет в таких устройствах свою разработку – так называемый пластогель, то есть электролит в виде геля. По утверждениям производителя пластогель медленнее вымывается и дольше служит, что продлевает срок использования прибора.

Второй тип сенсоров имеет преимущество перед первым в отсутствии необходимости периодической смены электролита, так как это транзистор. В отличие от МОП-транзисторов в ионоселективных устройствах используется специальный одноимённый элемент. Когда датчик оказывается в среде, где есть свободные ионы водорода, они начинают скапливаться возле этого элемента. Аналогичный процесс происходит и внутри измерителя. Как только количество ионов становится достаточно большим, из истока в сток начинает течь электрический ток. По величине тока, проходящего через транзистор, можно определить величину водородного показателя среды, в которую сенсор погружен.
В данный момент в каталоге нашего сайта, разделе гидрохимии, не представлены приборы с ионоселективными транзисторами. Однако не спешите расстраиваться, если Вы искали именно их. Позвоните или напишите нашим специалистам для консультации по имеющейся аппаратуре и подбору аналогов. Решение непременно найдётся!

1.2. Электропроводность (EC)
Электрическая проводимость измеряется в сименсах, микросименсах или миллисименсах на сантиметры (См/см, мкСм/см, мСм/см).
СПРАВКА. Электропроводность (EC) на английском языке звучит как "electrical conductance". Это словосочетание дало название прибору кондуктометру. Именно так порой называют аппарат, работающий с проводимостью.
ВНИМАНИЕ! Показатель солёности воды является производным параметром, который можно получить из данных об электропроводности расчетным путём. Он актуален, например, для морской воды. Также на основе электрической проводимости может быть рассчитана минерализация (TDS).
В сенсорах такого типа, как правило, используются два или четыре электрода из платины.
Благодаря достаточно простому устройству датчики ЕС часто встраивают в другие приборы (например, в регистраторы уровня и температуры).

1.3. Растворённый кислород (DO)
Этот показатель замеряется либо в процентах (%), либо в миллиграммах на литр (мг/л).
Параметр растворённого кислорода зависит от атмосферного давления. В связи с этим, когда речь идёт о датчике DO, требуется сопутствие этому прибору какого-либо устройства, измеряющего атмосферное давление, или компенсация отсутствия такового. Особенно это касается длительных измерений – таких, которые занимают день или больше времени. Для кратких – можно обойтись разовым замером давления.
Датчики растворённого кислорода бывают двух видов:

• гальваническая ячейка;
• оптический или люминесцентный сенсор.

В гальванической ячейке используются мембрана и электролит. Как и в процессах, описанных в пункте 1.1, в этом случае производится контакт электролита с водой, и происходит измерение разности потенциалов. Так же как и в вышеописанном сенсоре pH, электролит постепенно вымывается. Нужно будет менять его, а также мембрану, которая тоже изнашивается со временем. Гальванические ячейки, в основном, используются в переносных или лабораторных приборах. При этом сами устройства эксплуатируются только время от времени, и регулярная смена элементов не является значимой проблемой. Кроме того, этот тип сенсоров, как правило, поставляется с комплектом сменных мембран (5-10 штук), чтобы их хватало пользователям хотя бы на год-полтора.

Оптический и люминесцентный сенсор обычно имеет вытянутую форму с резьбой, светодиодом и детектором на конце. Сверху надет колпачок с мембраной – стеклянным окошком, на которое приклеен специальный полимерный материал (как правило, чёрного цвета). Светодиод светит на мембрану в период нахождения прибора в измеряемой среде, и появляется эффект люминесценции. Этот эффект тем сильнее, чем больше растворенного кислорода в воде. Детектор измеряет силу люминесценции мембраны и определяет, какое именно количество DO содержится в окружающей жидкости. Очевидный плюс данного технического решения – в отсутствии необходимости что-либо периодически менять, за исключением колпачка с мембраной. Срок службы колпачка составляет в среднем от года до двух, в зависимости от качества воды. Необходимость замены возникает, потому что мембрана находится снаружи, она контактирует со средой и со временем истирается, может порваться или выйти из строя каким-либо иным образом.
Важно аккуратно (и медленно) производить накручивание колпачка. В результате резкого раскручивания-накручивания внутри могут образовываться пузырьки воздуха, которые позднее негативно скажутся на результатах замеров.
Приборы измерения DO бывают выполнены из титана (для использования в морях и океанах) или нержавеющей стали. Если говорить о морских применениях, эти приборы оказываются весьма востребованы для выращивания морских животных (например, креветок) и иных культур.
Датчики растворённого кислорода бывают как стационарными (предназначенными для постоянной работы в воде), так и переносными (портативными). Оптические сенсоры гораздо удобнее использовать для длительного экологического мониторинга, когда прибор должен работать несколько месяцев без участия человека. Люминесцентный датчик может выдержать такой эксплуатационный режим, гальваническая ячейка – нет, она требует обслуживания.

1.4. Мутность (NTU)
Единица измерения мутности зависит от используемой методики. Самыми распространёнными являются две: нефелометрическая и формазиновая, единицами измерения при которых становятся NTU и FTU соответственно.

СПРАВКА. Аббревиатура NTU расшифровывается как "nephelometric turbidity unit", то есть "нефелометрическая единица мутности", а FTU как "formazine turbidity unit" – "формазиновая единицы мутности ". Существуют также FNU (формазиновая нефелометрическая единица), FAU (единица затухания по формазину) и другие.
Следует понимать, что мутность – это параметр специфический, нужный далеко не везде. Например, он не играет совершенно никакой роли в рыбных хозяйствах, однако необходим на водоканалах, востребован в технологических процессах.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! Какие в русском языке есть синонимы слова "мутномер"? Нефелометрический метод анализа мутности воды дал приборам, его использующим, наименование нефелометры. Однако это не единственное название такого рода аппаратуры. Встречающееся порой слово "турбедиметр" происходит от латинского "turbidus" (мутный) и означает практически то же самое.
Мутность определяется оптическим путём, одним из нескольких вариантов. Наиболее распространенный способ связан с измерением на 90⁰, так как считается, что именно такой угол обеспечивает наилучшую чувствительность к рассеиванию света на частицах. В этом случае конец датчика, на котором находится светодиод, имеет скос примерно в 45⁰. В воде находятся твёрдые вещества, различные примеси. Сенсор светит на них лучом и ловит отражение своего света, потому что от твёрдых частиц свет отражается. Исходя из данных об отражённом свете, электроника высчитывает, какое количество частиц находится в воде. Данный прибор калибруется нефелометрическим способом, при помощи раствора формазина.

1.5. Температура (T⁰ или t⁰)
Основные единицы измерения температуры – это градусы по Цельсию (⁰С). Однако нужно помнить, что в международной системе измерений используются также кельвины (К), ранее называвшиеся градусами Кельвина. Кроме того, в целом ряде стран (США, Белиз, Либерия, Палау, Багамские и Каймановы острова) основной является температурная шкала по Фаренгейту (⁰F).
Температура присутствует практически во всех датчиках других типов как дополнительный параметр. Сенсор является просто встраиваемым. Обычно используются термосопротивления Pt100, Pt1000, иногда – NTC 10K. Самый распространённый материал – платина.

1.6. Общее количество растворённых частиц (TDS)
Данный показатель настолько тесно связан с проводимостью, что часто даже TDS-метры используют сенсор проводимости для своих измерений.

СПРАВКА. Сокращение TDS скрывает словосочетание "total dissolved solids", дословно переводимое как "общее количество растворённых твёрдых веществ". В русской научной традиции более распространено понятие "общая минерализация".

1.7. Химпотребление кислорода (ХПК или COD)
Данный показатель указывает на интенсивность потребления оксигена из воды на разные химические реакции, что приводит к её кислородному обеднению. Сложно переоценить важность контроля этого параметра, поскольку кислород необходим для поддержания жизнедеятельности речных и морских обитателей. Большое количество химических загрязнителей убивают жизнь в водоёмах.

СПРАВКА. Термины COD и ХПК практически идентичны, однако COD всё-таки немного уже. Данная аббревиатура расшифровывается на английском языке словосочетанием "chemical oxygen demand" и, как правило, подразумевает ХПК, полученное методом бихроматной окисляемости. Этот параметр почти всегда идёт вместе со следующим (БПК) и непременно контролируется на очистных сооружениях, для того чтобы не погубить водоёмы, в которые происходит сброс сточных или отработанных вод.

1.8. Биопотребление кислорода (БПК или BOD)
Этот существенный параметр позволяет отследить, что некий биологический объект или явление забирает кислород из воды. Таким образом, может быть определена мера загрязнённости объёма воды органическими веществами.

ПОЯСНЕНИЕ. Почему, рассуждая о биопотреблении кислорода, в одних случаях говорят "биологическое", а в других "биохимическое"? Дело в разнице развёрнутых русскоязычных и англоязычных терминов. Если русская аббревиатура БПК сокращает словосочетание "биологическое потребление кислорода", то английская BOD – "biochemical oxygen demand", то есть "биохимическое п. к.". Смысловых различий тут нет, поэтому термины могут использоваться как синонимические.
Данный параметр, как правило, объединяют с предыдущим (ХПК). Контроль обоих показателей осуществляется на очистных сооружениях и в водоканалах.

1.9. Общий органический углерод (ООУ или TOC)
Замеры уровня концентрации углерода позволяет получить представление о количестве и распределении органических биомасс в водоёме. Данный элемент может присутствовать в воде как в нерастворённом, так и в растворённом виде.

СПРАВКА. Углерод на латыни называется "carboneum". Аббревиатура TOC расшифровывается на английском языке как "total organic carbon". Существует также показатель растворённого органического углерода – dissolved organic carbon (DOC).


1.10. Общее количество взвешенных твердых частиц (TSS)
Когда проба анализируется при помощи фильтрующего устройства, часть взвешенных частиц, содержащихся в исследуемой пробе воды, улавливается фильтром. Их сухой вес, собственно, и характеризует рассматриваемый параметр.

СПРАВКА. Буквенное сокращение TSS скрывает под собой англоязычное словосочетание "total suspended solids". Этот показатель упомянут в законодательстве США. Ранее назывался нефильтруемым остатком (NFR).
Параметр TSS тесно связан с мутностью, и датчики этих двух типов часто бывают объёдинены. В решениях некоторых производителей такие сенсоры позволяет измерять уровень ила, что актуально для очистных сооружений.

1.11. Хлор (Cl)
Необходимость контролировать концентрацию хлора присутствует не только на очистных сооружениях, но и в бассейнах, океанариумах.

Обычно датчики хлора не погружают в исследуемую среду, а делают для них измерительные ячейки.
Для выявления хлора существует три типа сенсоров:

• амперометрические;
• DPD-анализаторы;
• потенциометрические.

Амперометрические датчики разработаны давно и стоят сравнительно недорого. Используются, в основном, в бассейнах.
DPD-анализаторы востребованы там, где происходит подготовка воды (то есть, прежде всего, на очистных сооружениях и водоканалах). Эти устройства используются, для того чтобы оценить, насколько успешно проходит обеззараживание воды в ходе водоподготовки. Кроме того, учитываются такие переменные как общий, остаточный, связанный и свободный хлор.

ВАЖНО! В терминологии, касающейся хлора, есть некоторая путаница. Отсутствует чёткая классификация, однозначно указывающая различия между видами хлора. Каждый понимает эти понятия по-своему, то есть немножко по-разному.

Потенциометрические сенсоры хлора являются самыми современными. Хороший вариант это потенциометрический анализатор хлора "Гидросфера Хлор-17".
Завершая описание гидрохимических параметров, стоит отметить, что хотя слова "сенсор", "датчик", "измеритель" и "анализатор", чаще всего, правомочно использовать как синонимы, между этими понятиями всё-таки есть некоторое различие. Датчик или сенсор – это достаточно простое устройство. Замеры пяти базовых параметров в гидрохимии (то есть pH, EC, DO, NTU, t⁰) осуществляются при помощи датчиков. Для работы с большинством остальных показателей уже требуются анализаторы. Таковыми являются устройства, которые обычно состоят из контроллера и измерительной ячейки, находящихся в одном корпусе. Как правило, анализатор – это большой аппарат – "шкаф". К нему подключается на вход шланг с водой, которую нужно подвергнуть анализу, и у него имеется шланг на выход с водой измеренной. Зачатую такие агрегаты работают с использованием реагентов. То есть в воду, перед тем как её исследовать, вводится определённый реагент, который подкрашивает её или изменяет её состав, для того чтобы можно было определить тот или иной компонент внутри неё. Из-за этого после анализаторов воду нельзя сбрасывать туда, откуда её взяли. Анализаторы стоят значительно дороже датчиков.

2. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРОХИМИИ
В тех или иных научных целях производятся исследования следующих гидрохимических показателей:

• Blue-Green Algae;
• родамин;
• флуоресцеин;
• хлорофилл;
• кальций;
• CDOM/FDOM.

Blue-Green Algae или сине-зелёные водоросли Альгае, называемые также цианобактериями, являются большой экологической проблемой во всём мире. Этот микроорганизм любит тепло, поэтому в настоящее время из-за глобального потепления распространяется очень быстро. Многие водоёмы, которые раньше не подходили для жизнедеятельности сине-зелёной водоросли, сейчас спокойно ею осваиваются. От токсичности цианобактерий страдают (и даже гибнут) не только животные, но и люди. Соответственно датчики, позволяющие наблюдать за опасным микроорганизмом, востребованы в экологическом мониторинге.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! Нельзя сказать, что Blue-Green Algae – изначально вредный микроорганизм. Некоторые виды цианобактерий употребляются в пищу животными. В ряде стран (например, Китае и Южной Америке) из-за недостатка продовольствия, после переработки в муку, ими питаются и люди. Кроме того, на основе сине-зелёных водорослей делаются БАДы клеточного питания для стволовых клеток.

Такие параметры гидрохимии как родамин, флуоресцеин, хлорофилл и кальций, как правило, требуется замерять учёным при выездных, полевых исследованиях, в экспедициях. Хотя встречаются и нестандартные применения: например, в рыбхозяйстве может потребоваться измерение содержания кальция.
За что в гидрохимии отвечает параметр CDOM/FDOM?

СПРАВКА. CDOM – это не совсем корректная аббревиатура, так как она является сокращением сразу двух словосочетаний: "Chromophoric Dissolved Organic Matter" и "Colored Dissolved Organic Matter". Первое означает "хромофорное растворенное органическое вещество", а второе – "окрашенное растворенное органическое вещество". Буквенное сочетание FDOM (или fDOM) расшифровывается как "Fluorescent Dissolved Organic Matter" – "флуоресцентное растворенное органическое вещество ".
Хромофорное растворенное органическое вещество и окрашенное растворенное органическое вещество (CDOM) оба являются такими элементами, которые в воде сильно поглощают ультрафиолетовый спектр. FDOM представляет собой флуоресцирующую фракцию CDOM. Как суррогат CDOM, FDOM становится быстрым и простым средством отслеживания растворённых органических веществ в естественных водах. Измерение CDOM/FDOM важно для гидрологии и океанологии, поскольку концентрации CDOM влияют на подводную растительность, коралловые рифы и другие бентические сообщества. Также эти переменные могут учитываться при мониторинге сброса сточных вод.

3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРОХИМИИ
На водоканалах и очистных сооружениях при помощи больших и сложных анализаторов производится контроль следующих показателей гидрохимии:

• нитраты;
• нитриты;
• аммоний;
• аммиак;
• хлориды;
• фосфаты;
• фториды;
• нефтепродукты.

Как уже упоминалось выше, исследованную на данные гидрохимические параметры жидкость из аппаратов-анализаторов нельзя на выходе сбрасывать в природные водоёмы без очистки.
Производители оборудования для гидрохимии
Производителей аппаратуры по гидрохимии в мире не так уж много – если сравнивать, например, с датчиками давления, которые делают многочисленные компании.
Одним из лидеров производства гидрохимического оборудования можно уверено назвать французскую компанию AQUALABO GROUP, в которую в разное время вошли следующие (и не только) предприятия:

• PONSEL (гидрохимические датчики);
• SECOMAM (спектрофотометры);
• AQUALYSE (портативные устройства);
• SUPRATEC (приборы для контроля хлора и озона);
• PERAX (промышленные контроллеры).

Другой разработчик оборудования для гидрохимии – это английская компания AQUAREAD. Их особенность заключается в том, что они производят сенсоры не в качестве отдельных датчиков, а только в составе мультизондов.

Антиаллерген: предотвращает или уменьшает последствия аллергических реакций, она ингибирует аллергические реакции.
Антивозрастные свойства: обладает омолаживающими эффектами, предотвращая, уменьшая или подавляя клеточное старение.
Противовоспалительные свойства: глубоко влияет на иммунную систему, оказывая противовоспалительное действие, снижает окислительный стресс, активирует защитные ферменты.
Усиливает защиту: помогает уменьшить чрезмерное окислительное/свободнорадикальное повреждение от физических упражнений (до, во время или после). Может предотвратить микротравмы. Может предотвратить травмы от перетренированности. Ноль побочных эффектов и нулевая цитотоксичность. Защищает ДНК, РНК и помогает поддерживать клеточный гомеостаз.
Антиоксидант: обладает одним из самых уникальных антиоксидантных эффектов среди всех терапевтических молекул на планете.
Анти-апоптотические свойства: защищает митохондрии и клетки, способствует их жизнеспособности и выживанию.
Ускоряет восстановление: поддерживает быстрое восстановление после тренировки. Способствует восстановлению после травм мягких тканей. Регулирует собственные эндогенные антиоксиданты организма (глутатион, каталаза, супероксиддисмутаза) для улучшения восстановления.
Повышает производительность: улучшает когнитивные функции даже в условиях стресса. Снижает уровень лактата (молочной кислоты). Поддерживает производство митохондриальной АТФ для увеличения энергии и концентрации. Не мешает реактивным сигнальным молекулам, полезным для адаптации к физическим нагрузкам. Снижает мышечную усталость. Усиливает функцию оксида азота.
Повышает выносливость: предотвращает метаболический ацидоз, связанный с физическими упражнениями, способствуя повышению мышечной выносливости. Улучшает кровоток и микроциркуляцию. Кардиозащитное/улучшение сердечно-сосудистой функции. Улучшает частоту сердечных сокращений после тренировки. Стимулирует энергетический обмен, помогая предотвратить увеличение веса и способствует снижению избыточного веса. Наша вода, насыщенная молекулярным водородом позволит повысить иммунитет и построить тело, способное бороться с болезнями: Вода, насыщенная молекулярным водородом способствует восстановлению до нормы физических и химических параметров среды, в которой протекают биохимические реакции, что в свою очередь, способствует устранению отклонений на биохимическом уровне: Восстанавливается кровообращение, увеличивается капилляроток. Снимается токсичность плазмы крови, лимфы, внеклеточной и клеточной жидкости. Скорость регенерации клеток возрастает, нейроны головного мозга и нервные клетки регенерируют. Клетки начинают снабжаться всем необходимым для жизни и, самое главное, уносятся продукты их жизнедеятельности - метаболиты. Употребление воды, насыщенной молекулярным водородом увеличивает в несколько раз способность тела к восстановлению.