Основные показатели питьевой воды. Показатели качества природных вод

Классификация природных вод, как и любая другая классификация, призвана систематизировать имеющиеся знания. Ценность классификации возрастает, если выделенные классы (типы) имеют количественную определенность. Некоторые из приводимых ниже классификаций строго относятся к определенному виду водопользования, другие имеют в своей основе ту или иную характеристику процесса формирования природных вод,

Естественные источники водоснабжения подразделяют на поверхностные (реки, моря, водохранилища и озера) иподземные (грунтовые, артезианские, шахтные и другие воды).

Для водоснабжения населенных пунктов и большинства промышленных предприятий наиболее пригодными являются подземные (особенно артезианские и родниковые) слабоминерализованные воды. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения также используют ресурсы подземных вод, которые отвечают санитарно-гигиеническим требованиям.

Все показатели качества разделены на: физические, химические, гидробиологические и биологические.

К физическим показателям качества воды принадлежат

температура,

прозрачность или мутность,

цветность,

запах и вкус.

Температура воды . Зависит в первую очередь от происхождения вод. Воды подземных источников, в отличие от поверхностных, отличаются постоянством температуры. В пределах 7-11 градусов. Для поверхностных источников она обусловлена наличием сброса сточных теплых вод и подземным питанием (холодные воды) изменчивостью температуры атмосферного воздуха. Колеблется от 4 до 24 градусов.

Прозрачность и мутность воды . Природные воды, особенно поверхностные, редко бывают прозрачными из-за наличия в них взвешенных веществ, глины, песка, ила, органических остатков.В природных водах прозрачность определяется по опускаемому в воду белому диску, а в лабораторных условиях - посредством чтения специального шрифта через столб воды, налитой в стеклянный цилиндрический сосуд (шрифт Снеллена).

Прозрачность тесным образом связана с мутностью, т.е. с наличием взвешенных минеральных частиц.

Мутность воды в реках в различные времена года изменяется значительно. Возрастает обычно весной в период половодья. Наименьшая мутность наблюдается в период межени. Выражается в мг/дм3. Определяется фотометричксим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными растворами.

Применительно к хозяйственно-питьевому водоснабжению иногда используется такое деление мутности:

малая- менее 50 мг/дм 3 ,

средняя - 50-250 мг/дм 3 ,

повышенная - 250-1000 мг/дм 3 ,

высокая - более 1000 мг/дм 3 .

Устраняется мутность путем отстаивания и фильтрования воды.

Цветность воды . Цветность воды устанавливается сравнением с платиново-кобальтовой шкалой; определяется содержанием в воде органических и неорганических веществ. Чистая вода при малом слое бесцветна, при большом слое имеет голубоватый оттенок. Все остальные оттенки цвета указывают на наличие примесей. Так, соли железа окрашивают воду в красноватый (ржавый) цвет, мелкие частицы песка и глины - в желтый. Гумусовые вещества (продукты распада травы, листьев, коры и пр.) придают воде окраску от желтоватой до коричневой. Интенсивность окраски зависит от места взятия проб (характер почвы, глубина, наличие торфяников, наличие вблизи предприятий и т.д.).

По степени окрашенности различают следующие градусы цветности воды: Почти лишенные окраски < 20°

Слабоокрашенные 20-30°

Средне окрашенные 40-50°

Интенсивно окрашенные 60-80°

Темно-окрашенные 100-200°

Исключительно темно-окрашенные >

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства.

Вкус и запах воды . Чистая вода не обладает каким-либо вкусом или привкусом. Придают ей вкус и привкус загрязнения. Схематически выделяют четыре вкуса воды:

Все остальные вкусовые ощущения квалифицируются как привкусы (рыбный, фенольный, нефтяной, хлорный и т. д.):

соленый вкус воде придают хлориды натрия (NaCl),

горьковатый - хлориды магния (MgCl2),

кислый - избыток кислот,

сладковатый - органические вещества.

Ощутимый вкус или привкус вода приобретает лишь при достижении определенной концентрации примеси - например, солей NaCl, MgC1 2 , Na 2 SO 4 и NaHCO 3 при концентрации 400- 500 мг/дм 3 , солей CaSO 4 и NaNO 3 при концентрации 100- 200 мг/дм 3 , соединений железа - 1-5 мг/дм 3 . Интенсивность привкуса так же, как и запаха, определяется по шестибалльной шкале.

Запах воды , так же как и вкус, предопределяется составом и концентрацией примесей и газов. Запахи бывают двух видов:

природного происхождения;

искусственного происхождения.

Причинами запахов природного происхождения является химический состав примесей воды, живые и отмершие организмы, гнилые растительные остатки, специфические органические соединения.

Интенсивность запаха и привкусов определяют по шестибальной шкале:

Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды

Интенсивность запаха или привкуса

Характеристика интенсивности запаха или привкуса

Очень слабая

Заметная

Отчётливая

Очень сильная

Отсутствие ощущения запаха или привкуса

Запах или привкус, поддающиеся обнаружению лишь в лаборатории опытным аналитиком.

Запах или привкус, не привлекающий внимание потребителя, но поддающийся обнаружению, если обратить на него внимание

Запах или привкус, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде неодобрительно

Запах или привкус, обращающий внимание и делающий воду неприятной для питья

Запах или привкус настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

Природные запахи описывают следующей терминологией:

Шкала оценки запахов

	Характер запаха	Приблизительный род запаха
	Ароматический	Огуречный, цветочный
	Болотний
	Гнилостный	Фекальный, стоковый
	Древесный	Мокрой стружки, коры
	Землистый	Прелый, свежевспаханной земли
	Плесневой	Затхлый, застойный
		Рыбьего жира, рыбный
	Сероводородный	Тухлых яиц
	Травяной	Скошенной травы, сена
	Неопределенный	Природного происхождения, который не подходит под предыдущие определения

Запахи искусственного происхождения, обусловленные примесями некоторых промышленных сточных вод, называют по веществам, вызвавшим появление запаха: фенольный, хлорфенольный, нефтяной, бензинный, хлорный, камфорный, фекальный, сероводородный, спиртовой, смолистый.

К химическим показателям качества воды относится

активная реакция (рН),

окисляемость,

наличие азотных соединений,

растворенные газы,

сухой остаток,

минерализация,

жесткость,

щелочность,

Активная реакция вод ы(водородный показатель, рН , определяет степень кислотности или щелочности воды, что в практике водоподготовки имеет большое значение. Вода диисоциирует на ионы Н+ и ОН - . рН позволяет правильно определить форму нахождения в природных водах углекислых и кремнекислых соединений, играет значительную роль при обработке воды, оценке коррозивности воды в системах водоснабжения. Определяется а помощью кислотно-основных индикаторов (лакмусовая бумажка), а более точно - потенциометром. Для большинства природных вод рН колеблется в пределах 6,5-8,5 (табл.)

