Оценка качества воды

Показатели качества воды.

Концентрация отдельных примесей в воде определяет ее свойства, т.е. качество Н2О. Различают показатели качества Н2О:

  1. - физические (температура, цветность, запах, вкус и др.);
  2. - химические (жесткость, щелочность, активная реакция, окисляемость, сухой остаток и др.);
  3. - биологические (гидробионты);
  4. - бактериологические (общее количество бактерий, коли-индекс и др.)

Рассмотрим подробнее вышеперечисленные показатели.

Физические:

Tемпература воды поверхностных источников существенно меняется по сезонам года (от 0,1˚ до 30˚ С), подземных источников постоянна (8˚-12˚ С). Оптимальная температура для хозяйственно-питьевого водоснабжения 7˚-11˚С.

Прозрачность, мутность воды характеризуется наличием в воде суспензированных частиц глины, песка, ила, планктона, водорослей, которые попадают в нее в результате эрозии берегов, с дождевыми, талыми водами, взмучивания осадка со дна и т.п. Мутность воды (понятие обратное прозрачности) не должна превышать в питьевой воде 1,5 мг/л.

Цветность воды, т.е. ее окраска, обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, углеводороподобных, белковых соединений, жиров, органический кислот и др. органический соединений, входящих в состав живых и растительных организмов, населяющих воду и являющихся продуктами их жизнедеятельности или распада.

Наряду с этим окраска воды может быть вызвана присутствием соединений железа, CB (сточных вод) производств. Как показывает практика, цветность природных вод обычно обусловлена гумусовыми веществами. При этом нерастворимые гумусовые вещества почвы в природных водах находятся лишь во взвешенном состоянии, а в коллоидном и истинно растворенном состоянии находятся гуминовые и фульвокислоты, в виде солей щелочных и щелочноземельных металлов. Фульвокислоты (названные так по их желтой окраске) – группа органический соединений, ароматическая связь которых выражена слабее, чем в гуминовых кислотах. Устойчивость гумусовых веществ к действию окислителей возрастает в ряду: ГК – коллоиднорасворенные ФК – истиннорастворенные ФК.

Привкусы и запахи: могут быть естественного происхождения (присутствие ионов Fe, Mn, H2S) или искуственного (сброс промышленных СВ) происхождения.

По ГОСТ различают 4 основных вкуса воды: соленый (NaCl) , горький (MgSO4), кислый (избыток H2CO3), сладкий.

К запахам естественного происхождения относятся: землистый, рыбный, сероводородный, болотный и др. Возникновение запахов объясняется массовым развитием водорослей, в процессе жизнедеятельности которых продуцируются в воду специфические органические вещества. Запахи искусственного происхождения: хлорный, камфорный, фенольный и др.

Химические:

Общее содержание солей в Н2О часто характеризуется величинами сухого и прокаленногоостатка.

Сухой остаток – выпаривание определенного объема Н2О, предварительно профильтрованной через бумажный фильтр и в последствии высушенный при температуре 105– 120˚С до постоянного веса. Сухой остаток – это соединение в Н2О минеральных солей и растворенных нелетучих органический веществ при указанной температуре.

Прокаленный остаток определяется путем прокаливания сухого остатка при 800˚ С. При этом происходит сначала обугливание, а потом сгорание органического вещества. