ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Экспериментально в опытах на животных доказано, что изменение запаха воды рефлекторно воздействует на питьевой режим и физиологические функ ции организма. Особенно это касается неприятных запахов, которые обуслов ливают защитную условно-рефлекторную реакцию, заставляя отказываться от употребления такой воды.
Качественной можно считать лишь такую воду, которая, по мнению по требителей, не имеет запаха. Обычные люди не чувствуют запаха интенсивно стью 0 и 1 балл по пятибалльной шкале. Запах интенсивностью 2 балла чувст вуют лишь некоторые потребители (до 10% населения), и лишь в том случае, если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности запах ста новится ощутимым для всех потребителей без какого-либо предупреждения. Поэтому интенсивность запаха питьевой водопроводной воды не должна пре вышать 2 баллов. Кроме того, следует учитывать, что воду подогревают для приготовления горячих напитков и первых блюд, а это может привести к уси лению ее запаха. Именно поэтому питьевая вода должна иметь запах интенси вностью не выше 2 баллов при температуре как 20 °С, так и 60 °С, что и отра жено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.
Вкус и привкус — способность содержащихся в воде химических веществ после взаимодействия со слюной раздражать вкусовые сосочки, расположен ные на поверхности языка, и обусловливать соответствующие ощущения.
По характеру различают соленый, горький, кислый и сладкий вкусы. Осталь ное — привкусы: щелочной, болотный, металлический, нефтепродуктов и т. д. Но для гигиенической оценки и сравнения качества питьевой воды недостато чно только качественной характеристики вкусов и привкусов. Один и тот же привкус может иметь разную интенсивность. К тому же у разных людей не одинакова чувствительность вкусового анализатора. Поэтому для характерис тики интенсивности вкусов и привкусов воды была предложена пятибалльная шкала, аналогичная пятибалльной шкале интенсивности запахов.
Запах, вкус и привкус воды имеют существенное гигиеническое значение. Во-первых, если они неприятны и легко определяются потребителями, то это ограничивает потребление питьевой воды и заставляет искать новые источники. Но вода этих источников, несмотря на хороший запах, вкус и привкус, может оказаться опасной в эпидемиологическом отношении и содержать токсические вещества. Во-вторых, специфические запах, вкус и привкус свидетельствуют о загрязнении воды вследствие попадания в водоем (источник водоснабжения) сточных вод промышленных предприятий или поверхностного стока с сельско хозяйственных угодий. В-третьих, естественный запах, вкус и привкус свиде тельствуют о том, что в воде есть определенные органические и неорганические вещества, образовавшиеся в результате жизнедеятельности водных организ мов (водорослей, актиномицетов, грибов и т. п.) и биохимических процессов превращения органических соединений (гуминовых веществ), которые попали в воду из почвы. Эти вещества могут быть биологически активными, небезраз личными для здоровья, обладать аллергическими свойствами и т. п. И, нако нец, запах, вкус и привкус являются показателями эффективности очистки во ды на водопроводных станциях.
71
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
Качественной можно считать только такую воду, которая, по оценке по требителей, не имеет вкуса и привкуса. Обычные люди не ощущают вкус и привкус интенсивностью 0 и 1 балл. Вкус и привкус интенсивностью 2 бал ла чувствуют только некоторые потребители (до 10% населения), и лишь при условии предупреждения, то есть если обратить на это их внимание. При по вышении интенсивности вкус и привкус становятся ощутимыми для всех пот ребителей без какого-либо предупреждения. Поэтому интенсивность вкуса и привкуса питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов, что и отражено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.
Цветность — природное свойство воды, обусловленное наличием в ней гуминовых веществ, которые вымываются в воду из почвы. Гуминовые вещест ва образуются в почве вследствие микробиологического разрушения чужерод ных органических соединений и синтеза почвенными микроорганизмами но вого органического вещества, присущего почве, которое называется гумусом. Гумус коричневого цвета, и поэтому гуминовые вещества придают воде окраску от желтой до коричневой. На количество этих веществ влияют геологические условия, водоносные горизонты, характер почвы, наличие болот и торфяников в бассейнах рек и т. д. Небольшое количество гуминовых веществ образуется непосредственно в поверхностных водоемах вследствие микробиологического разрушения водных растений (водорослей). Чем больше в воде гуминовых ве ществ, тем выше окрашивание воды и интенсивнее ее цветность.
