Исследование качества питьевой воды города Лисаковска

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу - одну из мощных сфер нашей планеты. Вода находится также в литосфере и атмосфере. Гидросфера объединяет Мировой океан, моря, реки, озёра, болота и пруды, водохранилища, полярные льды и горные ледники, подземные воды, почвенную влагу и пары атмосферы. Водные ресурсы слагаются из статических (вековых) запасов и возобновляемых ресурсов.

Пресные воды составляют ничтожную (около 2% гидросферы) долю от общих запасов воды в природе. Пресная вода, доступная для использования, находится в реках, озёрах и подземных водах. Её доля от всей гидросферы составляет 0.3%.

Проблема истощения водных ресурсов возникает по нескольким причинам, главные из которых: неравномерное распределение воды во времени и пространстве, рост её потребления человечеством, потери воды при транспортировке и использовании, ухудшение воды и, как крайний случай - её загрязнение.

Ухудшение качества и загрязнение воды связано с попаданием как непосредственно воду рек и другие поверхностные водоёмы, подземные воды, так и через атмосферу и почвы загрязняющих веществ, продуктов деятельности человека. Этот вид истощения пресных вод особенно опасен и становится всё более угрожающим для здоровья людей и состояния жизни на земле [1].

В настоящее время сохранение экологической чистоты воды справедливо расценивается как увеличение её запасов, особенно в маловодных и промышленно развитых районах. Среди различных аспектов проблемы охраны водных ресурсов от загрязнения экологические вопросы занимают одни из ведущих мест, так как направлены на обеспечение наиболее благоприятных и безопасных условий непосредственного водопользования.

К настоящему времени интенсивная хозяйственная деятельность на территории республики уже привела к серьёзной деградации её водного фонда, почти повсеместно сохраняется тенденция ухудшения качества поверхностных и грунтовых вод [2], в связи с этим целью нашей работы является:

Исследовать качество воды хозяйственно - питьевого назначения города Лисаковска.

Задачи:

1. исследование годовой динамики загрязнения воды в Верхне- Тобольском водохранилище.

2. Провести сравнительный анализ загрязнений питьевой воды города Лисаковска.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

водоем загрязнение питьевой бактериологический

1.1 Общая характеристика загрязнения вод

1.1.1 Источники загрязнений

Под загрязнением водоемов понимается снижение их биологических функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Главными источниками загрязнений гидросферы являются (в % от общего количества выбросов):

производство и распределение электроэнергии, газа и воды Н ~ 51,9%;

обрабатывающие производства Н ~ 21,3%;

предоставление прочих коммунальных, социальных и персональных услуг Н ~ 10,6%;

добыча полезных ископаемых Н ~ 5,8%;

сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство Н ~ 5,8%;

операции с недвижимым имуществом, аренда и предоставление услуг Н ~ 2,7%;

транспорт и связь Н ~ 0,8%;

прочие виды экономической деятельности Н ~ 3,9% .

Основными последствиями выбросов веществ в атмосферу являются:

химическое загрязнение атмосферы;

аэрозольное загрязнение атмосферы;

фотохимический туман (смог);

истощение озонового слоя;

глобальное потепление;

кислые атмосферные осадки.

Загрязнение воды вызывает следующие изменения ее качества:

снижение рН пресных вод в результате загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы (кислотные дожди), а также увеличение содержания в них сульфатов и нитратов;

повышение содержания в природных водах солей тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также фосфатов, нитратов, нитритов и др.;

повышение в поверхностных и подземных водах содержания солей в результате их поступления со сточными водами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов;

повышение содержания в водах органических соединений, прежде всего биологически стойких (поверхностно-активных веществ, пестицидов, токсикантов, продуктов их распада и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ);

снижение содержания кислорода в природных водах;

снижение прозрачности воды в водоемах (в загрязненных водах размножаются вирусы, бактерии и другие возбудители инфекционных заболеваний);

загрязнение природных вод радиоактивными изотопами.[3]

1.1.2 Загрязнение воды органическими веществами

Органические вещества поступают из бытовых, сельскохозяйственных или промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода.

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей.

Во время сброса и прохождения органических отходов сквозь столб воды часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды - другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде, часто к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворённой форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создаёт в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый вид иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса.

1.1.3 Загрязнение воды нефтью и нефтепродуктами

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Нефтяное загрязнение проходит в несколько стадий. Сначала нефтепродукты тонкой плёнкой покрывают поверхность воды. Затем через некоторое время образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Далее возникают комочки тяжёлой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности воды.

Все компоненты нефти токсичны для организмов. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и изменяется их разнообразие. Например, в большом количестве развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих организмов ядовита для многих морских обитателей. Ароматическая фракция нефти содержит вещества канцерогенной и мутагенной природы, например бензапирен. Поверхностные нефтяные плёнки нарушают газообмен между атмосферой и водой. Изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена воды.

1.1.4 Загрязнение воды тяжёлыми металлами

К основным тяжёлым металлам, загрязняющим гидросферу, необходимо отнести ртуть, свинец, цинк, хром, олово и марганец. Наибольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец, кадмий и их соединения.

По своему токсичному действию в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути (например, метилртуть), которые накапливаются в рыбе или в моллюсках.

Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Например, в 1977 г. в Японии в заливе Минамато в результате сброса в воды залива неочищенных сточных вод предприятиями по производству хлорвинила и ацетальдегида более 28000 человек погибло от отравления соединениями ртути, используемыми на заводах в качестве катализатора. Из-за большого числа жертв было даже предложено специальное название -- болезнь Минамото.

1.1.5 Загрязнение воды синтетическими поверхностно-активными веществами

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве, попадая затем со сточными водами в водоемы. Эти вещества могут образовывать в водоемах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у СПАВ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух-вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, накапливаются в тканях и органах водных организмов и оказывают на них токсическое действие. Сброс, СПАВ на дно и длительная повышенная мутность придонной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.

1.1.6 Загрязнение воды пестицидами

Пестициды (ядохимикаты) -- это химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п.

Расширенное производство и применение пестицидов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Пестициды (особенно хлорированные углеводороды) широко применяются в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, переносчиками инфекционных болезней.

Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения пестицидов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Пестициды легкорастворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Они почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в водной среде. При этом они токсичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность организмов.

1.1.7 Загрязнение воды удобрениями

Наряду с пестицидами сельскохозяйственные сточные воды содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.

Увеличение содержания нитритов и нитратов в поверхностных и подземных водах ведет к загрязнению питьевой воды и к развитию некоторых заболеваний, а рост этих веществ в водоемах вызывает их усиленную эвтрофикацию, т.е. увеличение запасов биогенных и органических веществ, из-за чего бурно развиваются планктон и водоросли, поглощая весь кислород в роде.

Сброс очень большого количества биогенных веществ в водоем наряду со сбросом теплых сточных вод значительно ухудшает ситуацию в экосистеме. На первой стадии в водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. Затем с увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Далее происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Водоем становится непригодным для существования любых форм организмов.

1.1.8 Тепловое загрязнение воды

Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами, что обусловливает повышение температуры воды в водоемах на 6--8 °С. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах достигает 30 км2.

Тепловое загрязнение природных вод препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. Многие обитатели рек, озер или водохранилищ гибнут, развитие других подавляется.

В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний [4][5].

1.2 Методы очистки воды

1.2.1 Основные методы очистки сточных вод

Различают следующие основные методы очистки сточных вод:

1.Механический метод, при котором нерастворимые примеси удаляют из сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек.

2.Химический метод, заключающийся в том, что на очистных станциях в стоки вносят реагенты. Они вступают в реакцию с растворенными и нерастворенными загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют механическим путем.

Сточные воды многих производств содержат серную, соляную и азотную кислоты. Поэтому одним из самых распространенных химических методов очистки сточных вод становится нейтрализации. Нейтрализация кислых стоков может производиться фильтрацией их через магнезит, доломит.

При физическом методе загрязненные сточные воды очищают с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

5.Обратный осмос -- это разделение водных растворов путем фильтрования через полупроницаемые мембраны под давлением. Чаще всего этот метод применяется для очистки сточных вод от неорганических солей, а также для опреснения соленых вод.

Ионообменный метод основан на использовании ионообменных смол с их последующей регенерацией и применяется для очистки сточных вод электротехнической и радиотехнической промышленности, содержащих соединения тяжелых металлов, а также для приготовления глубокоочищенной воды для электростанций с паровыми котлами высокого, сверхвысокого и критического давления.

Сущность биологического метода заключается в минерализации органических загрязнений с помощью аэробных (кислорододышащих) или анаэробных (некислорододышащих) микроорганизмов и бактерий. В качестве устройств биологической очистки используются естественные очистные сооружения (поля орошения) и искусственные очистные сооружения (биофильтры, биологические пруды и аэротенки).

В первом случае хозяйственно-бытовые стоки подаются на поля орошения. Здесь сточные воды фильтруются через почвогрунты и при этом проходят бактериальную очистку. На полях орошения скапливается огромное количество органических удобрений, что позволяет выращивать на них высокие урожаи.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки -- это огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающий агент -- активный ил из бактерий и микроскопических животных.

Активный ил бурно развивается в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха.

Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии (не слипающиеся в хлопья), омолаживают бактериальную массу ила. С целью уничтожения опасных микробов с помощью специального оборудования производится насыщение воды кислородом (озоном) и хлором. Эти процессы сопровождаются быстрым окислением многих вредных примесей и выпадением их в виде хлопьев, которые затем удаляются из воды. [6]

1.2.2Основные методы очистки вод непосредственно в водоеме

К основным методам очистки вод непосредственно в водоеме относятся следующие:

Одним из новейших методов очистки вод непосредственно в водоемах или в крупных резервуарах является очистка вод с помощью растений, которые усваивают определенные загрязнители, содержащиеся в воде. Здесь используются, например, тростники, камыши, ирисы и некоторые другие растения, поглощающие такие неорганические загрязнители, как нитриты, фосфаты, металлы, а также органические фенолы.

Также разрабатываются методы очистки вод непосредственно в водоемах или в крупных резервуарах с помощью живых существ, способных улавливать и перерабатывать загрязнители воды.Здесь наиболее часто используются моллюски и, в частности, мидии.

При механическом методе сбора загрязнений с поверхности воды небольшие специальные суда или плавучие агрегаты выполняют разные по степени сложности операции - от простого сбора с поверхности воды плавающего мусора до улавливания и сепарации нефтепродуктов. Собранный мусор и нефтесодержащие воды передаются на береговые станции для уничтожения и утилизации.