Классификация вод по величине рН

Большинство поверхностных вод суши имеют нейтральную или слабокислую реакцию (рН = 6,0-8,0). Четко выраженной кислой реакцией обладают болотные воды. В дистрофных озерах, бедных питательными солями, рН - 4-6. Напротив, в эвтрофных озерах, богатых солями и органикой, рН = 7-10.

Окисляемость воды . Среди компонентов естественных вод важную роль играют вещества, способные окисляться. Из-за большого количества определить их индивидуально достаточно тяжело. Поэтому, как правило, выполняют суммарную оценку их содержания путем определения окисляемости. Величина окисляемости выражается расходом окислителя или эквивалентного количества кислорода на окисление органических веществ в 1 л воды. В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость, а в более загрязненных водах – как правило, бихроматную окисляяемость (ХПК) Наименьшей окисляемостью (до 2 мг О/л) характеризуются артезианские воды. Окисляемость речной воды и воды водохранилищ колеблется в пределах 2-8 мг О/л. Повышенная окисляемость воды может свидетельствовать о загрязнении источника промышленными сточными водами.

Азотные соединения . Азотные соединения (ионы аммония, нитритные и нитратные ионы) образуются в воде, главным образом, в результате разложения мочевины и белковых соединений, которые попадают в нее со сточными хозяйственно-бытовыми водами, а также водами содовых, коксохимических, азотно-туковых и других заводов.

Присутствие в поверхностных водах ионов аммония связано как с природными процессами, так и с антропогенным влиянием. К природным процессам относится биохимическая деградация белковых веществ, характерная для периода отмирания фитопланктона. Значительное количество аммония может поступать с поверхностным стоком и атмосферными осадками. Высокие концентрации аммония характерны для бытовых стоковых вод и промстоков предприятий пищевой, лесохимической промышленности. Белковые вещества под действием микроорганизмов разлагаются, конечным продуктом при этом является аммиак. Поэтому его наличие вызывает подозрение, относительно загрязнения водного объекта сточными водами.

По наличию и количеству тех или иных соединений, которые содержат азот, можно судить о времени загрязнения воды. Повышенное содержание аммонийного и нитритного азота указывает на свежее загрязнение воды азотными соединениями, отсутствие аммонийного и нитритного азота, но наличиенитратного - о давности загрязнения.

Сухой остаток . Количество солей, которые содержатся в природных водах, может быть охарактеризовано величиной сухого остатка. Сухой остаток образуется при испарении определенного объема воды и состоитиз минеральных солей и нелетучих органических соединений . Органическая часть сухого остатка воды определяется величиной потерь при прокаливании.

Минерализация . Применительно к любому виду водоснабжения первейшее значение имеет вопрос о минерализации воды и составе главных ионов. Общая минерализация представляет собой суммарный количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. К числу наиболее распространенных относятся неорганические соли (в основном бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде. Термин «минерализация» обычно используется для поверхностных пресных вод, а термин «соленость» - для солоноватых и соленых водоемов. Уровень солесодержания обусловлен геологическими особенностями региона вследствие различной растворимостью минералов. Кроме природных факторов, на общую минерализацию воды большое влияние оказывают промышленные сточные воды, городские ливневые стоки (особенно когда соль используется для борьбы с обледенением дорог).

Характеристика природных вод

Согласно классификации О.А.Алехина поверхностные воды суши по степени минерализации (мг/дм 3) делятся на группы:

Очень малая <100

Малая 100-200

Средняя 200-500

Повышенная 500–1000

Высокая >1000

Большинство рек имеют малую и среднюю минерализацию воды.

гидрокарбонаты (НСО 3 -),

сульфаты (SO 4 2-),

хлориды {С1 -),

кальций (Са 2+), магний (Mg 2+),

натрий (Na +), калий (К +).

По их составу, а точнее, по преобладающему аниону, природные воды подразделяются на три класса

гидрокарбонатный (к нему относится большая часть слабоминерализованных вод суши),

хлоридный (характерен для высокоминерализованных вод внутренних морей, бессточных озер и рек полупустынной и пустынной зоны),

сульфатный (занимают промежуточное положение).

Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на три группы:

кальциевую,

магниевую,

натриевую,

Жесткость воды предопределяется наличием в ней ионов кальция и магния.

По общей жесткости (ммоль/дм 3), т.е. суммарному содержанию катионов кальция и магния (Ca 2+ + Mg 2+), независимо от того, с какими анионами они связаны, природные воды различаются следующим образом:

Очень мягкие до 1,5

Мягкие 1,5 – 3,0

Средние 3,0 – 6,0

Жесткие 6,0 – 10,0

Очень жесткие более 10,0

Общая жесткость подразделяется на

карбонатную или временную жесткость , которая обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния,

некарбонатную или постоянную жесткость , которая обусловлена присутствием солей сильных кислот (сульфатов или хлоридов) кальция и магния.

Щелочность воды . Под общей щелочностью воды понимают сумму гидратов и солей слабых кислот (угольной, фосфорной, кремниевой, гуминовой и т.п.). В соответствии с этим выделяют щелочность бикарбонатную, карбонатную, гуминовую, гидратную. Определение щелочности полезно для определения воды как пригодной для полива, для расчета содержания карбонатов, для очистки сточных вод.

Хлориды . Из-за большой растворимости хлоридных солей (NaСl - 360 г/л, MgСl – 545г/л) ионы хлора присутствуют почти во всех водах. Большое количество хлоридов в воде может быть обусловлено вымыванием хлоридных соединений из ближайших слоев, а также сбросом в воду промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. В проточных водоемах количество хлоридов небольшое – 20-30 мг/л. Хлориды, присутствующие в воде в большом количестве, при контакте с бетоном разрушают его в результате выщелачивания из извести растворимого хлорида кальция и гидроксида магния. Повышенное содержание хлоридов в воде снижает ее вкусовые качества.

Сульфаты часто встречаются в природных водах. Попадают они в воду, главным образом, при растворении осадочных пород, в состав которых входит гипс, а также в результате загрязнения промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Воды, которые содержат большое количество сульфатов, разрушают бетонные конструкции. Это объясняется образованием гипса в результате реакции между известью цемента и сульфатами воды, что приводит к увеличению объема и возникновению трещин.

Железо и марганец по своему содержанию в воде не превышают десятых долей миллиграмма на литр, всегда встречается в поверхностных и подземных водах. Хотя даже в больших количествах они не являются вредными для здоровья, но своим присутствием делают воду непригодной для питья, промышленных и хозяйственных потребностей, поскольку при концентрациях железа выше 1 мг/л вода приобретает неприятный чернильный или железистый привкус. В результате окисления бикарбоната двухвалентного железа кислородом воздуха образуется гидроксид железа, который увеличивает мутность воды и повышает цветность. Наличие в воде железа и марганца содействует развитию в трубопроводах железистых и марганцевых бактерий, продукты жизнедеятельности которых могут забивать водопроводные трубы.