Для измерения уровня цветности разработана хромово-кобальтовая шка ла, имитирующая цветность природной воды. Эта шкала представляет собой растворы калия хромата, кобальта сульфата и серной кислоты в воде. Чем вы ше концентрация этих веществ, тем интенсивнее желто-коричневое окрашива ние раствора и больше цветность. Для оценки цветности воды можно исполь зовать и платиново-кобальтовую шкалу. Цветность воды измеряют в градусах путем сравнения ее интенсивности с окрашиванием растворов хромово-ко- бальтовой или платиново-кобальтовой шкалы. Раньше это сравнение осуществ ляли визуально, а в настоящее время используют спектрофотометры и фотоко лориметры.
Практически бесцветной можно считать лишь такую воду, цветность ко торой не воспринимается глазом и не превышает 20 градусов. Только в этом случае не ограничивается ее использование и не будут вестись поиски иных возможностей для утоления жажды. Если большинство потребителей скажет, что вода желтоватая, то ее цветность по имитирующей шкале превышает 20 гра дусов. Именно поэтому в государственном стандарте на питьевую водопровод ную воду отмечено, что ее цветность не должна превышать 20 градусов.
Кроме цветности, следует помнить и об окраске воды. Она связана с загряз нением воды веществами органического и неорганического происхождения, в частности красителями, которые могут попадать в водоемы со сточными вода ми предприятий легкой промышленности, некоторыми неорганическими со единениями железа, марганца, меди как природного, так и техногенного проис хождения. Так, железо и марганец могут окрашивать воду в цвета от красного
72
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
до черного, медь — от бледно-голубого до сине-зеленого, т. е. загрязненная стоками промышленных предприятий вода может иметь неестественный цвет.
Окраску определяют визуально или фотометрическим методом после уда ления взвешенных веществ путем фильтрования или центрифугирования. Ви зуально изучают цвет, оттенок, интенсивность окраски воды. Для этого воду наливают в цилиндр с плоским дном. На расстоянии 4 см от дна размещают лист белой бумаги. Через столбик воды в цилиндре рассматривают лист и оце нивают его цвет. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока цвет не будет вос приниматься как белый, присущий всему листу бумаги. Измеряют высоту стол бика, при котором исчезает окрашивание. Окраска воды не должна опреде ляться в столбике высотой 20 см. Иногда, если окраска очень интенсив ная, возникает потребность в разведении исследуемой воды дистиллированной водой. Интенсивность и характер окраски воды можно установить, измерив спектрофотометром или фотоколориметром ее оптическую плотность для све товых волн различной длины.
Необычные цветность и окраска воды ограничивают ее употребление и за ставляют искать новые источники водоснабжения. Однако вода новых источ ников может оказаться опасной в эпидемиологическом отношении и содер жать токсические вещества. Кроме того, повышение окраски и цветности воды может свидетельствовать о ее загрязнении промышленными сточными вода ми. Вода с высокой цветностью может быть биологически активной за счет гуминовых органических веществ. Убедительных данных о влиянии воды с вы сокой цветностью на здоровье человека в литературе нет. Но известно, что в результате действия гуминовых кислот на 50—100% повышается проницае мость стенок кишечника для катионов Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, сульфат-ионов. И на конец, цветность является показателем эффективности очистки (обесцвечива ния) воды на очистных сооружениях.
Мутность — природное свойство воды, обусловленное наличием в ней взвешенных веществ органического и минерального происхождения (глины, ила, органических коллоидов, планктона и т. п.). s Противоположная характеристика воды — прозрачность, то есть ее спо собность пропускать световые лучи. Чем больше в воде взвешенных веществ,
тем выше ее мутность, то есть меньше прозрачность.
Для количественной оценки прозрачности воды был предложен метод Снеллена. Воду наливают в цилиндр с плоским дном. На расстоянии 4 см от дна размещают стандартный шрифт. Высота букв составляет 4 см, а толщи на — 0,5 мм. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока через ее столбик мож но будет прочитать буквы. Высота этого столбика (в сантиметрах) и характе ризует прозрачность воды. Прозрачная, по мнению потребителя, вода в случае измерения по методу Снеллена имеет прозрачность не менее 30 см.
