Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В конце 20-го века со всей остротой встала проблема обеспечения всего населения планеты доброкачественной питьевой водой, которую можно отнести к первостепенной и самой приоритетной для человечества. Установлено, что 1100 млн. людей на Земле не обеспечено доброкачественной водой. Эта проблема остается актуальной и в начале 21-го века.

Вода относится к основным факторам, влияющим на здоровье людей. Отрицательное воздействие на организм человека могут оказывать не только вещества-загрязнители, но и естественные компоненты природных вод, если их концентрация значительно выше или ниже содержания необходимого для нормальной жизнедеятельности человека.

Пресная вода на нашей планете составляет только 2,5% мировых запасов, вся остальная масса - соленые воды морей и океанов. Учитывая, что 75% пресной воды «законсервировано» в горных ледниках и полярных шапках, 24% находится под землей в виде грунтовых вод, 0,5% рассредоточено в почве в виде влаги, получается, что на наиболее доступный и дешевый источники воды - реки, озера и прочие наземные водоемы приходится чуть больше 0,01% мировых запасов воды. Как видите, фраза «самые ценные ресурсы -- водные» - не пустой звук.

Однако эти самые ценные ресурсы, увы, уже не обладают высоким качеством. Как известно, количество воды на Земле неизменно, меняются только ее. Так, у воды, выпавшей на сушу в виде дождя, есть два пути: в первом варианте она, собираясь в ручьи и реки, попадает в озера и водохранилища, так называемые поверхностные источники водозабора, во втором вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Собственно, поверхностные и грунтовые воды и составляют два основных источника водоснабжения.

Оба вида воды имеют свои проблемы. Качество поверхностной воды из открытого источника зависит от количества и частоты осадков, и, разумеется, от экологической ситуации в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц (пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры и более крупные микроорганизмы). Из океана в дождевые воды при испарении поступают ионы натрия, магния, кальция и калия, а также хлорид- и сульфат- ионы). Промышленные выбросы в атмосферу добавляют в «коктейль» органические растворители и оксиды азота и серы (кстати, это и есть основная причина выпадения «кислотных дождей»). Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве. В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.

Большая часть дождевой и талой воды просачивается в почву, где растворяет содержащиеся в почвенном слое органические вещества. Конечно, природа позаботилась о всего рода «фильтре» - залегающие глубже песчаные, глинистые и известняковые слои отфильтровывают органические вещества, но вода начинает насыщаться солями и микроэлементами. В наиболее существенных количествах в грунтовых водах содержатся, как правило, кальций, магний, железо и в меньшей степени марганец (катионы). Вместе с распространенными в воде карбонатами, гидрокарбонатами, сульфатами и хлоридами они образуют соли, концентрация которых в воде от глубины слоя: в наиболее «старых» глубоких водах концентрация солей настолько велика, что вода становится явственно солоноватой. К этому типу относятся большинство известных минеральных вод. Наиболее качественную воду получают из известняковых слоев, но глубина их залегания может быть достаточно большой и добраться до них -- удовольствие не из дешевых. Соответственно, грунтовые воды характеризуются достаточно высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и практически полным отсутствием микроорганизмов [2].

Ситуация с питьевой водой в России характеризуется как критическая - это прямая угроза здоровью населения. В связи с этим Государственной думой разработан проект Федерального закона «О питьевой воде», в котором впервые в нашей стране предпринята попытка правового регулирования в сфере питьевого водоснабжения. С 1 января 2007 года действует новый «Водный кодекс», который является законодательным актом по водопользованию.

Природная питьевая вода является безальтернативным условием существования людей на Земле, важнейшим фактором их экологической безопасности и здоровой жизни. Но в настоящее время наблюдается общая нехватка, постепенное уничтожение и растущее загрязнение источников пресной воды. Это свидетельствует об отсутствии у населения соответствующей информации и знаний о необходимости и способах защиты водоисточников.

Россия богата водными ресурсами (около 20 % мировых запасов пресных поверхностных и подземных вод), но все возрастающее их загрязнение промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми отходами вызывает опасение за водно-экологическую обстановку многих регионов.

В Водном кодексе Российской Федерации говорится, что «воды являются важнейшим компонентом окружающей и природной среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивают экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование животного и растительного мира».

На необходимость осуществления мер по коррекции поступления биогенных элементов, в том числе йода и других микронутриентов, указано в постановлении Правительства РФ от 5 сентября 1999 г. № 1119 «О мерах по профилактике заболеваний, связанных с дефицитом йода».

Несмотря на создавшееся положение, в большинстве субъектов РФ не принимаются действенные меры как по проведению своевременного ремонта и реконструкции разводящих сетей и водоочистных сооружений, так и по использованию имеющихся возможностей восполнения дефицита в организме биогенных элементов за счет рациональных поставок доброкачественной бутилированной питьевой воды.

Цель работы: провести оценку физико-химического состава питьевой воды п. Новоорск.

Задачи:

1. По литературным данным изучить влияние воды на состояние здоровья человека;

2. Рассмотреть характеристики качества питьевой воды;

3. Оценить качество питьевой воды исследуемой территории;

4. Осуществить мониторинг качества воды за период с 2012 по 2014 годы.



