Водные объекты и анализ показателей качества воды

Химически чистая вода с формулой Н₂О — это идеал, никогда не достижимый в природных условиях. Главное природное качество воды — универсальный растворитель, поэтому в ней постоянно присутствуют в растворенном виде различные соединения, элементы, ионы и газы. Количественный и качественный состав природной воды зависит от географических условий местности и строения водоносных горизонтов. Некоторое количество растворенной углекислоты из почвы позволяет воде воздействовать на минеральные соли, активно растворяя их по пути своего следования.

Когда вода просачивается через минеральные породы, она обогащается элементами, из которых они состоят. Если на пути воды есть известковые породы, вода обогащается известью, если доломитовые — магнием. Залежи каменной соли или гипса придают воде повышенные концентрации сульфатов и хлоридов, и такая вода считается минеральной.

Любой источник питьевого водоснабжения, в том числе частный колодец, должен быть исследован на показатели качества воды и ее пригодность для использования и питья. По закону «О санитарно-эпидемическом благополучии населения» от 19.04.91 года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» — вода хозяйственно-питьевого назначения относится к пищевым продуктам и должна соответствовать многочисленным санитарно-гигиеническим требованиям.

Показатели качества воды можно разделить на физические, химические и бактериологические.

К ним относят следующие показатели:

• жесткость,
• активная реакция (pH),
• окисляемость (БПК и ХПК),
• минерализация (содержание растворенных солей).

Показатель pH показывает активность ионов водорода (или гидроксид-ионов). При pH=7 вода нейтральная, при pH меньше 7 — кислая, при pH больше 7 —щелочная.

Жесткость — комплексный показатель, в большей степени зависящий от концентрации в воде ионов кальция и магния. Количественно измеряется в мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр). Вода глубоких подземных источников имеет более высокую жесткость (8-10 мг-экв/л), а поверхностных источников — относительно небольшую (3-6 мг-экв/л).

Жесткая вода содержит много растворенных минеральных солей, что при нагревании приводит к образованию накипи. Накипь— твердый нерастворимый осадок на внутренних стенках водопроводных труб, котлов, бытовых нагревательных приборов.

Жесткость воды доставляет много проблем в быту: при стирке и умывании моющие средства хуже пенятся, при готовке еды плохо развариваются овощи, ухудшается вкус напитков.

Вода считается пригодной для питья, если ее жесткость не превышает 7-10 мг-экв/л.

Излишне мягкая вода (менее 1,5 мг-экв/л), также неполезна для здоровья. Такая вода при регулярном употреблении способна вымывать из организма жизненно необходимые ионы кальция, что может привести к остеопорозу, кариесу, сердечно-сосудистым заболеваниям. Это относится и к дождевой воде, которая идеальна для стирки и мытья, но не рекомендуется для регулярных пищевых целей.

Окисляемость характеризует содержание в воде растворенных органических соединений. Высокие показатели окисляемости означают, что вода сильно загрязнена бытовыми стоками. Недопустимо, чтобы в колодец попадали сточные воды с содержанием белков, жиров и углеводов, эфиров, органических кислот, фенолов, нефти, спиртов и т.п.

Минерализация воды показывает содержание в питьевой воде растворенных солей и измеряется в мг/л. Минерализация питьевой воды измеряется по сухому остатку. Поверхностные источники водоснабжения характеризуются невысокой минерализацией, а подземные воды имеют более высокое солесодержание. Рекомендуемый предел минерализации питьевой воды — 1000 мг/л.

Повышение солесодержания ухудшает вкусовые качества воды — она становится горькой или излишне соленой.

Органолептический порог ощущений для хлоридов 350 мг/л, для сульфатов 500 мг/л. Нижний предел солесодержания для питьевой воды, при котором не оказывается негативного воздействия на физиологические процессы в организме —100 мг/л.

Оптимальный диапазон солесодержания в питьевой воде 200-400 мг/л. Содержание ионов кальция должно быть не меньше 25 мг/л, ионов магния — не меньше 10 мг/л.

К ним относят следующие показатели:

Температура колодезной воды должны находится в диапазоне 7-12°С. Если вода теплее, она перестает быть освежающей. Вода холоднее 5°С становится опасной для здоровья из-за риска получить простудное заболевание.

Цветность — это посторонняя окраска воды. Цветность является нежелательным органолептическим показателем. Количественно цветность оценивают в градусах платиново-кобальтовой шкалы.

Мутность — видимое содержание в воде взвешенных веществ. Мутность измеряют в мг/л. Как правило, чистая артезианская и колодезная вода имеет малую мутность.