Для измерения уровня мутности воды была предложена имитирующая ка олиновая шкала. Это набор суспензии белой глины (каолина) в дистиллиро ванной воде. Содержание каолина в суспензиях колеблется от 0,1 до 0,5 мг/л. Мутность воды измеряют в миллиграммах на литр посредством сравнения ее оптической плотности с плотностью стандартных растворов каолина. Рань-
73
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
ше эти сравнения производили визуально. Сегодня используют нефелометры, спектрофотометры и фотоколориметры.
Если воду, которую потребители оценили как прозрачную, оценить по имитирующей каолиновой шкале, то окажется, что ее мутность не превышает 1,5 мг/л. Если же преобладающее число потребителей считает, что вода непро зрачная, то ее мутность превышает 1,5 мг/л. Именно поэтому в государствен ном стандарте на питьевую водопроводную воду указано, что ее мутность не должна превышать 1,5 мг/л.
Мутность тесно связана с другими свойствами воды, прежде всего с цвет ностью, запахом и привкусом. Так, гуминовые вещества, определяющие цвет ность воды, делают ее мутной (за счет коллоидной фракции), придают ей естест венный запах и привкус. Красноватый цвет свидетельствует о наличии в воде железа гидроксида (III). Такая вода мутная, со специфическим вяжущим прив кусом.
Мутность влияет на микробиологические показатели качества воды. Боль шинство микроорганизмов сорбируется на поверхности или находится в се редине взвешенных частиц, органические и неорганические вещества которых защищают бактерии и вирусы. Данные литературы свидетельствуют о том, что обеззараживание мутной воды хлором в течение 30 мин даже при остаточном, свободном активном хлоре на уровне 0,3—0,5 мг/л неэффективно относитель но кишечных бактерий и вирусов (например, возбудителей гепатита А). В то же время осветление и обесцвечивание воды на очистных сооружениях, направ ленные на удаление взвешенных и гуминовых веществ, способствуют удале нию 90% бактерий.
Установлено, что хлорированная мутная вода может быть опасной для здоровья вследствие образования хлорорганических соединений — токсичных и даже канцерогенных. Это хлорфенолы, хлорцианы, тригалометаны, хлори рованные полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы.
Мутная, непрозрачная вода вызывает у человека чувство отвращения. Это ограничивает ее употребление и заставляет искать новые источники водоснаб жения, вода в которых может оказаться опасной в эпидемиологическом отно шении и содержать вредные вещества. Мутность воды свидетельствует о ее за грязнении органическими и неорганическими веществами, которые могут быть вредными для здоровья человека или образовывать вредные вещества во вре мя реагентной обработки воды (например, хлорирования). Мутность является показателем эффективности осветления воды на очистных сооружениях. И, на конец, мутность является одним из факторов, влияющих на эффективность обеззараживания воды, то есть на эффективность очистки ее от патогенных бак терий и особенно энтеровирусов.
Температура воды заметно влияет на ее качество. Так, употребление во ды, нагретой до температуры выше 25 °С, вызывает рвотный рефлекс. Поэто му в соответствии с международным стандартом температура питьевой воды не должна превышать 25 °С. Потребители же считают оптимальной прохлад ную (12—15 °С) воду.
74
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
От температуры зависят органолептические свойства воды, прежде всего запах, вкус и привкус. Это связано с ее влиянием на растворимость газов (на пример, сероводорода) и парциальное давление летучих органических веществ, которые придают воде запах (например, хлорфенолов). С повышением темпе ратуры запах воды усиливается. К тому же температура влияет на привкус во ды: при комнатной температуре он выражен в большей мере. Снижение и по вышение температуры сопровождаются ослаблением привкуса.
Температура влияет на скорость и эффективность процессов очистки и обеззараживания воды на водопроводных станциях. Так, с повышением темпе ратуры до 20—25 °С в теплый период года улучшаются процессы осветления и обесцвечивания воды поверхностных водоемов за счет коагуляции. В то же время ухудшается эффективность ее фильтрации через активированный уголь в результате уменьшения его адсорбционных свойств.
Влияние температуры на обеззараживание воды объясняется двумя факто рами. Во-первых, температура влияет на обесцвечивание и осветление воды, от которых зависит эффективность обеззараживающего действия хлорсодержащих реагентов (хлорной извести, гипохлоритов, хлора в виде газа, хлораминов и т. п.). Взвешенные вещества препятствуют механическому проникновению хлора в бактериальную клетку. Во-вторых, с повышением температуры усили вается диффузия молекул обеззараживающих веществ в середину бактериаль ной клетки, то есть повышается скорость процесса дезинфекции.
Но необходимо учитывать и другой аспект этого явления. В теплой воде доль ше, чем в прохладной, сохраняют жизнедеятельность, инвазивность и патогенностъ возбудители инфекционных заболеваний, поскольку оптимальной для них является температура тела человека, т.е. 35—37 °С. Причем энтеровирусы (на пример, возбудители полиомиелита) сохраняются дольше, чем бактерии, до 6 мес.
Наоборот, яйца и цисты гельминтов, особенно геогельминтов, в теплой воде быстро гибнут и дольше сохраняются в прохладной, так как их развитие и созре вание происходят не в организме человека, а в почве, и оптимум температур на ходится в диапазоне до 20 °С. Так, яйца шистосом гибнут при температуре 29—32 °С в течение 3 сут, при 15—24 °С — 3 нед, а при 7 °С — лишь в течение З мес.
Согласно правилу Вант-Гоффа, с повышением температуры на 10 °С в 2—4 раза повышается скорость химических реакций. Следовательно, ускоря ется образование тригалометанов и других хлорированных углеводов (полихлорированных бифенилов, диоксинов и т. п.) во время хлорирования воды, содержащей органические соединения.
Эти соединения могут негативно влиять на здоровье человека. Так, детально изучены токсические свойства хлороформа (трихлорметана), так как длитель ное время его использовали для ингаляционной анестезии. Известно, что хлоро форм угнетает деятельность центральной нервной системы, влияет на функции печени и почек. При остром отравлении возникают головокружение, кома, воз можна смерть. Через 24—48 ч прекращается функционирование почек, через 2—5 сут поражается печень. К тому же экспериментально установлено, что хлороформ оказывает канцерогенное действие, другие тригалометаны — мута генное влияние.
75
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
Таким образом, гигиеническое значение температуры заключается в ее влиянии на процессы осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, от чего зависят ее органолептические свойства, безопасность в эпидемиологичес ком и токсикологическом отношении.
Принимая во внимание влияние на органолептические свойства, темпера тура может стать причиной ограничения водопотребления и поисков другого, безопасного в эпидемиологическом и токсикологическом отношении, источ ника водоснабжения. Влияя на процесс хлорирования воды, температура мо жет косвенным образом отрицательно воздействовать на здоровье. Кроме то го, следует помнить, что вода подземных межпластовых горизонтов имеет по стоянную температуру, не зависящую от температуры атмосферного воздуха. Отклонение в ту или иную сторону свидетельствует о проникновении в межпластовый слой воды с поверхностных горизонтов, то есть о возможном загряз нении.
Абсолютно понятно, что в доброкачественной питьевой воде не должны содержаться какие-либо примеси, видимые невооруженным глазом. Это каса ется пленок на поверхности воды в случае ее загрязнения различными поверх ностно-активными веществами (растительным, машинным маслом, детерген тами, нефтью, бензином, дизельным топливом, керосином, другими органиче скими растворителями), а также осадков, которые образуются на дне стакана с водой, взвешенных в толще воды хлопьев, пены от синтетических моющих средств и т. п. Примеси, определяемые визуально, делают воду непригодной для употребления. Такая вода вызывает у человека отвращение, что ограничи вает ее использование.
Химические вещества, определяющие органолептические свойства воды. Кроме органолептических показателей основной группы (физико-орга- нолептических), следует обратить внимание на группу химико-органолеп- тических показателей. Эти показатели в свою очередь также разделяют на подгруппы: химические вещества, которые встречаются в природных водах, появляются в воде вследствие загрязнения водоемов или в процессе водоподготовки.
