Косвенным относительным показателем загрязнения воды является. Санитарно-гигиенические показатели качества воды

Природная воды имеет слабощелочную реакцию (6,0-9,0). Увеличение щелочности указывает на загрязнение ее или цветение водоема. Кислая реакция воды отмечается при наличии гуминовых веществ или проникновении промышленных сточных вод.

Жесткость. Жесткость воды зависит от химического состава почвы, через которую проходит вода, содержания в ней оксида углерода, степени загрязнения ее органическими веществами. Измеряется либо в мг-экв/л, либо в градусах. По степени жесткости вода бывает: мягкая (до 3мг-экв/л); средней жесткости (7мг=экв/Л); жесткая (14мг=экв/л); очень жесткая (свыше 14мг-ээкв/Л). Очень жесткая вода имеет неприятный вкус, может ухудшать течение почечнокаменной болезни.

Окисляемость воды – это количество кислорода в миллиграммах, которое расходуется на химическое окислении е органических и неорганических веществ, содержащихся в 1л воды. Повышенная окисляемость может указывать на загрязнение воды.

Сульфаты в количествах, превышающих 500мг/л, придают воде горьковато-соленноватый вкус, при концентрации 1000-1500мг/л неблагоприятно влияют на желудочную секрецию, могут вызвать диспепсические явления. Сульфаты могут быть показателем загрязнения поверхностных вод животными отбросами.

Повышенное содержание железа вызывает окрашивание, помутнение, придает воде запах сероводорода, неприятный чернильный привкус, а в сочетании мс гуминовыми соединениями – болотный привкус.

Аммиак в воде расценивается как показатель опасного в эпидемиологическом отношении свежего загрязнения воды органическими веществами животного происхождения. Показателем более давнего загрязнения являются соли азотистой кислоты – нитраты, которые представляют собой продуты окисления аммиака под влиянием микроорганизмов в процессе нитрификации наличие в воде нитратов без аммиака си солей азотистой кислоты указывает на завершение процесса минерализации и при высоком их содержании в воде свидетельствуют о давнишнем загрязнении ее. Однако содержание в воде всех трех компонентов – аммиака, нитритов и нитратов – свидетельствует о незавершенности процесса минерализации и опасном в эпидемиологическом отношении загрязнении воды.

52. Методы улучшения качества воды .

I.Основные методы

1.Осветление и обесцвечивание (очистка): отстаивание, фильтрация, коагуляция.

2.Обеззараживание: кипячение, хлорирование, озонирование, облучение УФ-лучами, использование олигодинамического действия серебра, применение ультразвука, применение гамма-лучей.

II.Методы специальной обработки: дезодорация, дегазация, обезжелезивание, умягчение, опреснение, обесфторирование, фторирование, дезактивация.

На первом этапе очистки воды из открытого водоисточника проводится ее осветление и обесцвечивание. Под осветлением и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гуминовых веществ) и достигается отстаиванием, фильтрацией. Эти процессы протекают медленно и эффективность обесцвечивания невелика. Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, ускорить процесс фильтрации привело к проведению предварительного коагулирования воды химическими веществами (коагулянтами), образующими гидроокиси с быстро оседающими хлопьями и ускоряющими осаждение взвешенных частиц.

В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий – Al2(SO4)3; хлорное железо – FeCl3; сернокислое железо – FeSO4 и др. Коагулянты при правильно произведенной обработке воды безвредны для организма, так как остаточные количества алюминия и железа весьма малы (алюминия - 1,5 мг/л, железа – 0,5 – 1,0 мг/л).

После коагуляции и отстаивания вода подвергается фильтрации на скорых или медленных фильтрах.

При любой схеме заключительным этапом обработки воды на очистном сооружении водопровода должно быть обеззараживание. Его задача – уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды. Обеззараживание может быть проведено химиче-скими и физическими (безреагентными) методами.

Кипячение является простым и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 800С уже через 20 – 40 се-кунд, поэтому в момент закипания вода фактически обеззаражена.

Ультразвук применяется для обеззараживания бытовых сточных вод. Он эффективен в отношении всех микроорганизмов, включая споровые формы, а так же его применение не приводит к пенообразованию при обеззараживании бытовых стоков.