Присутствие в воде растворенной органики отрицательно влияет на органолептические показатели качества воды. Вода может приобретать посторонний неприятный запах — гнили, земли, рыбы, запах нефтепродуктов, хлорфенола и т.п. Одновременно наблюдается увеличение цветности и повышенная вспениваемость, что в итоге оказывает неблагоприятное воздействие на человека и живые организмы.

Исследованиями установлено, что изменения физических свойств питьевой воды оказывают заметное физиологическое воздействие на организмы: изменяется секреция желудочного сока, повышается или понижается острота зрения, изменяется частота сердечных сокращений.

Бактериологические показатели нормируют содержание в воде бактерий и патогенных микроорганизмов. Микробное число — это число бактерий, содержащееся в 1 мл воды. Для водопроводной воды этот показатель не должен превышать 100.

В поверхностные источники водоснабжения бактерии и микроорганизмы попадают вместе со сточными водами и дождевыми стоками, с животными. Вода из артезианских источников отличается низкими показателями бактериального загрязнения (микробное число не более 30).

Бактерии разделяют на патогенные (болезнетворные), и сапрофитные (осуществляющие переработку отмерших растительных или животных организмов).

Косвенный показатель бактериологического загрязнения воды определяется по содержанию в ней бактерии кишечной палочки. Единица измерения — коли-титр или коли-индекс. Коли-титр — это объем воды (в мл) в котором содержится одна единица кишечной палочки. Для питьевой воды коли-титр должен быть равен 300 или более. Коли-индекс — показатель, обратный коли-титру, или число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды. Коли-индекс для питьевой воды — не более 3.

источник

Основными источниками загрязнения природных вод являются:

1. Атмосферные осадки, несущие огромное количество вымываемых из атмосферного воздуха загрязнителей (поллютантов) промышленного происхождения. Особенно опасны стоки атмосферных и талых вод с городских улиц, промышленных площадок, площадок уничтожения отходов, свалок бытового мусора.

2. Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки.

3. Сельскохозяйственные стоки

4. Промышленные сточные воды.

Основными источниками загрязнения природных вод являются сточные воды. Сточными называются воды, которые отводятся за пределы производственных помещений, промплощадок предприятий и населенных пунктов после использования в производственных, бытовых или коммунальных процессах. По происхождению сточные воды подразделяются на три вида:

· производственные, образующиеся после использования в технологических процессах различных производств — коксохимическом, агломера­ционном, доменном, получения серной и азотной кислот, производствах минеральных удобрений, строительных материалов, при золошлакоудалении, от пылегазоулавливающих установок мокрой очистки, при охлажде­нии оборудования, от регенерации фильтров химводоочистки и т. д.;

· бытовые, образующиеся после использования воды на хозяйст­венные бытовые и коммунальные нужды и подразделяющиеся в зависи­мости от направления использования на фекальные и хозяйственные;

· атмосферные, образующиеся в результате выпадения атмосферных
осадков и стекания их с территории промплощадок предприятий и населённых пунктов; в зависимости от вида осадков атмосферные сточные воды разделяются на дождевые и талые.

Источниками загрязнения являются объекты и процессы, вносящие загрязнения в используемые воды. Загрязнение сточных вод разделяют на три вида:

— вещественное, происходящее за счет попадания в используемую
воду различных веществ, изменяющих ее состав и свойства в сторону
ухудшения;

— тепловое, сопровождающееся поступлением в используемую воду тепла;

— микробное, обусловленное попаданием в воду патогенных и про­чих микроорганизмов.

Загрязняющие сточные воды вещества разделяются на минеральные (частицы песка, глины, горных пород; растворенные соли, щелочи, кис­лоты и другие химические соединения) и органические (частицы угля, нефтепродукты, отходы жизнедеятельности людей и животных, продук­ты разложения растительности и живых тканей и т. д.).

По степени загрязненности сточные воды разделяются на следую­щие виды:

— загрязненные, состав и свойства которых не позволяют использо­вать их без предварительной очистки или превышают по объему и коли­честву нормативы их сброса в природные водные объекты;

— нормативно чистые, образующиеся при охлаждении теплообменных
аппаратов, компрессоров, холодильников и не требующие очистки, с целью дальнейшего их использования или сброса в природные водные объекты;

— нормативно очищенные, получаемые после очистки с целью нормализации их состава и свойств для обеспечения возможности их использования или безопасного сброса в природные водные объекты.

Состав и свойства производственных сточных вод определяются, главным образом, источниками их загрязнения и условиями образова­ния, многообразие которых обуславливает широкий диапазон измене­ния параметров их качества.

Так, например, производственные сточные воды АО «Северсталь» в основном загрязнены взвешенными вещест­вами, нефтепродуктами, сульфатами, соединениями азота, фосфатами, ор­ганическими веществами и тяжелыми металлами. Концен­трации загрязнений превышают предельно допустимые в десятки и даже сотни раз.

