Мониторинг физико-химических показателей воды центрального водоснабжения в образовательном учреждении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Департамента здравоохранения города Москвы

«Медицинский колледж №1»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Мониторинг физико-химических показателей воды центрального водоснабжения в образовательном учреждении

Специальность: 31.02.03 Лабораторная диагностика

Форма обучения: очная

Студентка: Воронкова Екатерина Владимировна

Курс IV Группа Л41-1

Руководитель: Давыдова И.В.

Москва 2017



Оглавление

Введение

1. Санитарно-гигиеническая оценка качества питьевой воды

1.1 Гигиена воды. Физиологическое значение воды

1.2 Гигиенические нормы потребления воды

1.3 Заболеваемость населения, связанная с водным фактором

1.4 Органолептические свойства воды

1.5 Химические показатели воды

1.6 Санитарно-бактериологические показатели воды

1.7 Основные нормативные документы в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения

1.8 Методы определения органолептических свойств воды

1. 9 Методы определения химических свойств воды

1.10 Методы улучшения качества питьевой воды

2. Мониторинг физико-химических показателей воды центрального водоснабжения

2.1 Централизованное водоснабжение г. Москва

2.2 Показатели качества воды АО «Мосводоканал»

2.3 Отбор проб для исследования

2.4 Исследования водородного показателя (pH)

2.5 Определение цветности, мутности и запаха питьевой воды

2.6 Исследование на остаточный хлор

2.7 Исследование на содержания общего железа

2.8 Исследования жесткост

2.9 Исследование на содержание нитратов и нитритов

2.10 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

питьевой вода централизованный гигиенический

Вода - источник жизни. Вода занимает почти ѕ части земной поверхности, составляя моря и океаны. Но и на суше мы всюду встречаемся с водой в виде ручьев, рек, озер, каналов, прудов, водохранилищ.

На протяжении всех веков у людей существовал живой интерес к воде, который сохранился и до настоящего времени.

«Именно вода гидросферы - утверждает А.И. Опарин - является той обязательной, незаменимой средой, в которой происходило формирование наиболее сложных органических соединений, послуживших в дальнейшем материалом для построения живых существ. Вода и сейчас является хотя и наипростейшим, но количественно преобладающим химическим компонентом «живой материи» - всей совокупности организмов, населяющих нашу планету». (Коацерватная гипотеза А.И. Опарина 1924г.)

Люди издавна пользовались водой в лечебных целях. Сейчас уже хорошо известно, что в большинстве случаев такая вода имеет артезианское происхождение и содержит в себе значительное количество определенных химических элементов и соединений, а также газов. В природе известны разные составы подземных минерализованных вод, которые благотворно действуют на организм человека.

Снабжение водой стало одной из важных проблем в жизни и дальнейшем развитии человечества.[13]

Результаты научных исследований достоверно подтвердили, что чистота воды, употребляемой для питья, имеет огромное значение для здоровья. Едва ли поэтому какой-либо из санитарных вопросов заслуживает большого внимания, чем вопрос о снабжении населения доброкачественной водой, т.е. хорошие органолептические свойства (вкус, запах, мутность, цвет), что бы вода была безвредной по своему химическому составу и не служила источником инфекционных заболеваний. В 2014 году в среднем по Российской федерации 16,9% проб воды из водопроводной сети не соответствовало требованиям по санитарно-химическим и 5,3 % по микробиологическим показателям. В Москве эти показатели во много раз лучше. Однако в Московской области дела обстоят не очень хорошо. Приложение А показывает нам эти факты.[16]

При наличии в питьевой воде возбудителей инфекционных заболеваний она может служить источником их распространения и являться опасной в эпидемиологическом отношении. Через воду передаются такие заболевания, как: холера, брюшной тиф, паратиф В, дизентерия, лептоспирозы. Меньше, но все же определенное значение имеет водный путь передачи для таких заболеваний как бруцеллез, инфекционный гепатит, полиомиелит, а так же гельминтозы. Возбудители заболеваний и яйца гельминтов (аскариды, власоглавы, острицы и др.) попадают в воду открытых водоемов со сточными водами населенных мест и отдельных объектов. Заражение подземных вод может произойти в результате неправильно устроенных выгребов или при заборе воды из колодцев загрязненными ведрами. Микроорганизмы, являющиеся возбудителями водных инфекций, сохраняют жизнеспособность в воде в течение достаточно длительного времени. Имеются данные о том, что палочка брюшного тифа сохраняется в речной воде до 180 дней, а в колодезной - до 160 дней, а лептоспирозы - до 150 дней. Это свидетельствует о том, что даже в благоустроенных населенных местах могут иметь место вспышки заболеваний, поэтому требуется санитарный надзор за процессом очистки и обеззараживания воды в водопроводах и за состоянием водопроводной сети.

Возникновение эпидемиологических заболеваний связано с химическим составом воды. В настоящее время наиболее изучено влияние на организм человека избытка или недостатка в компонентах внешней среды таких микроэлементов, как йод и фтор.

Эндемический флюороз - заболевание человека, связанное с концентрацией микроэлементов в питьевой воде, где много фтора. Заболевание выражается поражением зубов, их разрушение сопровождается заболеванием костей скелета. В целях борьбы с заболеванием среди населения прибегают к устройству при централизованном водоснабжении специальных обесфторивающих установок.

Если в питьевой воде отмечается незначительное количество (менее 0,5 мг/л, при норме 1,5 мг/л фтора), то у населения развивается другая болезнь зубов - кариес. Для профилактики кариеса применяется искусственное фторирование воды.

Часто в воде находят большое количество железа, такая вода может отрицательно сказаться на желудочно-кишечном тракте человека. Установки, очищающие воду от железа, действуют на принципе аэрации воды.

Для организации водоснабжения используют разнообразные подземные и поверхностные водные источники.[18]

На основании всего вышесказанного и была выбрана тема исследования.

Объект исследования: питьевая вода центрального водоснабжения.