Гамма – излучение – очень надежный и эффективный метод, мгновенно уничтожающий все виды микроорганизмов.

К реагентам, которые не изменяют химического состава воды при обеззараживании, относится озон.

В настоящее время основным методом, используемым для обеззараживания воды на водопроводных станциях в силу технико – экономических причин, является метод хлорирования.

Эффективность обеззараживания воды зависит от подобранной дозы хлора, времени контакта активного хлора с водой, температуры воды и от многих других факторов.

К модификациям хлорирования относят: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование.

Кондиционирование минерального состава воды можно разделить на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве (умягчение, обессоливание и опреснение, обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.) и добавление минеральных веществ с целью улучшения органолептических и физиологических свойств воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения и др.).

Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор. Аквасепт, таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлоризоциануровой кислоты. Пантоцид – препарат из группы органических хлораминов, растворимость – 15- 30 минут. Выделяет 3 мг активного хлора.

ПРЯМОЙ ЦИКЛ РАЗЛОЖЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

представлен неразложившимися веществами белковой природы, нередко животного происхождения, а также азотом, входящим в состав микроорганизмов, низких растений и неразложившихся остатков высших растений.

Вначале разложения образуется аммиак, затем под действием нитрифицирующих бактерий в присутствии достаточного количества кислорода аммиак окисляется до азотистой кислоты (NО 2 -) (нитриты) и далее ферменты другого микробного семейства окисляют азотистую кислоту в азотную (NО 3 -) (нитраты ).

При свежем загрязнении отбросами в воде вырастает содержание АММОНИЙНЫХ СОЛЕЙ , то есть ион аммония является 1. Индикатором недавнего загрязнения воды органическими веществами белковой природы. 2. Ион аммония может быть обнаружен в чистых водах, содержащих гумусовые вещества и в водах глубокого грунтового происхождения.

Обнаружение в воде НИТРИТОВ свидетельствует о недавнем загрязнении водоисточника органикой (содержание в воде нитритов должно быть не более 0,002 мг/л).

НИТРАТЫ - это конечный продукт окисления аммонийных соединений, наличие в воде при отсутствии ионов аммония и нитритов указывает на давнее загрязнение водоисточника. Содержание нитратов в воде шахтных колодцев должно быть 10 мг/л в питьевой воде централизованного водоснабжения до 45 мг/л).

Обнаружение в воде одновременного присутствия солей аммонийных, нитритов и нитратов свидетельствует о постоянном и длительном органическом загрязнении воды.

ХЛОРИДЫ - имеют исключительно широкое распространение в природе и встречаются во всех природных водах. Большое их количество в воде делает ее непригодной для питья из-за соленого вкуса. Кроме того, хлориды могут служить показателем возможного загрязнения водоисточника сточными водами, поэтому хлориды как санитарно-показательные вещества могут иметь значение в том случае, если анализы на их содержание проводятся неоднократно, на протяжении более или менее длительного времени. (ГОСТ "Вода питьевая не >> 350 мг/л).

СУЛЬФАТЫ - также являются важными показателями органического загрязнения воды, так как они всегда содержатся в хозяйственно бытовых сточных водах. (ГОСТ "Вода питьевая" не >> 500 мг/л).

ОКИСЛЯЕМОСТЬ - это количество кислорода в мг, расходуемого на окисление органических веществ, содержащихся в 1 литре воды.

РАСТВОРЕННЫЙ КИСЛОРОД

Подземные воды вследствие отсутствия соприкосновения с воздухом очень часто не содержат кислород. Степень насыщения поверхностных вод сильно колеблется. Вода считается чистой, если в ней содержится 90% кислорода от максимально возможного содержания при данной температуре, Средней чистоты - при 75-80%; Сомнительной - при 50-75%; Загрязненной - менее 50%.

Согласно "Правилам охраны поверхностных вод от загрязнений", содержание кислорода в воде в любой период года должно быть не менее 4 мг/л в пробе, отобранной до 12 часов дня.

Вследствие значительных колебаний абсолютного содержания кислорода в природных водах более ценным показателем является величина потребления кислорода в течение некоторого срока хранения воды при определенной температуре (БИОХИМИЧЕСКАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В КИСЛОРОДЕ в течение 5 или 20 суток - БПК 5 - БПК 20).

