Як визначити нітрати у воді: огляд сучасних методів і портативних приладів

Нітрати у водоймах: прихована загроза

Здається, що вода в річці чи ставку завжди чиста, особливо якщо вона прозора. Але не все так просто. Прозора вода ще не означає, що вона безпечна. Одним із найпоширеніших, але не дуже помітних забруднювачів природних водойм є нітрати. І головна причина їхньої появи у воді — це сільське господарство.

Нітрати можуть проникати в підземні води внаслідок вимивання з ґрунту, а також потрапляють у річки та інші поверхневі водойми зі стічними водами із сільськогосподарських угідь. Якщо їхня концентрація надто висока, така вода стає непридатною для пиття.

Евтрофікація: як надлишок нітратів порушує природну рівновагу

У річках, озерах і морях висока кількість забруднюючих речовин сприяє росту водоростей. У помірних кількостях водорості корисні — вони служать їжею для різних водних мешканців, включно з рибою. Але коли поживних речовин надто багато, починається масове розмноження водоростей. Це порушує природну рівновагу у водоймах і може призвести до нестачі кисню у воді. Таке явище називають евтрофікацією. Воно негативно впливає на біорізноманіття, рибальство та рекреаційну діяльність.

Регулювання рівня нітратів у воді: директиви і контроль

Згідно з Директивою ЄС максимально допустима концентрація нітратів у поверхневих водах становить 50 мг/л (ppm) NO3- або 11,3 мг/л NO₃-N. Директива ЄС про нітрати (91/676/ЄЕС) спрямована на захист якості води в Європі шляхом запобігання потраплянню нітратів із сільськогосподарських джерел, які забруднюють підземні й поверхневі води, а також шляхом заохочення використання належних методів ведення сільського господарства.

Директива спрямована на зменшення забруднення води нітратами, що використовуються в сільському господарстві, шляхом:

• регулярної перевірки рівня нітратів у водоймах, щоб вчасно виявляти забруднення і запобігти його поширенню;
• визначення території, які найбільше схильні до забруднення нітратами, наприклад, через активне використання добрив у сільському господарстві;
• розробка та впровадження правил і порад для фермерів, які допомагають зменшити потрапляння нітратів у воду.

Методи визначення нітратів у воді

Перевіряти рівень нітратів у воді можна різними способами ‒ в лабораторії, онлайн або безпосередньо на місці, у польових умовах. Коли потрібно швидко з’ясувати, звідки може походити забруднення, найзручніше проводити польові вимірювання.

Для цього існує кілька методів — від простих тест-наборів, які можна використовувати без спеціальної підготовки, до більш складного обладнання, що дає точніші результати.

Існує кілька способів вимірювання вмісту нітратів, кожен із яких має свої переваги й недоліки. Вибір залежить від умов, у яких проводиться аналіз, а також від того, наскільки точний результат потрібен.

1. Хімічні тестові набори

Вони працюють за принципом зміни кольору: зразок води змішують із реагентом, і розчин змінює колір. За допомогою кольорової шкали або спектрофотометра визначається концентрація нітратів. До переваг цього методу можна віднести портативність, швидкість, відносно невисоку ціну. Недоліки: точність нижча, ніж у лабораторних методів.

2. Спектрофотометрія

Цей метод визначає, скільки світла поглинає розчин на певній довжині хвилі. Отримані дані переводять у концентрацію за допомогою калібрувальної кривої. Переваги методу: висока точність досліджень. Недоліки: дороге обладнання, менш зручно використовувати в польових умовах.

3. Іон-селективні електроди

Електроди цього типу реагують саме на нітрат-іони, дозволяючи швидко вимірювати їхню концентрацію. До переваг можна віднести швидкість вимірювання, можливість використання в польових умовах. Недоліки: електроди потребують регулярного калібрування та обслуговування.

4. Тест-смужки

Тестові смужки просто занурюють у воду. Колір на смужці змінюється залежно від рівня нітратів і порівнюється з кольоровою шкалою. Переваги методу: такі тести дуже прості у використанні, надають швидкі результати, недорогі. Недоліки: менш точні й чутливі ніж інші методи вимірювання.

5. Портативні УФ-спектрометри

Вони працюють за тим самим принципом, що й звичайна спектрофотометрія, але пристрої компактніші й адаптовані до польових умов. Переваги методу: висока точність у поєднанні з портативністю. Недоліки: дорогі та менш портативні, ніж найпростіші методи.

Кожен метод має свої плюси і мінуси залежно від ситуації. Для швидких і недорогих польових вимірювань зручно використовувати тест-смужки або прості тест-набори. Якщо ж потрібно отримати більш точні дані — варто обрати іон-селективні електроди або спектрофотометри.

Прилади для вимірювання нітратів і нітратного азоту

Для вимірювання нітратів (NO3-) та нітратного азоту (NO₃-N) зручно використовувати портативні прилади. Наприклад, ручні вимірювачі HORIBA серії LAQUAtwin. Нітратоміри HORIBA використовують іон-селективний електрод, який точно визначає концентрацію нітратів у зразку.

У чому різниця між NO3- і NO3-N?

Терміни «нітрат (NO₃-)» і «азот (NO₃-N)» стосуються форм азоту, але вони використовуються в різних контекстах, і між ними існує різниця.

Нітрат можна перетворити на нітратний азот шляхом ділення NO3- на 4,4268 і навпаки:

• 100 мг/л (ppm) NO3- = 22,58 NO₃-N мг/л (ppm) (100 / 4,4268).

• 22,58 мг/л (ppm) NO₃-N = 100 мг/л (ppm) NO3- (100 x 4,4268).

Прилади HORIBA LAQUA використовують для вимірювання нітратів. Переваги кишенькових вимірювачів нітратів LAQUAtwin:

• просте калібрування за 2 точками, що забезпечує хорошу точність у всьому діапазоні вимірювання;

• миттєвий результат вимірювання;

• для тестування потрібен дуже невеликий об’єм зразка;

• водонепроникний корпус, який ідеально підходить для роботи в польових умовах.