1. Сведения о влиянии воды на здоровье человека

Прописная истина гласит - «человек состоит из воды». Мозг взрослого человека состоит из воды на 74,5%, кровь -- на 83%, в мышцах воды 75,8%, в костях -- 22%. Человеческий зародыш -- сплошная вода: в трехдневном эмбрионе ее 97%, в трехмесячном -- 91%, а в восьмимесячном -- 81%. Потеря всего 3% воды организмом лишает человека возможности бегать, 5% -- лишает возможности переносить существенные физические нагрузки, а потеря организмом 10% воды представляет опасность для жизни [2].

Достаточное поступление воды в организм является одним из основных условий здорового образа жизни. Вода активно участвует в химических реакциях, проходящих в нашем теле, доставляет питательные вещества в каждую клетку, выводит токсины, излишки солей.

Определенное и постоянное содержание воды - одно из необходимых условий существования живого организма. Человек чрезвычайно остро изучает изменение содержание воды в организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды до 2% массы тела (1-1,5 л.) появляется жажда, при утрате 6-8 % наступает полуобморочное состояние, при нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание, при потере воды в объеме 12 % от массы тела человек погибает.

Недостаточное потребление воды нарушает нормальную жизнедеятельность организма: появляется и снижается работоспособность, нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, замедляется течение биохимических реакций, увеличивается вязкость крови, что создает, условия образования тромбов. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание постоянной температуры тела. Поскольку мозг на 75% состоит из воды, относительное его обезвоживание вызывает у клеток мозга сильнейший стресс. Обезвоживание негативно влияет на важнейшие функции организма, ослабляя его и делая уязвимым для болезней.

В РФ так же имеют место значительные затраты, связанные с компенсацией негативного влияния на здоровье людей питьевой воды, не соответствующей гигиеническим требованиям по содержанию основных биогенных элементов. Свыше 65% населения РФ проживает в условиях дефицита йода, что в ряде случаев является причиной развития врожденных аномалий, повышенной перинатальной смертности, снижения умственных способностей у детей и взрослых, глухонемоты.

В РФ практически повсеместно имеется недостаток фтора в питьевой воде, что обусловливает заболеваемость более 60% детей кариесом зубов, а в Оренбургской области до 90-98 %.

Избыток кальция и повышенная жесткость в подземных источниках питьевой воды увеличивает риск развития мочекаменной болезни, приводит к нарушению состояния водно-солевого обмена, раннему обызвествлению костей, замедлению роста скелета у детей.

Установлена связь дефицита селена со снижением устойчивости организма к развитию заболеваний, с ростом сердечно-сосудистой патологии и онкологических заболеваний, снижением иммунной реактивности организма и повышением детской смертности.

Около трети водопроводов РФ подают воду с повышенным содержанием железа, что способствует развитию аллергических реакций, болезней крови. В ряде населенных мест, использующих подземные водоисточники, отмечаются повышенные уровни содержания натрия, хлоридов и сульфатов, что увеличивает число заболеваний гипертонической болезнью и желудочно-кишечного тракта.

Вместе с тем, по данным Института питания РАМН, в настоящее время недостаток поступления биогенных элементов с пищевыми продуктами составляет: по кальцию -- 30-40%, по йоду -- 80%, по селену -- 80-100%, что определяет необходимость их восполнения с питьевой водой.

Влияние недоброкачественной воды на здоровье населения может проявляться по-разному:

1) в виде инфекционных заболеваний и инвазий;

2) неинфекционных заболеваний химической этиологии, в том числе эндемических;

3) неприятных психических ощущений, вызванных плохими органолептическими свойствами воды, иногда достигающих такой силы, что люди отказываются ее пить. Именно в предупреждении таких отрицательных последствий для здоровья населения состоит гигиеническое, в том числе эпидемическое и эндемическое значение воды.



2. Характеристика отдельных показателей качества питьевой воды

2.1 Качество питьевой воды

Традиционно для оценки качества воды в водном объекте или в источнике водоснабжения, если речь идет о получении воды для питья, используются физико-органолептические, химико-органолептические и санитарно-бактериологические показатели. К физико-органолептическим показателям качества воды относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность. Химико-органолептические показатели характеризуют химический состав воды. Обычно к их числу относят водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), а также содержание главных ионов. К санитарно-бактериологическим показателям относят общую бактериальную загрязненность воды и загрязненность ее кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных микрокомпонентов. В зависимости от загрязненности водного объекта и назначения воды предъявляются и дополнительные требования к ее качеству.

Остановимся подробнее на таких терминах, как качество, показатели качества и нормы качества воды.

Качество -- это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования.

Показатели качества -- это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды.

Нормы качества -- это установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования.

Показатели качества и нормы качества воды не являются жестко установленными и неизменными. С ухудшением состояния окружающей среды в результате ее загрязнения, установлением причинно-следственной связи между количественной и качественной характеристиками загрязнения и негативными изменениями изменяются показатели и нормы качества. Как правило, они становятся более жесткими. В то же время на эти показатели и нормы непосредственное влияние оказывает экономическая целесообразность. Можно научно обосновать высокие нормы качества питьевой воды, но высокая стоимость производства воды такого качества не позволит обеспечить массовый ее сбыт.

