лекция вода

Лекция. Вода Тема: Источники водоснабжения, гигиеническая характеристика. Нормативы

качества питьевой воды.

97,5% всех запасов воды на планете приходится на соленые воды морей и океанов, пресная вода составляет только 2,5% мировых запасов. 75% пресной воды "заморожено" в горных ледниках и полярных шапках, еще 24% находится под землей в виде грунтовых вод, 0,5% "рассредоточено" в почве в виде влаги. На реки, озера и прочие поверхностные водоемы приходится чуть больше 0,01% мировых запасов воды. Принимая во внимание то значение, которое вода имеет для жизнедеятельности человека и всего живого на Земле, приведенные цифры наглядно подтверждают тезис о том, что вода - одно из самых драгоценных сокровищ нашей планеты.

Природные воды по их расположению можно разделить на:

1.Атмосферные воды (дождь, снег, пар);

2.Наземные или поверхностные:

−пресные (реки, озера, водохранилища и т.д.),

−соленые (моря, океаны);

3. Подземные воды (почвенные, грунтовые, межпластовые).

Атмосферные воды.

Содержание воды в атмосфере сравнительно невелико - около 0,001% всей ее массы на нашей планете. Основным источником атмосферной влаги являются поверхностные водоемы и увлажненная почва; кроме того, влага поступает в атмосферу в результате испарения воды растениями, а также дыхательных процессов живых существ. Вода в атмосфере находится во всех трех агрегатных состояниях - газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда). Конденсация водяных паров приводит к образованию облаков; атмосферная влага, теряемая в результате осадков, пополняется за счет поступления новых порций испарившейся воды.

2 Дождевая влага, находясь в облаке, уже содержит некоторое количество солей.

В ходе мощных циркуляционных процессов, осуществляющихся в облачных массах, вода и частицы солей, почвы, пыли, взаимодействуя, образуют растворы разнообразнейшего состава. По утверждению академика В.И. Вернадского, среднее солесодержание облака составляет около 34 мг/л. В дождевых каплях находят десятки химических элементов и различные органические соединения. Дождевая влага, соприкасаясь с атмосферным воздухом, вбирает в себя новые порции солей и пыли. Обычная дождевая капля весом 50 мг при падении с высоты 1 км "промывает" 16 л воздуха, а 1 л дождевой воды захватывает с собой примеси, содержавшиеся в 300 тыс. л воздуха. В итоге с каждым литром дождевой воды на Землю поступает до 100 мг примесей. Атмосферная влага содержит в своем составе и микроорганизмы, простейшие, водоросли и т.д., что объединяется понятием «аэропланктон».

Все перечисленное препятствует использованию атмосферных вод в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, однако в безводных районах используется населением как для хозяйственных, так и для питьевых нужд.

Поверхностные воды.

Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов. Основным климатическим фактором является количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде. В ней можно обнаружить ионы хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция и калия. Промышленные выбросы в атмосферу также "обогащают" химическую палитру, в основном за счет органических растворителей и оксидов азота и серы, являющихся причиной выпадения "кислотных дождей". Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

3

Кчислу геологических факторов относится структура русла рек. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке, как правило, прозрачная и жесткая. Если же русло из непроницаемых пород, например гранита, то вода будет мягкой, но мутной за счет большого количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения.

В качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения чаще всего используются реки, которые представляют собой естественные стоки родников, болот, озер, ледников. При этом непосредственное питание рек осуществляется дождями, при таянии снегового покрова, талыми водами ледников, а также подземными источниками. Речные воды характеризуются большим количеством взвешенных веществ, низкой прозрачностью, большой микробной обсемененностью.

Озера и пруды представляют собой естественные или искусственные котлованы, пополняющиеся водой главным образом за счет атмосферных осадков и подземных вод. Эти водоисточники менее пригодны для питьевых целей, так как значительно подвержены загрязнению и имеют слабовыраженную способность к самоочищению.

Кискусственным открытым водоисточникам относятся водохранилища, которые создаются путем сооружения плотин, задерживающих водоток. Качество воды в водохранилищах зависит от состава речных, талых и грунтовых вод, а также от состояния дна (ложа) водохранилища, которое является затопленной территорией, использовавшейся ранее в хозяйственном обороте.

В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью (т.е. небольшим количеством содержащихся минеральных солей), высоким содержанием взвешенных и коллоидных веществ и наличием микроорганизмов. Для этих вод характерно непостоянство химического и бактериального состава, резко меняющихся в зависимости от сезонов года и атмосферных осадков.

Подземные воды

4 Значительная часть выпадающей дождевой воды, а также талая вода,

просачивается в почву. Там она растворяет содержащиеся в почвенном слое органические вещества и насыщается кислородом. Глубже находятся песчаные, глинистые, известняковые слои. В них органические вещества по большей части отфильтровываются, но вода начинает насыщаться солями и микроэлементами. В общем случае, на качество подземных вод влияют несколько факторов:

1)Качество дождевой воды (кислотность, насыщенность солями и т.д.).

2)Качество воды в подводном резервуаре. Возраст такой воды может достигать десятков тысяч лет.

3)Характер слоев, через которые проходит вода.

4)Геологическая природа водоносного слоя.

Подземные воды подразделяются на почвенные, грунтовые и межпластовые. Такое их разделение обусловлено строением земной коры. Все породы, из которых слагается земная кора, делятся на водопроницаемые (песок, гравий, трещиноватый известняк и др.) и водоупорные (гранит, глина и др.), не пропускающие воду. Чередование этих слоев и глубина их залегания определяют условия формирования и состав подземных источников.

Почвенные воды располагаются у самой поверхности земли в виде пленочной гигроскопической воды. Горизонт почвенных вод весной обилен, летом пересыхает, а зимой промерзает. Поэтому, как источники водоснабжения, почвенные воды не используются.

Грунтовые воды располагаются в первом от поверхности земли водоносном горизонте, скапливаясь на первом водоупорном (водонепроницаемом) слое на глубине от 1-2 до нескольких десятков метров о поверхности.

В наиболее значительных количествах в грунтовых водах содержатся, как правило, кальций, магний, натрий, калий, железо и в меньшей степени марганец (катионы). Вместе с распространенными в воде анионами - карбонатами, гидрокарбонатами, сульфатами и хлоридами - они образуют соли.

5 Концентрация солей зависит от глубины. В наиболее глубоких водах

концентрация солей настолько велика, что они обладают явственно солоноватым вкусом. Наиболее качественную воду получают из известняковых слоев, но глубина их залегания может быть достаточно большой.

Грунтовые воды характеризуются достаточно высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и практически полным отсутствием микроорганизмов. Качество их отличается разнообразием и непостоянством состава, хотя и не в такой степени, как воды поверхностных водоемов.

Эти воды используются в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения преимущественно в малонаселенных местах (особенно в сельской местности), забор воды осуществляется с помощью шахтных и трубчатых колодцев.

Межпластовые воды представляют собой подземные воды, заключенные между двумя водонепроницаемыми пластами: нижним – ложем и верхним – кровлей. Водоупорная кровля защищает водоносный слой (горизонт) от атмосферных осадков и поверхностного стока. Питание межпластовых горизонтов происходит в местах их выхода на поверхность земли, иногда на большом расстоянии от мест водопользования.

Межпластовые воды подразделяются на безнапорные и напорные (артезианские). В отличие от грунтовых вод, минеральный состав межпластовых вод находится в зависимости от длительности контакта воды с породами водоносного горизонта, а также состава и свойств последних. Для межпластовых вод характерны значительные колебания минерального состава в разных местах, постоянство состава в различные сезоны года, малое содержание растворенного кислорода, благоприятные органолептические показатели, практически полное отсутствие микрофлоры. Исключения составляют случаи, когда водонепроницаемая кровля не является сплошной – истончена, прорезана оврагами или руслами рек, в результате возможно загрязнение подземных вод волами поверхностного стока.

7

Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения.

При использовании воды в питьевых и хозяйственных целях должно быть исключено неблагоприятное ее действие на организм в виде заболеваний инфекционного и неинфекционного характера, поэтому требования к воде должны быть сведены к следующему:

1.Вода должна удовлетворять требованиям населения по своим органолептическим свойствам.

2.Не должна содержать токсических и радиоактивных веществ;

3.Не должна содержать возбудителей инфекционных, паразитарных заболеваний и глистных инвазий;

4.Содержание в воде минеральных веществ и микроэлементов должно

соответствовать физиологическим потребностям организма.

В разных странах приняты различные нормативы качества воды. В России действующим являются 2 основных документа:

Для источников централизованного водоснабжения – это Санитарные

правила и нормы СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". (Источники централизованного водоснабжения – это системы распределения воды хозяйственно-питьевого назначения в составе собственно водоисточника, систем водоподготовки и распределительной разводящей сети).

Для источников децентрализованного (местного) водоснабжения – это СанПиН 2.1.4.544-96 «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана водоисточников».

СанПиН 2.1.4.1074-01 был создан на основе последних разработок и данных российских ученых и с учетом рекомендаций ВОЗ. СанПиН устанавливает гигиенические требования к питьевой воде, нормирует содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека, определяет

8 органолептические и некоторые физико-химические параметры питьевой воды.

По большинству параметров российский СанПиН удовлетворяет рекомендациям ВОЗ и не уступает зарубежным стандартам, а кое в чем их даже и превосходит. Следует объяснить значение двух последних столбцов в таблицах из разделов "Неорганические примеси" и "Органические примеси".

Столбец "Показатель вредности". В нем указан лимитирующий признак вредности веществ, по которому установлен норматив.

-с.-т. - санитарно-токсикологический (воздействует на организм);

-орг. - органолептический (воздействует на потребительские качества воды), может быть снабжен расшифровкой характера такого воздействия (зап. - изменяет запах воды; окр. - придает воде окраску; пен. - вызывает образование пены; пл. - образует пленку на поверхности воды; прив. - придает воде привкус; оп. - вызывает опалесценцию).

Столбец "Класс опасности". В нем указан показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих питьевую воду. Вещества делятся на следующие классы опасности:

1 класс - чрезвычайно опасные;

2 класс - высокоопасные;

3 класс - опасные;

4 класс - умеренно опасные.

Знание класса опасности загрязняющих веществ крайне важно, так как они могут обладать кумулятивном эффектом. Это означает, что несколько особо вредных веществ, даже если содержание каждого из них не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК), могут в совокупности сделать воду опасной. То есть вода, формально удовлетворяющая нормам по всем отдельным параметрам, в целом может оказаться не пригодной для питья. Поэтому при обнаружении в питьевой воде нескольких химических веществ, относящихся к 1 и 2 классам опасности и нормируемых по санитарнотоксикологическому признаку вредности, определяют сумму отношений

9 фактических концентраций каждого из них к величине его ПДК. Эта сумма не должна превышать 1.

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ)

Всемирная Организация Здравоохранения (World Health Organization) - это специализированное учреждение Организации Объединенных Наций, основная функция которого состоит в решении международных проблем здравоохранения и охраны здоровья населения.

"Руководство по контролю качества питьевой воды", выпущенное этой организацией в 1984 году (пересмотренное и дополненное в 1992 году) является основным стандартом, на основании которого разрабатываются нормативы других государств. Рекомендации ВОЗ явились результатом многолетних фундаментальных исследований и основаны на понятии Переносимого Суточного Потребления (ПСП).

ПСП - это количество вещества в пище или воде в пересчете на массу тела (мг/кг или мкг/кг), которое может потребляться ежедневно на протяжении всей жизни без заметного риска для здоровья.

В результате исследований были получены величины ПСП по основным потенциально вредным для человека веществам. На основе этих данных с применением сложной системы поправочных коэффициентов были разработаны нормы содержания основных вредных веществ в воде. Причем, что очень важно, при определении рекомендуемых величин для воды учитывалось поступление вещества из всех источников (с пищей, дыханием и т.п.). Такой подход гарантирует, что суммарное суточное потребление вещества из всех источников (включая питьевую воду, содержащую концентрацию этого вещества на уровне, равном или близком рекомендованной величине) не превысит переносимого суточного потребления.

Агентство по охране окружающей среды США (U.S.EPA)

Агентство по охране окружающей среды США (U.S. Environment Protection Agency) - правительственное учреждение США, в задачу которого входит защита здоровья населения и охрана окружающей среды. Этим

10 агентством был разработан федеральный стандарт качества питьевой воды США. Данный стандарт включает в себя два раздела:

National Primary Drinking Water Regulations - это обязательный для соблюдения стандарт, объединяющий на сегодняшний день 79 параметров (органические и неорганические примеси, радионуклиды, микроорганизмы), потенциально опасных для здоровья человека;

National Secondary Drinking Water Regulations - стандарт, носящий рекомендательный характер и включающий перечень из 15 параметров, превышение нормативов по которым может ухудшить потребительские качества воды.

Интересной особенностью американского стандарта является то, что в нем с 1986 года по каждому параметру установлены два норматива Maximum Contaminant Level Goal (MCLG) и Maximum Contaminant Level (MCL).

Первый из них - MCLG - представляет собой тот максимальный уровень, при котором данное вещество (воздействие) гарантированно не оказывает вредного влияния на организм человека. Строгое соблюдение этого уровня не является обязательным. Это как бы цель, к которой следует стремиться.

MCL - это обязательная для соблюдения величина, представляющая собой предельно допустимый уровень по каждому параметру качества воды. Данная величина устанавливается максимально близко к MCLG с учетом современных технологических возможностей и экономической целесообразности.

По большинству позиций величины MCLG и MCL совпадают, однако у ряда параметров (канцерогены, микробиология, радионуклиды) величина MCLG значительно жестче и, как правило, равна нулю, что означает стремление достичь полного отсутствия данного загрязнения.

В качестве параметра, приводимого в сравнительных таблицах, в столбце USEPA использованы значения Maximum Contaminant Level.

Европейское сообщество (EC)