Предмет исследования: мониторинг качества питьевой воды центрального водоснабжения.

Цель исследования: провести физико-химический мониторинг питьевой воды центрального водоснабжения и сравнить его на соответствие с СанПиН 2.1.4.1074-01.

Задачи исследования:

1. Изучить и провести анализ литературных источников по составу, свойствам и качеству воды центрального водоснабжения, установленные СанПиНом и ГОСТом

2. В течении заданного времени провести мониторинг качества питьевой воды в учебном заведении

3. Сделать последующие выводы о качестве состояния водоснабжения в конкретном учебном заведении

Методы исследования.

Гигиеническая оценка проводилась в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01. Сравнительные характеристики питьевой воды оценивались путем проведения мониторинга. При подсчете и сравнении результатов использовался математический и статистический методы обработки результатов. Для вывода итогов исследования использовался аналитический метод.

Теоретическая база исследования

Многим потребностям общества служит вода. Перечислить все области человеческой деятельности и все процессы производства, связанные с ней, не представляется возможным По данным ООН на 1 января 2016 года население Земли составляет 7,3 миллиарда человек. Проблема качества употребляемой воды является первостепенной во всем мире, утверждает доктор наук Федосеев И.А.

Гигиеническое значение воды определяется физиологической потребностью в ней человека. Вода, как воздух и пища, является тем элементом внешней среды, без которого невозможна жизнь. Человек без воды может прожить всего 5-6 сут. Это объясняется тем, что тело человека в среднем на 65% состоит из воды, утверждает академик Гончарук Е.И.

Практическая значимость исследования

Результаты проведенных исследований будут полезны для медицинских работников лабораторий в качестве справочных материалов и для студентов медицинских образовательных учреждений, как учебная информация.



1. Санитарно-гигиеническая оценка качества питьевой воды

1.1 Гигиена воды. Физиологическое значение воды

Организм человека в процессе своей жизнедеятельности постоянно подвергается воздействию различных факторов внешней среды. Среди природных факторов этой среды самым распространенным является вода, которая представляет собой главную составную часть гидросферы (океаны, моря, озера и т. д.), входит в состав почвы, многих минеральных и горных пород, содержится в воздухе в виде водяных паров. Вода является главной составной частью всего органического мира; она широко используется в быту, промышленности, сельском хозяйстве, медицине и т. д.

Качество потребляемой нами воды характеризуется ее составом и свойствами. Они же определяют пригодность ее для использования в тех или иных сферах человеческой деятельности. На основании этих характеристик, формируется определенный норматив (стандарт) качества воды. И источники воды могут быть естественного или антропогенного происхождения, что и характеризует их качество.

Вода представляет собой простейшее устойчивое химическое соединение кислорода с водородом и легко вступает в реакцию со многими химическими элементами и их соединениями, образуя гидроокиси и кристаллогидраты. Она является лучшим растворителем для большинства соединений и необходима почти для всех химических реакций. В природных условиях в чистом виде почти не встречается. В воде находятся такие элементы, как: натрий, кальций, магний, углерод, сера, азот, кислород, водород и др. Все компоненты химического состава воды находятся в ней в виде газов или растворенных веществ. При выпаривании растворенные вещества переходят в твердые и определяют минеральный состав воды, обусловливая величину сухого остатка, характер физических свойств воды.

От физических свойств и химического состава воды зависит нормальное течение физиологических процессов в организме человека. Водная среда необходима для пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте. Тепловой баланс организма зависит от наличия воды. Испаряясь с поверхности кожных покровов, слизистых оболочек и дыхательных органов, она принимает участие в терморегуляции организма. Вода необходима для выведения из организма различных вредных веществ, образующихся в результате обмена. Для поддержания физиологических процессов необходимо постоянное восполнение утраченного количества воды. Установлено, что потеря 10% воды вызывает серьезные нарушения функций организма» а при потере ее в количестве 20-25% наступает смерть.

Суточная потребность человека в воде равна 2-2,5 л, но эта физиологическая норма потребления воды может колебаться в зависимости от интенсивности обмена веществ, характера пищи, содержания в ней солей, величины мышечной работы, метеорологических и других условий. Питьевая чистая вода призвана служить здоровью человека. С этой целью следует обращаться в инстанции, специализирующиеся на осуществлении анализов воды и соответствия качества ее нормативным требованиям. Обычно, оценка основывается на физических, химических, бактериологических показателях.[17]

1.2 Гигиенические нормы потребления воды

Санитарно-гигиеническое значение воды огромно. Вода позволяет поддерживать высокий уровень личной гигиены. С ее помощью поддерживается чистота жилищ, общественных зданий, улиц и площадей. Она нужна для хозяйственных целей. Без достаточного количества воды невозможно организовать правильное и рациональное удаление отбросов с территории населенного пункта. Наконец, огромные количества нужны для производственных процессов и сельского хозяйства.

В России приняты нормы водопотребления. Установлены нормы для различных учреждений: для больниц на одну койку 250 л, для поликлиник на одного посетителя 15-20 л, для яслей на одного ребенка 75-100 л, для общественной столовой на одного посетителя 18-25 л, для учебных заведений на одного учащегося 15 л.[19]

В населенных пунктах водопотребление происходит неравномерно и колеблется как посезонно, так и в течение суток. Наибольший расход воды приходится на летнее время, а наименьший - на зимнее.

Суточные колебания потребления воды обычно отражают специфику жизни данного населенного пункта. Обязательным условием обеспечения водой населения является бесперебойная подача ее в течение суток и года. Только при этом условии могут быть удовлетворены все санитарно-гигиенические потребности населения, производственные нужды и т. д.[21]

1.3 Заболеваемость населения, связанная с водным фактором

Вода может оказать и неблагоприятное воздействие на человека. Этими факторами являются:

· содержание возбудителей инфекционных заболеваний и глистных инвазий;

· в химическом составе содержаться вредные вещества;

· вода обладает неприятным цветом, вкусом и запахом.