Дефицит пресной воды приводит к необходимости использования для питьевых целей очищенных сточных вод, которые в основном и пополняют запасы грунтовой воды. К 2000 г. из 24 крупнейших городов мира 12 будут находиться в Азии, в районах с ограниченными водными ресурсами. Вполне вероятным решением проблемы дефицита пресной воды будет использование для питьевого водоснабжения очищенных и рециркуляционных сточных вод [7].

2.2 Эпидемическое значение воды

Роль воды в механизме передачи возбудителей кишечных инфекций, развития эпидемий и пандемий человечество осознало задолго до открытия патогенных микроорганизмов. Тем не менее, сегодня эта проблема остается весьма актуальной, несмотря на распространение централизованного водоснабжения населенных пунктов и усовершенствование методов обеззараживания. Поэтому при решении вопросов по обеспечению населения водой, прежде всего необходимо предотвратить появление и распространение возбудителей инфекционных болезней, способных передаваться через воду. Это достигается постоянным обеспечением населения доброкачественной водой в достаточном количестве. При нарушении тех или иных гигиенических требований и санитарных правил, как во время организации водоснабжения населенного пункта, так и при дальнейшей эксплуатации водопровода, может возникнуть чрезвычайно опасная, даже катастрофическая ситуация.

Так, например, пониженное содержание фтора в питьевой воде способствует разрушению зубной эмали и развитию стоматологической патологии. Недостаток йода, что характерно для нашего эндемичного в этом плане региона, вызывает заболевания щитовидной железы.

Бактериальное загрязнение природных вод представляет собой опасность возникновения и распространения инфекционных заболеваний, включая особо опасные инфекции.

Содержание в природных водах солей тяжелых металлов, остатков нефтепродуктов и прочих вредных примесей может вызывать онкологическую патологию и множество других опасных болезней. Население наиболее подвержено заболеванием почечно-каменной болезни, предопределяемой составом употребляемой воды [5].

2.3 Хозяйственно-бытовое и народнохозяйственное значение воды

Гигиеническое значение воды не исчерпывается лишь ее физиологической ролью и непосредственным влиянием на здоровье населения. Большое ее количество расходуется на гигиенические, хозяйственно-бытовые и производственные нужды. Так, использование воды в достаточном количестве способствует формированию навыков личной гигиены. Воду широко используют для оздоровительных целей, во время проведения спортивных мероприятий, для гидротерапии в лечебно-профилактических учреждениях. Вода играет важную роль в создании оптимальных бытовых условий в жилых домах, общественных, в том числе лечебно-профилактических, учреждениях, на промышленных предприятиях. Ее используют для влажной уборки помещений, поддержания в чистоте предметов быта и ухода, стирки белья, приготовления пищи, мытья посуды и др.

Воду используют для производственных нужд на всех без исключения промышленных предприятиях. Иногда технологические процессы предусматривают использование не просто водопроводной воды, а специально подготовленной: деминерализованной, деионизированной, умягченной воды. Строгие требования к качеству воды следует предъявлять в текстильной промышленности в процессе производства и крашения тканей, на фармацевтических предприятиях во время изготовления лекарственных средств, в пищевой промышленности при приготовлении продуктов питания и напитков, в атомной энергетике и т. п. В больших количествах ее используют в сельском хозяйстве (для орошения в растениеводстве и садоводстве, в теплицах, птицеводческих и животноводческих комплексах). Много водопроводной воды тратят на мытье улиц и орошение зеленых насаждений в пределах населенных пунктов. Обязателен так называемый пожарный запас воды.

Таким образом, трудно переоценить значение воды для обеспечения жизнедеятельности человека, сохранения и укрепления здоровья населения, обеспечения высокой степени санитарного благоустройства населенных пунктов, создания санитарных условий для проживания и удовлетворения народнохозяйственных нужд общества.

Питьевая вода, непосредственно используемая населением, должна быть доброкачественной, то есть иметь хорошие органолептические свойства, быть безвредной по химическому, в том числе и радионуклидному, составу. Водой с хорошими органолептическими свойствами считают такую, которая не имеет запаха, вкуса и привкуса, прозрачную, не окрашенную, не содержащую заметных на глаз примесей (пленок, осадка, взвешенных веществ и т. п.), прохладную.

Безвредной по химическому составу является такая вода, употребление которой не приведет к возникновению неинфекционных заболеваний химической этиологии (эндемических заболеваний, техногенных хронических и острых отравлений и т. п.) у людей и их потомков. Это должно быть гарантировано и для самых чувствительных групп населения (новорожденных, детей, беременных, людей пожилого возраста и др.), и в условиях использования ее на протяжении всей жизни, и с учетом вероятности комбинированного действия химических веществ при одновременном наличии в воде. Исходя из этого, концентрация в воде опасных для здоровья химических веществ не должна превышать ПДК, установленных на основе глубоких санитарно-токсикологических исследований.

В то же время питьевая вода должна быть физиологически полноценной, ее минеральный состав, содержание микроэлементов (фтора, йода, селена и т. п.) должны быть адекватными биологическим потребностям организма. Кроме того, вода должна быть безвредной в радиационном отношении, т. е. содержать безопасное количество природных радионуклидов и иметь такую суммарную объемную б- и в-радиоактивность, которая не превышает гигиенического норматива [11].

2.4 Органолептические свойства воды

Органолептические свойства воды -- это те ее признаки, которые воспринимаются органами чувств человека и оцениваются по интенсивности восприятия.