Для его определения исследуемую воду путем энергичного встряхивания насыщают кислородом воздуха, определяют в ней исходное содержание кислорода и оставляют на 5 или 20 суток при температуре 20 0 С. После этого вновь определяют содержание кислорода. Чаще всего показатель БПК 5 используется для характеристики процессов самоочищения водоемов от загрязнения промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.

ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ, ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ

Основными источниками загрязнения водоемов являются:

1. промышленные и бытовые сточные воды (бытовые воды имеют высокую бактериальную и органическую загрязненность)

2. дренажные воды с орошаемых земель

3. сточные воды животноводческих комплексов (могут содержать патогенные бактерии и яйца гельминтов)

4. организованный (ливневая канализация) и неорганизованные поверхностный сток с территории населенных пунктов, с/х полей (использование различных химических препаратов - минеральных удобрений, пестицидов и т.д.)

5. молевой сплав леса;

6. водный транспорт (сточные воды 3-х видов: фекальные, хозяйственно-бытовые и воды, получаемые в машинных отделениях).

Кроме того, дополнительными источника заражения воды возбудителями кишечных инфекций могут стать: сточные воды больниц; массовые купания; стирка белья в небольшом водоеме.

Загрязнения, поступающие в водоемы:

1. нарушают нормальные условия жизнедеятельности биоценоза водоема;

2. способствуют изменению органолептических показателей воды (цветность, привкус, запах, прозрачность);

3. повышают бактериальную загрязненность водоемов. Употребление человеком воды, не подвергшейся методам очистки и обеззараживания, приводит к развитию: инфекционных заболеваний, а именно бактериальных, дизентерии, холеры, вирусных (вирусных гепатит), зоонозам (лептоспироз, туляремия), гельминтозам, а так же заражение человека простейшими (амеба, инфузория туфелька);

4. увеличивают количество химических веществ, превышение ПДК которых в питьевой воде способствует развитию хронических заболеваний (например, накопление в организме свинца, бериллия)

Поэтому к качеству питьевой воды предъявляют следующие гигиенические требования:

1. Вода должна быть эпидемиологически безопасной в отношении острых инфекционных заболеваний;

2. должна быть безвредной по химическому составу;

3. вода должна иметь благоприятные органолептические показатели должна быть приятной на вкус, не должна вызывать эстетическое неприятие.

Для снижения заболеваемости человека, связанной с водным фактором передачи необходимо:

выполнение природоохранного комплекса мероприятий (предприятия источники загрязнений) и контроль над его выполнением (контролирующие органы министерства природного хозяйства, ФС «Роспотребнадзор»);

применение методов улучшения качества питьевой воды (водоканал);

контроль качества питьевой воды.

Для суждения об эпидемиологической опасности воды используются бактериологические и химические показатели загрязнения.

Бактериологические показатели загрязнения воды. С эпидемиологической точки зрения при оценке воды имеют значение преимущественно патогенные микроорганизмы. Однако даже при современных достижениях микробиологической техники исследование воды на присутствие в ней патогенных микроорганизмов, а тем более вирусов является довольна трудоемким процессом. Поэтому оно не проводится при массовых анализах воды и осуществляется лишь при наличии эпидемиологических показаний, например при вспышках инфекционных заболеваний, в которых подозревается водный путь передачи.

В оценке качества воды в санитарной практике широко используются косвенные бактериологические показатели загрязнения воды. При этом считается, что чем менее вода загрязнена сапрофитами, тем менее опасна она в эпидемиологическом отношении.

Одним из показателей загрязнения воды сапрофитной микрофлорой является так называемое микробное число.

Микробное число - это количество колоний, вырастающих при посеве 1 мл воды на мясо-пептонный агар после 24 часов выращивания при температуре 37°.

Микробное число характеризует общую бактериальную обсемененность воды. При оценке качества воды по этому показателю пользуются данными наблюдений о том, что в воде незагрязненных и хорошо оборудованных артезианских скважин микробное число не превышает 10-30 в 1 мл, в воде незагрязненных шахтных колодцев - 300-400 в 1 мл, в воде сравнительно чистых открытых водоемов - 1000-1500 в 1 мл. При эффективной очистке и обеззараживании воды на водопроводе число не превышает 100 в 1 мл.