Качество воды – совокупность химических, физических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в быту, производстве и т. д.

Качество воды оценивается по многим параметрам, величины которых зависят от назначения воды. Они устанавливаются требованиями Сан-ПиНов, ГОСТов, постановлениями администраций и постоянно корректируются.

Основные требования к качеству воды можно объединить в следующие группы:

1. Физико-химические показатели, определяющие органолептические свойства воды. К ним относятся привкус, запах, мутность, цветность, предельно допустимые концентрации таких компонентов, как железо, марганец, медь, сульфаты, хлориды, фенолы, хлор.

3. Безопасность воды в эпидемическом отношении (определяется количеством микробов в 1 мл воды и содержанием бактерий группы кишечной палочки). Паразитологические показатели (патогенные микроорганизмы не должны обнаруживаться в 25 л питьевой воды).

4. Органическое загрязнение, определяемое по количеству кислорода, необходимому для окисления органических примесей в одном литре воды. Применяются 2 показателя: БПК и ХПК.

5. Показатели токсичности приводятся в виде ПДК веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в нее искусственно.

ПДК вещества в водной среде – это такая концентрация индивидуального вредного вещества, выше которой вода непригодна для водопользования соответствующего вида (хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового или рыбохозяйственного).

С целью гарантирования качества воды в створе водопользования или водопотребления, для каждого предприятия, осуществляющего выпуск сточных вод в водный объект, устанавливается предельно допустимый сброс вредного вещества.

Норматив предельно допустимого сброса (ПДС) представляет собой максимально допустимую массу вещества, которую можно сбрасывать в водный объект в данном его пункте в единицу времени, при которой не происходит нарушение норм качества воды в контрольном створе.

Водопользования – это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации.

Водопотребление – система мероприятий по обеспечению промышленных, хозяйственных и бытовых объектов водой, забираемой из природных водных объектов и используемой для различных нужд. Различают два вида водопотребления:

· возвратное – с возращением забранной воды в источник;

· безвозвратное – с ее расходом на технологические и хозяйственные нужды.

Используемую воду разделяют на питьевую, техническую свежую, оборотную и последовательно используемую. В состав системы водоснабжения входят водозаборные сооружения, насосные станции, станции очистки и водоподготовки, транспортные коммуникации (водопроводы), емкости для хранения воды и вспомогательные сооружения. Каждая система водоснабжения связана с системой водоотведения используемой воды. По своему назначению системы водоснабжения могут быть раздельными и совмещенными, а по способу использования воды они разделяются на прямоточные, с последовательным использованием воды и оборотные. На предприятиях г. Череповца используются в основном совмещенные системы водоснабжения с прямоточным и оборотным использованием воды.

Контроль за составом и свойствами сточных вод ведется как предприятиями, на которых образуются и обрабатываются сточные воды, так и государственными природоохранными организациями. Каждое предприятие имеет схему с точками отбора проб воды для анализов и график отбора проб с перечнем выполняемых анализов. Эти документы утверждаются главным инженером предприятия и согласуются с городским комитетом по охране природы, территориальным центром РосПотребНадзора, МП «Водоканал» в части лабораторного контроля качества сточных вод. АО «Северсталь» проводит ежеденевный контроль своих сточных вод. Перечень анализируемых компонентов определяется спецификой происходящих на предприятии производственных процессов. В АО «Северсталь» контролируют сточные воды на содержание фенолов, бензола, цианидов, сульфидов, нафталина, формальдегида, азота аммонийного. На основании полученных данных аналитического контроля предприятиями проводится статистическая отчетность.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8718 — | 7129 — или читать все.

источник

У природы нет плохой погоды, она есть у человека. Этот пример иллюстрирует всю субъективность, относительность понятия качества применительно к природным объектам, таким как погода, горные породы, древесина, многое другое и, конечно, вода. Понятие качества возникает, когда человек использует среду или материал для своих нужд. Таким образом, «качество воды» появляется тогда, когда её начинают использовать.

Как используется источник жизни:

• питьё человеком (1,5 — 2 литра на одного взрослого человека за один день)
• теплоноситель (нагрев или охлаждение систем, передача тепла, терморегуляция планеты)
• растворитель (способна растворить практически все, что мы видим вокруг себя — вопрос времени)
• питание растений или животных
• резка керамической плитки
• производство водородного топлива

Для обычного человека главный критерий качества — пригодность для питья. С этой точки зрения мы рассмотрим её свойства далее.