Обонятельные, вкусовые, зрительные, тепловые ощущения обусловлены физическими характеристиками воды и наличием в ней определенных химических веществ (органических, минеральных солей, газов). Именно они и придают воде запах, вкус, привкус, окраску, мутность и т. п.

Поэтому органолептические свойства воды характеризуются показателями двух подгрупп: физико-органолептическими, представляющими собой совокупность органолептических признаков, воспринимаемых органами чувств, и химико-органолептическими, свидетельствующими о содержании определенных химических веществ, способных раздражать соответствующие анализаторы и обусловливать то или иное ощущение.

Часто отмечаются случаи, когда примеси в питьевой воде не являются непосредственной причиной болезни, однако оказывают опосредованное негативное воздействие на здоровье, ухудшая органолептические свойства воды.

Осадок, непривычная окраска, запах и привкус издавна являлись признаками недоброкачественности воды, вызывали у человека отвращение и чувство возможной опасности для здоровья, заставляли искать другие источники водоснабжения, которые могли оказаться опасными в эпидемическом плане несмотря на хорошие органолептические свойства.

Хорошие органолептические свойства воды положительно влияют на организм человека. Так, приятная на вкус вода повышает остроту зрения и частоту сердечных сокращений, неприятная -- снижает. Нельзя не учитывать и эстетическое влияние органолептических свойств воды. Тут уместно вспомнить слова Ф.Ф. Эрисмана: "Было бы непростительной ошибкой считать удовлетворение такой эстетической потребности роскошью, поскольку тут эстетика и гигиена сливаются настолько, что разделить их практически не представляется возможным".

2.4.1 Физико-органолептические свойства

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.

По характеру запахи делят на две группы:

- естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.) указанные в Таблице 1;

- искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д [4].

Таблица 1

Обозначение запаха	Характер запаха	Примерный род запаха
А	Ароматический	Огуречный, цветочный
Б	Болотный	Илистый, тинистый
Г	Гнилостный	Фекальный, сточный
Д	Древесный	Запах мокрой щепы, древесной коры
З	Землистый	Прелый, запах свежевспаханной земли, глинистый
П	Плесневый	Затухлый, застойный
Р	Рыбный	Запах рыбьего жира, рыбный
С	Сероводородный	Запах тухлых яиц
Т	Травянистый	Запах скошенной травы, сена
Н	Неопределенный	Запахи естественного происхождения, не попадающие под предыдущие определения

Однако для оценки и сравнения качества воды недостаточно такой характеристики. Понятно, что один и тот же запах может иметь различную интенсивность.

Учитывая изложенное выше, для характеристики интенсивности запахов воды еще в 1914 г. в США предложили пятибалльную шкалу: 0 -- запах не ощущается, его не выявляет даже опытный одоратор; 1 -- не определяется потребителем, но обнаруживается опытным одоратором; 2 -- слабый, обнаруживается потребителем только в том случае, если указать на него; 3 -- заметный, обнаруживается потребителем и вызывает его неодобрение; 4 -- отчетливый, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья; 5 -- очень сильный, определяемый на расстоянии, вследствие чего вода не пригодна для употребления (см. Таблица 2).



Таблица 2

Интенсивность запаха	Характер появления запаха	Оценка интенсивности, балл
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах не ощущается потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании	1
Слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывают неодобрительные отзывы о воде	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляют воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делают воду непригодной к употреблению	5

С повышением температуры ухудшается растворимость в воде газов. К тому же увеличивается летучесть растворимых в воде органических веществ, что приводит к повышению давления их пара над поверхностью воды. Из-за этого единица объема воздуха содержит больше молекул вещества, и как следствие, в большей мере раздражаются рецепторы анализатора обоняния, т. е. запах усиливается.

Кроме того, под влиянием высокой температуры в воде могут происходить химические превращения и появляться новые вещества с запахом. Поэтому запах воды оценивают как при комнатной температуре (20 °С), так и при ее нагревании до 60 °С.

Экспериментально в опытах на животных доказано, что изменение запаха воды рефлекторно воздействует на питьевой режим и физиологические функции организма. Особенно это касается неприятных запахов, которые обусловливают защитную условно-рефлекторную реакцию, заставляя отказываться от употребления такой воды.

Качественной можно считать лишь такую воду, которая, по мнению потребителей, не имеет запаха. Обычные люди не чувствуют запаха интенсивностью 0 и 1 балл по пятибалльной шкале. Запах интенсивностью 2 балла чувствуют лишь некоторые потребители (до 10% населения), и лишь в том случае, если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности запах становится ощутимым для всех потребителей без какого-либо предупреждения.

Поэтому интенсивность запаха питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов. Кроме того, следует учитывать, что воду подогревают для приготовления горячих напитков и первых блюд, а это может привести к усилению ее запаха. Именно поэтому питьевая вода должна иметь запах интенсивностью не выше 2 баллов при температуре как 20 °С, так и 60 °С, что и отражено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.

Вкус и привкус -- способность содержащихся в воде химических веществ после взаимодействия со слюной раздражать вкусовые сосочки, расположенные на поверхности языка, и обусловливать соответствующие ощущения.

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 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности».

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. [4].

