Качество питьевой воды

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Машиностроительный факультет

Кафедра металлургии, сварочного производства и МПО

Качество питьевой воды

Исследовательская работа

Выполнил:

Студентка гр. СР-105М.М. Маликова

Научный руководитель

Доцент кафедры МСП, к. х. н. Г.В. Харина

Екатеринбург, 2016

Введение

В большинстве случаев люди используют воду из-под крана для питья и приготовления пищи, не особо задумываясь о ее качестве. Вода с примесью песка и ржавчины, с повышенной жесткостью не редкость на территории России.

Как-то я наткнулась на статью: «Наша газета» Екатеринбург. «Сенсационное заявление санитаров: вся подземная вода в Свердловской области непригодна для питья». 20.03.2015

«Накануне всемирного дня воды, который отмечается 22 марта во всем мире, специалисты Управления Роспотребнадзора проанализировали состояние хозяйственно-питьевого водоснабжения Свердловской области в 2014 году. Санитарные врачи пришли к выводу - 100 процентов проб не соответствуют нормам, в природном виде вода непригодна для питья…»

Мне стало интересно самой проанализировать ситуцию с питьевой водой на территории Свердловской области.

Целью работы является проведение анализа воды из водопровода в нескольких городах Свердловской области с целью узнать пригодности ее применения в пищу и др.

Объектом исследования - является вода.

В соответствии с намеченной целью, в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

изучить свойства воды;

рассмотреть на чем основывается оценка качества воды;

проследить процесс очистки воды, которая попадает в наши дома;

провести анализ воды

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вода. Ее состав

ВОДА, Н2О - жидкость без запаха, вкуса, цвета. Она занимает 71% поверхности всей Земли. Вода применяется и в промышленности, и в сельском хозяйстве, и в медицине. Без воды невозможно существование живых организмов

Химический состав воды

Если капельку природной воды нанести на стекло и подождать, пока она испарится, то на месте капли будут видны белые разводы -- это кристаллизуются растворимые в воде соли. Содержание солей в природных водах различается в тысячи раз. Например, в литре дождевой воды содержатся единицы, максимум десятки миллиграммов солей. А в литре воды из залива Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) -- 300 г, почти треть от массы раствора.

Основные (преобладающие) компоненты

В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO3-, хлорид Cl- и сульфат SO42- ) и четыре катиона (кальций Ca2+,магний Mg2+, натрий Na+ и калий K+ ) -- их называют главными ионами. Хлорид-ионы придают воде солёный вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния -- горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны. Они составляют в пресных водах свыше 90-95 %, а в высокоминерализованных -- свыше 99 % всех растворенных веществ. Обычно нижним пределом концентрации для главных ионов считают 1 мг/л, поэтому в ряде случаев, например для морских и некоторых поёдземных вод, к главным компонентам можно отнести также Br-, B3+, Sr3+ и др. Отнесение ионов K+ к числу главных является спорным. В подземных и поверхностных водах эти ионы, как правило, занимают второстепенное положение. Только в атмосферных осадках ионы K+ могут играть главную роль.

Однако ионная форма главных компонентов свойственна в полной мере лишь маломинерализованным водам. При увеличении концентрации между ионами усиливается взаимодействие, направленное на ассоциацию, т.е. процесс, обратный диссоциации. При этом образуются ассоциированные ионные пары, например MgHCO3+, CaHCO3+ .

Под влиянием климатических и других условий химический состав природных вод изменяется и приобретает характерные черты, иногда специфические для различных видов природных вод (атмосферные осадки, реки, озера, подземные воды).

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой номер один.

В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. Из грунта атмосферная вода поглощает углекислоту и становиться способной растворять по пути своего движения минеральные соли.

Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы -- магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается сернокислыми и хлористыми солями и становится минеральной.

После постройки колодца, да и любого другого источника водоснабжения, необходимо провести исследования качества и состава воды для определения пригодности ее к использованию и потреблению. Надо помнить, что хозяйственно-питьевая вода относится к пищевым продуктам и ее показатели должны отвечать согласно Закону РФ «О санитарно-эпидемическом благополучии населения» от 19.04.91года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая».