Для удаления нефтяных пятен с поверхности рек и морей широко используется химический метод - использование препаратов сорбентов, которые в виде порошков или жидкостей распыляются над нефтяной плёнкой. Сорбенты поглощают нефть, но, вступая с ней в реакцию, разлагают её, образуя новые, как правило, небезвредные (а иногда и более токсичные, чем нефть) химические соединения. Эти соединения остаются в воде, в свою очередь, загрязняя её. Сюда же относятся и диспергенты - вещества, снижающие поверхностное натяжение нефтяной плёнки и разбивающие её на капельки. В результате улучшаются обменные процессы с атмосферой и проникновение солнечного излучения, а также ускоряется разложение нефти [7].

1.3 Охрана и рациональное использование воды

Согласно Водному кодексу, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для этих водоснабжений должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты.

Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

содержащие природные лечебные ресурсы;

отнесенные к особо охраняемым;

находящиеся в курортных зонах, местах отдыха
населения, туризма и спорта;

находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесенных в Красную книгу видов животных и растений.

Кроме того, запрещается:

сброс в водные объекты и захоронение в них производственных, бытовых и других отходов, радиоактивных и токсичных веществ;

засорение ледяного покрова водных объектов, ледников и снежников отходами и отбросами, загрязнение их нефтепродуктами, ядохимикатами и другими вредными веществами;

забор льда, если данный забор влияет на состояние водных объектов и приводит к истощению запасов вод;

забор воды, если данный забор влияет на состояние водных объектов и приводит к истощению запасов вод;

проведение на водных объектах взрывных работ, сопровождающихся выделением радиоактивных и токсичных веществ;

эксплуатация самоходных и несамоходных судов и других средств, находящихся на поверхности водных объектов, без устройств по сбору сточных вод, отходов и отбросов, образующихся на этих судах и средствах;

сброс в водные объекты неочищенных и необезвреженных сточных вод.

Добыча полезных ископаемых со дна водного объекта или возведение сооружений с опорой на дно должны осуществляться такими способами, которые не оказывали бы вредного воздействия на поверхностные воды, дно, берега водных объектов и водные биоресурсы.

Запрещается ввод в эксплуатацию:

- объектов, не оборудованных устройствами, очистными сооружениями, предотвращающими загрязнение, засорение, истощение водных объектов и вредное воздействие вод;

водозаборных и сбросных сооружений без рыбозащитных устройств и устройств, обеспечивающих учет забираемых и сбрасываемых вод;

животноводческих ферм и других производственных комплексов, не имеющих очистных сооружений и санитарно-защитных зон;

оросительных, обводнительных и осушительных систем, водохранилищ, плотин, каналов и других гидротехнических сооружений до проведения мероприятий, предотвращающих вредное воздействие вод;

гидротехнических сооружений без рыбозащитных устройств, а также устройств для пропуска паводковых вод и рыбы;

водозаборных сооружений для забора подземных вод без оборудования их водорегулирующими устройствами и водоучитывающими приборами;

гидротехнических сооружений без установления зон санитарной охраны и создания пунктов наблюдения за показателями состояния водных объектов;

сооружений и устройств для транспортирования и хранения нефтяных, химических и других продуктов без оборудования их средствами для предотвращения загрязнения водных объектов и контрольно-измерительной аппаратурой для обнаружения утечки указанных продуктов.

Овраги, примыкающие к водоохранной зоне, должны быть укреплены, чтобы не засоряли, не заиливали водоем. За пределы зоны должны быть вынесены все объекты-загрязнители. Родники, питающие реку или озеро, должны быть расчищены, ухожены.[8]

1.4 Мониторинг водных объектов

Ведение водного кадастра. Водный кадастр -- это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Государственному учету подлежат все виды вод, которые составляют водный фонд страны, а также их использование для питьевых, хозяйственно-бытовых, лечебных, оздоровительных и других целей. Систематизированные данные о количестве и качестве вод, их использовании содержатся в государственном водном кадастре.

Сопоставление потребностей в воде с наличными на данной территории водными ресурсами проводится на основе водохозяйственных балансов, которые представляют собой расчетные материалы и используются для целей планирования и принятия решений по вопросам использования и охраны вод. Этим же целям служат и схемы комплексного использования и охраны вод, среди которых различают генеральные, бассейновые и территориальные.

Генеральная схема использования и охраны вод разрабатывается для определения основных направлений развития водного хозяйства страны; бассейновая схема -- для бассейнов рек и других водных объектов на основе генеральной схемы, региональная -- для отдельных регионов страны на основе генеральной и бассейновой схем.[9]

1.5 Прогнозирование водопотребления

Исходной базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов, бассейновых (территориальных) схем комплексного использования и охраны вод, а также проекты перераспределения вод между водопотребителями по бассейнам рек.

Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть водохозяйственного баланса учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод).

В расходной части водохозяйственного баланса определяется потребность в воде по отраслям народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока для обеспечения экологических требований, необходимого санитарно-гигиенического состояния водоемов.