Еще большее значение имеет определение наличия в воде кишечной палочки, которая выделяется с испражнениями человека и животных. Поэтому присутствие в воде кишечной палочки сигнализирует о фекальном загрязнении и, следовательно, о возможном заражении воды патогенными микроорганизмами кишечной группы (брюшной тиф, паратиф, дизентерия и пр.).

Исследование воды на содержание кишечной палочки позволяет предвидеть возможность заражения воды патогенной микрофлорой в будущем и, следовательно, создает возможность путем своевременного проведения необходимых мероприятий предотвратить его.

Степень обсеменения воды кишечной палочкой выражается величиной коли-титра или коли-индекса.

Коли-титр представляет собой то наименьшее количество исследуемой воды, в котором при соответствующей методике обнаруживается (выращивается) кишечная палочка. Чем меньше (ниже) коли-титр, тем значительнее фекальное загрязнение воды.

Коли-индекс - количество кишечных палочек в 1 л воды.

В чистой воде артезианских скважин коли-титр обычно выше 500 (коли-индекс меньше 2), в незагрязненных и хорошо оборудованных колодцах коли-титр не ниже 100 (коли-индекс не более 10).

Ряд экспериментальных исследований показал, что кишечная палочка более устойчива к дезинфицирующим агентам, чем возбудители кишечных инфекций, туляремии, лептоспироза и бруцеллеза, и поэтому может служить не только показателем загрязнения воды, но и индикатором надежности ее обеззараживания, например на водопроводе.

Если после обеззараживания воды титр кишечной палочки поднимается до 300 (коли-индекс не более 3), то такую воду можно считать безопасной в отношении главнейших возбудителей заболеваний, распространяющихся водным путем.

Химические показатели загрязнения воды. К химическим показателям загрязнения воды относят органические вещества и продукты их распада: аммонийные соли, нитриты и нитраты. Кроме нитратов, названные соединения сами по себе в тех количествах, в которых они обычно встречаются в природных водах, не оказывают влияния на здоровье человека. Наличие их лишь может свидетельствовать о загрязнении почвы, через которую протекает вода, питающая водоисточник, и о том, что наряду с этими веществами в воду могли попасть патогенные микроорганизмы.

В отдельных случаях каждый из химических показателей может иметь другую природу, например органические вещества - растительное происхождение. Поэтому признать водоисточник загрязненным можно лишь при наличии следующих условий: 1) в воде присутствует не один, а несколько химических показателей загрязненности; 2) в воде одновременно обнаружены бактериальные показатели загрязненности, например кишечная палочка; 3) возможность загрязнения подтверждается санитарным обследованием водоисточника.

Показателем наличия органических веществ в воде служит окисляемость, выражаемая в миллиграммах кислорода, расходуемого на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Наименьшую окисляемость имеют артезианские воды - до 2 мг 02 на 1 л, в водах шахтных колодцев окисляемость достигает 3-4 мг 02 на 1 л, причем с увеличением цветности воды она возрастает. В воде открытых водоемов окисляемость может быть еще выше.

Повышение окисляемости воды сверх названных величин указывает на возможное загрязнение водоисточника.

Основным источником появления аммонийного азота и нитритов в природных водах является разложение белковых остатков, трупов животных, мочи, фекалий.

При свежем загрязнении отбросами в воде возрастает содержание аммонийных солей (превышает 0,1 мг/л). Являясь продуктом дальнейшего химического окисления аммонийных солей, нитриты в количестве превышающем 0,002 мг/л, также служат важным показателем загрязненности водоисточника. Необходимо учитывать, что в глубоких подземных водах возможно образование нитритов и аммонийных солей из нитратов при восстановительных процессах. Нитраты представляют собой конечный продукт окисления аммонийных солей. Наличие их в воде при отсутствии аммиака и нитритов указывает на сравнительно давнее попадание в воду азотсодержащих веществ, которые успели уже минерализоваться.

Некоторым показателем загрязненности водоисточника служат хлориды, поскольку они содержатся в моче и различных отбросах, но при этом необходимо учитывать, что присутствие больших количеств хлоридов в воде (больше 30-50 мг/л) может быть обусловлено и вымыванием хлористых солей из засолоненных почв.

Для правильной оценки происхождения хлоридов нужно учитывать oхарактер водоисточника, наличие хлоридов в воде соседних однотипных водоисточников, а также присутствие других показателей загрязнения воды.

Мутность – показатель качества воды, обусловленный присутствием в воде нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения. Причиной мутности поверхностных вод являются илы, кремниевая кислота, гидроокиси железа и алюминия, органические коллоиды, микроорганизмы и планктон. В грунтовых водах мутность вызвана преимущественно присутствием нерастворенных минеральных веществ, а при проникании в грунт сточных вод – также и присутствием органических веществ. В России мутность определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм3 при использовании основной стандартной суспензии каолина или в ЕМ/дм3 (единицы мутности на дм3) при использовании основной стандартной суспензии формазина. Последнюю единицу измерения называют также Единица Мутности по Формазину (ЕМФ) или в западной терминологии FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/ дм3. В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину, что нашло свое отражение в стандарте ISO 7027 (Water quality - Determination of turbidity). Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является FNU (Formazine Nephelometric Unit). Агентство по Охране Окружающей Среды США (U.S. EPA) и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Соотношение между основными единицами измерения мутности следующее: 1 FTU(ЕМФ)=1 FNU=1 NTU.

ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 NTU (нефелометрическая единица мутности), а для целей обеззараживания – не более 1 NTU.

Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах.

Характеристика вод по прозрачности (мутности)

Цветность

Цветность – показатель качества воды, обусловленный главным образом присутствием в воде гуминовых и фульфовых кислот, а также соединений железа (Fe3+). Количество этих веществ зависит от геологических условий в водоносных горизонтах и от количества и размеров торфяников в бассейне исследуемой реки. Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в степях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, в то время как весной в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей – цветения воды - оно повышается. Подземные воды, как правило, имеют меньшую цветность, чем поверхностные. Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды. При этом очень важно выяснить причину цветности, так как методы удаления, например, железа и органических соединений отличаются. Наличие же органики не только ухудшает органолептические свойства воды, приводит к возникновению посторонних запахов, но и вызывает резкое снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что может быть критично для ряда процессов водоочистки. Некоторые в принципе безвредные органические соединения, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны образовывать очень вредные и опасные для здоровья человека соединения.

Цветность измеряется в градусах платино-кобальтовой шкалы и колеблется от единиц до тысяч градусов – Таблица 2.

Характеристика вод по цветности

Вкус и привкус

Качественную характеристику оттенков вкусовых ощущений – привкуса – выражают описательно: хлорный, рыбный, горьковатый и так далее. Наиболее распространенный соленый вкус воды чаще всего обусловлен растворенным в воде хлоридом натрия, горький – сульфатом магния, кислый – избытком свободного диоксида углерода и т.д. Порог вкусового восприятия соленых растворов характеризуется такими концентрациями (в дистиллированной воде), мг/л: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1,8; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450.

По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды:

O катионы: NH4+ > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+;

O анионы: ОН- > NO3- > Cl- > HCO3- > SO42- .

Характеристика вод по интенсивности вкуса

Запах

Следует также указывать группу запаха по следующей классификации:

По характеру запахи делят на две группы:

• естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.)
• искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Запахи естественного происхождения

Характеристика вод по интенсивности запаха

Водородный показатель (рН)

Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ (рН<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

Определение pH выполняется колориметрическим или электрометрическим методом. Вода с низкой реакцией рН отличается коррозионностью, вода же с высокой реакцией рН проявляет склонность к вспениванию.

В зависимости от уровня рН воды можно условно разделить на несколько групп:

Характеристика вод по рН

Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. Так, в речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3. Поэтому ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Вместе с тем известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.

Кислотность

В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований). В этих случаях pH воды не бывает ниже 4.5.

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или их солей за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4.5. Часть общей кислотности, снижающей pH до величин < 4.5, называется свободной.

Жесткость

Но общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов – и даже их суммы. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, вторая наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов.

В России жесткость воды выражают в мг-экв/дм3 или в моль/л.

Карбонатная жесткость (временная) – вызвана присутствием растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов и углеводородов кальция и магния. Во время нагревания бикарбонаты кальция и магния частично оседают в растворе в результате обратимых реакций гидролиза.