Роль воды в распространении инфекционных заболеваний была установлена значительно раньше, чем в ней были обнаружены патогенные микроорганизмы. Впоследствии это было подтверждено многочисленными микробиологическими и эпидемиологическими исследованиями. Через воду могут передаваться возбудители многих инфекционных заболеваний.

Наиболее характерными водными эпидемиями являются эпидемии холеры, брюшного тифа, паратифа, дизентерии. К водным инфекциям относятся лептоспирозы и туляремия, причиной которых является заражение природных водоисточников выделениями грызунов или продуктами разложения их трупов. Через воду могут передаваться вирусы инфекционного гепатита, полиомиелита, бруцеллеза, но для возбудителей этих заболеваний водный путь заражения не является основным. Водным путем могут распространяться паразитарные болезни, вызываемые животными паразитами (амебами, гельминтами и др.). Наиболее часто передается амебная дизентерия, отличающаяся по своему характеру от эпидемии бациллярной дизентерии. Водный фактор играет большую роль в передаче геогельминтов, личинки которых попадают в водоисточники с бытовыми сточными водами (аскариды, власоглавы и др.).[17]

Химический состав воды так же влияет на заболеваемость. Установлено, что в природных водах могут содержаться различные микроэлементы (йод, бром, фтор, селен, стронций, молибден, кобальт и др.). Обладая большой биологической активностью, они определяют в организме человека нормальное течение многих физиологических и обменных процессов, участвуют в минеральном обмене и как катализаторы различных биохимических реакций оказывают влияние на общий обмен.

В организм человека микроэлементы поступают из внешней среды. Поэтому содержание их в организме находится в прямой зависимости от присутствия этих веществ в почве, воде, растениях и др. Недостаток или избыток того или иного микроэлемента в воде и продуктах питания может вызвать нарушение различных функций и заболевания.

Кроме микроэлементов, на организм человека большое влияние оказывает повышенное содержание различных солей, находящихся в воде. Так, сильно минерализованная вода способствует повышению гидрофильности тканей организма, понижению диуреза, задержке воды в организме.

Повышенное содержание в воде солей азотной кислоты (нитратов) может послужить причиной образования в крови, особенно у детей раннего возраста, метгемоглобина, следствие чего может развиться токсический цианоз - тяжелое заболевание крови, сопровождающееся резким побледнением кожных покровов,

В воду могут попасть вместе с производственными стоками различные токсические вещества: мышьяк, медь, цинк, свинец, фенол и др. В этих случаях вода может стать причиной заболеваний неинфекционной природы.[20]

Вода, используемая населением для питья и хозяйственно-бытовых целей, должна отвечать определенным критериям безопасности:

· Обладать хорошими органолептическими свойствами: быть прозрачной, бесцветной, не иметь какого-либо привкуса или запаха.

· Быть пригодной по своему химическому составу с физиологической точки зрения. Вредные вещества не должны присутствовать в концентрациях, опасных для здоровья или ограничивающих использование воды в быту.

· Не содержать патогенных микробов и других возбудителей заболеваний.

· Быть безопасной в радиационном отношении.[2]

1.4 Органолептические свойства воды

При сопоставлении данных анализа воды с гигиеническими нормативами можно вынести обоснованное заключение о качестве воды и санитарном состоянии водопроводной системы здания.

Человек охотно отдает предпочтение воде с хорошими органолептическими свойствами, т.е. более прозрачной, бесцветной, лишенной неприятного запаха и привкуса.

Таким образом к органолептическим свойствам воды относятся цветность, мутность, запах, привкус, температура, пенистость, т. е. те свойства, которые могут быть определены органами чувств человека.[3]

Цветность воды: обязательный показатель качества воды. Обуславливает присутствие железа и прочих металлов в виде продуктов коррозии. Это косвенная характеристика наличия растворенных органических веществ. Она может обуславливаться и загрязнением источника промышленными стоками, что можно считать предпосылкой опасной ситуации. Цветность определяется сравнением исследуемой пробы с эталонной водой. В таблице 1 представлена специальной шкала цветности питьевая воды.

Таблица 1

Шкала цветности

Наименование категории цветности	Цветность воды, o
очень малая	до 25
малая	25-50
средняя	50-80
высокая	80-120
очень высокая	более 120

Цветность природных вод чаще всего зависит от присутствия в них взвешенных и гумусовых веществ как почвенного, так и растительного (торфяного и планктонного) происхождения. При очистке на водопроводной станции цветность воды естественного происхождения может быть снижена в желаемой степени.

Железистая вода

Железо существует в природе в различных формах в зависимости от валентности: Fe⁰, Fe⁺², Fe⁺³, а также в виде различных сложных химических соединений.

· Элементарное железо (Fe⁰). Элементарное или металлическое железо, безусловно, нерастворимо в воде. В присутствии влаги и кислорода воздуха окисляется до трехвалентного, образуя нерастворимый оксид Fe₂О₃ (процесс, известный в быту как «ржавление»).

· Двухвалентное железо (Fe⁺²). Почти всегда находится в воде в растворенном состоянии, хотя возможны случаи (при определенных редко встречающихся в природной воде уровнях рН), когда гидроксид железа Fe(ОН)₂ способен выпадать в осадок.

· Трехвалентное железо (Fe⁺³). Гидроксид железа Fe(ОН)₃ нерастворим в воде (кроме случая очень низкого рН). Хлорид FeCl₃ и сульфат Fe₂(SO₄)₃ трехвалентного железа - растворимы и могут образовываться даже в слабощелочных водах.

· Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий способны использовать энергию растворенного железа в процессе своей

· жизнедеятельности. При этом происходит преобразование двухвалентного железа в трехвалентное, которое сохраняется в желеобразной оболочке вокруг бактерии.

· Коллоидное железо. Коллоиды - это нерастворимые частицы

· очень малого размера (менее 1 микрона), в силу чего они трудно поддаются фильтрации на гранулированных фильтрующих материалах. Крупные органические молекулы (такие как танины и лигнины) также попадают в эту категорию. Коллоидные частицы из-за своего малого размера и высокого поверхностного заряда (отталкивающего частицы друг от друга, препятствуя их укрупнению) создают в воде суспензии и не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии.

Все вышеперечисленные виды железа «ведут» себя в воде по-разному. Так, если наливаемая в сосуд вода чиста и прозрачна, но через некоторое время в процессе отстаивания образуется красно-бурый осадок, то это признак наличия в воде двухвалентного железа. В случае если вода уже из крана идет желтовато-бурая и образуется осадок при отстаивании - надо «винить» трехвалентное железо. Коллоидное железо окрашивает воду, но не образует осадок. Бактериальное железо проявляет себя радужной опалесцирующей пленкой на поверхности воды и желеобразной массой, накапливаемой внутри труб.[3] Основные отличительные признаки приведены в таблице 2.

Таблица 2

Отличительные признаки воды, содержащей разные типы железа по СанПиН 2.1.4.1074-01

Тип железа	Вода из крана	Вода после отстаивания
двухвалентное	чистая	красно-бурый осадок
трехвалентное	окрашена	красно-бурый осадок
коллоидное	желто-бурое	не образует осадка, не фильтруется
растворенное органическое	желто-бурое	не образует осадка, не фильтруется
растворенное неорганическое	опалесцирующая пленка, желеобразные образования в водопроводной системе

Мутность воды обуславливает содержание мелкодисперсных взвесей нерастворимых частиц. Она выражается также:

а) наличием осадка, измеряемого и в микронах, и миллиметрах;

б) взвешенными, грубодисперсными веществами и определяются после фильтрации пробы по высушенному остатку;

в) прозрачностью - измеряется, в основном, визуально, по уровню мутности столба воды.

Мутность определяется и фотометрически, по качеству проходящего через нее луча света.

Запах воды является одним из чувствительных показателей доброкачественности воды, изменение которого указывает на загрязнение. Кроме того, по изменению запаха нередко удается обнаружить незначительную степень загрязнения воды, которая выходит за пределы чувствительности разработанных химических методов исследования.

Запах воды обуславливается присутствием в ней пахнущих веществ, попадающих в нее через различные стоки. Практически все жидкие, органические вещества передают воде специфический запах растворенных в ней газов, органических взвесей, минеральных солей. Запахи могут быть природного характера (болотный, серный, гнилостный) и искусственного происхождения (хлорный, фенольный, нефтяной и прочий). Таблица 3 определения запаха воды по СанПиН 2.1.4.1074-01

Таблица 3

Определение запаха воды

Балл	Термин	Описательное определение
0	Никакого	Запаха не ощущается
1	Очень слабый	Запах, не поддающийся определению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории привычным наблюдателем
2	Слабый	Запах, поддающийся обнаружению потребителем, если обратить на него внимание, но сам по себе не привлекающий внимание
3	Заметный	Запах, который легко замечается и может вызвать неодобрительные отзывы о нем
4	Отчетливый	Запах, который сам обращает на себя внимание и может заставить воздержаться от питья
5	Очень сильный	Запах настолько сильный, что вода для питья непригодна

Вкус воды находится в сравнении с чистой питьевой водой.
Различают 4 вкусового ощущения (сладкое, горькое, соленое, кислое). Другие ощущения относятся к привкусу. Это сладковатый, металлический, хлорный, аммиачный и другие. Оценка запаха и привкуса определяется по 5-и бальной шкале. При высокой температуре запахи и неприятные вкусовые свойства усиливаются.[8;16]

1.5 Химические показатели воды

К этой группе относятся различные химические вещества. Одни из них оказывают вредное влияние на организм человека, другие позволяют косвенно судить о загрязнении воды органическими веществами и тем самым определить степень эпидемиологической опасности воды. Среди веществ, указывающих на загрязнение воды органическими веществами, наибольшее значение имеет определение азотсодержащих веществ (аммиака, нитритов, нитратов).

Аммиак образуется в начальной стадии разложения попавших в воду веществ органического происхождения. Его наличие даже в виде следов вызывает подозрение, что в воду попали свёжие нечистоты человека и животных. И с этой точки зрения он является косвенным показателем, указывающим на заражение воды микробами.

Нитриты (соли азотистой кислоты) могут быть также различного происхождения. Нитриты могут образоваться в результате восстановления нитратов денитрифицирующими бактериями, а также при нитрификации аммиака.

Нитраты (соли азотной кислоты) обнаруживаются в незагрязненных водах болотистого происхождения, но они могут оказаться в воде как продукт минерализации аммиака и нитритов, образовавшихся в результате гниения органических отбросов. Наличие только нитратов при отсутствии нитритов и аммиака указывает на давнее, возможно случайное, однократное загрязнение воды фекалиями человека и животных. Если одновременно с нитратами в воде присутствуют аммиак и нитриты, это является серьезным признаком постоянного и длительного загрязнения воды.

Хлориды являются ценным санитарным показателем. Они всегда содержатся в моче и кухонных отбросах, а следовательно, если их находят в воде, возникает подозрение о загрязнении ее хозяйственно-бытовыми сточными водами. Однако они могут оказаться и в грунтовой воде, так как, фильтруясь через почву, содержащую хлористый натрий, она обогащается хлоридами.[15]

Жесткость воды характеризуется наличием в источнике элементов кальция и магния, которые при определенных температурах превращаются в нерастворимые соли. В результате жесткая вода образует накипь и отложения в котлах, трубах и бытовой технике. Поскольку есть прямое влияние на сердечно - сосудистые и мочекаменные заболевания, концентрация жесткости не должна превышать 8 мг-экв/л. В таблица4 определения жесткости воды по СанПиН 2.1.4.1074-01

Таблица 4

Определение жесткости

Гигиенические нормативы	Характеристика жесткости воды
< 4	Мягкая
4 - 8	Умеренно-жесткая
8 - 12	Жесткая
12 <	Очень жесткая

Определение жесткости воды продиктовано необходимостью учета хозяйственно-бытовых интересов населения, которое избегает пользоваться жесткой водой, прибегая даже в ряде случаев к сомнительному в санитарном отношении водоисточнику, но с мягкой водой. Это объясняется тем, что в жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, ухудшается качество чая, затрудняется стирка белья, при мытье наблюдается раздражение кожи вследствие образования нерастворимых соединений в результате замещения в мыле натрия кальцием или магнием.[4;5]

Водородный фактор рН характеризует щелочной и кислотный фон жидкости. Изменение фактора может свидетельствовать о нарушениях в технологии водоподготовки.

Величина рН

сильнокислые воды < 3

кислые воды 3-5

слабокислые воды 5-6,5

кислотно-щелочное равновесие 6,5-7,5

слабощелочные воды 7,5-8,5

Для питьевой воды рН должен сохраняться в пределах 6-9 единиц. Контроль за уровнем рН особенно важен, так как его «уход» в ту или иную сторону может не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий.

Получить химически чистую воду в природных условиях, практически, невозможно. По сути, она является универсальным растворителем, содержащим в своем составе растворенные ионы металлов, газы и другие элементы. Качественный состав природного источника воды всегда зависит от геологического разреза местности, строения горизонтов. Так поток воды, встречая в почве, например, соединения углекислоты активно растворяет их на всем пути своего движения. То есть, просачиваясь через породы, она обогащается всеми теми элементами, которые в них содержатся. Другими словами, протекая через пласты каменной соли, жидкость приобретает концентрацию хлоридов и сульфатов. Минуя известковые породы - обогащается известью. В целом же, вода считается пищевым продуктом и должна обеспечивать соблюдение стандартизированных, гигиенических требований.[3]

1.6 Санитарно-бактериологические показатели воды

Санитарно-бактериологическая оценка качества воды производится по косвенным показателям. Рассмотрим некоторые из них.

Микробное число (общее количество микробов в 1 мл воды) является ориентировочным показателем, поскольку подсчитываются все находящиеся в пробе микробы без их идентификации; оно указывает на загрязнение воды любой сточной жидкостью, отбросами и т. д., которые не гарантированы от содержания в них патогенных бактерий.

Кишечная палочка в воде имеет большое санитарно-показательное значение. Это связано с тем, что местом естественного обитания ее является толстый кишечник человека и животного. Во внешнюю среду она может попадать только с испражнениями. Следовательно, обнаружение кишечной палочки в воде свидетельствует о загрязнении ее фекалиями, в которых могут находиться, помимо Е. соli, патогенные бактерии кишечной группы - возбудители брюшного тифа, дизентерии, паратифов. Кишечная палочка называется показателем фекального загрязнения воды.

Обнаружение яиц гельминтов и цист кишечных простейших также имеет большое эпидемиологическое и санитарно-гигиеническое значение.

Большое значение приобрело в последние годы исследование воды на содержание радиоактивных веществ.[19]

1.7 Основные нормативные документы в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения

Основными нормативными документами в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения являются:

· ГОСТ 2761-84

· СанПиН 2.1.4.1074-01

· СанПиН 2.1.4.1175-02

· СанПиН 2.1.4.1110-02

ГОСТ 2761-84

Первый документ из нашего списка, ГОСТ 2761-84, устанавливает принципы, которыми необходимо руководствоваться, выбирая водоисточники (поверхностные или подземные) для централизованного водоснабжения.

Также в этом документе указаны принципы нормирования бактериологических, химических, органолептических и физических показателей воды.

Кроме того, в нем представлены способы ее обработки в зависимости от качества того или иного источника. Анализ воды должен показать отсутствие таких свойств и состава, которые нельзя привести существующими способами обработки к приемлемым.

Химические вещества, содержащиеся в воде, не должны придавать ей посторонний привкус и запах, вызывать наличие пены, изменять цвет воды. Другими словами, они не должны ухудшать ее потребительские качества и органолептические свойства.

Именно задачу контроля качества преследует данный ГОСТ. Отбор проб воды должен проводиться тщательно, чтобы не допустить искажения показателей. В соответствии с ГОСТом, вода не должна оказывать отрицательное воздействие на санитарный режим (процессы самоочищения) водоемов и на организм человека.

Нормирование содержания радиоактивных и химических веществ в окружающей среде, включая воду, основывается на принципе пороговости. Это означает, что в пределах допустимых концентраций (доз) присутствие тех или иных веществ является безвредным (безопасным) для организма. Обязательно при этом нужно принимать во внимание возможные отдаленные последствия. [2]

СанПиН 2.1.4.1074-01

Сегодня главным, основополагающим среди нормативных актов, устанавливающих в нашей стране правила гигиены воды, является второй из вышеперечисленных документов, СанПиН 2.1.4.1074-01.

Указанные в нем нормы состава питьевой воды, надо заметить, учитывают вещества, содержание которых в ней нежелательно и может допускаться только в определенных пределах. Ингредиенты, которые должны присутствовать в воде, в данном документе не учитываются.

Необходимо сказать о том, что гигиенические нормативы, содержащиеся в нем, в своей совокупности представляют не эталон качества воды, используемой для питья, а федеральный банк данных.

К нему обращаются, когда появляется необходимость в создании программы контроля качества воды определенного (конкретного) водопровода. К регламентации состава при этом применяется принцип регионального подхода.[10]

СанПиН 2.1.4.1175-02

Еще одним важным документом, в соответствии с которым оценивается гигиена воды и водоснабжения, является СанПиН 2.1.4.1175-02.

Большое внимание в СанПиНе уделяется тем свойствам воды, которые являются органолептическими. В документе выделены следующие химические показатели: сухой остаток, водородный показатель, перманганатная окисляемость, содержание нитратов, хлоридов и сульфатов.

Кроме того, имеется указание о допустимом содержании тех или иных химических веществ на определенном уровне, не превышающем ПДК (предельно допустимую концентрацию по гигиеническим нормативам).

В соответствии с этими показателями оцениваются пробы воды.[11]

СанПиН 2.1.4.1116-02

СанПиН 2.1.4.1116-02 создан для регулирования качества расфасованной в емкости питьевой воды.

Представленные в нем санитарные нормы и правила не распространяются на столовые, лечебно-столовые и лечебные минеральные воды.

Основная цель данных нормативов состоит в обеспечении жителей страны высококачественной расфасованной водой, содержание биогенных элементов в которой является оптимальным.

Важно отметить, что при ее производстве использование препаратов хлора является недопустимым. Озонирование, а также различные физические методы обработки (например, обработка УФ-излучением) являются наиболее приемлемыми методами обеззараживания.

Исследование воды, предназначенной для реализации, обязан осуществлять каждый производитель.[9]



1.8 Методы определения органолептических свойств воды

Органолептические методы определения запаха.

Органолептическими методами определяют характер и интенсивность запаха.

Проведение испытания:

§ Характер запаха воды определяют ощущением воспринимаемого запаха (землистый, хлорный, нефтепродуктов и др.)

§ Определение запаха при 20⁰С. В колбу с притертой пробкой вместимостью 250-350 мл отмеривают 100 мл испытуемой воды с температурой 20⁰С. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями, после чего колбу открывают и определяют характер и интенсивность запаха.

§ Определение запаха при 60⁰С. В колбу отмериваю 100 мл испытуемой воды. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом и подогревают на водяной бане до 50-60⁰С. Сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха.

§ Интенсивность запаха воды определяют при 20⁰С и 60⁰С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям, указанным в таблице 5.

Таблица 5

Оценка характера и интенсивности запаха воды

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха, балл
Нет	Запах не ощущуется	0
Очень слабая	Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается 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
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

Органолептический метод определения вкуса.

Органолептическим методом определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса.

Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький.

Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами.

§ Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (соленый, кислый, щелочной, металлический и т.д.)

§ Испытываемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживая 3-5 с.

§ Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20⁰С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям по таблице 6.

Таблица 6

Оценка вкуса и привкуса воды

Интенсивность вкуса и привкуса	Характер вкуса и привкуса	Оценка интенсивности вкуса и привкуса, балл
Нет	Вкус и привкус не ощущаются	0
Очень слабая	Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании	1
Слабая	Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание	2
Заметная	Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья	4
Очень сильная	Вкус и привкус настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

Методы определения цветности

Цветность воды определяют фотометрическим методом путем сравнивания проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природной воды.

Приготовление шкалы цветности.

Для приготовления шкалы цветности используют набор цилиндров Несслера вместимостью 100 мл.

В каждом цилиндре смешивают раствор № 1 и раствор № 2 в соотношении, указанном на шкале цветности в таблице 4.

Раствор в каждом цилиндре соответствует определенному градусу цветности. Шкалу цветности хранят в темном месте. Через каждые 2-3 месяца ее заменяют.

Таблица 7

Шкала цветности воды

	0	1	2	3	4	5	6	8	10	12	14
Раствор № 2, мл	100	99	98	97	96	95	94	92	90	88	85
Градусы цветности	0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70

В цилиндр Несслера отмеряют 100 мл профильтрованной через мембранный фильтр исследуемой воды и сравнивают со шкалой цветности, производят просмотр на белом фоне. Если исследуемая проба воды имеет цветность выше 70⁰, пробу следует разбавить дистиллированной водой в определенном соотношении до получения окраски исследуемой воды, сравниваемой с окраской шкалы цветности, и выражают в градусах цветности.

Методы определения мутности

Определение мутности производят не позднее, чем через 24 ч после отбора пробы. Проба может быть законсервирована добавлением 2-4 мл хлороформа на 1 литр воды.

Мутность воды определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями.

Подготовка к испытанию:

· Приготовление основной стандартной суспензии из каолина. Каолин просеивают через шелковое сито с диаметром отверстий 0,1 мм. 25-30 г каолина хорошо взбалтывают с 3-4 л дистиллированной водой и оставляют стоять 24 ч. Через 24 ч сифоном, не взмучивая осадка, отбирают среднюю неосветлившуюся часть жидкости. К оставшейся части вновь приливают воду, снова оставляют в покое на 24 ч. Так повторяют в течение 3 суток. Из полученного осадка готовят стандартную суспензию.

Полученная таким образом суспензия и консервированная сулемой хранится несколько месяцев.

· Приготовление рабочих стандартных суспензий.

Для приготовления рабочих стандартных суспензий мутности основную суспензию взбалтывают и точно отмеренное ее количество разбавляют дистиллированной с нулевой мутностью.

Все рабочие суспензии консервируют сулемой (1 мл насыщенного раствора сулемы на 1 л суспензии).

Готовят следующие рабочие стандартные суспензии: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 1,0 1,5; 2,0; 5,0мг/л.

· Построение градуировочного графика. Градуировочный график строят по стандартным рабочим суспензиям. Полученные значения оптических плотностей и соответствующие им концентрации стандартных суспензий (мг/л) наносят на график.

Содержание мутности в мг/л определяют по градуировочному графику.[3-8; 15;18]

1.9 Методы определения химических свойств воды

Определение реакции воды (рН)

Проведение испытания:

· Исследуемую воду наливают в две пробирки и погружают в одну из них полоску красной, в другую - полоску синей лакмусовой бумаги. По истечение 5 - 10 минут бумажки вынимают из пробирок и сравнивают с такими же, смоченными дистиллированной водой.

посинение красной - щелочная реакция

покраснение синей - кислая реакция

цвет не изменяется - нейтральная реакция

· Реакция с жидким лакмусом: в пробирку наливают 5 мл воды +1 капля лакмуса. Если цвет красный, то среда кислая; синий - щелочная; фиолетовый - нейтральная.

Методы определения минеральных азотсодержащих веществ

Объем пробы воды для определения массовой концентрации аммиака и ионов аммония, нитратов должен быть не менее 500мл.

Пробы воды, если они не могут быть проанализированы сразу, хранятся при температуре 3-4⁰С, не более 1 суток, или консервируют добавлением серной кислоты из расчета 1 мл концентрированной серной кислоты H₂SO_4, на 1 л воды, либо хлороформа из расчета 2-4 мл хлороформа CHCl₃, на 1 л воды. Определения проводят не позднее чем через 2 суток.

Метод определения массовой концентрации аммиака и ионов аммония (суммарно)

Метод основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать окрашенное в желто-коричневый цвет соединение с реактивом Несслера. Интенсивность окраски раствора, пропорциональная массовой концентрации аммиака и ионов аммония.

Проведение испытания:

· Наливают в пробирку 10 мл исследуемой воды и прибавляют 3 капли реактива Несслера. В случае содержания аммиака и его солей, вода окрашивается в желтый цвет от образования йодистого меркураммония. При больших количествах аммиака получается красно-бурый осадок.

· Количество аммиака определяется согласно таблице 8.

Таблица 8

Содержание аммиака в воде

Цвет раствора	Содержание в мг/л
Слабо-желтоватый	0,05
Желтоватый	0,30
Светло-желтоватый	0,60
Желтый	1,0
Буро-желтый	2,0
Буро-желтый мутный	7,0

Метод определения массовой концентрации нитритов

Сущность метода.

Метод основан на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту и на образовании красно-фиолетового красителя диазосоединения с 1-нафтиламином. Интенсивность окраски, пропорциональная содержанию нитритов, мешающие влияние мутности и цветности воды устраняют осветлениям пробы гидроокисью алюминия.

Проведение испытания:

· В пробирку наливают 10мл исследуемой воды, прибавляют несколько кристаллов реактива Грисса и нагревают в течение 5 минут на спиртовой горелке или на электроплитке.

· Количество нитритов определяют согласно таблице 9.

Таблица 9

Содержание нитритов воде

Цвет раствора	Содержание в мг/л
Слабо-розовый	0,01 - 0,15
Розовый	0,05 - 0,2
Сильно розовый	0,2 - 0,6
Ярко розовый	0,6 - 2,0

Методы определения содержания нитратов согласно ГОСТ 18826-73 «Вода питьевая. Методы определения содержания нитратов».

Объем проб воды для определения содержания нитратов не должен быть менее 200 мл. Пробу отбирают в день проведения определения или ее консервируют, добавляя на 1 литр исследуемой воды 2-4 мл хлороформа или 1 мл концентрированной серной кислоты.

Проведение испытания:

§ В фарфоровую чашечку наливают 1 мл исследуемой воды, прибавляют 2 мл концентрированной серной кислоты, охлаждают и прибавляют кристаллик дифениламина. Если в воде имеются соли азотной кислоты, то появляется голубое окрашивание, быстро переходящее в синее.

§ Количество нитратов определяют согласно таблице 10.

Таблица 10

Содержание нитратов в воде

Цвет раствора	Содержание в мг/л
Слабо-голубой	1 - 2
Голубой	2 - 10
Синий	10 - 20
Темно-синий	20 - 40

Определение массовой концентрации общего железа

Метод определения общего железа, согласно ГОСТ 4011-72 «Вода питьевая. Методы определения общего железа».

Объем пробы воды для определения массовой концентрации железа должен быть не менее 200 см³. Пробы воды, предназначенные для определения массовой концентрации общего железа, не консервируются.

Сущность метода:

Метод основан на взаимодействии в сильнокислой среде окисного железа и роданида с образованием окрашенного в красный цвет комплексного соединения роданового железа.

Интенсивность метода 0,05 мг/л Fe.

Проведение испытаний:

§ В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, вносят две капли концентрированной азотной кислоты и 0,2 мл роданида аммония или калия. После внесения каждого реактива содержимое пробирки перемешивают.

§ По интенсивности полученного окрашивания судят о количестве содержащегося железа.

Приближенно массовую концентрацию железа определяют в соответствии с таблицей 11.

Таблица 11

Содержание общего железа в воде

Окрашивание	Окрашивание при рассмотрения сверху вниз	Массовая концентрация железа, мг/л
Окрашивания нет	Окрашивания нет	менее 0,05
Едва заметное желтовато-розовое	Чрезвычайно слабое желтовато-розовое	0,1
Очень слабое желтовато-розовое	Слабое желтовато-розовое	0,25
Слабое желтовато-розовое	Светло-желтовато-розовое	0,5
Светло-желтовато-розовое	Желтовато-розовое	1,0
Сильно-желтовато-розовое	Желтовато-красное	2,0
Светло-желтовато-красное	Ярко-красное	более 2,0

Метод определения содержания хлорид-иона азотнокислым серебром согласно ГОСТ 4245-72 «Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов».

Объем пробы воды для определения содержания хлоридов должен быть не менее 250 мл. Пробы воды, предназначенные для определения хлоридов, не консервируют.

Сущность метода:

Метод основан на осаждении хлорид-ионов в нейтральной или слабокислой среде азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность метода 1-3 мг/л.

Проведение испытаний:

§ В колориметрическую пробирку наливают 5 мл воды и добавляют три капли 10%-ного раствора азотнокислого серебра.

§ Примерное содержание хлор-иона определяют по осадку или мути в соответствии с требованиями, указанными в таблице 12.

Таблица 12

Содержание хлорид-иона в воде

Характеристика осадка или мути	Содержание Cl- мг/л
Опалесценция или слабая муть	1 - 10
Сильная муть	10 - 50
Образуются хлопья, осаждаются не сразу	50 - 100
Белый объемный осадок	более 100

[3-8; 15;18]



1.10 Методы улучшения качества питьевой воды

Методы обработки воды, с помощью которых достигается доведение качества воды источников водоснабжения до требований и СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода». Зависят от качества исходной воды водоисточников и подразделяются на основные и специальные.

Основными способами являются:

- осветление и обесцвечивание;

- обеззараживание.