Сюда относятся показатели, которые возможно определить органами чувств. К ним относятся вкус, запах, цвет (цветность), мутность (прозрачность или непрозрачность). Часть параметров определяется не только с помощью носа, глаз, языка, но и на аналитическом оборудовании. Например, мутность и цветность определяют используя фотометр, а прозрачность — цилиндр и градировочную шкалу.

Характеризует вкусовые ощущения от попадания жидкости на рецепторы языка. Оценивается в баллах. иногда добавляют описание вкуса, помогающее оценить пригодность для питья, содержание специфических химических веществ.

Оценивают вкус только питьевой воды, к которой относится бутилированная и водопроводная. Некоторые лаборатории определяют вкус только бутилированной при условии предоставления запечатанной тары (бутылки). Это обусловлено заботой о безопасности сотрудников. Представьте себя на месте химика-аналитика, который вынужден пробовать жидкость из неизвестного источника. Курьезные случаи: список параметров анализа «сточки» содержал вкус. Разумеется, никто не пробовал канализационные стоки, это опасно.

Оценивает ощущения от вдыхания пара, образующегося над сосудом, содержащим исследуемую жидкость, через нос. Запах выражают баллами, которые характеризуют интенсивность запаха, а также указывают его характер, например:

• цветочный
• специфичный химический
• болотный
• затхлый
• свежести
• гнилостный

Выделяют специфические запахи химических соединений, например, хлора, сероводорода, фенола. По этой причине определение запаха предшествует определению других компонентов, помогает рассчитать коэффициент разбавления, скорректировать подготовку проб. Определять запах могут только сотрудники, прошедшие специальное обучение. Среди требований к помещению числится обеспечение отсутствия мешающих воздействий, включая цвет стен, а также отсутствие посторонних запахов.

Погрешность определению запаха добавляет использование неправильной тары для отбора. К ней относятся бутылки из-под газированных, ароматизированных напитков. Даже если тщательно вымыть такую тару запах все равно сохранится.

Определяет изменение длины волны светового луча при прохождении через толщу раствора. Проще говоря, сосуд прямоугольной формы (длина большей стороны 1 или 5 сантиметров) заполняют исследуемым раствором, пропускают через него свет, изучают изменение этого света. Исследование проводят на оптическом приборе — фотометре или спектрофотометре. При проведении экспресс-анализа используют сравнение с стандартной шкалой. Это быстро, но не точно.

Чистая вода не имеет цвета, по крайне мере, его не видно, если толщина слоя менее метра. Цветность появляется если раствор содержит соединения, изменяющие окраску. К ним относятся органические вещества (гуминовые, органические красители), минеральные компоненты или их комплексы (большинство металлов образуют окрашенные соединения при взаимодействии с гидроксидом или анионами минеральных кислот). По величине цветности судят об общем содержании «цветных» соединений, отдельные группы не выделяют. Как правило, обращают внимание на специфическую окраску, которая помогает при проведении анализа. Например, ржавая говорит о высоком содержании железа, коричневая — признак гуминовых соединений, синие оттенки — выраженное химическое загрязнение.

Показывает содержание едва заметных взвешенных частиц, которые снижают способность раствора пропускать свет. Это происходит за счет того, что взвесь отражает, рассеивает часть света, проходящего через слой жидкости. Мутность определяют экспресс-методом используя цилиндр с прозрачным дном и бумагу с нанесенным стандартным шрифтом. При таком определении параметр могут называть прозрачностью по шрифту. Мутность не выявляет конкретный компонент, то есть определить характер взвеси определяя только этот параметр невозможно. Он выявляет присутствие посторонних частиц, служит показанием к проведению дополнительных анализов или установке механического фильтра.

К этим параметрам относят все химические соединения, которые можно количественно определить, то есть узнать точную объемную или массовую концентрацию. Их делят на группы, перечисленные ниже. В зависимости от класса вещества, а также объекта исследования различаются методы анализа, подходы, оборудование. 8 из 10 показателей качества относятся к этой группе, поскольку она обширна и система определения нормативных значений (ПДК) для нее наиболее разработана.

К этой группе относятся характеристики, которые описывают не отдельный химический параметр, а набор похожих параметров или результат группы процессов. Их определение дает наибольшее количество информации за наименьшие деньги. На основании результатов этих исследований составляют план дополнительной работы, если требуется.

Также известна как pH или водородный показатель. Характеризует концентрацию (активность) ионов водорода, их баланс с гидроксид ионами. Разработаны ПДК по этому параметру у всех типов вод, с которыми мы сталкиваемся. Отклонение от нейтрального диапазона 6-8 ед.pH говорит о систематических сдвигах состава жидкости, её существенном обогащении химическими компонентами.

Характеризует содержание кальция, магния и стронция. Раздельного определения этих элементов не происходит. Определение жесткости совместно с мерами по водоподготовке предотвращает поломку водонагревательного оборудования, парогенераторов. Накипь на стенках чайника образуется даже при безопасном содержании солей жесткости. Основной метод определения — титрование хелатным соединением в присутствии индикатора. Жесткость уменьшают, используя ион-обменные смолы, которые восстанавливают поваренной солью. Чем выше жесткость — тем больше соли требуется для восстановления.

Показывает содержание легко окисляемого органического вещества. Для определения параметра используют перманганат калия в кислой среде, который окисляет не всю органику. Эту группу разрушаемой таким образом органики составляют углеводы, детергенты (моющие средства), природная органика (гуминовые вещества), фенолы и другие. Повышенное значение окисляемости — повод провести дополнительные исследования содержания органических соединений в образце. Чтобы снизить значение параметра дозируют в воду окислители, такие как перекись водорода, гипохлорит натрия, озон.

Иначе минерализация или солесодержание. Выражает суммарное содержание солей, которые остаются при выпаривании. В зависимости от ожидаемого содержания солей выпаривают от 100 мл до одного литра жидкости. Это занимает много времени. Определяют параметр гравиметрически, при помощи весов, измеряя массу стакана до выпаривания жидкости и после. Метод точен, его легко осуществить на территории лаборатории.

Мы часто встречаем информацию о том, что можно достоверно определить сухой остаток используя кондуктометрический метод (определение электропроводности). Для этого продают специальные солемеры. Пожалуйста, не используйте такие приборы с целью определения жесткости или солесодержания, они не дают точных результатов.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Включают оценку пригодности жидкости для питья по микробиологическим параметрам. Для этого исследуют содержание в образце представителей обобщенных групп микроорганизмов, таких как общее микробное число, колиформные, колиформные термотолерантные бактерии, а также наличие конкретных возбудителей и их паразитов. Подробный материал об этом от нашего микробиологи читайте здесь.

На данный момент разработан набор документов, регламентирующих качество воды в зависимости от её назначения, происхождения, способа использования. Вот некоторые из них:

• Бутилированная первой категории СанПиН 2.1.4.1116-02
• Бутилированная высшей категории СанПиН 2.1.4.1116-02
• Систем централизованного водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-01
• Водные объекты рыбохозяйственного значения Приказ Минсельхоза РФ № 552
• Объекты рекреационного водопользования СанПиН 2.1.5.980-00
• Вода плавательных бассейнов СанПиН 2.1.2.1188-03
• Постановление Правительства РФ № 644 — Ливневые стоки
• Постановление Правительства РФ № 644 — Хозяйственно-бытовые стоки

Подробность и строгость норматива, регламентирующего качество, зависит от количества людей, которые её употребляют. Самыми строгие — для водопроводной и бутилированной воды. Мы не используем при оценке качества норматив для нецентрализованных источников водоснабжения, поскольку он допускает содержание веществ в количестве, наносящем вред здоровью. Это допущение сделано потому, что такую жидкость, по мнению разработчиков, употребляет малое количество людей. Мы не придерживаемся этой точки зрения.

Часть документов предназначена для сохранения окружающей среды. Приказ Минсельхоза РФ № 552 регламентирует состояние водных объектов, в которых выращивают, содержат или добывают рыбу. Состав жидкости, сбрасываемой в водоемы и водотоки рыбохозяйственного назначения должно соответствовать указанным требованиям.

СанПиН 2.1.2.1188-03 и СанПиН 2.1.5.980-00 охраняют человека от вредного воздействия, получаемого в процессе контакта поверхности тела с водой. Включают химические, микробиологические и паразитологические параметры.

Постановление Правительства РФ № 644 описывают процедуру обращения с сточными водами для водопользователей. Там содержится перечень параметров, которые в обязательном порядке нужно анализировать в сточной воде для её сброса в центральную канализацию или ливневые сточные системы. В случае нарушения требований на организацию-нарушителя накладывают штраф.

Часть сокращений используются не только как сленг химиков-аналитиков, но как часть регламентирующих документах. Вот некоторые из них:

ПДК — предельно допустимая концентрация — пороговое значение загрязнителя, после которого его присутствие наносит вред

СанПиН — санитарные нормы и правила — нормативный документ, утверждаемый главным санитарным врачом, действующий повсеместно или в отдельном регионе.