Некарбонатная жесткость (постоянная) – вызывается присутствием растворенных в воде хлоридов, сульфатов и силикатов кальция (не растворяются и не оседают в растворе во время нагревания воды).

Характеристика вод по значению общей жесткости

Щелочность

Различают следующие формы щелочности воды: бикарбонатная (гидрокарбонатная), карбонатная, гидратная, фосфатная, силикатная, гуматная – в зависимости от анионов слабых кислот, которыми обусловливается щелочность. Щелочность природных вод, рН которых обычно < 8,35, зависит от присутствия в воде бикарбонатов, карбонатов, иногда и гуматов. Щелочность других форм появляется в процессах обработки воды. Так как в природных водах почти всегда щелочность определяется бикарбонатами, то для таких вод общую щелочность принимают равной карбонатной жесткости.

Железо, марганец

Кроме того, содержание железа и марганца в воде может вызывать развитие марганцевых бактерий и железобактерий, колонии которых могут быть причиной зарастания водопроводных сетей.

Хлориды

Соединения азота

Нитриты возникают, главным образом, вследствие окисления аммиака в воде, могут также проникать в нее вместе с дождевой водой вследствие редукции нитратов в почве.

Нитраты - это продукт биохимического окисления аммиака и нитритов или же они могут быть выщелочены из почвы.

Сероводород

O при pH < 5 имеет вид H2S;

O при pH > 7 выступает в виде иона HS-;

O при pH = 5: 7 может быть в виде, как H2S, так и HS-.

Воде. Они поступают в воду вследствие вымывания осадочных горных пород, выщелачивания почвы и иногда вследствие окисления сульфидов и серы – продуктов расклада белка из сточных вод. Большое содержание сульфатов в воде может быть причиной болезней пищеварительного тракта, а также такая вода может вызывать коррозию бетона и железобетонных конструкций.

Двуокись углерода

Сероводород придает воде неприятный запах, приводит к развитию серобактерий и вызывает коррозию. Сероводород, преимущественно присутствующий в подземных водах, может быть минерального, органического или биологического происхождения, причем в виде растворенного газа или сульфидов. То, под каким видом проявляется сероводород, зависит от реакции pH:

• при pH < 5 имеет вид H2S;
• при pH > 7 выступает в виде иона HS-;
• при pH = 5: 7 может быть в виде, как H2S, так и HS-.

Сульфаты

Двуокись углерода

• pH < 4,0 – в основном, как газ CO2;
• pH = 8,4 – в основном в виде иона бикарбоната НСО3- ;
• pH > 10,5 – в основном в виде иона карбоната CO32-.

Растворенный кислород

Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания и называется степенью насыщения кислородом. Этот параметр зависит от температуры воды, атмосферного давления и уровня минерализации. Вычисляется по формуле: M = (ax0,1308x100)/NxP, где

М – степень насыщения воды кислородом, %;

А – концентрация кислорода, мг/дм3;

Р – атмосферное давление в данной местности, МПа.

N – нормальная концентрация кислорода при данной температуре и общем давлении 0,101308 МПа, приведенная в следующей таблице:

Растворимость кислорода в зависимости от температуры воды

Окисляемость

Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную (1 мг KMnO4 соответствует 0,25 мг O2), бихроматную, иодатную, цериевую. Наиболее высокая степень окисления достигается бихроматным и иодатным методами. В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость, а в более загрязненных водах – как правило, бихроматную окисляемость (называемую также ХПК – химическое потребление кислорода). Окисляемость является очень удобным комплексным параметром, позволяющим оценить общее загрязнение воды органическими веществами. Органические вещества, находящиеся в воде весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам. Их состав формируется как под влиянием биохимических процессов протекающих в водоеме, так и за счет поступления поверхностных и подземных вод, атмосферных осадков, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Величина окисляемости природных вод может варьироваться в широких пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов О2 на литр воды.

Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость, а значит в них содержится высокие концентрации органических веществ по сравнению с подземными. Так, горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О2/дм3, реки равнинные – 5-12 мг О2/дм3, реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм3.

Подземные же воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей миллиграмма О2/дм3 (исключения составляют воды в районах нефтегазовых месторождений, торфяников, в сильно заболоченных местностях, подземных вод северной части РФ).

Электропроводность

Дело в том, что природные воды представляют собой растворы смесей сильных и слабых электролитов. Минеральную часть воды составляют преимущественно ионы натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+), хлора (Cl–), сульфата (SO42–), гидрокарбоната (HCO3–).

Этими ионами и обуславливается в основном электропроводность природных вод. Присутствие же других ионов, например трехвалентного и двухвалентного железа (Fe3+ и Fe2+), марганца (Mn2+), алюминия (Al3+), нитрата (NO3–), HPO4–, H2PO4– и т.п. не столь сильно влияет на электропроводность (конечно при условии, что эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах, как например, это может быть в производственных или хозяйственно-бытовых сточных водах). Погрешности же измерения возникают из-за неодинаковой удельной электропроводимости растворов различных солей, а также из-за повышения электропроводимости с увеличением температуры. Однако, современный уровень техники позволяет минимизировать эти погрешности, благодаря заранее рассчитанным и занесенным в память зависимостям.

Электропроводность не нормируется, но величина 2000 мкС/см примерно соответствует общей минерализации в 1000 мг/л.

Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал, Eh)

Подземные воды классифицируются:

• Eh > +(0,1–1,15) В – окислительная среда; в воде присутствует растворенный кислород, Fe3+, Cu2+, Pb2+, Mo2+ и др.
• Eh – 0,0 до +0,1 В – переходная окислительно-восстановительная среда, характеризуется неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием кислорода и cероводорода, а также слабым окислением и слабым восстановлением разных металлов;
• Eh < 0,0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы Fe2+, Mn2+, Mo2+ и др.

Наличие в воде органических веществ. Количество растворенного кислорода зависит от температуры воды. Чем ниже температура о, тем больше растворенного кислорода в воде. Кроме того, содержание кислорода зависит от наличия в воде зоо- и фитопланктона. Если в воде много водорослей или много животных, то содержание кислорода меньше, так как часть кислорода расходуется на жизнедеятельность зоо - и фитопланктона. Содержание кислорода также зависит от поверхности водоема: в открытых водоемах кислорода больше. Содержание кислорода при всех прочих условиях будет зависеть от барометрического давления и от загрязнения. Чем больше загрязнение, тем меньше кислорода содержится в воде потому кислород буде расходоваться на окисление загрязнения (органических веществ). Для того чтобы судить о том достаточно или недостаточно кислорода в водоеме, существуют таблицы Виндлера, где приводятся данные о пределе растворимости кислорода при данной температуре. Если мы определяем количество растворенного кислорода нашей пробе воды и находим, что при 7 градусах у нас в пробе содержится 9 мг кислород, то эти цифры ничего не дают. Мы должны посмотреть в таблицу Виндлера: при 7 градусах должно быть растворено 11 мг. Кислорода на литр и это говорит о том что, по всей видимости, в воде содержится большое количество органических веществ

Показатель биохимического потребления кислорода (БПК). БПК - это количество кислорода, которое необходимо для окисления легко окисляемых органических веществ, находящихся в 1 литре воды. Условия для проведения этого анализа: экспозиция 1 сутки, 5 суток, двадцать суток. Методика: требуется время и темное место: берутся две банки, заполняются исследуемой водой. В первой банке определяется содержание кислорода тотчас, а вторую банку ставят либо на сутки, либо на 5, либо на 20 в темное помещение и определяют содержание кислорода. Чем больше содержится органических веществ в пробе воды, тем меньше кислорода будет обнаружено, потому что часть растворенного кислорода израсходуется на окисление органических веществ (легко окисляемых).

Окисляемость воды - это количество кислорода, которое необходимо для окисления легко и средне окисляемых органических веществ находящихся в 1 литре воды. Условия: окислитель - перманганат калия, 10 минутное кипячение. Не всегда высокая цифра окисляемости свидетельствует о неблагополучии водоисточника. Высокая цифра окисляемости может быть за счет растительной органики. Например, вода Ладожского озера и вообще вода северных водоемов содержит большее количество органики растительного происхождения и окисляемость наших вод достаточно высокая, но это не говорит о том что вода вредна или загрязнена. Кроме того, высокая цифра окисляемости может быть обусловлена наличием в воде неорганических веществ - сильных восстановителей что характерно для подземных вод. Сюда относятся сульфиды, сульфиты, соли закиси железа. Нитриты. Высокая цифра окисляемости может быть обусловлена наличием в воде органики животного происхождения, и только в этом случае мы говорим о том, что водоем загрязнен. Естественно возникает вопрос, как же нам решить за счет чего у нас наблюдается высокая цифра окисляемости. Для ответа на этот вопрос существуют следующие приемы: для того чтобы дифференцировать окисляемость за счет органических веществ от окисляемости за счет неорганических веществ нужно поставить пробу на холоду: на холоду окисляются неорганические вещества (минеральные). Допустим у нас окисляемость был 8 мг/л, поставили пробу на холоду, выяснили что окисляемость на холоду составляет 1 мг/л. Получается что за счет органических веществ приходится 7 мг/л. Теперь мы должны отдиференцировать органику растительного от животного происхождения. В этом случае нужно посмотреть на бактериологические показатели. ГОСТом окисляемость не нормируется, так как она может быть высокой и в нормальной и загрязненной воде. Однако существуют ориентировочные нормы. Ориентировочные нормы следующие: для поверхностных водоемов - 6-8 мг/л. Для подземных водоисточников, для шахтных колодцев 4 мг/л, для артезианских вод 1-2 мг/л.

ХПК - также показатель наличия в воде органических веществ - химическая потребность в кислороде. Это количество кислорода, которое необходимо для окисления легко, средне и трудно окисляемых органических веществ находящихся в 1 литре воды. Условия проведения анализа: двухромистый калий в качестве окислителя, концентрированная серная кислота, двухчасовое кипячение. В любой воде если правильно проведен анализ, то БПК будет всегда меньше чем окисляемость, а окисляемость всегда меньше ХПК. Определение ХПК, БПК и окисляемости имеет значение для прогнозирования сисстемы очистки сточных вод. Если взять сток - хозяйственно-фекальный нашего города и сток целлюлозно-бумажного комбината, и определить 3 этих фактора вы получите что в хозяйственно-фекальных сточных водах основную массу составляют легко окисляемые химические вещества, следовательно, для очистки надо применять биологический метод. В стоках целлюлозно-бумажного комбината значительно больше средне- и трудно окисляемых веществ, следовательно, применять надо химическую очистку.

Исследование органического углерода - показатель на наличие в воде органических веществ. Чем больше обнаруживается органического углерода, тем больше органики в воде. Существуют ориентировочные нормы по органическому углероду. Считается что если он присутствует в пределах 1-10 мг/ л этот водоем чистый, Более 100 - загрязненный.

ССЕ - карбо-хлороформэкстракт. Этот показатель позволяет определить присутствие в воде трудно определяемых веществ: нефтепродуктов, пестицидов, ПАВ. Все эти вещества адсорбируются на угле, а затем экстрагируются. Считается что если ССЕ в пределах 0.15 - 0.16 то этот водоем чистый, 10 и более - водоем загрязнен.

Определение хлоридов и сульфатов. Хлориды дают соленый вкус, сульфаты - горький. Хлориды не должны превышать 250 мг/л, а сульфаты не более 500 мг/л. Чаще всего хлориды и сульфаты в воде минерального происхождения, что связано с почвенным составом, но в отдельных случаях хлориды и сульфаты могут быть показателями загрязнения, когда они поступают в водоемы как загрязнения со сточными водами бань и т.п. Если содержание этих веществ меняется в динамике, то, безусловно, есть загрязнение водоисточника.

Сухой остаток. Если взять 1 литр воды и выпарить, взвесить остаток, то получим вес сухого остатка. Чем больше вода минерализована, тем этот сухой остаток будет больше. По ГОСТу сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л. Потери при прокаливании позволяют судить о количестве органики в остатке (так органические вещества сгорают) Чем больше потерь при прокаливании, тем больше в воде содержится органических веществ. В чистой воде потери при прокаливании не должны превышать 1/3 сухого остатка, то есть 333 мг.

Все эти показатели являются косвенными, так как они не позволяют сами определить те вещества которые вызвали загрязнение. Более прямыми являются бактериологические показатели - индекс и титр бактерий группы кишечной палочки.