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния. Особенно опасен для беременных женщин (вызывает токсикозы и идиотию у детей). Его практически невозможно вывести из организма.

Растворенные газы . Из растворенных в воде газов наиболее важными для оценки ее качества является углекислота, кислород, сероводород, азот и метан. Углекислота, кислород и сероводород при определенных условиях придают воде коррозийные свойства по отношению к бетону и металлам.

Токсичные вещества попадают в воду в основном с промышленными сточными водами. К этой группе можно отнести свинец, цинк, медь, мышьяк, анилин, цианиды и много других. Несмотря на незначительную концентрацию их в воде (мкг/л), они могут наносить значительный вред здоровью человека.

Радиоактивные элементы , которые попадают в поверхностные и подземные воды, могут иметь природное и искусственное происхождение. Основными изотопами, которые предопределяют естественную радиоактивность вод, являются уран – 239, торий -232 и продукты их распада. Искусственную радиоактивность, в частности, после аварии на ЧАЭС в 1986 г., обуславливают такие изотопы, как стронций – 91, цезий-137. Допустимым пределом радиоактивности воды открытых водоемов при любых смесях радиоактивных веществ с неидентифицированным изотопным составом считаются 3·10 -11 Ки/л.

Тяжелые металлы . Тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Co, Pb, Mn, Hq, Ni, Se, Ag, Zn) относятся к группе микроэлементов, учитывая их низкие концентрации в природных водах. В природных водах тяжелые металлы встречаются в виде взвешенных веществ, коллоидов, в форме комплексов, образованных гуминовыми и другими органическими кислотами.

Тяжелые металлы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов. Эти соединения активно влияют на изменение интенсивности процессов обмена веществ в живых организмах. Именно из-за этого содержание тяжелых металлов в воде нормируется, ведь увеличение их концентраций может вызвать нарушение биологических процессов в живых организмах и провести к их заболеваниям, часто хроническим, а то и к гибели.

Достигая определенной концентрации в организме, они начинают губительное воздействие – вызывая отравление, мутации, засоряют почечные каналы, каналы печени, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма т.к. печень отвечает за переработку ядовитых веществ, а почки – за их выведение наружу.

Свинец принадлежит к малораспространенным элементам. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде, в том числе в поверхностных водах, обусловлено его широким применением в промышленности. Наибольшим источником загрязнения поверхностных вод соединениями свинца являются сжигания угля и применения тетраэтилсвинца в моторном топливе, а также сточные воды.

Цинк. Основным источником поступления цинка в природные воды является минерал сфалерит (ZnS). Почти все соединения цинка хорошо растворимы в воде. Вследствие этого в отличие от меди и свинца цинк распространен в водах. В речных водах его концентрация колеблется от нескольких микрограммов до десятков иногда сотен микрограммов на литр.

Характерная особенность меди, находящейся в природных водах – способность сорбироваться высокодисперсными частицами грунтов и пород. Количество меди в водах лимитируется значениями рН. Медь становится неустойчивой и выпадает в осадок уже при рН = 5,3. Поэтому в водах, которые имеют нейтральную или близкую к нейтральной реакцию, содержание меди небольшое (1-100 мкг/л). Важнейшими источниками поступления меди считаются горные породы, сточные воды химических и металлургических производств, шахтные воды, различные реагенты, которые содержат медь, а также сточные воды и поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий.

Никель содержится в природных водах в микрограмовых дозах. Важнейшим источником загрязнения никелем является сточные воды цехов никелирования, обогатительных фабрик. Большие выбросы никеля происходят при сжигании топлива, таким путем ежегодно в атмосферу попадает до70 тыс.т никеля. Подавляющая часть никеля переносится речными водами во взвешенном состоянии.

Благодаря меньшей миграционной способности и низкому содержанию в горных породах кобальт в природных водах оказывается реже, чем никель. Кобальт и его соединения попадают в природные воды при выщелачивании медно-колчеданных руд, экзогенных минералов и пород, из грунтов при разложении организмов и растений и тому подобное. Особенно опасным источником поступления кобальта является сточные воды металлургических, металлообрабатывающих, нефтеперерабатывающих, химических производств.

Стронций имеет низкие концентрации в природных водах, что объясняется низкой растворимостью его сернокислых соединений, которые считаются основным источником поступления стронция. Источником стронция в природных водах являются горные породы, наибольшее количество его содержат гипсоносные отложения. Другой, не менее важный источник поступления стронция (радиоактивных изотопов) в наше время антропогенный.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы) – вещества, способные адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и снижать, вследствие этого, их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В водные объекты СПАВы попадают с бытовыми и промышленными сточными водами. В поверхностных водах СПАВы находятся в растворенном и сорбированном состояниях, а также в поверхностной пленке воды. СПАВы влияют на физико-биологическое состояние водоема, ухудшая кислородный режим и органолептические свойства – вкус, запах, и т.д. и находятся в нем на протяжении длительного времени, поскольку разлагаются медленно.

Фенолы в природных водах образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом окислении и трансформации органических веществ. Они являются одним из самых распространенных загрязняющих веществ, которые поступают в природные воды со сточными водами нефтеперерабатывающих, лесохимических, коксохимических, лакокрасочных, фармацевтических и других производств.

Нефтепродукты – смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов различных классов, которые добываются из нефти и нефтяных сопутствующих газов. Нефтепродукты принадлежат к самым распространенным и опасным веществам, которые загрязняют природные воды.

Значительные количества нефтепродуктов попадают в природные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами промышленных предприятий, особенно нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, с хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Пестициды - это химические препараты, синтезированные соединения, которые используются в сельском хозяйстве для защиты растений от болезней и вредителей с целью сохранения урожая сельскохозяйственных культур. Для большинства из них не существует токсикологического обоснования ПДК.

Значительную опасность для поверхностных и грунтовых вод составляют пестициды, которые вносятся в количествах от 1 до 10 кг/га, хорошо растворяются в воде (> 10-50 мг/л) и очень медленно разлагаются. К таким пестицидам принадлежит группа триазиновых пестицидов (атразин, симазин, тербутилазин), феноксикарбоновые кислоты и их производные (бентазон, бромазил, гексазинон).

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) содержат две или несколько соединенных между собой ароматических кольцевых системы.

ПАУ синтезируются во время процессов неполного сгорания как сопутствующие продукты и считаются возбудителями раковых заболеваний. Природными источниками ПАУ являются лесные пожары, вулканическая деятельность. Антропогенные источники – моторная техника (особенно с дизельными двигателями), коксовые батареи, системы отопления мазутом, сигареты.