ХПК — химическое потребление кислорода

БПК — биохимическое потребление кислорода

ПО — перманганатная окисляемость

СО — сухой остаток, минерализация

Этот вид анализа проводят по обобщенным показателям, поскольку другие параметры требуют подготовки проб перед инструментальным измерением. Экспресс-анализы, как правило, характеризуются пониженной точностью. Поскольку речь идет о безопасности для здоровья рекомендуется использовать эту форму исследования только если требуется принять срочное решение о прекращении употребления жидкости из сомнительного источника или если того требует компания по установке фильтр-систем. Не стоит путать срочные анализы и выездные исследования, которые проводят сотрудники лаборатории. Последние считают полноценными и применяют, если нет возможности доставить пробы в лабораторию, например для контроля состояния морской воды во время продолжительных рейсов.

источник

Ка́чество воды́ – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01–77). Разные водопользователи предъявляют к качеству воды разные требования. Наиболее высоки требования к качеству воды при производстве медицинских препаратов и электронной техники; наименее чувствительна к качеству воды гидроэнергетика. Во всех этих случаях вода, по сути, является сырьём в производстве или рабочим телом.

Вода широко используется также населением в питьевых и бытовых целях, где требования к качеству регламентируются нормативами. Причём и здесь требования к качеству воды различаются, так что некоторые специалисты предлагают иметь в квартире три трубопровода: для питьевой, бытовой и горячей воды.

Следует также подчеркнуть, что вода не только сырьё и товар, но и среда обитания живых организмов в водных объектах и прибрежной зоне. Требования к качеству воды разных гидробионтов сильно различаются: известны виды рыб, которые могут обитать только в водах, насыщенных кислородом, с малым содержанием солей, органических веществ и отсутствием антропогенных загрязнений. Другие виды хорошо себя чувствуют в мутной и насыщенной органикой воде.

Помимо химического состава воды, важны и так называемые органолептические показатели, т. е. свойства, которые непосредственно влияют на органы чувств человека (обоняние, осязание, зрение): запаха и цвет воды, наличие или отсутствие радужных пятен, сора и пр.

Вследствие разнообразия потребителей невозможно сформулировать единые требования к качеству природных вод, тем более, что требования различных водопользователей к качеству воды часто противоречивы.

Как оценить качество воды для конкретных водопользователей? Определяются её химический состав и физические свойства: температура, запах, вкус, прозрачность, мутность, сухой остаток, растворённый кислород, необходимое количество кислорода для окисления органических веществ, реакция среды, содержание вредных веществ, а также содержание микроорганизмов.

Такие характеристики, как вкус, запах, цветность, мутность определяются экспертным путем. Мутность определяется наличием в воде минеральных и органических взвешенных частиц; они являются также «переносчиками» микроорганизмов и некоторых токсических веществ, например, нефтепродуктов, тяжёлых металлов, которые охотно сорбируются на взвесях.

Частицы взвешенных веществ с размерами более 10 -4 мм задерживаются бумажными фильтрами, и по ним можно судить о загрязнении воды глиной, илом, песком. По сухому остатку определяют количество растворённых, коллоидных и взвешенных веществ в воде, используя для этого метод выпаривания и взвешивания. Вычитая из сухого осадка содержание взвесей, определенное фильтрованием, находят количество растворенных и коллоидных веществ в воде. Коллоиды – вещества, по размерам промежуточные между истинно растворёнными и грубодисперсными компонентами (взвесями) и имеющие размер от 1 до 100 нанометров (1 нм = 10 -9 м). Коллоидные частицы не выпадают в осадок.

Важная характеристика качества воды в природных объектах – содержание растворённого кислорода, которое уменьшается с повышением температуры воды. В обитаемом водоёме концентрация растворённого кислорода в любое время года не должна быть меньше 4 мг/л, иначе происходит гибель некоторых живых организмов. Кислород в воде расходуется на обеспечение жизни гидробионтов, а также для разложения органических веществ.

В природных водах, даже самых чистых, всегда присутствуют органические вещества (ОВ). Измеряют либо суммарное содержание ОВ, либо индивидуальные вещества. Учитывая, что в настоящее время синтезировано несколько десятков миллионов разных веществ, причем подавляющее их количество – органические вещества, полный спектр ОВ в воде определяется редко. Это сложно и дорого. Наиболее распространенными показателями содержания ОВ в воде являются ХПК и БПК. Химическое потребление кислорода (ХПК) – количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ. Для окисления воды используют разные окислители. Бихроматом калия (K₂Cr₂O₇) в крепком растворе серной кислоты (H₂SO₄) окисляется вся органика. Это бихроматная окисляемость (БО). Перманганатная окисляемость (ПО) производится раствором перманганата калия KMnO₄ в сернокислой среде и характеризует легкоокисляемую часть органических веществ, т.е. БО всегда больше ПО.