Для характеристики интенсивности вкусов и привкусов воды была предложена пятибалльная шкала, аналогичная пятибалльной шкале интенсивности запахов (см. Таблица 3).

Таблица 3

Интенсивность вкуса и привкуса	Характер появления вкуса и привкуса	Оценка интенсивности, балл
Нет	Вкус и привкус не ощущаются	0
Очень слабая	Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании	1
Слабая	Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание	2
Заметная	Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительные отзывы о воде	3
Отчетливая	Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья	4
Очень сильная	Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению	5

Запах, вкус и привкус воды имеют существенное значение. Во-первых, если они неприятны и легко определяются потребителями, то это ограничивает потребление питьевой воды и заставляет искать новые источники. Во-вторых, специфические запах, вкус и привкус свидетельствуют о загрязнении воды вследствие попадания в водоем (источник водоснабжения) сточных вод промышленных предприятий или поверхностного стока с сельскохозяйственных угодий. В-третьих, естественный запах, вкус и привкус свидетельствуют о том, что в воде есть определенные органические и неорганические вещества, образовавшиеся в результате жизнедеятельности водных организмов (водорослей, актиномицетов, грибов и т. п.) и биохимических процессов превращения органических соединений (гуминовых веществ), которые попали в воду из почвы. Эти вещества могут быть биологически активными, небезразличными для здоровья, обладать аллергическими свойствами и т. п. И, наконец, запах, вкус и привкус являются показателями эффективности очистки воды на водопроводных станциях.

Качественной можно считать только такую воду, которая, по оценке потребителей, не имеет вкуса и привкуса. Обычные люди не ощущают вкус и привкус интенсивностью 0 и 1 балл. Вкус и привкус интенсивностью 2 балла чувствуют только некоторые потребители (до 10% населения), и лишь при условии предупреждения, то есть если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности вкус и привкус становятся ощутимыми для всех потребителей без какого-либо предупреждения. Поэтому интенсивность вкуса и привкуса питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов, что и отражено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.

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 [4].

Для измерения уровня цветности разработана хромово-кобальтовая шкала, имитирующая цветность природной воды. Эта шкала представляет собой растворы калия хромата, кобальта сульфата и серной кислоты в воде. Чем выше концентрация этих веществ, тем интенсивнее желто-коричневое окрашивание раствора и больше цветность. Для оценки цветности воды можно использовать и платиново-кобальтовую шкалу (см. Таблица 4). Цветность воды измеряют в градусах путем сравнения ее интенсивности с окрашиванием растворов хромово-кобальтовой или платиново-кобальтовой шкалы. Раньше это сравнение осуществляли визуально, а в настоящее время используют спектрофотометры и фотоколориметры.

Таблица 4

Цветность	Единица измерения, градус
Очень малая	до 25
Малая	более 25 до 50
Средняя	более 50 до 80
Высокая	более 80 до 120
Очень высокая	более 120

Практически бесцветной можно считать лишь такую воду, цветность которой не воспринимается глазом и не превышает 20 градусов.

Кроме цветности, следует помнить и об окраске воды. Она связана с загрязнением воды веществами органического и неорганического происхождения, в частности красителями, которые могут попадать в водоемы со сточными водами предприятий легкой промышленности, некоторыми неорганическими соединениями железа, марганца, меди как природного, так и техногенного происхождения.

Так, железо и марганец могут окрашивать воду в цвета от красного до черного, медь -- от бледно-голубого до сине-зеленого, т. е. загрязненная стоками промышленных предприятий вода может иметь неестественный цвет.

Окраску определяют визуально или фотометрическим методом после удаления взвешенных веществ путем фильтрования. Визуально изучают цвет, оттенок, интенсивность окраски воды. Для этого воду наливают в цилиндр с плоским дном. На расстоянии 4 см от дна размещают лист белой бумаги. Через столбик воды в цилиндре рассматривают лист и оценивают его цвет. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока цвет не будет восприниматься как белый, присущий всему листу бумаги. Измеряют высоту столбика, при котором исчезает окрашивание. Окраска воды не должна определяться в столбике высотой 20 см. Иногда, если окраска очень интенсивная, возникает потребность в разведении исследуемой воды дистиллированной водой. Интенсивность и характер окраски воды можно установить, измерив спектрофотометром или фотоколориметром ее оптическую плотность для световых волн различной длины.

Необычные цветность и окраска воды ограничивают ее употребление и заставляют искать новые источники водоснабжения. Однако вода новых источников может оказаться опасной в эпидемиологическом отношении и содержать токсические вещества. Кроме того, повышение окраски и цветности воды может свидетельствовать о ее загрязнении промышленными сточными водами.

Вода с высокой цветностью может быть биологически активной за счет гуминовых органических веществ. Известно, что в результате действия гуминовых кислот на 50-100% повышается проницаемость стенок кишечника для катионов Са, Mg, Fe, Mn, Zn, сульфат-ионов. И наконец, цветность является показателем эффективности очистки (обесцвечивания) воды на очистных сооружениях.

Мутность -- природное свойство воды, обусловленное наличием в ней взвешенных веществ органического и минерального происхождения (глины, ила, органических коллоидов, планктона и т. п.).

Противоположная характеристика воды -- прозрачность, то есть ее способность пропускать световые лучи. Чем больше в воде взвешенных веществ, тем выше ее мутность, то есть меньше прозрачность. Для количественной оценки прозрачности воды был предложен метод Снеллена. Воду наливают в цилиндр с плоским дном. На расстоянии 4 см от дна размещают стандартный шрифт. Высота букв составляет 4 см, а толщина -- 0,5 мм. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока через ее столбик можно будет прочитать буквы. Высота этого столбика (в сантиметрах) и характеризует прозрачность воды. Прозрачная, по мнению потребителя, вода в случае измерения по методу Снеллена имеет прозрачность не менее 30 см (см. Таблица 5).

Таблица 5

Прозрачность	Единица измерения, см
Прозрачная	Более 30
Маломутная	Более 25 до 30
Средней мутности	Более 20 до 25
Мутная	Более 10 до 20
Очень мутная	Менее 10

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 [4].

Мутность тесно связана с другими свойствами воды, прежде всего с цветностью, запахом и привкусом. Так, гуминовые вещества, определяющие цветность воды, делают ее мутной (за счет коллоидной фракции), придают ей естественный запах и привкус. Красноватый цвет свидетельствует о наличии в воде железа гидроксида (III). Такая вода мутная, со специфическим вяжущим привкусом.

Мутность влияет на микробиологические показатели качества воды. Данные литературы свидетельствуют о том, что обеззараживание мутной воды хлором в течение 30 мин даже при остаточном, свободном активном хлоре на уровне 0,3-0,5 мг/л неэффективно относительно кишечных бактерий и вирусов (например, возбудителей гепатита А). В то же время осветление и обесцвечивание воды на очистных сооружениях, направленные на удаление взвешенных и гуминовых веществ, способствуют удалению 90% бактерий [10].

Установлено, что хлорированная мутная вода может быть опасной для здоровья вследствие образования хлорорганических соединений -- токсичных и даже канцерогенных. Мутность воды свидетельствует о ее загрязнении органическими и неорганическими веществами, которые могут быть вредными для здоровья человека или образовывать вредные вещества во время обработки воды (например, хлорирования). Мутность является показателем эффективности осветления воды на очистных сооружениях.

2.4.2 Химико-органолептические свойства воды

Химические вещества, определяющие органолептические свойства воды. Кроме органолептических показателей основной группы (физико-органолептических), следует обратить внимание на группу химико-органолептических показателей.

К показателям, характеризующим природный химический состав воды, относятся: сухой остаток, водородный показатель (рН), жесткость общая, содержание железа, сульфатов, хлоридов, марганца, меди, цинка.

Сухой остаток - это количество растворенных веществ, преимущественно минеральных солей, в 1 л воды. Количество органических веществ в сухом остатке составляет не более 10%, поэтому можно считать, что этот показатель характеризует общую минерализацию воды.

При определении сухого остатка сначала проводят выпаривание основной массы пробы, которая может составлять 250-500 мл. Далее оставшуюся часть пробы высушивают во взвешенной, доведенной до постоянной массы чашке (стакане, тигле) в сушильном шкафу в стандартных условиях в два этапа. На первом этапе высушивание проводят при температуре 103-105°С в течение 1-2 часов. При этом удаляются влага и все летучие органические вещества, однако сохраняется почти вся кристаллизационная вода солей - кристаллогидратов. На втором этапе высушивание проводят при температуре 178-182 °С также в течение 1-2 часов. В этих условиях разлагаются кристаллогидраты, более полно испаряются и разлагаются органические вещества, разлагаются также некоторые соли - например, гидрокарбонаты до карбонатов и далее до оксидов (частично или полностью). Величину сухого остатка определяют по разности масс остатка пробы до и после высушивания, причем, иногда выполняют промежуточное взвешивание - после высушивания при температуре 103-105°С. Взвешивание выполняют на аналитических весах с погрешностью не более ±1 мг (лучше ±0,1 мг). Перед взвешиванием тигель необходимо охладить до комнатной температуры.

Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной. Именно такая минерализация свойственна воде рек, большинства пресных озер и водохранилищ. Воду называют солоноватой, если ее минерализация составляет 1000--3000 мг/л, и соленой при минерализации свыше 3000 мг/л, что характерно для воды морей и океанов [8].

Водородный показатель (рН) является основой кислотно-основного состояния, которое достигается в воде благодаря наличию различных растворимых соединений.

Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н⁺ и ОН^-, образующихся при диссоциации воды. Если ионы ОН^- в воде преобладают - то есть рН>7, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н⁺ - рН<7- кислую (см. Таблица 6). В дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга и рН будет приблизительно равен 7. При растворении в воде различных химических веществ, как природных, так и антропогенных, этот баланс нарушается, что приводит к изменению уровня рН [4].

Таблица 6

Тип воды	Величина рН
сильнокислые воды	< 3
кислые воды	3 - 5
слабокислые воды	5 - 6,5
нейтральные воды	6,5 - 7,5
слабощелочные воды	7,5 - 8,5
щелочные воды	8,5 - 9,5
сильнощелочные воды	> 9,5

В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и многое другое.

Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он не влияет на потребительские качества воды. При высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Низкий уровень pH < 4 тоже может вызывать неприятные ощущения. Влияет pH и на жизнь водных организмов. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9 единиц [3].

Жесткость. Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.