Результатом балансового расчета является установление ожидаемого резерва или дефицита стока, объема, характера, а также сроков осуществления мероприятий, необходимых для обеспечения водой народного хозяйства в прогнозируемый период. При этом учитываются показатели, характеризующие сокращение забора свежей воды из поверхностных и подземных водных источников за счет совершенствования и внедрения безводных технологических процессов, развития систем повторно-последовательного использования воды, совершенствования схем водоснабжения и других аналогичных мероприятий.

Прогнозирование водопотребления на перспективный период основывается на расчетах водообеспечения населения, промышленности, сельского хозяйства и других отраслей экономики.

Объем водопотребления на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды определяется численностью городского населения и нормами хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя (не менее 400 л/сут. на человека).

Потребности промышленности определяются на основе расчета объема производства и норм водопотребления. Для определения потребности в воде отдельных предприятий (объединений), установления лимитов отпуска воды используются индивидуальные нормы и нормативы.

В прогнозируемый объем водопотребления на нужды сельскохозяйственного водоснабжения включается потребность в воде сельского населения, животноводства, хозяйственные нужды сельхозпредприятий и производств по переработке сельскохозяйственного сырья.

В долгосрочных прогнозах объемы водопотребления рассчитываются по перспективным нормам, учитывающим совершенствование и внедрение безводных технологических процессов, нового оборудования, развитие оборотных и бессточных систем водоснабжения и другие достижения научно-технического прогресса в использовании природных ресурсов.

1.6 Создание водоохранных зон

Водоохранные зоны создаются для поддержания водных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения, засорения и истощения поверхностных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира.

В целях охраны родных объектов, которые используются для хозяйственно-питьевого водообеспечения, в местах водозабора устанавливается зона санитарной охраны. В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы.

Прибрежные полосы являются природоохранной территорией с режимом ограниченной хозяйственной деятельности. В них запрещаются:

--распашка земель, садоводство и овощеводство;

выпас скота;

рубка и корчевание леса;

хранение и использование ядохимикатов и минеральных удобрений;

размещение садоводческих товариществ, баз отдыха, палаточных городков, стоянок автотранспорта и сельскохозяйственной техники;

строительство зданий и сооружений, мойка и техническое обслуживание транспортных средств и техники;

ведение другой деятельности.

Должны быть созданы водоохранные зоны рек, озер и искусственных водоемов на расстоянии до 500 м от уреза воды на всех малых, средних и крупных водных объектах (в частности, рек длиной более 10 км). Этот процесс должен сопровождаться установлением в защитных зонах четкого регламента земле- и водопользования, запретом строительства производственных объектов, имеющих выбросы и стоки, благоустройством территории [10].

2. Физико-географическая характеристика района исследования

Город Лисаковск.

Город Лисаковск - город областного подчинения, образован на базе Лисаковского горно-обогатительного комбината. Лисаковск расположен в верховье реки Тобол, в 110 километрах юго-западнее областного центра-города Костаная. Площадка города расположена в пределах котловины, открытой в сторону реки Тобол. Рельеф площадки представляет собой слабо всхолмленную равнину, расчленённую отдельными небольшими балками, имеющий общий уклон к северу в сторону реки Тобол. Абсолютные отметки площади изменяются от 196 до 218 метров [11].

Климат

Климат района резко континентальный. Жаркое сухое лето сменяется холодной, в основном, малоснежной зимой. Годовая амплитуда колебаний температуры воздуха в среднем составляет 70-75°С, а в отдельные годы достигает 84-88?С. Зимний период характерен устойчивой морозной погодой. В более суровые зимы температура воздуха понижается до -45-48°С. В зимний период иногда происходит повышение температуры воздуха, что показывает вторжение на территорию района тёплого воздушного течения с юга Казахстана.

В летние месяцы преобладает сухая жаркая погода. В июле месяце средняя температура воздуха составляет 20°С, а наибольшая 32?С. Весна и осень не продолжительные так как в течение 20-30 дней происходит смена сезонов года, то есть от зимы к лету, от лета к зиме и так далее.

Открытость территории, незащищённость её от проникновения различных воздушных течений, способствует интенсивной ветровой деятельности. Преобладающее направление ветра юго-западное. Равнинность территории и отсутствие естественных препятствий с севера и юга способствует развитию больших скоростей ветра. Сильные ветра наблюдаются в зимнее и весеннее со снежными метелями и буранами, а в летнее время скорость ветра несколько затухает. Зимой количество дней с метелью в среднем доходит до 30-35, а летом вторжение сухих воздушных потоков сопровождается пыльными бурями.

Годовая сумма атмосферных осадков неравномерная и колеблется от 120 мм до 38- мм. Малое количество осадков объясняется тем, что западные влагоносные воздушные массы атлантического происхождения наибольшее количество осадков теряют на западных склонах Уральского хребта и при дальнейшем продвижении на восток и юго-восток из-за недостаточного количества влаги затрудняется конденсация паров и выпадение атмосферных осадков. Наибольшее количество осадков выпадает в летний период, но в условиях высоких температур воздуха, летние осадки большей частью смачивают лишь поверхность почвы и сразу же испаряются.

Растительность

Растительность в основном представлена травянистым покровом. Доминируют разнотравно-ковыльные, местами комплексные степи, где произрастают многолетние травы, пре имущественно ковыли, типчак, степной овёс и другие. Из бобовых встречается степная люцерна и эстрагон, а из разнотравья вероника и другие.

