1.2.4 Органолептические свойства воды

Органолептические свойства воды - это те ее признаки, которые воспринимаются органами чувств человека и оцениваются по интенсивности восприятия.

Обонятельные, вкусовые, зрительные, тепловые ощущения обусловлены физическими характеристиками воды и наличием в ней определенных химических веществ (органических, минеральных солей, газов). Именно они и придают воде запах, вкус, привкус, окраску, мутность и т. п.

Поэтому органолептические свойства воды характеризуются показателями двух подгрупп: физико-органолептическими, представляющими собой совокупность органолептических признаков, воспринимаемых органами чувств, и химико-органолептическими, свидетельствующими о содержании определенных химических веществ, способных раздражать соответствующие анализаторы и обусловливать то или иное ощущение.

Часто отмечаются случаи, когда примеси в питьевой воде не являются непосредственной причиной болезни, однако оказывают опосредованное негативное воздействие на здоровье, ухудшая органолептические свойства воды.

Осадок, непривычная окраска, запах и привкус издавна являлись признаками недоброкачественности воды, вызывали у человека отвращение и чувство возможной опасности для здоровья, заставляли искать другие источники водоснабжения, которые могли оказаться опасными в эпидемическом плане несмотря на хорошие органолептические свойства.

Хорошие органолептические свойства воды положительно влияют на организм человека. Так, приятная на вкус вода повышает остроту зрения и частоту сердечных сокращений, неприятная - снижает. Нельзя не учитывать и эстетическое влияние органолептических свойств воды. Тут уместно вспомнить слова Ф.Ф. Эрисмана: "Было бы непростительной ошибкой считать удовлетворение такой эстетической потребности роскошью, поскольку тут эстетика и гигиена сливаются настолько, что разделить их практически не представляется возможным".

1.2.4.1 Физико-органолептические свойства

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.

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. [4].

Однако для оценки и сравнения качества воды недостаточно такой характеристики. Понятно, что один и тот же запах может иметь различную интенсивность.

Учитывая изложенное выше, для характеристики интенсивности запахов воды еще в 1914 г. в США предложили пятибалльную шкалу: 0 – запах не ощущается, его не выявляет даже опытный одоратор; 1 – не определяется потребителем, но обнаруживается опытным одоратором; 2 –слабый, обнаруживается потребителем только в том случае, если указать на него; 3 – заметный, обнаруживается потребителем и вызывает его неодобрение; 4 – отчетливый, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья; 5 – очень сильный, определяемый на расстоянии, вследствие чего вода не пригодна для употребления (см. табл. 1).

Таблица 1

Интенсивность запаха	Характер появления запаха	Оценка интенсивности, балл
1	2	3
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах не ощущается потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании	1
Слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде	3

Продолжение таблицы 1

1	2	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делают воду непригодной к употреблению	5

С повышением температуры ухудшается растворимость в воде газов. К тому же увеличивается летучесть растворимых в воде органических веществ, что приводит к повышению давления их пара над поверхностью воды. Из-за этого единица объема воздуха содержит больше молекул вещества, и как следствие, в большей мере раздражаются рецепторы анализатора обоняния, т. е. запах усиливается.

Кроме того, под влиянием высокой температуры в воде могут происходить химические превращения и появляться новые вещества с запахом. Поэтому запах воды оценивают как при комнатной температуре (20 °С), так и при ее нагревании до 60 °С.

Экспериментально в опытах на животных доказано, что изменение запаха воды рефлекторно воздействует на питьевой режим и физиологические функции организма. Особенно это касается неприятных запахов, которые обусловливают защитную условно-рефлекторную реакцию, заставляя отказываться от употребления такой воды.

Качественной можно считать лишь такую воду, которая, по мнению потребителей, не имеет запаха. Обычные люди не чувствуют запаха интенсивностью 0 и 1 балл по пятибалльной шкале. Запах интенсивностью 2 балла чувствуют лишь некоторые потребители (до 10% населения), и лишь в том случае, если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности запах становится ощутимым для всех потребителей без какого-либо предупреждения.

Поэтому интенсивность запаха питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов. Кроме того, следует учитывать, что воду подогревают для приготовления горячих напитков и первых блюд, а это может привести к усилению ее запаха. Именно поэтому питьевая вода должна иметь запах интенсивностью не выше 2 баллов при температуре как 20 °С, так и 60 °С, что и отражено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.

Вкус и привкус - способность содержащихся в воде химических веществ после взаимодействия со слюной раздражать вкусовые сосочки, расположенные на поверхности языка, и обусловливать соответствующие ощущения.

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 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности».

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. [4].

Для характеристики интенсивности вкусов и привкусов воды была предложена пятибалльная шкала, аналогичная пятибалльной шкале интенсивности запахов.

Запах, вкус и привкус воды имеют существенное значение. Во-первых, если они неприятны и легко определяются потребителями, то это ограничивает потребление питьевой воды и заставляет искать новые источники. 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 сельскохозяйственных угодий. В-третьих, естественный запах, вкус и привкус свидетельствуют о том, что в воде есть определенные органические и неорганические вещества, образовавшиеся в результате жизнедеятельности водных организмов (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, небезразличными для здоровья, обладать аллергическими свойствами и т. п. И, наконец, запах, вкус и привкус являются показателями эффективности очистки воды на водопроводных станциях.

Качественной можно считать только такую воду, которая, по оценке потребителей, не имеет вкуса и привкуса. Обычные люди не ощущают вкус и привкус интенсивностью 0 и 1 балл. Вкус и привкус интенсивностью 2 балла чувствуют только некоторые потребители (до 10% населения), и лишь при условии предупреждения, то есть если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности вкус и привкус становятся ощутимыми для всех потребителей 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 - 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 [4].

Для измерения уровня цветности разработана хромово-кобальтовая шкала, имитирующая цветность природной воды. Эта шкала представляет собой растворы калия хромата, кобальта сульфата и серной кислоты в воде. Чем выше концентрация этих веществ, тем интенсивнее желто-коричневое окрашивание раствора и больше цветность. Для оценки цветности воды можно использовать и платиново-кобальтовую шкалу (см. табл. 2). Цветность воды измеряют в градусах путем сравнения ее интенсивности с окрашиванием растворов хромово-кобальтовой или платиново-кобальтовой шкалы. Раньше это сравнение осуществляли визуально, а в настоящее время используют спектрофотометры и фотоколориметры.

Таблица 2

Цветность	Единица измерения, градус
Очень малая	до 25
Малая	более 25 до 50
Средняя	более 50 до 80
Высокая	более 80 до 120
Очень высокая	более 120

Практически бесцветной можно считать лишь такую воду, цветность которой не воспринимается глазом и не превышает 20 градусов.

Кроме цветности, следует помнить и об окраске воды. Она связана с загрязнением воды веществами органического и неорганического происхождения, в частности красителями, которые могут попадать в водоемы со сточными водами предприятий легкой промышленности, некоторыми неорганическими соединениями железа, марганца, меди как природного, так и техногенного происхождения.

Так, железо и марганец могут окрашивать воду в цвета от красного 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 удаления взвешенных веществ путем фильтрования. Визуально 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 оценивают его цвет. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока цвет не будет восприниматься как белый, присущий всему листу бумаги. Измеряют высоту столбика, при котором исчезает окрашивание. Окраска воды не должна определяться в столбике высотой 20 см. Иногда, если окраска очень интенсивная, возникает потребность в разведении исследуемой воды дистиллированной водой. Интенсивность и характер окраски воды можно установить, измерив спектрофотометром или фотоколориметром ее оптическую плотность для световых волн различной длины.

Необычные цветность и окраска воды ограничивают ее употребление и заставляют искать новые источники водоснабжения. Однако вода новых источников может оказаться опасной в эпидемиологическом отношении и содержать токсические вещества. Кроме того, повышение окраски и цветности воды может свидетельствовать о ее загрязнении промышленными сточными водами.

Вода с высокой цветностью может быть биологически активной за счет гуминовых органических веществ. Известно, что в результате действия гуминовых кислот на 50-100% повышается проницаемость стенок кишечника для катионов Са, Mg,Fe,Mn,Zn, сульфат-ионов. И наконец, цветность является показателем эффективности очистки (обесцвечивания) 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.).

Противоположная характеристика воды - прозрачность, то есть ее способность 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 толщина - 0,5 мм. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока через ее столбик можно будет прочитать буквы. Высота этого столбика (в сантиметрах) и характеризует прозрачность воды. Прозрачная, по мнению потребителя, вода в случае измерения по методу Снеллена имеет прозрачность не менее 30 см (см. табл. 3).

Таблица 3

Прозрачность	Единица измерения, см
Прозрачная	Более 30
Маломутная	Более 25 до 30
Средней мутности	Более 20 до 25
Мутная	Более 10 до 20
Очень мутная	Менее 10

В России мутность определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм³при 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 (FormazineTurbidityUnit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/ дм³. В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину[4].

Мутность тесно связана с другими свойствами воды, прежде всего с цветностью, запахом и привкусом. Так, гуминовые вещества, определяющие цветность воды, делают ее мутной (за счет коллоидной фракции), придают ей естественный запах и привкус. Красноватый цвет свидетельствует о наличии в воде железа гидроксида (III). Такая вода мутная, со специфическим вяжущим привкусом.

Мутность влияет на микробиологические показатели качества воды. 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 относительно кишечных бактерий и вирусов (например, возбудителей гепатита А). В то же время осветление и обесцвечивание воды на очистных сооружениях, направленные на удаление взвешенных и гуминовых веществ, способствуют удалению 90% бактерий [17].

Установлено, что хлорированная мутная вода может быть опасной для здоровья вследствие образования хлорорганических соединений - токсичных и даже канцерогенных. Мутность воды свидетельствует о ее загрязнении органическими и неорганическими веществами, которые могут быть вредными для здоровья человека или образовывать вредные вещества во время обработки воды (например, хлорирования). Мутность является показателем эффективности осветления воды на очистных сооружениях.