К показателям, характеризующим природный химический состав воды, относятся: сухой остаток (минерализация общая), водородный показатель (pH), жесткость общая, содержание железа, сульфатов, хлоридов, марганца, меди, цинка.
Сухой остаток (минерализация общая) — это количество растворенных веществ, преимущественно минеральных солей, в 1 л воды. Количество орга нических веществ в сухом остатке составляет не более 10%, поэтому можно считать, что этот показатель характеризует общую минерализацию воды.
Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной. Именно такая ми нерализация свойственна воде рек, большинства пресных озер и водохранилищ. Воду называют солоноватой, если ее минерализация составляет 1000—3000 мг/л, и соленой при минерализации свыше 3000 мг/л, что характерно для воды мо рей и океанов.
76
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Наиболее распространенными в природной воде являются: анионы СГ, SOj~, НСО3, СО3" и катионы Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+. В зависимости от того, какой анион или группа анионов преобладает, природные воды разделяют на три класса: 1) гидрокарбонатные и карбонатные (НСО~ и СО2 - ); 2) сульфат ные (SO*-); 3) хлоридные (Cl).
Издавна с химическим (минеральным) составом воды связывали ее вкусо вые качества и возможность развития у населения массовых заболеваний. В со временных условиях интерес к вопросу влияния минерализации воды на орга низм человека возрос, а объем исследований расширился. Этому способство вало и то, что ныне проблема дефицита пресной воды во многих странах мира является очень острой. Особое значение приобрела гигиеническая оценка эле ктролитного состава питьевой воды с появлением технических возможностей его изменения. Сегодня можно считать, что влияние общей минерализации во ды или ее электролитного состава на организм человека достаточно изучено.
Первый в мире норматив сухого остатка в воде был принят Брюссельской ко миссией в 1853 г. Установили его (500мг/л) на основании среднего значения сухого остатка в воде водоемов Саксон-Веймарского герцогства, которая считалась доброкачественной по органолептическим свойствам и не вызывала заболеваний среди населения. Но со временем возникли другие предложения.
Обосновывая норматив сухого остатка в питьевой водопроводной воде, прежде всего нужно учитывать его влияние на органолептические свойства. Известно, что значительное содержание минеральных солей придает воде со леный или горький вкус. Соленый вкус придают воде преимущественно нат рия и кальция хлориды, горький — магния сульфаты и хлориды. Потребители ощущают этот вкус, если общая минерализация воды превышает 1000 мг/л. Естественно, что вследствие неприятного вкуса уменьшается употребление воды. В экспериментальных исследованиях, проведенных с участием волон теров, было установлено, что количество воды, употребляемой ими для уто ления жажды, зависело от степени ее минерализации: при минерализации 500 мг/л количество выпитой воды равнялось 92%, 1000 мг/л — 49%, 2000 мг/л — 13% суточной потребности в питьевой воде. .,
К тому же вода с повышенной минерализацией хуже утоляет жажду. Ощу щение жажды возникает рефлекторно вследствие уменьшения количества во ды в организме, главным образом в плазме крови. Даже незначительное обез воживание приводит к повышению осмотического давления плазмы крови и к раздражению осморецепторов сосудов, что вызывает возбуждение определен ных зон коры головного мозга — так называемого центра жажды. Чтобы уто лить жажду, нужно прекратить раздражение осморецепторов, то есть нормали зовать осмотическое давление плазмы крови. Этого легче достичь, употребляя воду с низкой минерализацией, которая является гипотонической в отношении крови и межтканевой жидкости.
Чтобы вода не имела горького и соленого вкуса интенсивностью свыше 2 баллов, ее сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л. Именно такую во ду называют пресной. То есть верхний предел минерализации (сухого остатка)
77
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
питьевой воды — 1000 мг/л — установлен на основании влияния на органолептические свойства воды.
Кроме того, опыты на лабораторных животных и результаты исследова ний, проведенных с участием волонтеров, свидетельствуют, что употребление высокоминерализованной воды небезразлично для организма: оно может при водить к расстройству многих метаболических и биохимических процессов и развитию различных нарушений как на функциональном, так и на морфо логическом уровне. Так, употребление воды с сухим остатком, превышающим 1000 мг/л, сопровождается повышением гидрофильности тканей, задержкой во ды в организме, уменьшением на 30—60% диуреза. Вследствие этого повыша ется нагрузка на сердечно-сосудистую систему и тяжесть течения хроничес ких болезней: ишемической болезни сердца, стенокардии, миокардиодистрофии, гипертонической болезни. Повышается риск их обострения, что может привести к инфаркту миокарда и т. п.
Употребление воды с повышенной минерализацией может вызвать диспеп сические расстройства у лиц, которые изменили место проживания. Это обу словлено содержанием в воде солей магния и прежде всего сульфатов, кото рые раздражают слизистую оболочку тонкой и толстой кишок, усиливая их пе ристальтику. Кроме того, под влиянием такой воды изменяется секреторная и моторная функции желудка.
Установлено, что длительное употребление высокоминерализованной во ды приводит к развитию и прогрессированию мочекаменной и желчнокамен ной болезней.
С развитием технологии опреснения соленых вод для питьевых нужд воз никла проблема гигиенического нормирования нижнего предела минерали зации. Известно, что вода с низкой минерализацией (сухой остаток — до 50—100 мг/л) неприятна на вкус. Ее длительное употребление может вызвать нарушения водно-электролитного баланса и обмена минеральных веществ. Так, в опытах на лабораторных животных и исследованиях, проведенных с участием волонтеров, установлено, что систематическое употребление дис тиллированной воды приводит к нарушению водно-электролитного гомеостаза, которое основано на реакции осморецепторного поля печени, обусловливаю щей повышенный выброс натрия в кровь. Это явление сопровождается пере распределением воды между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями. Нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддер живается адаптивными реакциями, является 100 мг/л. Оптимальный уровень минерализации питьевой воды составляет 200—400 мг/л. При этом минималь ное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния — 10 мг/л.
Таким образом, оптимальной считают минерализацию воды на уровне 300—500 мг/л. Вода с сухим остатком 100—300 мг/л считается удовлетвори тельной минерализации, 500—1000 мг/л — повышенной, но допустимой ми нерализации. Солоноватая и соленая вода (с минерализацией выше 1000 мг/л) неприятна на вкус, ее употребление приводит к нарушениям в состоянии здо ровья. Поэтому качественной следует считать питьевую воду, имеющую сухой остаток до 1000 мг/л.
78
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Водородный показатель (pH) — природное свойство воды, обусловлен ное наличием свободных ионов водорода. В большинстве поверхностных во доемов pH воды составляет 6,5—8,5, в подземных водах — 6—9. Кислыми (pH < 7) являются болотные воды, богатые гуминовыми веществами, щелоч ными (pH > 7) — подземные воды, содержащие большое количество гидрокар бонатов.
Изменение активной реакции воды свидетельствует о загрязнении источ ника водоснабжения кислыми или щелочными сточными водами промышлен ных предприятий. Необходимо также помнить, что подземная межпластовая вода имеет постоянную активную реакцию. Даже незначительное отклонение pH в ту или иную сторону свидетельствует о проникновении в межпластовыи горизонт воды из поверхностных горизонтов, то есть о загрязнении артезианс кой воды.
Активная реакция влияет на процессы очистки и обеззараживания воды. Например, в щелочных водах улучшается осветление и обесцвечивание за счет улучшения процессов коагуляции. Чаще всего для коагуляции используют алюминия сульфат, который в воде гидролизуется и превращается в алюминия гидроксид:
A12(S04)3+ 6Н2 0 = 2А1(ОН)3 + 3H2S04.
Но алюминия гидроксид образуется лишь в случае нейтрализации серной кислоты. Это происходит при наличии в природной воде гидрокарбонатов:
H2 S04 + Са(НС03)2 = CaS04 + 2Н2 0 + 2С02 .
Свойство воды, обусловленное наличием свободных оснований и прежде всего гидрокарбонатов щелочно-земельных металлов, называют щелочностью. Если природная щелочность воды низкая, то задерживается процесс образова ния алюминия гидроксида, а именно он обеспечивает процесс коагуляции. По этому на водопроводных станциях при низкой щелочности воды ее подщела чивают раствором извести.
Механизм влияния pH воды на ее обеззараживание сводится к следующему. Чаще всего для дезинфекции используют хлорную известь. В воде она гидро лизуется, образуя хлорноватистую кислоту:
2СаОС12 + 2Н2 0 = Са(ОН)2 + СаС12 + 2НОС1.
Хлорноватистая кислота диссоциирует в воде, образуя ион водорода и ги- похлорит-ион:
НОСІ = Н+ + ОСІ".
Вкислой среде равновесие смещается в сторону молекулярной формы,
вщелочной — в сторону ионной. Недиссоциированная молекулярная форма хлорноватистой кислоты лучше проникает через оболочки внутрь бактериаль ной клетки, чем гидратированные ионы гипохлорита. Поэтому в кислой среде процесс обеззараживания воды ускоряется.
pH является основой кислотно-основного состояния, которое достигает ся в воде благодаря наличию различных растворимых соединений. Учитывая
79
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
влияние pH на процессы осветления, обесцвечивания и обеззараживания, при нято, что питьевая вода должна иметь активную реакцию, которая приближае тся к нейтральной и колеблется в пределах 6—9, что и отражено в государст венном стандарте.
Жесткость. Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.
Общая жесткость — это природное свойство воды, обусловленное нали чием так называемых солей жесткости, т.е. всех солей кальция и магния в сы рой воде (сульфатов, хлоридов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.).
Карбонатная жесткость — это жесткость, обусловленная присутствием гидрокарбонатов и карбонатов Са+ и Mg+, растворенных в сырой воде.
Устранимая, или гидрокарбонатная, жесткость — это жесткость, которую удается устранить при кипячении воды. Она обусловлена гидрокарбонатами Са+ и Mg+, которые во время кипячения воды превращаются в нерастворимые кар бонаты, и выпадают в осадок:
Са(НС03)2 = СаС034- + Н2 0 + C02 î.
Mg(HC03)2 = MgC034- + Н2 0 + С02Т.
Под постоянной жесткостью понимают жесткость кипяченой воды в те чение 1 ч, которая обусловлена наличием хлоридов и сульфатов Са2+ и Mg2+, не выпадающих в осадок.
Сегодня общую жесткость воды выражают в единицах СИ — мг-экв/л. В прошлом пользовались градусами жесткости или "немецкими" градусами (°Н). Было принято, что 1 °Н жесткости отвечает 10 мг СаО в 1 л воды. Переход от "немецких" градусов к единицам СИ следующий:
^ „ |
ІммольСаО |
40 + 16 00 |
|||
1 мг-экв СаО = |
|
|
= |
|
= 28 мг. |
|
|
||||
|
Валентность Ca |
2 |
|
||
Если 10 мг СаО составляют 1 °Н, то 28 |
мг СаО — 2,8 °Н, то есть |
||||
1 мг-экв/л = 2,8 °Н или 1 °Н = 0,35 мг-экв/л. |
|
|
Вода с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л (10°) считается мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л (10—20°) — умеренно жесткой, от 7 до 10 мг-экв/л (20—28°) — жест кой и свыше 10 мг-экв/л (28°) — очень жесткой.
Впервые норматив общей жесткости воды был предложен в 1874 г. в Герма нии в качестве средней величины жесткости воды водоемов Саксон-Веймарского герцогства. Этот норматив составлял 18—20°, или приблизительно 7 мг-экв/л.
Такую же величину рекомендовал и Ф.Ф. Эрисман в 1898 г. Вскоре, принимая во внимание разные местные условия, для некоторых регионов были предложены дру гие нормативы.
Обосновывая норматив общей жесткости питьевой водопроводной воды, прежде всего необходимо учитывать ее влияние на органолептические свойст ва. Известно, что значительное содержание солей жесткости, особенно магния сульфата, придает воде горький вкус. Потребители ощущают этот вкус, если общая жесткость воды превышает 7 мг-экв/л. При этом они отказываются от употребления такой воды и изыскивают альтернативные источники водоснаб-
80