Лекция №1

Водоподготовка и водоснабжение в городах, их проблемы.

Тема:Водные ресурсы и показатели качества природных вод.

Жизнь человека зависит от качества воды. По всем данным ВОЗ 80-85% болезней зависят от качества воды.

Гидросфера – водная оболочка Земли. Поскольку вода является «подвижным существом» и проникает во все компоненты экосистем всех уровней, находящихся в атмосфере: формирует океаны, моря, реки ( поверхностные воды Мирового океана).

В высокогорных районах на Южных и Северных полюсах вода сконцентрирована в ледниках.

98% всех запасов воды сосредоточено в виде солёных вод морей и океанов. Общий объём пресных вод составляет 28,25 млн км². Причём состав пресных вод обусловлен большей концентрацией солей Са²⁺.

MgSO₄·7H₂O – глауберова соль. Соль, которая придаёт горечь морской воде.

Основная часть пресноводных источников – ледники, они в свободном доступе находятся до 1%. Горные источники образуются из ледников чистая питьевая.

Общая масса воды, которая содержится во всех живых организмах, достигает 2,5·10¹² т или 2500 м³. Объём пресных вод пригодных для водоснабжения составляет 0,3% объёма гидросферы.

Вся гидросфера делится на:

1. Поверхностную, представляет собой водную оболочку поверхностной части Земли (болота, моря).

2. Подземная часть – представляет собой воды находящиеся в верхней части земной коры. Предполагают, что её объёмы составляют 1,7% от общего объёма. Нижнюю границу вод проследить не возможно.

Вода живое существо! Сложно провести грань между живым и неживым. Например, периодическая система Менделеева. (Нельзя в алюминиевой кастрюле долго держать еду).

Водные ресурсы, которые можно использовать в народном хозяйстве – 1453,4 млн. км³.

Показатели качества природных вод.

Практически эксплуатационные запасы природных вод достигают 60-70%. Из общего запаса потребляемых вод на промышленность расходуется 60-65%, на сельское хозяйство - 25%, на хозяйственно-питьевые нужды – 15%. В зависимости от того, где используется вода, важны её исходные показательные характеристики.

Самое главное – загрязнённость вод. Занимаются анализом вод специальные лаборатории и СЭС (Санитарно-эпидемиологические станции), которые проводят независимые анализы.

Все примеси по классификации гидрохимика О. А. Алекина принято подразделять на:

1. Анионный состав – важнейшие анионы.

2. Растворённые газы.

3. Биогенные вещества (компоненты).

4. Микроэлементы.

5. Органические вещества.

Поверхность Земли состоит из:

• CaCO₃, CaSO₄·2H₂O

• MgCO₃, MgSO₄

• KCl, NaCl

• Катионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, анионы HSiO₃^-, SiO₃^2- (гидросиликаты, силикаты)

• SiO₃^2- сульфиты, тиосульфаты (S₂O₃)^2- встречаются реже. Поэтому K, Mg, Ca, Na составляют основу катионного состава.

К биогенным веществам относятся соединения, с которыми связаны все процессы жизнедеятельности растительных и животных миров.

Различные виды азота в виде аммиачной формы (NH₄)⁺, нитратной (NO₃^-), нитритной (NO2-), P, Si, Fe.

К микроэлементам относят примеси, содержание которых в воде <10^-3%. Больше всего влияют Br, I, Cu, F, Co, Ni, Cr, Al и некоторые другие.

Органические вещества представляют собой микроорганизмы растительного и животного происхождения, а также продукты их взаимодействия с ОС.

Минерализация речной воды находится в пределах 200-1100 мг/дм³, озера от 15 до 300 и минерализация поверхностной воды суши ниже на Севере и выше на Юге.

Подземные воды различают по уровню минерализации солевому составу в широких пределах.

Определение качества воды представляет собой совокупность основных свойств природной воды, обусловленной характером и концентрацией содержащихся в ней примесей определяется на основании результатов Санитарно-химического анализа. Все методики определений ГОСТированы (стандартизированы) являются нормативными.

По физическим показателям качество воды определяется:

- температура, которая зависит от времени года и грунтов

- запах и вкус

Зависит от концентрации растворимых в воде газов и химического состава примесей, а также от температуры. Приятный и освежающий запах придаёт углерод, кислород, Ca(HCO₃)₂ – небольшие количества. Цвет природных вод открытых водоёмов обусловлен наличием органических веществ присутствующих в почве, а также залежей солей Fe, а также нефтяных месторождений (в последние годы большое влияние оказывают сточные воды предприятий, с/х угодий, дорожные сливы).

Органолептические показатели воды должны отвечать следующим требованиям (в баллах): запах не должен появляться при нагреве от 20-60 (не более 2-х баллов), цветность не более 2-х баллов, мутность измеряется в мг/дм³ не более 1,5; водородный показатель рН 6-9. рН является одним из показателей состояния организма человека: кровь, лимфа и слюна - 7,4-7,5 рН.

У большинства людей кислотная среда.

Взвешенные вещества, сухой остаток, прокалённый остаток, окисляемость, растворённый кислород, биохимическое потребление кислорода, свободный хлор, хлорёмкость, активная реакция среды рН, кислотность мэкв/дм³, щелочность мэкв/дм², анионно-катионный состав, жесткость, углекислота (общая, свободная, гидрокарбонатная, агрессивная, карбонатная), диоксид углерода, ПАВ, сероводород и ионы тяжелых металлов: Pb, Zn, Cu, Sn – являются показателями полного санитарного химического анализа.

Качественные характеристики воды по 3 признакам определяют: органолептические, санитарно-токсикологические, обще санитарные.

Эти три группы являются основными для нормирования качества питьевой воды.

В рыбном хозяйстве принят рыбохозяйственный показатель вредности.

Оценки качества воды базируются на системе нормативов ПДК для различных химических веществ в водной среде объектов.

Жизненный цикл для городского жителя можно разделить:

- собственно городская водная среда (озёра, реки, акватории)

- импортная, та среда, которая поступает в воду по трубам

Высокие темпы урбанизации интенсифицируют использование воды обуславливая её дефицит. Поэтому состав природных вод изменился по следующим причинам:

• Сточные

• Хозяйственные и бытовые стоки

• Вторичные эффекты связывания с кислотными дождями и наличием химических удобрений и пестицидов, в группе которых переходят в групповые и поверхностные воды благодаря высокой растворимости последних в воде, т. е играет растворимое свойство.