На чернозёмах лёгкого механического состава преобладают полынь, тысячелистник, житняк, шалфей, пырей. На пятнах и массивах солонцов типичной растительностью являются полынь серебристая, кермек, типчак, лишайники и иногда чабрец. На замкнутых понижениях широкое распространение получили осока узколистая, осока низкая, пырей ползучий, подмаренник северный, чина луговая, щавель конский, а по берегам Тобола растут ива и шиповник [12].

Верхне - Тобольское водохранилище

Источником питьевого водоснабжения города Лисаковска является Верхнее - Тобольское водохранилище.

Верхне - Тобольское водохранилище является наиболее крупным по объему регулятором стока реки Тобол, созданным в 1972 г. Предназначено для многолетнего водорегулирования стока реки Тобол, подпитки нижерасположенного Каратомарского и других водохранилищ, служащих источниками водоснабжения г. Рудного, г. Костаная и г. Кургана (РФ) и ряда других водопотребителей. Полезный объем водохранилища при НПГ 206 м 816,6млн.м3. Площадь зеркала 87,4 км?. Сброс воды на обводнение реки 0,35 м?/с. Длина плотины 4700 м, высота 27 м. Пропускная способность водослива 1700 м?/с.

Основной водопотребитель г. Лисаковск. В нижнем бьефе сооружено Кзыл-Жарское водохранилище. Сброс поверхностных вод из него обеспечивает постоянное восполнение эксплуатационных запасов Козыревского месторождения.

Качество воды Верхне - Тобольского водохранилища в послепаводковый период при нормальном его наполнении, соответствует основным показателям ГОСТ 2874- 82. В маловодные годы, при незначительном разбавлении паводком, в процессе испарения и довольно значительного питания минерализованными подземными водами, происходит увеличение минерализации поверхностных вод водохранилища, их гидрохимическая стратификация. Наихудшее качество воды характерно для зимней межени, когда значительный объем воды временно консервируется в ледовом покрове.[12]

Забор и очистка воды на фильтровальной станции города Лисаковска

Забор воды осуществляется через водоприёмную башню. Вода из водоприёмной башни по двум стальным трубам диаметром 800 мм поступает в насосную станцию первого подъёма. С насосной станции первого подъёма по двум чугунным трубопроводам диаметром 600 мм и длиной 6 км вода поступает на очистные сооружения фильтровальной станции. Очистные сооружения построены по проекту «Водоканалпроект 1964г», и введены в эксплуатацию в сентябре 1975 года.

Запроектирована следующая схема очистки воды:

1. Первичное хлорирование воды.

2. Удаление мелкодисперсной взвеси путём коагулирования воды сернокислым алюминием.

3. Осветление воды в горизонтальных отстойниках со встроенными камерами хлопьеобразования.

4. Фильтрование воды на скорых фильтрах, заполненных кварцевым песком.

5. Фторичное хлорирование воды.

После фильтрования вода самотёком поступает в резервуары чистой воды, откуда и подаётся потребителю [13].

Вода, подающаяся потребителям, используется па питьевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, а также на предприятия местной промышленности. Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении, безвредна по химическому составу, и иметь благоприятные органолептические свойства.

Учреждения и организации, в ведении которых находятся централизованные системы хозяйственно-питьевого водоснабжения и водопроводы, используемые одновременно для хозяйственно-питьевых и технических целей, постоянно контролируют качество воды в водопроводе, местах водозабора, перед поступлением в сеть, а также в распределительной сети.

3 Методы и результаты исследования

3.1 Отбор, хранение и транспортирование проб

Отбор проб для химического анализа производится в бутыль с притёртой пробкой (допускается бутыль с корковой пробкой). Бутыль должна быть чисто вымыта и ополоснута дистиллированной водой.

При использовании открытого водоёма при существующем водозаборе, отбор проб производится непосредственно из водоприёмного отверстия.

Из кранов водопроводных сооружений выемка пробы воды производится после свободного спуска воды при полном открытии крана в течение не менее 10 минут.

Перед отбором пробы бутыль не менее двух раз ополаскивают водой, подлежащей исследованию.

Пробу воды с намеченной глубины отбирают батометром. Допускается отбор проб бутылью: бутыль закрывают пробкой, к которой прикреплён шнур, и вставляют в тяжёлую оправу или к ней подвешивают груз на тросе (шнуре, верёвке). Бутыль устанавливают на намеченной глубине, пробку вынимают при помощи шнура. Пробу воды с небольшой глубины отбирают шестом с прикреплённой к нему бутылью.

Бутыль заполняется водой до верха. Перед закрытием бутыли пробкой верхний слой воды сливается так, чтобы под пробкой оставался небольшой слой воздуха.

Отбор проб водопроводной воды для бактериологического анализа.

Для отбора проб используют стерильные стеклянные флаконы вместимостью 0.5 л с плотно закрывающейся пробкой. Если отбирается вода после обеззараживания химическими реагентами, то для нейтрализации остаточного количества дезинфектанта в ёмкость, предназначенную для отбора проб, до стерилизации вносится натрий серноватисто-кислый из расчёта 10 мг на 500 мл воды. Из распределительных сетей отбор проб производится после предварительного обжигания крана и последующего спуска воды в течение 10 минут, при полностью открытом кране.

При отборе пробы составляется сопроводительный документ, прилагаемый в копии к анализу. Сопроводительный документ должен содержать следующие сведения:

1. Наименование источника и его местонахождение;

2. Дата выемки пробы

3. Место и точка взятия пробы

4. Метеорологические условия: температура воздуха и осадки в день отбора пробы, а также сила и направление ветра.

5. Температура воды при отборе пробы.

6. Особые условия, могущие оказать влияние на качество воды в источнике.

7. Цель исследования воды

8. Место службы, должность и подпись лица, производившего отбор проб.

Для доставки бутыли с водой упаковывают в ящик или корзину. Если время, необходимое для доставки воды, превышает 5 часов, то должны быть приняты меры против нагревания или замерзания воды.

Доставленную воду следует подвергать анализу в день отбора пробы. В случае невозможности исследования воды в день отбора вода хранится в леднике. Наибольшие допустимые сроки хранения на льду для незагрязнённой воды-72 часа, для малозагрязненной-48 часов. О длительности хранения воды делается специальная отметка в протоколе анализа.[14]

3.2 Органолептический метод определения запаха

В колбу отмеривают 100 мл исследуемой воды. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом и подогревают на водяной бане до 50-60?С. Содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями, сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха. Интенсивность запаха оценивают по пятибалльной системе.

3.3 Органолептический метод определения вкуса

Характер вкуса или привкуса определяют ощущением воспринимаемого вкуса или привкуса (солёный, кислый, щелочной, металлический и т.д.). Испытываемую пробу набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживая на 3-5 секунд. Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20?С и оценивают по пятибалльной системе.

3.4 Метод определения мутности

Мутность воды измеряют фотометрическим методом, путём сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями.

В кювету с толщиной поглощающего свет слоя 5-10 см вносят хорошо взболтанную испытуемую пробу, измеряют оптическую плотность в зелёной части спектра. Содержание мутности в мг/л определяют по градуировочному графику.

3.5 Метод определения цветности

Цветность воды определяют фотометрически - путём сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природной воды. Для шкалы цветности используют набор цилиндров Несслера вместимостью 100 мл, раствор в каждом цилиндре соответствует определённому градусу цветности. В цилиндр Несслера наливают 100 мл исследуемой воды и сравнивают со шкалой цветности. Просмотр производят сверху на белом фоне [15].

3.6 Метод определения жёсткости

Метод основан на образовании прочного комплексного соединения трилона В с ионами кальция и магния. Определение проводят титрованием пробы трилоном В при рН 10 в присутствии индикатора.

В коническую колбу вносят 100 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл буферного раствора, 5-7 капель хромового тёмно-синего индикатора и тут же титруют при сильном взбалтывании 0.5Н раствором трилона В до изменения окраски в эквивалентной точке (окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком).

Общую жёсткость воды (Х) в мг?экв/л вычисляют по формуле

Х=v?0.5?K?1000/V

Где v-количество раствора трилона В, пошедшее на титрование

К- поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона В

V-объём воды, взятый для определения [16].

3.7 Метод определения содержания хлоридов

Метод основан на осаждении хлор-иона в нейтральной или слабощелочной среде азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом жёлтая окраска раствора переходит в оранжево- жёлтую.

Содержание хлор-иона Х в мг/л определяют по формуле:

X=v?K?g?1000/V

Где v- количество азотнокислого серебра, пошедшее на титрование, мл

К- поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра

g-количество хлор-иона, соответствующее 1 мл раствора азотнокислого серебра, мг.

V-объём пробы, взятый для определения [17].

3.8 Метод определения содержания сухого остатка

Величина сухого остатка характеризует общее содержание растворённых в воде нелетучих минеральных и частично органических соединений.

250-500 мл профильтрованной исследуемой воды выпаривают в предварительно высушенной до постоянной массы фарфоровой чашке. Выпаривание ведут на водяной бане с дистиллированной водой. Затем чашку с сухим остатком помещают в термостат при 110?С и сушат до постоянной массы.

Сухой остаток Х в мг/л вычисляют по формуле:

X=(m-m1)?1000/V

Где m-масса чашки с сухим остатком, мг

m1-масса пустой чашки, мг

V-объём воды, взятый для определения.[18]

3.9 Методы санитарно-бактериологического анализа

Санитарно-бактериологическому исследованию подлежит вода централизованного водоснабжения, колодцев, открытых водоёмов, бассейнов, сточные воды. Для оценки санитарно-биологического состояния воды используют следующие показатели:

· Определение общего микробного числа (ОМЧ)

· Определение общих термотолерантных колиформных бактерий

· Определение колифагов

Определение общего микробного числа.

Сущность метода заключается в определении в воде общего содержания мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (ОМЧ), способных образовывать на питательном агаре колонии при температуре 37°С в течение 24 часов, видимые с увеличением в 2 раза.

Выполнение анализа.

Для определения ОМЧ из каждой пробы должен быть сделан посев не менее двух объёмов по 1 мл.

После тщательного перемешивания пробы вносят по 1 мл в стерильные чашки Петри, слегка приоткрывая крышки. Сразу же после внесения воды в каждую чашку вливают 6-8 мл расплавленного и остуженного до 45-46°С питательного агара после фламбирования края посуды, в которой он содержится. Затем быстро смешивают содержимое чашек, равномерно распределяя по всему дну, избегая образования пузырьков воздуха и попадания агара на края и крышку чашки. Эту процедуру производят на горизонтальной поверхности, где чашки оставляют до застывания агара.

Расплавленный агар на период проведения анализа помещают в водяную баню или термостат, поддерживающие температуру 45-46°С.

Тонкий слой агара увеличивает эффективность учёта сапрофитной микрофлоры за счет лучших условий для роста аэробных бактерий, преобладающих в воде. Колонии вырастают более крупными, легко подсчитываемыми на фоне прозрачного тонкого слоя агара. Ограничен рост расплывчатых колоний.

После застывания агара чашки с посевами помещают в термостат вверх дном и инкубируют при температуре 37°С в течение 24 часов.

Вычисление и представление результатов.

Должны быть подсчитаны все выросшие на чашке колонии, наблюдаемые при увеличении в 2 раза. Подсчёт следует производить только на тех чашках, на которых выросло не более 300 изолированных колоний.

Подсчитанное количество колоний на каждой чашке суммируют и делят на два. Результат выражают числом КОЕ (колониеобразующих единиц) в 1 мл исследуемой пробы.

Результат дают на основании подсчёта выросших колоний на одной чашке, если на второй чашке подсчёт колоний невозможен.

Если на всех чашках имеет место рост расплывчатых колоний, не распространяющийся на всю поверхность чашки, или выросло более 300 колоний и анализ нельзя повторить, подсчитывают сектор чашки с последующим пересчётом на всю поверхность. Если подсчёт колоний на чашках невозможен, то это отмечают как «сплошной» рост.

Определение общих термотолерантных колиформных бактерий методом мембранной фильтрации.

К общим колиформным бактериям относятся грамотрицательные не образующие спор палочки, не обладающие оксидазной активностью, ферментирующие лактозу с образованием кислоты и газа при температуре 37?С в течение 24 часов.

Термотолерантные колиформные бактерии обладают всеми признаками общих колиформных бактерий, которые кроме того способны ферментировать лактозу до кислоты и газа при температуре 44?С в течение 24 часов.

Колиформные организмы являются удобными микробными индикаторами качества питьевой воды, связано это в первую очередь с тем, что они легко поддаются обнаружению и количественному подсчёту. Колиформные бактерии не должны обнаруживаться в системах водоснабжения с подготовленной водой. Присутствие же колиформных организмов в воде свидетельствует о её недостаточной очистке, вторичном загрязнении или о наличии в воде избыточного количества питательных веществ.

Выполнение анализа.

Для исследования питьевой воды анализируются три объёма воды по 100 мл; при получении стабильных отрицательных результатов допускается фильтрация 300 мл воды через один фильтр.

Отмеренный объём воды фильтруется через мембранные фильтры, затем фильтры помещаются на среду Эндо (фильтр осторожно поднимается за край фламбированным пинцетом и переносится на среду, разлитую в чашки Петри, так, чтобы под фильтром не было пузырьков воздуха).Чашки с фильтрами ставятся в термостат дном вверх, посевы инкубируются при температуре 37?С в течение 24 часов.

Если на фильтрах нет роста или выросли колонии пленчатые, губчатые плесневые, расплывчатые - выдаётся отрицательный ответ: отсутствие общих колиформных бактерий (ОКБ) и термотолерантных колиформных бактерий (ТКБ) в 100 мл исследуемой воды; анализ заканчивается через 24 часа.

Если на фильтрах обнаружен рост изолированных типичных лактозоположительных колоний: тёмно-красных, красных с металлическим блеском или без него или других подобного типа колоний с отпечатком на обратной стороне фильтра, подсчитывается число колоний каждого типа отдельно и проводится подтверждение их принадлежности ОКБ И ТКБ. Каждая выбранная изолированная колония исследуется на наличие оксидазной активности и принадлежность к Грамму (микроскопия окрашенного по Граму препарата), также проверяется способность ферментировать лактозу до кислоты и газа.

Постановка оксидазного теста.

1. полоска фильтровальной бумаги помещается в чашку Петри и смачивается реактивом для 1% водным раствором тетраметил-и-фенилендиамина гидрохлорида.

2. мембранный фильтр с выросшими колониями помещается на пропитанную реактивом фильтровальную бумагу. При появлении первых признаков реакции, но не позже чем через 5 минут, фильтр переносится на среду Эндо.

После чёткого проявления реакции определяется результат. При появлении фиолетово коричневого или синего окрашивания оксидазный тест считается положительным.

Если на фильтрах все колонии оксидазоположительные, они не учитываются и выдаётся результат об отсутствии ОКБ и ТКБ и анализ завершается.При отрицательной оксидазной реакции проводится рассев до получения изолированных колоний и подтверждается их принадлежность к ОКБ и ТКБ.

Определение принадлежности к Грамму - из оксидазоотрицательной колонии делается мазок, окрашивается по Грамму и микроскопируется.

1. на обезжиренное спиртом предметное стекло наносится петлёй 1 капля дистиллированной воды, вносится небольшое количество культуры из анализируемой колонии и распределяется по поверхности стекла.

2. мазок высушивается при комнатной температуре и фиксируется трёхкратным проведением над пламенем горелки.

3. на препарат накладывается полоска фильтровальной бумаги и на неё наливается карболовый раствор генциана фиолетового, через 1-2 минуты бумага снимается.

4. наливается раствор Люголя на 0.5-1 минуту, затем сливается и препарат промывается в этиловом спирте, пока не перестанет отходить краситель

5. стекло тщательно промывается водой и докрашивается в течение 1-2 минут фуксином Циля, разведённым 1:10 дистиллированной водой

6. стекло промывается и высушивается, препарат микроскопируется

7. грамотрицательные микроорганизмы имеют розовую окраску, а грамоположительные окрашиваются в синий цвет, колиформные бактерии являются грамотрицательными палочками

Для определения ферментации лактозы оставшаяся часть оксидазоотрицательной грамотрицательной колонии засевается параллельно в две пробирки с лактозной средой.

Для подтверждения ОКБ посев инкубируется при температуре 37?С в течение 24-48 часов; пробирка с посевом после просмотра через24 часа и получения отрицательного результата оставляется для окончательного учёта через 48 часов

Для подтверждения наличия ТКБ посев осуществляется в предварительно прогретую до 43?С среду и инкубируется при температуре 44?С в течение 24 часов.

Учёт результатов - грамоотрицательные колонии учитываются как ОКБ при отрицательном оксидазном тесте и ферментации лактозы до кислоты и газа при температуре 37?С.

Грамотрицательные колонии учитываются как ТКБ при отрицательном оксидазном тесте и ферментации лактозы до кислоты и газа при температуре 44?С.

В случае идентификации всех выросших подозрительных колоний число колониеобразующих единиц ОКБ и ТКБ подсчитывается на всех фильтрах и результат выражается в КОЕ в 100 мл воды.

Вычисление проводят по формуле:

X=??100/V

Где X-число колоний в 100 мл

?-число подсчитанных на фильтрах колоний в сумме

V- профильтрованный через фильтры объём воды

В неочищенной воде поверхностных источников результат выражается коли индексом - число бактерий группы кишечной палочки в 1 литре.

Вычисление коли - индекса проводят по формуле:

X=??1000/V

Где X - коли индекс

? - количество выросших колоний

V - объём исследуемой воды

Определение колифагов

Прямой метод определения колифагов в питьевой воде заключается в исследовании нормируемого объёма воды (100 мл) путём его прямого посева и последующего учёта зон лизиса (бляшек) на газоне E.Coli в чашках Петри с питательным агаром.

Проведение анализа- в питательный агар двойной концентрации, расплавленный и остуженный до 45-49?С, добавляется смыв E.Coli из расчёта 2.0 мл смыва на каждые 100 мл агара и перемешивается. Исследуемые 100 мл воды разливаются по 20 мл в большие пробирки, нагреваются до температуры 35-44?С и немедленно (не более чем через 5 минут по достижении требуемой температуры) разливаются в 5 чашек Петри, сразу же в каждую чашку вносится по 20 мл смеси агара с культурой E.Coli.

Для контроля культуры E.Coli в одну чашку Петри вносится 20 мл стерильной воды, предварительно прогретой до 35-44?С, заливается 20 мл приготовленного агара с E.Coli и осторожно перемешивается. Чашки оставляются при комнатной температуре до застывания. Затем чашки с застывшим агаром помещаются вверх дном в термостат и инкубируются при температуре 37?С течение 18 часов.

Учёт результатов - просмотр посевов осуществляется в проходящем свете. Учёт результатов проводится путём подсчёта и суммирования бляшек, выросших на 5 чашках Петри. Результаты выражаются в БОЕ (бляшкообразующие единицы) на 100 мл воды. В контрольной чашке бляшки должны отсутствовать.

Наиболее часто зоны лизиса выглядят прозрачными пятнами на фоне газона тест - культуры питательного агара в виде круглых изолированных бляшек от 1 до 5-7 мм в диаметре с чётко выраженными либо стёртыми границами. При высоких концентрациях фага наблюдается разная картина лизиса. Слияние негативных колоний даёт ажурный газон E.Coli, рост единичных колоний E.Coli на фоне сплошного лизиса, либо полное отсутствие роста на чашке.

При прямом посеве возможен лизис, маскируемый негомогенно застывшим агаром, а также закрытый сопутствующей микрофлорой. Капли конденсата и негомогенно застывший при прямом посеве агар могут приводить к образованию артефактов на газоне E.Coli, визуально напоминающих лизис.

Предварительный учёт результатов проводится через 5-6 часов инкубации.

На этом этапе при наличии чётких зон лизиса может быть выдан предварительный ответ о наличии колифагов в воде. Окончательный количественный учёт прямого посева проводится через 18 часов. При наличии зон лизиса в контрольной чашке результат исследования считается недействительным.

В сомнительных случаях проводят подтверждение фаговой природы лизиса. С этой целью бактериологической петлёй извлекается участок агара, подозрительный на колифаги, помещается в 5 мл питательного бульона, куда добавляется капля тест культуры E.Coli и инкубируется при температуре 37?С в течение 16-18 часов. Полученная культура обрабатывается хлороформом и исследуется на наличие фага. Высев осуществляется петлёй или пипеткой на сектора питательного агара: чашки, предназначенные для посева, делятся на 6 секторов. На каждый сектор микропипеткой или бактериологической петлёй наносится штрихом по одной капле надосадочной жидкости (без хлороформа). После подсыхания капель чашки с исследуемыми пробами помещаются в термостат при температуре 37?С на 18 часов. Лизис на любом из секторов расценивается как подтверждение наличия фага [19].