Для природных вод содержание органики характеризуют также БПК – это показатель биохимической потребности в кислороде. Кислород затрачивается в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов на окисление имеющегося в воде органического вещества. Процесс определения БПК длительный, поэтому, как правило, определяют не БПК – биологическую потребность в кислороде, а БПК_t – биологическое потребление кислорода за t суток, обычно БПК₅ – при окислении в течение 5 суток и БПК₂₀ – при окислении в течение 20 суток. Величина БПК₅ регламентируется в зависимости от категории водоёма: не более 3 мгO₂/дм 3 для водоёмов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мгO₂/дм 3 для водоёмов хозяйственно-бытового и культурного водопользования.

Реакция среды (рН) – показатель, связанный с концентрацией в воде водородных ионов. Он характеризует кислотность воды и имеет важное значение для химической трансформации веществ в воде. Особое значение рН имеет для биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов, осуществляющих биохимическую очистку воды, значение рН должно быть в интервале 6,5–7,5. Питьевая вода должна иметь значение pH от 6,5 до 9.

Бактериологические показатели характеризуют содержание в воде бактерий, в том числе патогенных. Микробное число – это число бактерий, содержащихся в 1 мл воды. Для водопроводной воды этот показатель не должен превышать 100.

В поверхностные водные объекты бактерии и микроорганизмы попадают вместе со сточными водами и дождевыми стоками с водосбора, помимо того, что многие виды входят в постоянный состав присущего каждой конкретной экосистеме сообщества организмов.

Бактерии разделяют на патогенные (болезнетворные) и сапрофитные, осуществляющие переработку отмерших растительных или животных организмов.

Косвенный показатель бактериологического загрязнения воды определяется по содержанию в ней бактерии эшерихия коли – кишечной палочки. Единица измерения – коли-титр или коли-индекс. Коли-индекс – показатель, обратный коли-титру, равен числу кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды. Коли-индекс для питьевой воды – не более 3.

При анализе качества воды определяется содержание в ней вредных веществ в мг/л. Число методов анализа химических веществ в воде чрезвычайно велико. Это связано с тем, что вещества в природной воде – сложная химическая система. Во-первых, это многокомпонентная смесь, включающая минеральные и органически вещества; во-вторых, большинство компонентов содержится в малых и сверхмалых концентрациях; в-третьих, это система, содержащая живые организмы, которые в процессе жизнедеятельности влияют на качество воды.

Определённые при анализе концентрации веществ сравниваются с нормативами содержания вредных веществ в водных объектах – предельно допустимыми концентрациями (ПДК). ПДК устанавливаются исходя из того, что существует некое предельное значение вредного фактора, ниже которого использование воды безопасно.

Поскольку водные объекты могут использоваться в различных целях, то должно быть несколько систем ПДК, регламентирующих отдельные виды водопользования. Однако выполнить такую задачу в нашей стране удалось только для двух классов водных объектов:

• для воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – система ПДК_в, а именно такие концентрации веществ в воде, которые не должны оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, а также не должны ухудшать гигиенические условия водопользования, например при купании;
• для воды водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей, – система ПДК_вр, т.е. концентрации веществ в воде, которые не должны оказывать вредного воздействия на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Систему ПДК используют не только для нормирования качества воды в водных объектах, но и при регулировании водоотведения сточных вод, чтобы все компоненты состава воды не превышали ПДК. Технически можно обеспечить очистку любой воды от любых компонентов до любого уровня, однако эта очистка может быть чрезмерно дорогой.

В производстве и потреблении непрерывно растет разнообразие используемых веществ, соответственно сточные воды становятся всё более многокомпонентными. Очистка стоков, в том числе коммунальных, до уровня ПДК не под силу многим предприятиям. Нарушители платят за сброс загрязнённых стоков, однако до сих пор предприятиям выгоднее эти платежи, чем затраты на очистку воды до установленных нормативов, платежи за загрязнение при их нынешнем уровне не выполняют регулирующую функцию. Основной путь – совершенствовать основные технологии производства, и крайне желательно, чтобы у предприятий был экономический стимул для этого.

Поскольку в природные воды попадают недостаточно очищенные стоки, традиционные технологии водоподготовки для питьевых целей не справляются с очисткой до нормативного

ПДК не учитывают многообразие форм вредных веществ (растворённых, сорбированных, находящихся в комплексной форме и пр.). Разные формы веществ имеют разную токсичность, поэтому их валовое содержание в воде, которое обычно и определяется в лабораториях мониторинга, не даёт объективной картины экологической опасности. Очень существенный недостаток системы регулирования воздействий на водные объекты состоит в том, что ПДК не учитывают взаимного влияния разных веществ при их попадании в организм. Количество ПДК больше 1000: разработано 1073 ПДК_вр и 1356 ПДК_{хоз-пит} (ГН 2.1.5.1315–03). Определить в природной воде все нормируемые компоненты – задача чрезвычайно дорогая и во многом бесполезная, так как в конкретном водном объекте число компонентов, за которыми следует наблюдать, обычно всего несколько десятков.

