Лекция 18 - 4 ЧАСА (2 часа): Показатели, определяющие качество воды

 1. Оценка степени загрязнения поверхностных и подземных вод по различным показателям
2. Микробиологические показатели качества воды. Органолептические свойства воды.
3. Неорганические показатели качества. Анализ содержания органических веществ.

1. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПО РАЗЛИЧНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

Опробование и оценку загрязненности поверхностных и подземных вод при инженерно-экологических изысканиях следует производить для:

- оценки качества воды источников водоснабжения и выполнения требований к соблюдению зон санитарной охраны водозаборных сооружений;

- оценки качества воды, не используемой для водоснабжения, но являющейся компонентом природной среды, подверженным загрязнению, а также агентом переноса и распространения загрязнений.

Гидрологические исследования водного режима, гидрохимические и гидробиологические исследования водных объектов при комплексном проведении инженерных изысканий следует выполнять в составе гидрометеорологических изысканий. Опробование и оценку качества поверхностных и подземных вод, используемых как источник водоснабжения для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых нужд, рекреационных и других целей, следует осуществлять в соответствии с установленными санитарными нормами и государственными стандартами качества воды по ПДК применительно к видам водопользования.

 

Отбор проб воды из поверхностных водотоков (реки, ручьи), водоемов (пруды, озера, водохранилища), накопителей сточных вод, коллекторов и их анализ следует производить в соответствии с установленными государственными стандартами, нормативно методическими и инструктивными документами Росгидромета, Госкомприроды, Госкомрыболовства и Минздрава России. При проведении комплексных изысканий опробование поверхностных водотоков и водоемов производится в составе гидрометеорологических изысканий.

 Объем проб для экологической оценки загрязнения питьевой воды и водоисточников питьевого и рекреационного назначения должен составлять не менее 3 л.

 Список наиболее значимых в гигиеническом отношении загрязняющих воду веществ и их ПДК, а также контролируемые показатели качества воды, используемой для хозяйственнопитьевого назначения, приведены в табл. 2.5 и 2.6.

 Таблица 1

Список наиболее значимых в гигиеническом отношении веществ, загрязняющих поверхностные и подземные воды

 

NN п/п	Вещество	ПДК в воде по санитарно-токсикологическому признаку вредности, мг/л	Класс опасности
1	Акриламид	0,01	2
2	Алюминий	0,5	2
3	Анилин	0,1	2
4	Ацетонциангидин	0,001	2
5	Барий	0,1	2
6	Бензол	0,5	2
7	Бенз(а)пирен	0,000005	1
8	Бериллий	0,0002	1
9	Бор	0,5	2
10	Бром	0,2	2
11	Висмут	0,1	2
12	Вольфрам	0,05	2
13	Гексаметилендиамин	0,01	2
14	ДДТ	0,1	2
15	Диметиламин	0,1	2
16	Диметилдиоксан	0,005	2
17	2,5-Дихлорнитробензол	0,1	2
18	Дихлорэтан	0,02 (ОБУВ)	2
19	Дихлорэтилен	0,0006 (ОБУВ)	1
20	Диэтилртуть	0,0001	1
21	Кадмий	0,001	2
22	Кобальт	1,0	2
23	м- и п- Креозол	0,004	2
24	Литий	0,003	2
25	Нитраты	10,0	2
26	м- и п- Нитрофенол	0,06	2
27	п- Нитрофенол	0,02	2
28	Пентахлорбифенил	0,01	1
29	Пиридин	0,2	2
30	Ртуть	0,0005	1
31	Свинец	0,03	2
32	Стронций	7,0	2
33	Сурьма	0,05	2
34	Таллий	0,0001	1
35	Тетрахлорбензол	0,02	1
36	Тетрахлорэтилен	0,02 (ОБУВ)	2
37	Тетраэтилсвинец	Отсутствие	1
38	Трикрезилфосфат	0,005	2
39	Трихлорбифенил	0,001	1
40	Фтор	1,5	2
41	Хлороформ	0,06 (ОБУВ)	2
42	Четыреххлористый углерод	0,006 (ОБУВ)	2
43	Этилмеркурхлорид	0,0001	1

 

2. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ. ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ.

 Микробиологические показатели воды

Регулярное потребление воды – это необходимость для человеческого организма. Установлено, что в среднем человек пьет до 2,5 литров воды в день. При этом она используется и во многих других направлениях деятельности, в том числе при приготовлении пищи или купании. Однако далеко не каждый источник соответствует установленным требованиям санитарных служб.

Неудовлетворительное качество, связанное в том числе с наличием патогенных микроорганизмов в водопроводной и сточных водах, может привести к негативным последствиям, среди которых наиболее опасным является риск появления заболеваний. Это означает, что качество жидкости напрямую влияет на самочувствие, функционирование организма, а также продолжительность человеческой жизни.

 Микробиологические показатели делятся на несколько основных категорий:

1.Общее микробное число,

2.Бактерии группы кишечной палочки,

3. Колиформы,

4. Колифаги,

5. Цисты лямблий.

 В определенных случаях могут осуществляться исследования с целью проверки паразитологических и радиологических показателей.

 В целом оценка качества по данным санитарно-эпидемиологическим направлена на выявление в исследуемом образце микроорганизмов, имеющих непосредственную связь с человеческим организмом. Для измерения числа микробов используются две основных единицы — КОЕ/мл и БОЕ/мл. Первая позволяет установить число микробных клеток, вторая – вирусных частиц.

 Общее микробное число (ОМЧ) – один из самых популярных показателей, использующийся для выявления бактерий, которые потенциально могут причинить вред здоровью. Это связано с тем, что высокое общее микробное число является свидетельством загрязнения органическими веществами. Однако, помимо патогенных бактерий, среди которых можно отметить E. coli, в них могут быть и безвредные.

 Общие колиформные бактерии (ОКБ). Анализ воды на ОКБ производится чаще всего из проб колодцев, скважин и родников. В группу входят преимущественно бактерии семейства Enterobacteriacea, которые в ряде случаев указывают на стабильную микрофлору желудка. Однако, превышение показателей ОКБ может означать вероятность фекального загрязнения. При этом в группу могут входить и свободнодвижущие микробы, не представляющие какой-либо опасности для человека. Наличие тех или иных микроорганизмов подтверждается или опровергается в ходе лабораторных исследований.

ОКБ являются своеобразным индикатором качества, в особенности при определении эффективности работы очистных систем от фекальных бактерий. Это связано с легкостью их обнаружения и дальнейшего количественного подсчета. Являясь грамотрицательными палочками, они не образуют спор и активно развиваются в условиях лактозной среды – это учитывается лаборантами при проведении исследований.

 Термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ) – одна из разновидностей колиформов, которая является более точным индикатором загрязнения, так как указывает на недавнее фекальное загрязнение. При этом данные микроорганизмы выделяются простотой обнаружения, за счет чего высоко оцениваются специалистами. Чаще всего при определении ТКБ выявляется кишечная палочка, относящаяся к роду Escherichia coli.

 Колифаги представляют собой вирусы палочки Эшерихия коли и задействуются в качестве более точного способа выявления загрязнителей жидкости. С учетом того, что вирусные частицы отличаются большей устойчивостью к воздействиям окружающей среды, нежели бактерии, данный показатель является индикатором давнего загрязнения. Присутствие колифагов в свою очередь доказывает присутствие опасных для человеческого организма энтеровирусов.

Проведение данного исследования осуществляется в случае, если в прошлом проверка источника не проводилась. Также при помощи анализа воды на наличие колифагов можно оценить эффективность применяемых методик очистки источников и систем подачи воды.

 Микробиологические показатели питьевой водопроводной воды нормированы ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». Общая бактериальная обсемененность (микробное число) не более 100 клеток в 1 г, коли-титр – не менее 300 мл, коли-индекс – не более 3.

 Органолептические показатели воды - это те параметры качества воды, которые влияют на ее потребительские свойства. Эти свойства влияют на органы чувств человека - обоняние, осязание, зрение. Таким образом к органолептическим показателям относятся: запах, привкус, цветность, мутность, прозрачность.

Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов или появляться при их отмирании - это естественные запахи. Запах воды в водоеме может обуславливаться также попадают в него стоками канализации, промышленными стоками - это искусственные запахи. Сначала дают качественную оценку запаха по соответствующим признакам:

 1. болотный,

 2. землистый,

3. рыбный,

 4. гнилостный,

 5. ароматический,

 6. нефтяной и т. д.

 Запах определяют при комнатной температуре (15-20С) и при нагревании до 60 С. При комнатной температуре запах определяют из бутылки, в которой доставлена проба. Открывают бутылку и слегка втягивают в нос воздуха у самой горловины.

 Определение запаха при нагреве производят в колбе с широким створом емкостью 150-200 мл, в которую помещают 100 мл исследуемой воды, помещают на электрическую плитку и подогревают до 50 °. Затем круговыми движениями взбалтывают воду и определяют запах.

 

нтенсивность запаха	Характер появления запаха	Оценка интенсивности, балл
форуме	Запах не ощущается
очень слабая	Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании
слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание
заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья
очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

 

Запах по характеру делятся на две группы, описывая его субъективно по своим ощущениям:

 

1. Природного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от воздействия грунтов, водной растительности и т.д.)	2. Искусственного происхождения (Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды)
землистый, Гнилостный, Плесневый, Торфяной, Травянистый и др.	нефтепродуктов (Бензиновый и др.) - Хлорный, Уксусный, Фенольный и др.

Можно количественно определить интенсивность запаха как степень разбавления анализируемой воды водой, лишенной запаха *. При этом определяют «пороговое число» запаха N:

 Определение вкуса и привкуса.

Вкус воды определяется растворенными в ней веществами органического и неорганического происхождения и различается по характеру и интенсивности.

Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, терпкий и т.п.).

 

Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20 С и оценивают по пятибалльной системе, согласно нижеследующей Таблице

Интенсивность вкуса и привкуса	Характер появления вкуса и привкуса	Оценка интенсивности, балл
форуме	Вкус и привкус не ощущаются
очень слабая	Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но выявляются при лабораторном исследовании
слабая	Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание
заметная	Вкус и привкус легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде
Отчетливая	Вкус и привкус обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья
очень сильная	Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению

Воду в количестве около 15 мл набирают в рот, держат несколько секунд, глотать ее не нужно. Для питьевой воды допускаются значения показателей вкуса и привкуса не более 2 баллов. При определении вкуса и привкуса воду проглатывать!

 Прозрачность. Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена ​​их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

 Существуют несколько методов определения прозрачности воды.

 Ø По диску Секки. Чтобы измерить прозрачность речной воды, применяют диск Секки диаметром 30 см, который опускают на веревке в воду, прикрепив к нему груз, чтобы диск шел вертикально вниз. Вместо диска Секки можно применять тарелку, крышку, миску, положенные в сетку. Диск опускается до тех пор, пока он не будет виден. Глубина, на которую вы опустили диск, и будет показателем прозрачности воды. Измерение повторяют несколько раз, так как возможно мешает влияние отражения света от водной поверхности. Для значений, меньших 1 м, результат приводят с точностью до 1 см; для значений больших, чем 1 м, - с точностью до 0,1 м. Данный метод удобен тем, что позволяет использовать для анализа мосты, наклонены над водой деревья, обрывистые берега и др.

 Ø По кресту. Находят предельную высоту столба воды, через которую просматривается рисунок черного креста на белом фоне с толщиной линий равной 1 мм, и четырех черных кружочков диаметром равным 1 мм. Высота цилиндра, в котором проводится определение, должно быть не менее 350 см. На дне его расположена фарфоровая пластинка с крестом. Нижняя часть цилиндра должна быть освещена лампой в 300 Вт

 Ø По шрифта. Исследуемую воду перемешивают и наливают в прибор Снеллена на высоту 30 см, под прибор подкладывают шрифт. При плохой видимости шрифта воду сливают через тубус и находят ту высоту при которой возможно четко различить шрифт. Прозрачность выражают в сантиметрах с точностью до0,5 см. Определение следует производить в хорошо освещенном помещении, но не на прямом солнечном свете.

 Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Степени прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускается в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней толщины высотой 3.5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.

 Мутность и прозрачность

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. Прозрачность, или светопропускание, воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют рядом с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, которые трудно выявить вышеуказанными методами. Прозрачность определяют приведенным выше методом с использованием диска Секки, а также по высоте столба воды, который позволяет различать на белой бумаге стандартный шрифт. Следует отметить, что на прозрачность воды может влиять не только наличие взвешенных частиц, но и окраску (цветность) воды.

Мутность воды обусловливают и некоторые другие характеристики воды - такие, как:

 - Наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, достигая в миллиметрах;

 - Взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси, - определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привеса высушенного фильтра. Этот показатель обычно малоинформативен и имеет значение, главным образом, для сточных вод;

 - Прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который можно различать узнаваемый знак (отверстия на диске, стандартный шрифт, крестообразная метка и т.п.).

 Мутность определяют фотометрически (турбидиметрически - по ослаблению проходящего света или нефелометрическому - по светорассеяния в отраженном свете), а также визуально - по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке. В последнем случае пробу описывают качественно следующим образом: прозрачная; слабо опалесцирующая; опалесцирующая; слабо мутная; мутная; очень мутная (ГОСТ 1030). Указанный метод мы и приводим далее в качестве наиболее простого в полевых условиях

 3. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА КАЧЕСТВА ВОДЫ. АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ.

 Здесь собраны вещества и элементы из раздела неорганической химии. К ним относятся металлы, анионы неорганических кислот, растворенные газы. Несмотря на то, что неорганических веществ меньше, чем органических они широко распространены и активно растворяются в воде. С этим связан интерес к этой группе показателей.

 Железо Распространенный элемент земной коры. Деятельность человека, растворение горных пород, биологическая активность приводят к распространению элемента в жидкой среде. Повышенное содержание железа характеризует природные воды Москвы и Московской области. Это обусловлено режимом увлажнения, активной миграцией элемента из почвы в водоносные горизонты. Повышенное содержание железа — обычное дело для скважин различной глубины. Туда железо попадает из вмещающих пород, растворяясь при преобладании восстановительной обстановки. После вскрытия скважины туда попадает кислород, железо окисляется — жидкость становится «ржавой». По этой причине состав новых скважин динамичен, в связи с чем, требует постоянного контроля.

 Марганец. По распространению занимает четырнадцатое место среди элементов. Элемент-спутник железа. Образует характерный черный налет на поверхности, подвергающейся переменному увлажнению-высыханию. Убирается вместе с железом. Вызывает неприятные последствия для здоровья при систематическом употреблении, включая болезнь Паркинсона.

 Ртуть. Высокотоксичный тяжелый металл. Деятельность человека, связанная с производством, применением оружия, добычей, переработкой металлов и так далее приводит к попаданию ртути в окружающую среду. Вызывает тяжелые нарушения работы организма при употреблении внутрь с питьём или пищей. Метал, который образует металлорганические соединения, обладающие более высокой токсичностью и миграционной способность.

 Алюминий. Самый распространенный металл на Земле. Неотъемлемый компонент нескольких сотен минералов. Образует комплексные соединения с органическими веществами, после чего мигрирует внутри водоносных горизонтов, с током рек и ручьев. Наиболее токсичен при значении водородного показателя меньше 5 ед.pH (кислая среда) и при попадании в желудок.

 Сульфаты Соли сильной серной кислоты. Образуются при разрушении минералов, содержащих сульфаты. Появляются после окисления моно- и диоксида серы, которые выбрасываются в атмосферу промышленными предприятиями. Совместно с магнием оказывают слабительный эффект. Малотоксичны. Присутствуют в минеральной воде в количестве до 1 грамма на литр, обуславливают сульфатный тип минерализации.

 Нитраты. Анионы сильной азотной кислоты. Хорошо растворимы, активно насыщают жидкую фазу мигрируя из почвы, пород, биогенных объектов. Вместе с аммонием служат источником азотного питания растений. При избытке в природных водах приводят к эвтрофикации (избыточному развитию растений, водорослей, заболачиванию). Токсичны, представляют опасность для грудных детей и пожилых людей.

 Хлориды. Соли сильной, минеральной соляной кислоты. Поваренная соль — хлорид натрия — используется при приготовлении пищи, широко распространен. Совместно с сульфатами, хлориды составляют основу минерализации природных вод южных регионов. В сочетании с натрием участвуют в регулировании водного баланса организма, при избыточном поступлении вызывают накопление жидкости, отеки, отягощение работы сердца.

 Анализ содержания органических веществ

Раздельное определение органических компонентов проводят на хроматографах. Этот процесс сводится к следующему: исследуемый раствор пропускают через сорбент, который обменно задерживает целевой компонент. Этот процесс приводит к концентрированию этого соединения, разделению похожих веществ внутри потока и его определению на детекторе. Изучают параметры удерживания, массу, заряд, конфигурацию целевого компонента. По сочетанию факторов определяют концентрацию молекул в растворе. Три из четырех опасных соединений, негативно влияющих на организм человека, относятся к классу органических веществ. Стоимость хроматографического оборудования превышает 4 миллиона рублей за одну машину, поэтому определение представителей этой группы стоит дорого.