Биологические показатели качества воды. В эту группу входят характеристики содержания в воде

растворенных органических веществ

микроорганизмов или бактерий .

В природной воде водоемов всегда присутствуют органические вещества. Природные источники: разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения. Техногенные источники: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлозно-бумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки.

Косвенными показателями концентрации органических веществ в воде обычно служит

биохимическое потребление кислорода (БПК);

химическое потребление кислорода (ХПК).

БПК – это то количество кислорода, необходимое микроорганизмам для усвоения органических веществ, находящихся в воде. Этот показатель характеризует только легкоокисляемую часть органических веществ, которая частично минерализуется микроорганизмами, а частично усваивается ими. Усвоение органических веществ происходит во времени, поэтому выделяют биохимическое потребление кислорода за 5 и 20 сут (БПК 5 и БПК 20). БПК 20 отождествляется с полным БПК (БПК 20 ~ БПК полн).

ХПК – это количество кислорода, необходимое для полного окисления всех органических веществ, присутствующих в воде (при условии образования СО 2 , Н 2 О, SО 2).

Очень малое <2

Среднее 5-10

Повышенное 10-20

Высокое 20-30

Очень высокое >30

Известно несколько тысяч видов бактерий: Все они делятся на два больших класса - сапрофитные (безвредные для человека, иногда даже полезные) и патогенные (болезнетворные). Выделить патогенные бактерии из всей массы микроорганизмов довольно трудно, поэтому при оценке качества воды большей частью ограничиваются

микробным числом (общая численность бактерий в 1 см 3 воды)

коли-индексом (количество кишечных палочек в 1 дм 3 воды)

коли-титр (объем воды в 1 см 3 , приходящийся на одну кишечную палочку). Является показателем фекального загрязнения.

Зависимость между ними: коли-индекс = 1000/коли-титр.

Санитарное состояние природных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения:

Гидробиологические показатели дают возможность оценить качество воды по животному населению и растительности водоема. Изменение видового состава водных экосистем может происходить при столь слабом загрязнении водных объектов, поэтому их еще можно рассматривать как биоиндикаторы. Все они по классификации Кольквитца-Марссона делятся на катаробов и сапробов.

Катаробы – микрооганизмы населяющие чистые воды. Сапробы - организмы, живущие во всех пресных водах с различной степенью загрязнения в свою очередь делятся на:

Полисапрбные – очень загрязненные воды;

α и β мезасапробные более чистые воды;

олигосапробные – характерны для чистых вод.

Лабораторно-производственный контроль качества воды

Лабораторно-производственный контроль качества воды в местах водозабора проводят в пределах требований государственных санитарных норм и правил 2010 г. „Гигиенические требования к питьевой воде, предназначенной для потребления человеком». Перечень требований может дополнительно согласовываться с органами санитарно-эпидемиологической службы с учетом местных природных и санитарных условий.

ПЕРІОДИЧНІСТЬ здійснення скороченого, скороченого періодичного та повного виробничого контролю безпечності та якості питної води перед її надходженням у розподільну мережу для водопроводів з підземних джерел питного водопостачання (централізоване питне водопостачання)

Види контролю	Групи показників
					понад 50000

Скорочений	Мікробіологічні	12 (одна на	(одна на тиждень)	(три на тиждень)	(одна на добу)
Скорочений	Органолептичні	12 (одна на	(одна на тиждень)	(три на тиждень)	(одна на добу)
Скорочений періодичний		(одна на сезон)	2 на кожні 10 тис. населення (4 - 8)	2 на кожні 10 тис. населення (8 - 14)	2 на кожні 10 тис. населення (понад 14)

ПЕРІОДИЧНІСТЬ здійснення скороченого, скороченого періодичного та повного виробничого контролю безпечності та якості питної води перед її надходженням у розподільну мережу для водопроводів з поверхневих джерел питного водопостачання (централізоване питне водопостачання)

Види контролю	Групи показників	Кількість осіб, що забезпечуються питною водою з системи водопостачання*
				понад 100000
		Кількість проб питної води, досліджених протягом одного року, не менше ніж
Скорочений	Мікробіологічні	(одна на тиждень)	(одна на добу)	(одна на добу)
		(одна на сезон)	(одна на сезон)	(одна на сезон)
	Органолептичні	(одна на тиждень)	(одна на добу)	(одна на добу)
Скорочений періодичний	Згідно з табл. 3 цього додатка	(одна на місяць)	3 на кожні 10 тис.населення (12-36)	3 на кожні 10 тис.населення (понад 36)
	Мікробіологічні, органолептичні, фізико-хімічні та санітарно-токсикологічні	(одна на сезон)	(одна на сезон)	(одна на місяць)

ПЕРЕЛІК показників скороченого періодичного контролю безпечності та якості питної води

Найменування показників	Періодичність та умови визначення

	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка
Водневий показник (pH)
Нафтопродукти*
Перманганатна окиснюваність
Поверхнево-активні речовини аніонні*
Сухий залишок
Феноли леткі*
Формальдегід	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка - у разі озонування води
Хлорфеноли*	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка - у разі присутності фенолів у вихідній воді та проведення знезараження хлорвмісними реагентами
Хлороформ	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка - у разі хлорування води з поверхневих джерел питного водопостачання
Необхідно контролювати під час застосування реагентів, що призводять до збільшення зазначених показників
Алюміній	один раз на зміну
Залізо загальне	один раз на зміну
	один раз на зміну - у разі хлорування з амонізацією
Поліфосфати	один раз на зміну
Поліакриламід	один раз на зміну
	один раз на зміну
	один раз на годину
Хлор залишковий вільний	один раз на годину
Хлор залишковий зв"язаний	один раз на годину - у разі хлорування з амонізацією
Діоксид хлору	один раз на годину - у разі застосування диоксиду хлору
	один раз на зміну - у разі застосування диоксиду хлору

ПЕРІОДИЧНІСТЬ здійснення виробничого контролю безпечності та якості питної води у розподільній мережі

Кількість осіб, що забезпечуються питною водою з системи водопостачання	Кількість проб питної води, досліджених протягом одного місяця




500000 - 1000000
понад 1000000

Примітка. Кількість проб повинна бути рівномірно розподілена у часі.

На водопроводах с подземным источником водоснабжения анализ воды на протяжении первого года эксплуатации проводят не реже четырех раз (по сезонам года), в дальнейшем не реже одного раза в год в наиболее неблагоприятный период по результатам наблюдений первого года.

На водопроводах с поверхностным источником водоснабжения анализ воды в местах водозабора проводят не реже одного раза в месяц.

Все показатели качества разделены на: физические, химические, гидробиологические и биологические.

К физическим показателям качества воды принадлежат

температура,

прозрачность или мутность,

цветность,

запах и вкус.