Общая жесткость -- это природное свойство воды, обусловленное наличием так называемых солей жесткости, т.е. всех солей кальция и магния в сырой воде (сульфатов, хлоридов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.).

Карбонатная жесткость -- это жесткость, обусловленная присутствием гидрокарбонатов и карбонатов Са₂₊ и Mg₂₊, растворенных в сырой воде.

Устранимая, или гидрокарбонатная, жесткость -- это жесткость, которую удается устранить при кипячении воды. Она обусловлена гидрокарбонатами Са²⁺ и Mg²⁺, которые во время кипячения воды превращаются в нерастворимые карбонаты, и выпадают в осадок:

Са(НСО₃)₂ = СаСО₃ + Н₂О + CО₂^

Mg(HCО₃)₂ = MgCО₃ + Н₂О + CО₂^

Под постоянной жесткостью понимают жесткость кипяченой воды в течение 1 часа, которая обусловлена наличием хлоридов и сульфатов Са₂₊ и Mg₂₊, не выпадающих в осадок. Сегодня общую жесткость воды выражают в единицах ммоль/дм³.

Характеристика вод по значению общей жесткости:

Таблица 7

Группа вод	Единица измерения, ммоль/дм3
Очень мягкая	до 1,5
Мягкая	1,5 - 4,0
Средней жесткости	4,0 - 8,0
Жесткая	8,0 - 12,0
Очень жесткая	более 12

Известно, что значительное содержание солей жесткости, особенно магния сульфата, придает воде горький вкус. Потребители ощущают этот вкус, если общая жесткость воды превышает 7 ммоль/дм³. Чтобы вода не имела горького вкуса интенсивностью выше 2 баллов, ее общая жесткость не должна превышать 7 ммоль/дм³. Иначе говоря, доброкачественная вода должна быть мягкой (с общей жесткостью до 3,5 ммоль/дм³) или умеренно жесткой (от 3,5 до 7 ммоль/дм³). То есть верхний предел общей жесткости питьевой воды - 7 ммоль/дм³ - установлен на основании ее влияния на органолептические свойства.

Со временем было доказано, что в зависимости от жесткости вода по- разному влияет на здоровье людей. Резкий переход при пользовании от мягкой воды к жесткой, а иногда и наоборот, может вызвать у людей диспепсию. В районах с жарким климатом пользование водой с высокой жесткостью приводит к ухудшению течения мочекаменной болезни. Вода с высокой жесткостью способствует развитию дерматита.

К тому же надо учитывать, что с повышением жесткости воды усложняется кулинарная обработка пищевых продуктов, а именно: хуже развариваются мясо и бобовые, плохо заваривается чай, образуется накипь на стенках посуды.

Однако и очень мягкая вода может отрицательно влиять на организм вследствие уменьшения поступления, прежде всего кальция. Известно, что кальций выполняет в организме множество функций, в том числе пластическую: он крайне необходим для остеогенеза и репарации костей (в костях содержится 99% кальция), принимает участие в образовании дентина. Кальций необходим для поддержания нервно-мышечного возбуждения, участвует в процессах свертывания крови, влияет на проницаемость биологических мембран. Суточная потребность взрослого человека в кальции колеблется от 800 до 1100 мг (от 1000 мг/сут. в возрасте до 7 лет и почти 1400 мг - в возрасте 14-18 лет). Во время беременности потребность в нем повышается до 1500 мг/сут., во время грудного вскармливания - до 1800-2000 мг/сут.

Хлориды и сульфаты распространены в природе в виде солей натрия, калия, кальция, магния и других металлов. Они составляют большую часть сухого остатка пресных вод. Наличие хлоридов и сульфатов в воде водоемов может быть обусловлено природными процессами вымывания их из почвы, а также загрязнением водоема различными сточными водами.

Природное содержание хлоридов и сульфатов в воде поверхностных водоемов незначительно и в большинстве случаев колеблется в пределах нескольких десятков миллиграммов на литр.

Хлориды в воде -- это лишние и вредные примеси в воде. И если анализ воды показал, что их количество больше, чем нужно, то -- их нужно удалять из воды. Почти все природные воды, дождевая вода, сточные воды содержат хлорид-ионы. Присутствие хлоридов объясняется присутствием в породах наиболее распространенной на Земле соли - хлорида натрия [1].

ПДК хлоридов в воде согласно СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» составляет 350 мг/дм³. Повышенные содержания хлоридов ухудшают вкусовые качества воды, делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение для многих технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий [9].

Если в питьевой воде есть ионы натрия, то концентрация хлоридов выше 250 мг/дм³ придает воде соленый вкус. Концентрации хлоридов и их колебания, в том числе суточные, могут служить одним из критериев загрязненности водоема хозяйственно-бытовыми стоками.

Определение хлоридов в воде основано на осаждении хлора азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. При титровании хлора азотнокислым серебром вначале выпадает хлористое серебро и раствор сохраняет желтую окраску, обусловленную наличием ионов Сl⁺. Когда весь хлор будет осажден, при дальнейшей прибавлении азотнокислого серебра образуется красный осадок хромовокислого серебра и желтая краска перейдет в слабо-оранжевую. Качественное определение. В пробирку берется 5 мл исследуемой воды, добавляется 3 капли 10 %-го азотнокислого серебра (подкисленного азотной кислотой). При наличии хлоридов выпадает белый осадок или появляется муть, в зависимости от качества хлоридов.