К физическим свойствам относятся ее температура, цветность, мутность, привкус и запах.

Температура воды из колодцев должна быть 7...12°С. Вода, имеющая более высокую температуру, теряет свои освежающие свойства. Температура ниже 5° С считается вредной для здоровья людей и приводит к простудным заболеваниям.

Под цветностью понимают ее окраску и выражают в градусах по платиново-кобальтовой шкале.

Мутность определяется содержанием в воде взвешенных частиц и выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Вода подземных источников имеет малую мутность.

Наличие в воде органических веществ резко ухудшает ее физические (органолептические) показатели, вызывая различного рода запахи (землистый, гнилостный, рыбный, болотный, аптечный, камфорный, запах нефтепродуктов, хлорфенольный и т.д.), повышает цветность, вспениваемость, оказывает неблагоприятное действие на человека и животных.

Установлено, что незначительные изменения физических свойств воды снижают секрецию желудочного сока, а приятные вкусовые ощущения повышают остроту зрения и частоту сокращений сердца (неприятные - снижают).

Химические свойства воды характеризуются следующими показателями: активной реакцией, жесткостью, окисляемостью, содержанием растворенных солей.

Активная реакция воды определяется концентрацией водородных ионов. Обычно она выражается через pH. При pH=7 среда нейтральная; при pH<7 среда кислая, при pH>7 среда щелочная.

Жесткость воды определяется содержанием в ней солей кальция и магния. Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг·экв/л). Вода подземных источников имеет большую жесткость, а вода поверхностных источников - относительно невысокую (3-6 мг·экв/л).

Жесткая вода содержит много минеральных солей, от которых на стенках посуды, котлах и других агрегатах образуется накипь - каменная соль. Жесткая вода губительна и непригодна для систем водоснабжения. В такой воде плохо заваривается чай, плохо растворяется мыло, почти не развариваются овощи, особенно бобовые.

Мягкая вода должна иметь жесткость не более 10 мг·экв/л.

В последние годы высказано предположение, что вода с низким содержанием солей жесткости способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Окисляемость обуславливается содержанием в воде растворенных органических веществ и может служить показателем загрязненности источника сточными водами. Для колодцев особую опасность представляют сточные воды, в составе которых есть белки, жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, спирты, фенолы, нефть и др.

Содержание в воде растворенных солей (мг/л) характеризуется плотным (сухим) осадком. Вода поверхностных источников имеет меньший плотный осадок, чем вода подземных источников, т.е. содержит меньше растворенных солей. Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка) 1000 мг/л был в свое время установлен по органолептическому признаку. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Допускается содержание их в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов. Нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации 200-400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния -10 мг/л.

Степень бактериологической загрязненности воды определяется числом бактерий, содержащихся в 1 куб.см воды и должен быть до 100. Вода поверхностных источников содержит бактерии, внесенные сточными и дождевыми водами, животными и т.д. Вода подземных артезианских источников обычно не загрязнена бактериями.

Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексом. Коли-титр - обьем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, должен составлять не менее 300. Коли-индекс - число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды, должен составлять до 3.

Характеристика качества воды

Итак, питьевая чистая вода призвана служить здоровью человека. С этой целью следует обращаться в инстанции, специализирующиеся на осуществлении анализов воды и соответствия качества ее нормативным требованиям. Обычно, оценка основывается на физических, химических, бактериологических показателях.

К физическим показателям относятся: цветность, мутность, запах, привкус, температура, пенистость.

К химическим показателям относятся: жесткость, щелочность, сухой остаток (минерализация), содержание ионов и водородный фактор рН.

К бактериологическим показателям относят: загрязненность источника кишечной палочкой, содержание токсичных, радиоактивных элементов, бактериальная загрязненность.

Дополнительные требования предъявляются в зависимости от присутствия в воде других микроорганизмов.