Прозрачность тесным образом связана с мутностью, т.е. с наличием взвешенных минеральных частиц.

Применительно к хозяйственно-питьевому водоснабжению иногда используется такое деление мутности:

малая- менее 50 мг/дм 3 ,

средняя - 50-250 мг/дм 3 ,

повышенная - 250-1000 мг/дм 3 ,

высокая - более 1000 мг/дм 3 .

Устраняется мутность путем отстаивания и фильтрования воды.

По степени окрашенности различают следующие градусы цветности воды: Почти лишенные окраски < 20°

Слабоокрашенные 20-30°

Средне окрашенные 40-50°

Интенсивно окрашенные 60-80°

Темно-окрашенные 100-200°

Исключительно темно-окрашенные >

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства.

Все остальные вкусовые ощущения квалифицируются как привкусы (рыбный, фенольный, нефтяной, хлорный и т. д.):

соленый вкус воде придают хлориды натрия (NaCl),

горьковатый - хлориды магния (MgCl2),

кислый - избыток кислот,

сладковатый - органические вещества.

природного происхождения;

искусственного происхождения.

Интенсивность запаха и привкусов определяют по шестибальной шкале:

Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды

Интенсивность запаха или привкуса

Характеристика интенсивности запаха или привкуса

Очень слабая

Заметная

Отчётливая

Очень сильная

Отсутствие ощущения запаха или привкуса

Запах или привкус, поддающиеся обнаружению лишь в лаборатории опытным аналитиком.

Запах или привкус, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде неодобрительно

Запах или привкус, обращающий внимание и делающий воду неприятной для питья

Запах или привкус настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

Природные запахи описывают следующей терминологией:

Шкала оценки запахов

	Характер запаха	Приблизительный род запаха
	Ароматический	Огуречный, цветочный
	Болотний
	Гнилостный	Фекальный, стоковый
	Древесный	Мокрой стружки, коры
	Землистый	Прелый, свежевспаханной земли
	Плесневой	Затхлый, застойный
		Рыбьего жира, рыбный
	Сероводородный	Тухлых яиц
	Травяной	Скошенной травы, сена
	Неопределенный	Природного происхождения, который не подходит под предыдущие определения

К химическим показателям качества воды относится

активная реакция (рН),

окисляемость,

наличие азотных соединений,

растворенные газы,

сухой остаток,

минерализация,

жесткость,

щелочность,

Классификация вод по величине рН

Характеристика природных вод

Очень малая <100

Малая 100-200

Средняя 200-500

Повышенная 500–1000

Высокая >1000

Большинство рек имеют малую и среднюю минерализацию воды.

гидрокарбонаты (НСО 3 -),

сульфаты (SO 4 2-),

хлориды {С1 -),

кальций (Са 2+), магний (Mg 2+),

натрий (Na +), калий (К +).

По их составу, а точнее, по преобладающему аниону, природные воды подразделяются на три класса

гидрокарбонатный (к нему относится большая часть слабоминерализованных вод суши),

сульфатный (занимают промежуточное положение).

Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на три группы:

кальциевую,

магниевую,

натриевую,

Жесткость воды предопределяется наличием в ней ионов кальция и магния.

Очень мягкие до 1,5

Мягкие 1,5 – 3,0

Средние 3,0 – 6,0

Жесткие 6,0 – 10,0

Очень жесткие более 10,0

Общая жесткость подразделяется на

карбонатную или временную жесткость , которая обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния,

Биологические показатели качества воды. В эту группу входят характеристики содержания в воде

растворенных органических веществ

микроорганизмов или бактерий .

Косвенными показателями концентрации органических веществ в воде обычно служит

биохимическое потребление кислорода (БПК);

химическое потребление кислорода (ХПК).

Очень малое <2

Среднее 5-10

Повышенное 10-20

Высокое 20-30

Очень высокое >30

микробным числом (общая численность бактерий в 1 см 3 воды)

коли-индексом (количество кишечных палочек в 1 дм 3 воды)

Зависимость между ними: коли-индекс = 1000/коли-титр.

Санитарное состояние природных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения:

Полисапрбные – очень загрязненные воды;

α и β мезасапробные более чистые воды;

олигосапробные – характерны для чистых вод.

Лабораторно-производственный контроль качества воды

Види контролю	Групи показників
					понад 50000

Скорочений	Мікробіологічні	12 (одна на	(одна на тиждень)	(три на тиждень)	(одна на добу)
Скорочений	Органолептичні	12 (одна на	(одна на тиждень)	(три на тиждень)	(одна на добу)
Скорочений періодичний		(одна на сезон)	2 на кожні 10 тис. населення (4 - 8)	2 на кожні 10 тис. населення (8 - 14)	2 на кожні 10 тис. населення (понад 14)

ПЕРІОДИЧНІСТЬ здійснення скороченого, скороченого періодичного та повного виробничого контролю безпечності та якості питної води перед її надходженням у розподільну мережу для водопроводів з поверхневих джерел питного водопостачання (централізоване питне водопостачання)

Види контролю	Групи показників	Кількість осіб, що забезпечуються питною водою з системи водопостачання*
				понад 100000
		Кількість проб питної води, досліджених протягом одного року, не менше ніж
Скорочений	Мікробіологічні	(одна на тиждень)	(одна на добу)	(одна на добу)
		(одна на сезон)	(одна на сезон)	(одна на сезон)
	Органолептичні	(одна на тиждень)	(одна на добу)	(одна на добу)
Скорочений періодичний	Згідно з табл. 3 цього додатка	(одна на місяць)	3 на кожні 10 тис.населення (12-36)	3 на кожні 10 тис.населення (понад 36)
	Мікробіологічні, органолептичні, фізико-хімічні та санітарно-токсикологічні	(одна на сезон)	(одна на сезон)	(одна на місяць)

ПЕРЕЛІК показників скороченого періодичного контролю безпечності та якості питної води

Найменування показників	Періодичність та умови визначення

	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка
Водневий показник (pH)
Нафтопродукти*
Перманганатна окиснюваність
Поверхнево-активні речовини аніонні*
Сухий залишок
Феноли леткі*
Формальдегід	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка - у разі озонування води
Хлорфеноли*	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка - у разі присутності фенолів у вихідній воді та проведення знезараження хлорвмісними реагентами
Хлороформ	Згідно з табл. 1 чи 2 цього додатка - у разі хлорування води з поверхневих джерел питного водопостачання
Необхідно контролювати під час застосування реагентів, що призводять до збільшення зазначених показників
Алюміній	один раз на зміну
Залізо загальне	один раз на зміну
	один раз на зміну - у разі хлорування з амонізацією
Поліфосфати	один раз на зміну
Поліакриламід	один раз на зміну
	один раз на зміну
	один раз на годину
Хлор залишковий вільний	один раз на годину
Хлор залишковий зв"язаний	один раз на годину - у разі хлорування з амонізацією
Діоксид хлору	один раз на годину - у разі застосування диоксиду хлору
	один раз на зміну - у разі застосування диоксиду хлору

ПЕРІОДИЧНІСТЬ здійснення виробничого контролю безпечності та якості питної води у розподільній мережі

Кількість осіб, що забезпечуються питною водою з системи водопостачання	Кількість проб питної води, досліджених протягом одного місяця




500000 - 1000000
понад 1000000

Примітка. Кількість проб повинна бути рівномірно розподілена у часі.