Возникает задача: дать оценку качества воды, не прибегая к столь сложным и дорогим процедурам, а используя индикаторы качества воды.

В ряду индикаторных характеристик используют дескрипторы, которые определяют качество воды через совокупность измеренных параметров компонентного состояния; наиболее типичный способ их вычисления – это усреднение специального вида.

К одним из наиболее часто используемых дескрипторов относится индекс загрязнения воды ИЗВ (гидрохимический) и индекс сапробности S (гидробиологический).

Индекс загрязнения воды (ИЗВ) определяется как сумма отношений С_i/ПДК_i, где C_i– концентрации веществ, наиболее характерных для данного водного объекта; ПДК_i – ПДК этих веществ.

В зависимости от величины ИЗВ водные объекты подразделяют на классы: очень чистые (ИЗВ 10,0).

Используются и другие дескрипторы, например, комбинаторный индекс загрязнённости, основанный на повторяемости случаев превышения ПДК.

Показатель ИЗВ удобен при отслеживании динамики изменения загрязнённости качества воды, однако может привести к ошибочным оценкам, например при оценке качества многих рек, мало подверженных антропогенным воздействиям, но по природным особенностям содержащих много органических веществ и некоторых металлов (например, железа и марганца). Например, р. Пра, левый приток р. Оки, протекающая по территории двух Национальных парков – «Мещёра» и «Мещёрский», относится, по данным Росгидромета к чрезвычайно грязным (ИЗВ=22,2; 7 класс загрязнения): сток реки формируется на болотистом водосборе, поэтому в воде содержится много органических веществ природного происхождения.

При оценке качества воды иногда используется более широкий спектр веществ. Наиболее полной является классификация качества воды, разработанная в 1980-е гг. в ряде восточноевропейских государств, в которой выделено 6 классов качества вод: I – вода очень чистая; II – чистая; III – очень незначительно загрязнённая; IV – незначительно загрязнённая; V – сильно загрязнённая; VI – очень сильно загрязнённая.

При использовании этой классификации требуется наличие данных регулярных наблюдений по 43 показателям. Учитываются основные группы загрязняющих веществ, характерных для большинства антропогенно нагруженных водных объектов. Однако и эта система имеет те же недостатки, что и ПДК.

Экологическое состояние водного объекта нельзя оценить только на основании гидрохимических показателей; наиболее часто для этого применяется так называемый индекс сапробности S _{водного объекта}, который рассчитывают, исходя из индивидуальных характеристик различных водных сообществ (фитопланктона, перифитона и др.), обитающих в водоёмах.

При этом учитывается способность конкретного вида, обнаруженного в водном объекте, обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Индекс S характеризует трофический статус водоёма, т. е. насыщенность его организмами, образующими цепочки питания. В соответствии с численным значением индекса S нормируется качество воды. Выделяют следующие классы качества воды: очень чистые (ксеносапробные), чистые (олигосапробные), умеренно загрязнённые (a-мезосапробные), тяжело загрязнённые (b-мезосапробные), очень тяжело загрязнённые (полисапробные), очень грязные (гиперсапробные).

Однако и индекс сапробности не является универсальным, так как характеризует только уровень эвтрофирования водного объекта, т. е. насыщенность его органическим веществом, и не касается безопасности для организмов воды водного объекта. Кроме того, индекс сапробности не позволяет найти в воде конкретные компоненты, которые ухудшают её качество.

Для оценки загрязнённости воды токсичными веществами используется метод биотестирования, основанный на реакциях определенных организмов, культивируемых в стандартных условиях и помещаемых в конкретную пробу воды.

Таким образом, не существует единой универсальной системы оценки качества воды.

Но проблема качества – не только и не столько в трудностях его количественной оценки. Проблема в необходимости непрерывного улучшения качества воды загрязнённых водных объектов путём снижения антропогенной нагрузки и их приближения к естественному состоянию.

Важным принципом современной экологической парадигмы является следующее утверждение: невозможно достичь улучшения «общественного здоровья людей» без общего улучшения экологического состояния окружающей природной среды в целом и водных объектов в частности.

источник

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 Turb >
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.

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.

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, вяжущий и т.п.). Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20 °С и оценивают по пятибалльной системе, согласно ГОСТ 3351-74*.

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- .

Запах – показатель качества воды, определяемый органолептическим методом с помощью обоняния на основании шкалы силы запаха. На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значения рН и целый ряд прочих факторов. Интенсивность запаха воды определяют экспертным путем при 20 °С и 60 °С и измеряют в баллах, согласно требованиям.

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 второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.