Сульфаты, как и хлориды, влияют на органолептические свойства воды. Они придают ей горький вкус. Пороговые концентрации по влиянию на вкус воды составляют для натрия, кальция и магния сульфата соответственно 500, 900 и 600 мг/дм³. Горький вкус становится ощутимым для большинства потребителей, если содержание сульфатов в воде превышает 500 мг/л. Кроме того, сульфаты в количестве 1-2 г оказывают слабительное действие. Также влияет вода, если содержит 700 мг/дм³ магния сульфата. Однако со временем организм человека адаптируется к таким и даже более высоким концентрациям сульфатов в воде.

Принцип определения сульфатов основан на осаждении в кислой среде ионов хлористым барием ВаСl₂ в виде сернокислого бария Ba₂SO₄, нерастворимого в воде. Качественный анализ на сульфаты. В пробирку берут 5 мл исследуемой воды, добавляют 1-2 капли 25 % раствора соляной кислоты и 5 капель 10 % раствора хлористого бария, нагревают, получается белый осадок или муть в зависимости от количества сульфатов. По степени мутности, используя табл., можно определить приблизительное количество сульфатов.

Кроме того, сульфаты и хлориды в питьевой водопроводной воде всегда содержатся одновременно. Поэтому они оказывают комбинированное воздействие на вкусовые рецепторы, результатом которого является усиление вкусовых ощущений. И если в отдельности хлориды в концентрации 350 мг/дм³, а сульфаты -- 500 мг/дм³ не ухудшают органолептических свойств воды, то присутствуя одновременно они придают ощутимый вкус интенсивностью свыше 2 баллов.

Нитраты. Нитраты -- это соли азотной кислоты, наличие которых как правило вызвано поступлением в воду хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, а также стоков воды с сельскохозяйственных угодий, обрабатываемых азотосодержащими удобрениями, и с атмосферными осадками.

Метод определения содержания нитратов.

Объем пробы воды для определения содержания нитратов должен быть не менее 200 см³. Пробу отбирают в день проведения определения или ее консервируют, добавляя на 1 дм³ исследуемой воды 2 - 4 см³ хлороформа или 1 см³ концентрированной серной кислоты.

Колориметрический метод с фенолдисульфокислотой

Метод основан на реакции между нитратами и фенолдисульфоновой кислотой с образованием нитропроизводных фенола, которые со щелочами образуют соединения, окрашенные в желтый цвет. Чувствительность метода 0,1 мг/дм³ нитратного азота.

Приготовление основного стандартного раствора азотнокислого калия.

0,7218 г азотнокислого калия, высушенного при (105 ± 2) °С, растворяют в мерной колбе в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм³ и добавляют 1 см³ хлороформа. 1 см³ этого раствора содержит 0,1 мг нитратного азота.

Приготовление рабочего стандартного раствора азотнокислого калия.

50 см³ основного раствора выпаривают досуха на водяной бане, затем к охлажденному сухому остатку добавляют 2 см³ фенолдисульфоновой кислоты и тщательно растирают стеклянной палочкой до полного смешения с сухим остатком. Затем добавляют несколько кубических сантиметров дистиллированной воды, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³ и доводят объем до метки дистиллированной водой. 1 см³ этогораствора содержит 0,01 мг нитратного азота.

Приготовление суспензии гидроокиси алюминия:

125 г алюмоаммонийных квасцов NH₄Al(SO₄)₂ · 12Н₂O или алюмокалиевых квасцов КА1 (SO₄)₂ · 12Н₂0 растворяют в 1 дм³ дистиллированной воды. Затем раствор подогревают до 60°С и постепенно, при постоянном помешивании, добавляют 55 см³ концентрированного раствора аммиака. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до отсутствия в промывной воде аммиака, хлоридов и нитратов.

Приготовление фенолдисульфокислоты:

25 г кристаллического бесцветного фенола (если препарат окрашен, необходима его очистка перегонкой) растворяют в 150 см³ концентрированной серной кислоты и нагревают в течение 6 ч на водяной бане в колбе с обратным холодильником. Раствор хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой.

Приготовление раствора сернокислого серебра:

4,40 г сернокислого серебра Аg₂SO₄ растворяют в дистиллированной воде и доводят в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм³. 1 см³ раствора приблизительно эквивалентен 1 мг СlЇ. Раствор хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой.

Приготовление шкалы стандартных растворов:

Для визуального определения в колориметрические цилиндры вместимостью по 50 см³ вносят 0,0; 0,5; 0,7; 1,0; 1,5; 2,0; 3,5; 6,0; 10; 15; 20 и 30 см³ рабочего раствора азотнокислогокалия (1 см³ - 0,01 мг N). Если используют цилиндры вместимостью по 100 см³, количество стандартного раствора удваивают, что соответствует содержанию нитратного азота в стандартных растворах шкалы от 0,1 до 6,0 мг/дм³ нитратного азота. В каждый цилиндр добавляют по 2 см³ фенолдисульфоновой кислоты и 5 - 6 см³ щелочи (NН₄ОН) до максимального развития окраски. Объем раствора в цилиндрах доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. Приготовленная стандартная шкала может сохраняться в течение нескольких недель без изменения окраски раствора.

...