Лимитирующие факторы

Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине XIX в. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Если в почве полезные компоненты в целом представляют собой уравновешенную систему и только какое-то вещество, например фосфор, содержится в количествах, близких к минимуму, то это может снизить урожай. Но оказалось, что даже те же самые минеральные вещества, очень полезные при оптимальном содержании их в почве, снижают урожай, если они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме.
Таким образом, лимитирующими экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием). Их иногда называют ограничивающими факторами.
Что касается закона минимума Ю. Либиха, то он имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ. Р. Митчерлих показал, что урожай зависит от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая температуру, влажность, освещенность и т. д.
Различия в совокупном и изолированном действиях относятся и к другим факторам. Например, с одной стороны, действие отрицательных температур усиливается ветром и высокой влажностью воздуха, но, с другой - высокая влажность ослабляет действие высоких температур, и т. д. Однако, несмотря на взаимовлияние факторов; все-таки они не могут заменить друг друга, что и нашло отражение в законе независимости факторов В. Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим. Например, нельзя действие влажности (воды) заменить действием углекислого газа или солнечного света, и т. д.
Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шел форда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности.

Относительно действия одного фактора можно проиллюстрировать этот закон так: некий организм способен существовать при температуре от -5 °Сдо 25 °С, т. е. диапазон его толерантности лежит в пределах этих температур. Организмы, для жизни которых требуются условия, ограниченные узким диапазоном толерантности по величине температуры, называют стенотермными («стено» - узкий), а способных жить в широком диапазоне температур - эвритермными («эври» - ши-¦рокий)

Подобно температуре действуют и другие лимитирующие факторы, а организмы по отношению к характеру их воздействия называют, соответственно, стенобионтами и эврибион-тами. Например, говорят: организм стенобионтен по отношению к влажности, или эврибионтен к климатическим факторам, и т. п. Организмы, эврибионтные к основным климатическим факторам, наиболее широко распространены на Земле.
Диапазон толерантности организма не остается постоянным - он, например, сужается, если какой-либо из факторов близок к какому-либо пределу, или при размножении организма, когда многие факторы становятся лимитирующими. Значит, и характер действия экологических факторов при определенных условиях может меняться, т. е. он может быть, а может и не быть лимитирующим. При этом нельзя забывать, что организмы и сами способны снизить лимитирующее действие факторов, создав, например, определенный микроклимат (микросреду). Здесь возникает своебразная компенсация факторов, которая наиболее эффективна на уровне сообществ, реже - на видовом уровне.
Такая компенсация факторов обычно создает условия для физиологической акклиматизациивида-эврибиота, имеющего широкое распространение, который, акклиматизируясь в данном конкретном месте, создает своеобразную популяцию, эк^ тип, пределы толерантности которой соответствуют местным условиям. При более глубоких адаптационных процессах здесь могут появиться и генетические расы.
Итак, в природных условиях организмы зависят от состояния критических физических факторов, от содержания необходимых веществ и от диапазона толерантности самих организмов к этим и другим компонентам среды.

Лимитирующий фактор

Лимитирующий фактор - фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма. Лимитирующий фактор ограничивает любое проявление жизнедеятельности организма. С помощью лимитирующих факторов регулируется состояние организмов и экосистем.

Лимитирующие факторы. При анализе распределения отдельных организмов или целых сообществ экологи нередко обращаются к т. н. лимитирующим факторам. Исчерпывающее описание определенной среды не только невозможно, но и не нужно, поскольку распределение животных и растений (как по географическим зонам, так и по отдельным местообитаниям) может определяться всего одним фактором, например экстремальными (для данных организмов) температурами, слишком низкой (или слишком высокой) соленостью или недостатком пищи. Однако выделить такие лимитирующие факторы бывает нелегко, а попытки установить прямую связь между распределением организмов и каким-либо внешним фактором далеко не всегда удачны. Например, лабораторные опыты показывают, что некоторые животные, обитающие в солоноватых и морских водах, способны выносить изменения солености в широких пределах, а их кажущаяся приуроченность к узкому диапазону значений этого фактора определяется просто наличием в соответствующих местах подходящей пищи

Основные показатели качества воды

Мутность и прозрачность

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

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

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

Цветность

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

Цветность измеряется в градусах платино-кобальтовой шкалы и колеблется от единиц до тысяч градусов

Вкус и привкус

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:

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

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

Запах

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.
Интенсивность запаха по ГОСТ 3351-74* оценивают в шестибальной шкал

Водородный показатель (рН)

Водородный показатель (рН) - характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде и выражает степень кислотности или щелочности воды (соотношение в воде ионов Н+ и ОН- образующихся при диссоциации воды) и количественно определяется концентрацией ионов водорода pH = - Ig

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

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

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

Контроль над уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его "уход" в ту или иную сторону может не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Оптимальная требуемая величина рН варьируется для различных систем водоочистки в соответствии с составом воды, характером материалов, применяемых в системе распределения, а также в зависимости от применяемых методов водообработки.

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

Кислотность

Кислотностью называют содержание в воде веществ, способных вступать в реакцию с гидроксид-ионами (ОН-). Кислотность воды определяется эквивалентным количеством гидроксида, необходимого для реакции.

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

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

Жесткость

Общая (полная) жесткость – свойство, вызванное присутствием растворенных в воде веществ, в основном - солей кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других катионов, которые выступают в значительно меньших количествах, таких как ионы: железа, алюминия, марганца (Mn2+) и тяжелых металлов (стронций Sr2+, барий Ba2+).

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

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

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

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

Щелочность

Щелочностью воды называется суммарная концентрация содержащихся в воде анионов слабых кислот и гидроксильных ионов (выражена в ммоль/л), вступающих в реакцию при лабораторных исследованиях с соляной или серной кислотами с образованием хлористых или сернокислых солей щелочных и щелочноземельных металлов.

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

Железо, марганец

Железо, марганец - в натуральной воде выступают преимущественно в виде углеводородов, сульфатов, хлоридов, гумусовых соединений и иногда фосфатов. Присутствие ионов железа и марганца очень вредит большинству технологических процессов, особенно в целлюлозной и текстильной промышленности, а также ухудшает органолептические свойства воды.

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

Хлориды

Хлориды – присутствие хлоридов в воде может быть вызвано вымыванием залежей хлоридов или же они могут появиться в воде вследствие присутствия стоков. Чаще всего хлориды в поверхностных водах выступают в виде NaCl, CaCl2 и MgCl2, причем, всегда в виде растворенных соединений.

Соединения азота

Соединения азота (аммиак, нитриты, нитраты) – возникают, главным образом, из белковых соединений, которые попадают в воду вместе со сточными водами. Аммиак, присутствующий в воде, может быть органического или неорганического происхождения. В случае органического происхождения наблюдается повышенная окисляемость.

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

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

Сероводород

Ø при pH < 5 имеет вид H2S;

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

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

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

Двуокись углерода

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

· при pH < 5 имеет вид H2S;

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

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

Сульфаты

Сульфаты (SO42-) – наряду с хлоридами являются наиболее распространенными видами загрязнения в воде. Они поступают в воду вследствие вымывания осадочных горных пород, выщелачивания почвы и иногда вследствие окисления сульфидов и серы – продуктов расклада белка из сточных вод. Большое содержание сульфатов в воде может быть причиной болезней пищеварительного тракта, а также такая вода может вызывать коррозию бетона и железобетонных конструкций.

Двуокись углерода

Двуокись углерода (CO2) – в зависимости от реакции pH воды может быть в следующих видах:

· pH < 4,0 – в основном, как газ CO2;

· pH = 8,4 – в основном в виде иона бикарбоната НСО3- ;

· pH > 10,5 – в основном в виде иона карбоната CO32-.

Агрессивная двуокись углерода – это часть свободной двуокиси углерода (CO2), которая необходима для удержания растворенных в воде углеводородов от разложения. Она очень активна и вызывает коррозию металлов. Кроме того, приводит к растворению карбоната кальция СаСО3 в строительных растворах или бетоне и поэтому ее необходимо удалять из воды, предназначенной для строительных целей. При оценке агрессивности воды, наряду с агрессивной концентрацией двуокиси углерода, следует также учитывать содержание солей в воде (солесодержание). Вода с одинаковым содержанием агрессивного CO2, тем более агрессивна, чем выше ее солесодержание.

Растворенный кислород

Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями. Содержание растворенного кислорода зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды и др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л. В артезианской воде кислород практически отсутствует.

Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания и называется степенью насыщения кислородом. Этот параметр зависит от температуры воды, атмосферного давления и уровня минерализации. Вычисляется по формуле: M = (a×0,1308×100)/N×P, где

М – степень насыщения воды кислородом, %;

а – концентрация кислорода, мг/дм3;

Р – атмосферное давление в данной местности, МПа.

N – нормальная концентрация кислорода при данной температуре и общем давлении 0,101308 МПа

Окисляемость

Окисляемость – это показатель, характеризующий содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых сильным окислителем. Окисляемость выражается в мгO2 необходимого на окисление этих веществ, содержащихся в 1 дм3 исследованной воды.

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

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

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

Электропроводность

Электропроводность – это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Благодаря этой зависимости, по величине электропроводности можно с определенной степенью погрешности судить о минерализации воды. Такой принцип измерения используется, в частности, в довольно распространенных приборах оперативного измерения общего солесодержания (так называемых TDS-метрах).

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

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

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

Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал, Eh)

Окислительно-восстановительный потенциал (мера химической активности) Eh вместе с рН, температурой и содержанием солей в воде характеризует состояние стабильности воды. В частности этот потенциал необходимо учитывать при определении стабильности железа в воде. Eh в природных водах колеблется в основном от -0,5 до +0,7 В, но в некоторых глубоких зонах Земной коры может достигать значений минус 0,6 В (сероводородные горячие воды) и +1,2 В (перегретые воды современного вулканизма).

Подземные воды классифицируются:

· Eh > +(0,1–1,15) В – окислительная среда; в воде присутствует растворенный кислород, Fe3+, Cu2+, Pb2+, Mo2+ и др.

· Eh – 0,0 до +0,1 В – переходная окислительно-восстановительная среда, характеризуется неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием кислорода и cероводорода, а также слабым окислением и слабым восстановлением разных металлов;

· Eh < 0,0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы Fe2+, Mn2+, Mo2+ и др.

Зная значения рН и Eh, можно по диаграмме Пурбэ установить условия существования соединений и элементов Fe2+, Fe3+, Fe(ОН)2, Fe(ОН)3, FeСО3, FeS, (FeOH)2+.

4)Гигиенические требования к питьевой воде
Вода, используемая населением для хозяйственно-бытовых целей, должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:

1) обладать хорошими органолиптическими свойствами и освежающим

действием, быть позрачной, бесцветной, без неприятного привкуса или запаха.

Эти требования нашли отражение в действующем в нашей стране стандарте на качество питьевой воды, подаваемой населению водопроводами (ГОСТ 2874- 82). Соответствие качества питьевой воды нормативам, установленным стандартом, определяют путем санитарного химико-бактериологического анализа воды. Водопроводная вода должна удовлетворять следующим требованиям.

Физические свойства воды:

Прозрачность воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц. Питьевая вода должна быть такой, чтобы через слой ее в 30 см можно было прочесть печатный шрифт определенного размера.

Цветность питьевой воды, получаемой из поверхностных и неглубоких подземных источников, как правило, вызвана наличием вымываемых из почвы гуминовых веществ. Окраска питьевой воды может также обусловливаться размножением водорослей в водоеме (цветение), из которого осуществляют забор воды, а также загрязнением его сточными водами. После очистки воды на водопроводных станциях цветность ее уменьшается. При лабораторных исследованиях сравнивают интенсивность цветности питьевой воды с условной шкалой стандартных растворов и результат выражают в градусах цветности. В водопроводной воде цветность не должна превышать 20°.

Вкус и запах питьевой воды обусловлены наличием в воде органических веществ растительного происхождения, сообщающих воде землистый, травянистый, болотистый запах и привкус. Причиной запаха и привкуса питьевой воды может быть загрязнение и промышленными сточными водами. Привкус и запахи некоторых подземных вод объясняются наличием большого количества растворенных в них минеральных солей и газов, например хлоридов, сероводорода. При обработке воды на водопроводных станциях интенсивность запаха уменьшается, но незначительно.

Во время исследования питьевой воды определяют характер запаха (ароматический, аптечный и т. д.) или привкуса (горький, соленый и т. д.), а также их интенсивность в баллах: 0 - отсутствие, 1 балл - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 баллов - очень сильный. Допустима интенсивность запаха или привкуса не выше 2 баллов. При обнаружении несвойственных природной воде цвета, вкуса и запаха необходимо выяснить их происхождение.

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) вредного вещества в воде водоема считается такая, которая не оказывает вредного воздействия на организм человека при различных видах употребления воды (для питья, приготовления пищи, гигиенических целей, для отдыха), а также не нарушает биологического оптимума в водоеме.

По народнохозяйственной значимости и характеру водопользования различают две категории водоемов: 1. водоемы питьевого и культурного назначения; 2. водоемы рыбохозяйственного назначения. Свойства и состав воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии не менее 1 километра выше ближайшего по течению населенного пункта водопользования, а в непроточных водоемах - в радиусе не менее 1 километра от пункта водопользования. Состав и свойства воды в водоемах второго типа должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (при наличии течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска - не далее чем в 500 м от места выпуска.

Правилами установлены нормируемые значения для следующих параметров воды водоемов: содержание плавающих примесей и взвешенных частиц, запах, привкус, окраска и температура воды, значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, биологическая потребность воды в кислороде, состав и предельно допустимая концентрация ядовитых и вредных веществ и болезнетворных бактерий.

Вредные и ядовитые вещества разнообразны по своему составу, в связи, с чем их нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие данного вещества.

Установлены ПДК для более чем 400 вредных веществ в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения, а также более 100 вредных веществ в водоемах рыбохозяйственного назначения. Значения ПДК некоторых веществ в воде водоемов приводятся в таблице 6. Для водоемов питьевого и культурного назначения используют три типа ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический, для водоемов рыбохозяйственного назначения - еще два вида: токсикологический и рыбохозяйственный.

7): биологической потребностью в кислороде (БПК) - количеством кислорода, использованного в биогеохимических процессах окисления органических веществ (за исключением процессов нитрификации) за определенное время (2,5, 8, 10, 20 сут.) на 1 мг вещества (БПК 2 , БПК 5 и т.д.), мг;

полной биохимической потребностью в кислороде (БПК полн) до начала процессов нитрификации (до появления 0,01 мг/л нитратов), на 1 мг вещества, мг;

химической потребностью в кислороде (ХПК) - количеством кислорода, эквивалентным количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, на 1 мг вещества, мг.

При загрязнении водоемов, служащих для бытового водопользования, комплексом вредных веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности: органолептическим, по влиянию на общий санитарный режим водоема, по санитарно-токсикологическому показателю, ПДК для отдельных веществ, входящих в комплекс, должны быть уменьшены во столько раз, сколько вредных веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности предполагается к спуску по сточным водам или содержится в водоеме (предупредительный надзор). Сумма концентраций всех веществ, выраженная в процентах от соответствующих предельно допустимых концентраций для каждого вещества в отдельности, не должна превышать 100% (текущий санитарный контроль).

Для самих сточных вод ПДК не нормируется, а определяются предельно допустимые количества сброса вредных примесей - ПДС.

Поэтому минимально необходимая степень очистки сточных вод перед сбросом их в водоем определяется состоянием водоема, а именно - фоновыми концентрациями вредных веществ в водоеме, расходом воды водоема и др., то есть способностью водоема к разбавлению вредных примесей.

Запрещено сбрасывать в водоемы сточные воды, если существует возможность использовать более рациональную технологию, безводные процессы и системы повторного и оборотного водоснабжения, если стоки содержат ценные отходы, которые можно утилизировать, если стоки содержат вещества, для которых не установлены ПДК.

Режим сброса может быть единовременным, периодическим, непрерывным с переменным расходом, случайным. В любом случае должны удовлетворяться требования условия:

С + С ф ≤ ПДК

Большое значение имеет метод сброса сточных вод. При сосредоточенных выпусках смешение стоков с водой водоема минимально, и загрязненная струя может иметь большое протяжение в водоеме. Поэтому наиболее эффективно применение рассеивающих выпусков в глубине (на дне) водоема в виде перфорированных труб.

Одной из задач регулирования качества вод в водоемах является задача определения допустимого состава сточных вод, то есть максимального содержания вредного вещества (веществ) в стоках, которое после сброса еще не даст превышения концентрации вредного вещества в водах водоема над ПДК данного вредного вещества.

Интегральная оценка качества воды проводится обычно по гидрохимическим показателям и может проводиться несколькими способами.

В обще случае, при наличии результатов о нескольких оцениваемых показателях, можно рассчитать сумму приведенных концентраций параметров к ПДК (принцип суммации воздействий). При этом критерием качества воды является значение:

где С фi - фактическая концентрация i-го вещества в воде водоема.

При наличии результатов о достаточном количестве показателей можно оценить индекс загрязненности воды (ИЗВ), который рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических показателей качества для 6 основных загрязнителей воды:

где С i - среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (при гидрохимическом мониторинге это - среднее значение за год), ПДК i - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, 6 - лимитируемое число показателей, использующихся для расчета.

В качестве интегральной характеристики загрязненности поверхностных вод используют классы качества воды, которые установлены в зависимости от ИЗВ

8) ХИМИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА

ХПК
количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием различных окислителей (ГОСТ 27065-86.)Химическое потребление кислорода

количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием окислителей (ГОСТ 17403-72). Правила охраны поверхностных вод (1991) устанавливают норматив ХПК для водоемов и водотоков в местах хозяйственно-питьевого водопользования - не более 15 мг О 2 /л и в местах коммунально-бытового водопользования - не более 30 мг О 2 /л.

(биохимическое потребление кислорода) – показатель загрязненности природных вод. Обусловлено жизнедеятельностью аэробных микроорганизмов, использующих органические вещества в качестве субстратов. Выражается в миллиграммах кислорода, необходимого для окисления органических веществ в 1 л воды в определенный отрезок времени. Различают БПК суточное – БПК, трехсуточное – БПК 3 , пятисуточное – БПК 5 и полное БПК. Напр., полное БПК загрязненных стоков целлюлозно–бумажной пром–ти может составлять 22-4° мг/л.

Лимитирующий признак вредности (ЛПВ ) - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией в воде; иными словами, это признак, который определяет собой наиболее ранний и вероятный характер неблагоприятного влияния в случае появления в воде химического вещества в концентрации, превышающей ПДК.

Для воды хозяйственно-питьевого назначения выделяются три типа ЛПВ - санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический. Санитарно-токсикологический подразумевает концентрацию, при превышении которой вещество становится токсичным для человека. Общесанитарный свидетельствует о нарушении санитарного состояния водного объекта. Органолептический обозначает концентрацию, при превышении которой вода меняет вкусовые качества, цвет, запах, а также характеризуется образованием пены или плёнки.

ПДК устанавливается на основании определения ЛПВ - по наименьшему из трех. Пример: Медь токсична для человека – при 10 мг/л, нарушает процессы самоочищения гидроэкосистемы – при 5 мг/л, придает воде привкус – при 1 мг/л. Последнее значение – наименьшее из трех, поэтому здесь ЛПВ – органолептический, и хозяйственно-питьевое ПДК – 1 мг/л.