Исследование методов очистки и оценки качества питьевой воды метод

Составители: А.Л. Долинов, Л.В. Плахова

УДК 628.161(076.5) И89

Рецензент канд. техн. наук, доцент А.Д. Овсянкин

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

И89 Исследование методов очистки и оценки качества питьевой воды : метод. указания по выполнению учебно-исслед. лаб. работы / сост. А.Л. Долинов, Л.В. Плахова − Пермь: Издво Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. − 24 с.

Приведены сведения о влиянии воды и растворенных в ней веществ на организм человека; классификация воды по уровню жесткости; показатели качества воды; нормативные документы. Дано описание лабораторного стенда и порядок работы на нем. Для измерения показателей качества питьевой воды описаны приборы и методики замеров.

Предназначено для выполнения лабораторной работы студентам всех специальностей университета.

Ил. 3. Библиогр.: 8 названий

ПНИПУ, 2012

2

3

1.ЦЕЛИ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с влиянием воды и растворенных в ней веществ на организм человека.

2.Изучить различные системы очистки питьевой воды от при-

месей.

3.Изучить нормирование показателей качества воды.

4.Изучить методы оценки качества питьевой воды.

5.Измерить показатели качества питьевой воды и сопоставить

снормативными значениями.

2.НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

1.Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.544-96. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников.

2.Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.

3.ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственнопитьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора.

4.Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.689-98. Предельно-до- пустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

4

3.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1.Роль воды в организме человека, её физиологическое и гигиеническое значение

Человек в целом состоит из воды на 70−80 %; в частности, мозг человека − на 85 %; эмбрион – на 95 %; меньше всего воды в костях − 30 %. Вода принимает активное участие в физиологических процессах организма. Она является универсальным растворителем газообразных, жидких и твердых веществ, а также участвует в процессах окисления, промежуточного обмена, пищеварения. Растворенные в воде минеральные соли оказывают влияние на поддержание важнейших биологических констант организма – осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия. Она является участником процессов гидролиза жиров, углеводов, расщепления аминокислот и других реакций промежуточного обмена.

Суточный баланс воды у человека в организме составляет около 2,5 литра. Количество потребляемой воды подвержено значительным колебаниям в зависимости от климатических условий, микроклимата и интенсивности выполняемой работы.

Потеря воды в количестве 10 % от массы тела приводит к нарушению обмена веществ, потеря 15–20 % смертельна при температуре воздуха 30 °С, а потеря 25 % – абсолютно смертельна.

Гигиеническое значение воды велико. Она используется для поддержания в надлежащем санитарном состоянии тела человека, предметов обихода, жилища и прочего, оказывает благоприятное влияние на климатические условия, условия отдыха населения, на уровень культуры и быта.

3.2. Содержащиеся в воде элементы и их воздействие на организм человека

Опасность для человека представляют органические соединения, многие из которых являются канцерогенами или мутагенами.

5

Особую опасность представляют хлорорганические соединения, образующиеся при кипячении хлорированной воды, так как они являются сильными канцерогенами, мутагенами и токсинами. Воздействие органических веществ начинается непосредственно после питья. В зависимости от дозы оно может продолжаться 18−20 дней или, если доза большая, 8−12 месяцев.

К категории наиболее токсичных веществ, загрязняющих воздух, воду и почву, относятся тяжелые металлы и их соединения. Одним из механизмов токсического действия тяжелых металлов является их способность встраиваться в биологически активные молекулы, ферменты, вытесняя на конкурентной основе жизненно важные микроэлементы.

Так, свинец является политропным ядом, действующим на центральную нервную систему, кроветворение, иммунную систему, репродуктивную функцию, печень, вызывает задержку умственного

ифизического развития детей. Обладает гепато- и нейротоксичностью.

Согласно классификации Международного агентства по исследованию рака свинец относится к категории 2В, т.е. является потенциальным канцерогеном для человека.

Нормальный уровень содержания свинца в крови детей

0,100 мкг/мл.

Марганец является одним из биологически необходимых микроэлементов как для животных, так и для человека. Играет важную роль в образовании соединительной ткани и костей, роста организма, в липидном и углеводном обмене, в эмбриональном развитии внутреннего уха. Входит в состав витамина К. Суточная потребность: 2–3 мг – для взрослых; 1,25 мг – для детей. Общее содержание марганца в организме 10–20 мг. Токсическое действие марганца связано с повреждениями центральной нервной системы, является

иполитропным ядом, поражающим легкие, сердечно-сосудистую

игепатобиллиарную системы.

Медь – один из важнейших незаменимых микроэлементов (МЭ), необходимых для жизнедеятельности человека, животных

6

и растений, входит в состав ряда ферментов, участвует в процессах кроветворения, иммунных реакциях, обмене веществ.

В организме взрослого человека содержится 1,57–3,14 ммоль меди. Медь участвует в минеральном обмене: удерживает кальций и фосфор в организме. Средняя дневная доза меди для человека 2–5 мг, причем потребление менее 2 мг опасно в связи с возможностью развития медьдефицитных состояний.

Медь относится к группе высокотоксичных металлов, способна вызвать острое отравление, обладает широким спектром токсического действия с многообразными клиническими проявлениями.

Цинк – микроэлемент, биологическая роль которого связана с деятельностью желез внутренней секреции, ферментами, витаминами.

Его содержание в организме в 10–15 раз выше, чем меди, и в 100 раз выше, чем марганца. В организме взрослого человека его содержится всего 1,5–2 г.

Цинк, являясь незаменимым микроэлементом для организма человека, участвует во всех видах обмена веществ как компонент металлоферментов и гормонов, играет важную роль в дифференцировке и стабилизации клеточных мембран, обмене биологически активных веществ, синтезе ДНК и во многих других метаболических процессах.

Токсичность цинка при пероральном введении низка, водорастворимые соли цинка не токсичны. Отравления цинком в основном происходят при использовании пестицидов, препаратов цинка, посуды с цинковым гальваническим покрытием.

Хром – микроэлемент, являющийся активатором ряда ферментов и витаминов. Важная биологическая роль, принадлежащая хрому, – его взаимодействие с инсулином в процессах углеводного обмена, участие в структуре и функциях нуклеиновых кислот и, очевидно, щитовидной железы. В организме взрослого человека содержится около 6 мг хрома. В норме содержание в цельной крови составляет 1,44–3,08 нМ/л.

7

Соединения хрома в производственных условиях могут оказывать общетоксическое, мутагенное и канцерогенное действие.

Из всех микроэлементов хром (III) наименее токсичен, более высокой токсичностью обладают соединения хрома (VI).

Токсичность соединений хрома находится в прямой зависимости от его валентности: наиболее ядовиты соединения хрома (VI), высокотоксичны соединения хрома (III), металлический хром и соединения хрома (II) менее токсичны. Независимо от пути введения в первую очередь поражаются почки, страдают также функции печени и поджелудочной железы. Соединения хрома вызывают ряд специфических эффектов, в частности, канцерогенный и мутагенный.

Никель – микроэлемент, являющийся одним из активаторов окислительно-восстановительных процессов, в норме в цельной крови составляет 0,08–0,12 мкг/мл, в моче – 9,4 мкг/сут. В крови мужчин никеля несколько больше, чем у женщин.

Никель и его соединения обладают канцерогенными свойствами, оказывают мутагенный и иммунотропный эффекты. Никель при любых путях введения поражает ткань легких, вызывает сдвиг в кроветворении, изменяет уровни сахара в крови и кровяного давления. Соли и окислы никеля в виде пыли раздражают слизистые оболочки. Никель, а главным образом его соли вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствительности

кним. Никель в виде металла в определенном состоянии и при длительном контакте способен вызвать рак.

Воздействие на организм человека соединений никеля ведет

кснижению функциональной способности легких, происходит уменьшение жизненной емкости легких за счет снижения емкости вдоха и резервного объема выдоха, умеренное нарастание остаточного объема и функциональной остаточной емкости, замедление времени смешивания воздуха в альвеолах, приводящее к умеренно выраженной артериальной гипоксии.

Кадмий – микроэлемент, являющийся одним из продуктов радиоактивного распада, накапливающийся в организме животных и человека, токсичный элемент и антиметаболит ряда химических элементов.

8

Кадмий влияет на некоторые процессы обмена веществ, в частности, на обмен цинка, меди, железа.

Содержание в норме в цельной крови – 5,9±3,5 мкг/л, в моче –

4,2±3,3 мкг/л, в волосах – 1,7±1,4 мкг/кг.

В производственных условиях соединения кадмия могут вызывать как острое, так и хроническое отравление. Наиболее тяжелой формой хронического отравления является болезнь Итаи-Итаи (остеомаляция, нарушение почечной функции, легочная недостаточность, анемия). При отравлениях много кадмия концентрируется в волосах.

3.3.Показатели качества питьевой воды

иметоды их оценки

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети. Концентрация отдельных примесей в воде определяет ее свойства, то есть качество воды. Различают физические, химические, биологические и бактериологические показатели качества воды.

Физические показатели характеризуются как общесанитарные и могут быть следующими.

Взвешенные вещества содержатся в природных и сточных водах, они могут быть минерального и органического происхождения. Эти вещества характеризуют наличие в воде частиц песка, глины, ила, планктона и прочего и определяют её мутность. В зависимости от размеров отдельных частиц и их плотности взвешенные вещества могут выпадать в виде осадка, всплывать на поверхность воды и оставаться во взвешенном состоянии. Количество примесей определяют гравиметрическим методом.

Цветность воды (окраска) обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот

9

и других органических соединений. Определение цветности производится колориметрическим методом. Цветность воды определяется по платиново-кобальтовой шкале и выражается в градусах.

Запах и вкус воды обусловлены растворенными солями, газами, органическими соединениями, образующимися в процессе жизнедеятельности водных организмов. В соответствии с происхождением запахов их делят на естественные и искусственные. Определение запаха и вкуса производится органолептически.

Химические показатели условно делят на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества. Для определения данных показателей используются химические методы анализа.

Главные ионы. Наиболее распространенные в природных водах

анионы: НСО3–, S042–, СI–,С032–, НSiO3 и катионы: Nа+, Са2+, Мg2+, К+, Fе2+. Содержание главных ионов в пресных водах составляет

90...95 % от общего солесодержания. В производственных сточных водах их проявления могут быть очень разнообразны: это ионы висмута, кобальта, никеля, мышьяка и других тяжелых металлов.

Растворенные газы. Среди них определенное значение имеют кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Содержание кислорода в воде поверхностных водоемов определяется поступлением его из воздуха и в результате фотосинтеза. В зимний период концентрация кислорода в воде водоемов резко уменьшается. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры воды.

Диоксид углерода находится в воде как в растворенном виде, так и в форме угольной кислоты. Основным источником диоксида углерода в поверхностных водах являются биохимические процессы распада органических веществ, а также он попадает в водоемы с подземными водами.

Сероводород в природных водах встречается органического (продукт распада органических соединений) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождения. Наличие сероводорода в воде придает ей неприятный запах, способствует коррозии металла и может вызвать зарастание трубопроводов.

10