Цветность воды - обязательный показатель качества воды. Обуславливает присутствие железа и прочих металлов в виде продуктов коррозии. Это косвенная характеристика наличия растворенных органических веществ. Она может обуславливаться и загрязнением источника промышленными стоками, что можно считать предпосылкой опасной ситуации. Цветность определяется сравнением исследуемой пробы с эталонной водой. По специальной шкале цветности питьевая вода не превышает 20°.

Мутность воды обуславливает содержание мелкодисперсных взвесей нерастворимых частиц. Она выражается также:

- наличие осадка, измеряемого и в микронах, и миллиметрах;

- взвешенными, грубодисперсными веществами и определяются после фильтрации пробы по высушенному остатку;

- прозрачностью - измеряется, в основном, визуально, по уровню мутности столба воды.

Мутность определяется и фотометрически, по качеству проходящего через нее луча света.

Запах воды обуславливается присутствием в ней пахнущих веществ, попадающих в нее через различные стоки. Практически все жидкие, органические вещества передают воде специфический запашок растворенных в ней газов, органических взвесей, минеральных солей. Запахи могут быть природного характера (болотный, серный, гнилостный) и искусственного происхождения (хлорный, фенольный, нефтяной и прочий).

Значение вкуса находится в сравнении с чистой питьевой водой.

Различают 4 вкусового ощущения (сладкое, горькое, соленое, кислое). Другие ощущения относятся к привкусу. Это сладковатый, металлический, хлорный, аммиачный и другие. Оценка запаха и привкуса определяется по 5-и бальной шкале. Кстати при высокой температуре запахи и неприятные вкусовые свойства усиливаются.

Химические составляющие воды и уровень загрязнения ее зависят от глубины забора, просачивания в горизонт стоков предприятий, сельскохозяйственных угодий, выгребных ям, свалок и пр. Наибольшую опасность представляют источники мелких скважин, колодцев, родников. Загрязнению подвергаются и глубокие артезианские скважины, в которых естественное давление иссякло. При этом образующиеся подземные бассейны, так называемой депрессии, способствуют проникновению грунтовых и поверхностных стоков в нижние, относительно, чистые горизонты. Ситуация, просто обязывает проведение анализа, особенно, на предмет содержания химических и бактериологических элементов.

Жесткость воды характеризуется наличием в источнике элементов кальция и магния, которые при определенных температурах превращаются в нерастворимые соли. В результате жесткая вода образует накипь и отложения в котлах, трубах и бытовой технике. Поскольку есть прямое влияние на сердечно - сосудистые и мочекаменные заболевания, концентрация жесткости не должна превышать 7 ммоль/литр.

Сухой осадок (минерализация) свидетельствует о концентрации органических элементов и растворенных неорганических солей.

Это оказывает воздействие на функции желудка, с нарушением солевого равновесия. Сухой остаток нормируется содержанием в 1000 мг/литр.

Водородный фактор рН характеризует щелочной и кислотный фон жидкости. Изменение фактора может свидетельствовать о нарушениях в технологии водоподготовки. Но для питьевой воды рН должен сохраняться в пределах 6-9 единиц.

Водопроводная вода

(проточная вода, вода из городского водопровода, городского водоснабжения) -- вода, поступающая для потребления из крана, доставляется в дома коммунальным предприятием по водоснабжению. Стала доступна в городах развитого мира на протяжении последней четверти XIX века, и в общем в середине XX века. Как правило, это вода из речных водозаборов.

Вода в водопроводе Вода в водопроводе. Какая она? Можно ли пить из водопровода?

По данным Международной академии экологии и природопользования изношенность наших трубопроводов составляет 65%, а более 50% утратили герметичность. При такой почти аварийной ситуации в водопровод могут попасть нефтепродукты, стоки промышленных территорий городов. Учитывая то, что стальные трубы покрыты многочисленными трещинами и свищами, как и их канализационные «коллеги», нельзя исключить взаимного обмена воды и фекальных стоков, разбавленных технологическими продуктами. На внутренних стенках водопровода благополучно живут и размножаются всевозможные бактерии и микробы. Защищаясь от изменений химического состава воды, они могут производить микродозы антибиотиков, и этому есть научные подтверждения. Такая водопроводная вода попадая в организм человека убивает всю кишечную флору. На заключительном этапе своего опасного путешествия вода попадает в ржавые трубы наших домов, где насыщается ионами железа, представляющих в больших количествах опасность для здоровья человека. Последний штрих в этой неприглядной картине -- вкус, запах и цвет воды в водопроводе. Здоровье нашей нации сейчас находится под угрозой. Из специального государственного доклада: анализ состояния водных объектов показывает, что практически все водоисточники, как поверхностные, так и подземные, подвергаются антропогенному и техногенному воздействию с различной степенью интенсивности. Санитарное состояние водоемов первой и второй категорий водопользования остается неудовлетворительным. По химическим показателям улучшения не наблюдается. Вода в водопроводе содержит паразитические микроорганизмы, в том числе Cryptospotidium parvum и бактерия Giardia Lamblia (лямблия), вызывающие серьезные заболевания желудочно-кишечного тракта у людей, пьющих нефильтрованную воду. Кроме того, из промышленных стоков в питьевую воду попадают посторонние примеси. Эти летучие органические вещества -- растворители, очистители, удобрения, пестициды -- являются исключительно токсичными для нашего организма. Вода в водопроводе может содержать тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества, типа ила и ржавчины. Особенно опасен свинец, даже в небольших количествах. Доказано, что свинец вызывает нарушения мозговой деятельности у детей, что приводит к проблемам в обучении и задержке в общем развитии. Свинец способствует также возникновению заболеваний почек, высокого давления, малокровия и нарушений деятельности нервной системы. Одним словом, вода в водопроводе содержит все вредные вещества, загрязняющие окружающую среду. в тех или иных количествах.

Очищение

Современная городская вода течёт в квартиры и дома населённых пунктов через систему подачи - водопровод. После специальной очистки поток проходит множество металлических труб, заканчивающихся в доме краном. Так формируется система, обеспечивающая питьевой и технической водой жителей городов, поселков и иногда сёл. В водопроводные трубы вода поступает из общего городского резервуара, который наполняется из рек или водохранилищ.

Дальше вода поступает на очистную станцию, где последовательно проходит многоэтапную очистку:

Отстаивание - при этом оседают тяжёлые включения и мусор.

Фильтрация через решётки - удаляет плавающий на поверхности и взвешенный мусор.

Первичное хлорирование, при котором уничтожается большинство бактерий, планктон.

Озонирование, производится для уничтожения бактерий; придаёт воде более приятный вкус.

Коагулирование сернокислым алюминием - делается для отделения мелких взвешенных частиц от воды, их склеивания и дальнейшего удаления фильтрацией через песок и уголь.

Вторичное хлорирование.

К сожалению, часто водопроводную воду напрямую можно использовать только для бытовых нужд. Для питья ее рекомендовано очищать в системе домашних фильтров, предназначенных для превращения бытовой водопроводной воды в действительно питьевую. Ведь ее качество определяет продолжительность нашей жизни.

Характеристики

питьевой вода жёсткость качество

Водопроводная вода характеризуется несколькими показателями, наиболее известные из них жёсткость и температура:

Жёсткость - это количественное содержание солей и минералов. Повышенная жёсткость негативно влияет на бытовую технику (накипь в стиральных и посудомоечных машинах, в чайниках и т.п.) и на здоровье человека. Допускается показатель до 14 мг на 1 литр.

Температура горячей воды от 50?C до 70 ?C, а температура холодной - от 5?C до 20 ?C.

Дополнительные характеристики: привкус, запах, цветность, количество взвешенного остатка, окисляемость и способность к активной реакции, содержание бактерий и кишечной палочки.

Классификация:

Питьевая вода для употребления внутрь и приготовления еды.

Непитьевая холодная вода для бытовых нужд.

Непитьевая горячая вода для бытовых нужд.

Непитьевая техническая вода для полива.

Состав

Химический состав водопроводной воды и допустимое количество примесей регламентируется нормами СанПиН 2.1.4.1074-01.

Они обеспечивают безопасность употребления воды человеком и ограничивают содержание примесей и остатков обеззараживающих веществ, использованных для её очистки. В ней могут содержаться следующие химические вещества и их соединения.

Вещества-реагенты

Реагенты - те вещества, которые были внесены в воду при предварительной очистке. Они частично сохраняются в водопроводе и проявляют разрушительное воздействие на человека. Это различные коагулянты, флоккулянты, реагенты для предотвращения коррозии труб, хлор.

Хлор

Из водоочистных обеззараживающих веществ наиболее распространённым является хлор. Его содержание ограничивается 0,3-0,5 мг на 1 л. Однако даже такие небольшие дозы токсичных соединений вызывают у многих людей заболевания: воспаления слизистых оболочек пищевода, склонность к астматическим проявлениям, повышенный уровень аллергических реакций. Содержание соединений гидрохлорида натрия и гипохлористой кислоты объясняет популярность покупной бутилированной питьевой воды и систем квартирных фильтров. Имеющийся в воде хлор выветривается из открытой тары в течение суток.

Вещества, содержащиеся в природной воде

Фтор, железо, медь, марганец, молибден, цинк, ртуть, свинец (до 0,01 мг на литр), селен могут содержать в природной воде в относительно небольших количествах (при отсутствии загрязнения стоками производств, сельского хозяйства и автомобильных дорог).

Вещества из сточных вод

Сточные воды формируются из бытовых, промышленных и сельскохозяйственных сливов и отходов. Остатки химических соединений удобрений, пестицидов, гербицидов от фермерской деятельности, тяжёлые металлы из промышленных производств попадают сначала в грунтовые воды, потом в реки и в водопровод. Без возможности обезвреживания они вызывают отравления, болезни, ослабления иммунитета и раннюю старость.

Соли различных веществ (калий, кальций, магний, железо) и минералы повышают показатель жёсткости.

Каждое химическое вещество или его соединение по-своему воздействует на организм человека:

Железо - часто содержится в речных водах в достаточно большом количестве. Также она «обогащается» железом при движении по трубам. При регулярном употребление повышенного количества железа оно откладывается в органах и тканях, вызывает расслоение слизистой оболочки желудка. Допустимая норма железа до 0,3 мг на 1 л.

Медь попадает из медных труб. Повышенное количество меди вызывает тошноту и рвоту, при длительном употреблении «медной» воды развивается цирроз печени. Допускается содержание до 2 мг на 1 л.

Свинец - попадает из сточных вод, является ядом, поражающим нервную систему, почки, кишечник. Допускается 0,01 мг свинца на 1 л.

Алюминий - не только содержится в природной воде, но и поступает из коагулянтов. Повреждает нервную систему, нарушает сердечную деятельность.

Сероводород - придаёт протухший неприятный запах, содержание ограничивается 0,05 мг на 1 л.

Ртуть - результат технического загрязнения, вызывает поражение психики, почечную недостаточность, нарушения работы пищеварительной системы. Ограничена 0,0005 мг на 1 л.

Молибден - вызывает боли в суставах и увеличение печени. Допускается 0,07 мг на 1 л.

Селен - расстраивает пищеварение, вызывает дерматиты и кариес. Разрешается до 0,01 мг на 1 л.

Магний - при повышенном содержании поражает нервную систему.

Фтор - одна из сравнительно благоприятных добавок, в количестве 1,2 мг на 1 л. препятствует развитию кариеса.

Экспериментальная часть

В экспериментальной части я хочу изучить воду в некоторых городах, таких как: Первоуральск, Екатеринбург, Асбест, Сухой Лог, Нижний Тагил. Вода в водопроводе. Какая она? Можно ли пить из водопровода?

Размещено на Allbest.ru