Основной целью очистки и обеззараживания воды является как можно более полное приближения ее свойств к существующим гигиеническим нормативам и требованиям хозяйственно-питьевого характера. В этом отношении задача первого процесса, т.е. очистки воды, состоит или в улучшении тех или иных физических свойств (прозрачность, цветность), или в освобождении ее от недопустимого количества некоторых химических соединений (соли кальция, магния, железа). При проведении этих мероприятий попутно улучшаются и бактериологические показатели воды.

Одним из важнейших этапов в очистке воды является уменьшение содержания в ней взвешенных веществ, т.е. повышения ее прозрачности.

Поскольку большинство механических примесей, содержащихся в воде, находится во взвешенном состоянии только благодаря ее движению, важным мероприятием, направленным на осветление воды является резкое уменьшение скорости течения воды. Для этой цели применяют различного типа отстойники. Однако, необходимо отметить, что путем отстаивания нельзя достигнуть удовлетворительной прозрачности воды. Для более быстрого осветления прибегают к предварительной коагуляции. Коагуляция заключается в обработке воды специальными химическими веществами (сернокислый алюминий, сернокислое железо и т.п.), которые, попадая в воду, гидролизуются и вступают в реакцию с двууглекислами солями кальция и магния. В дальнейшем гидрат окиси алюминия, ионы которого заряжены положительно, нейтрализуют частицы естественных коллоидов воды, которые отрицательно заряжены и коагулируются с образованием хлопьев. Далее в отстойниках происходит оседание образовавшихся хлопьев вместе с адсорбированными на них коллоидными и мелковзвешенными частицами.

Конечной стадией очистки является фильтрация, для чего на современных водопроводных станциях используют скорые фильтры, фильтры двойного действия. Совершенно новым типом очистных сооружений является контактный осветлитель. В данном резервуаре процессы коагуляции и фильтрации происходят от начала до конца, что упрощает и удешевляет очистку воды.

После правильно проведенной очистки вода приобретает вполне удовлетворительные гигиенические качества (высокая прозрачность и низкая цветность). Кроме того, такая очищенная вода освобождается от 95-97% содержащихся в ней бактерий и почти полностью от яиц гельминтов.

Даже идеально проведенная очистка воды не может заменить собой ее обеззараживание. Только таким путем мы можем сделать ее безопасной в эпидемиологическом отношении. Путем обеззараживания устраняют содержащиеся в воде водоисточника инфекционные агенты - бактерии, вирусы и др. [15]

Методы обеззараживания воды подразделяются на:

Химические (реагентные), к которым относятся:

- хлорирование;

- озонирование;

- использование олигодинамического действия серебра.

Физические (безреагентные):

- кипячение;

- ультрафиолетовое облучение;

- облучение г-лучами и др.

В настоящее время основным методом, используемым для обеззараживания воды на водопроводных станциях в силу технико-экономических причин, является метод хлорирования, однако всё большее внедрение получает метод озонирования и его применение, в том числе, в комбинации с хлорированием имеет преимущества в плане улучшения качества получаемой воды.

Наиболее часто для хлорирования воды на водопроводах используют газообразный хлор, однако применяют и другие хлорсодержащие реагенты. В порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала они располагаются в следующем порядке: хлорамины (RNHCl2 и RNH2Cl), гипохлориты кальция и натрия (Ca(OCl)2 и NaOCl), хлорная известь (3CaOCl·CaO·5H2O), газообразный хлор, двуокись хлора ClO2.

Бактерицидный эффект хлорирования объясняется, в основном, воздействием на протоплазму бактерий недиссоциированной молекулы хлорноватистой кислоты, которая образуется при введении хлора в воду:

Cl2 + H2O > HOCl + HCl

Бактерицидным свойством обладает также гипохлорит-ион и хлор-ион, которые образуются при диссоциации хлорноватистой кислоты:

HOCl > OCl? + H⁺

OCl ? > Cl⁺ + O^-2

Степень диссоциации HOCl возрастает при повышении активной реакции воды, таким образом, с повышением pH бактерицидный эффект хлорирования снижается.

Действующим началом при хлорировании хлорамином и гипохлоритами является гипохлорит-ион, а двуокисью хлора HClO2 - хлористая кислота, которая имеет наиболее высокий окислительно-восстановительный потенциал, в силу чего при использовании двуокиси хлора достигается наиболее полное глубокое окисление и обеззараживание.

При введении хлорсодержащего реагента в воду основное его количество - более 95% расходуется на окисление органических и легкоокисляющихся (соли двухвалентного железа и марганца) неорганических веществ, содержащихся в воде, на соединение с протоплазмой бактериальных клеток расходуется всего 2-3% общего количества хлора.

Количество хлора, которое при хлорировании 1л воды расходуется на окисление органических, легкоокисляющихся неорганических веществ и обеззараживание бактерий в течение 30 минут, называется хлорпоглощаемостью воды. Хлорпоглощаемость определяется экспериментально, путем проведения пробного хлорирования.

По окончании процесса связывания хлора содержащимися в воде веществами и бактериями в воде начинает появляться остаточный активный хлор, Его появление, определяемое титрометрически, является свидетельством завершения процесса хлорирования.

СанПиН 2.1.4.1074-01 указывает на необходимость обязательного присутствия в воде, подаваемой в водопроводную сеть, остаточного активного хлора в концентрациях 0,3-0,5 мг/л, что является гарантией эффективности обеззараживания. Кроме того, наличие активного остаточного хлора необходимо для предотвращения вторичного загрязнения воды в разводящей сети. Таким образом, наличие остаточного хлора является косвенным показателем безопасности воды в эпидемическом отношении.

Общее количество хлора, необходимое для удовлетворения хлорпоглощаемости воды и обеспечения наличия необходимого количества (0,3-0,5 мг/л свободного активного хлора при нормальном хлорировании и 0,8-1,2 мг/л связанного активного хлора при хлорировании с аммонозацией) остаточного хлора называется хлорпотребностью воды. В практике водоподготовки используется несколько способов хлорирования воды: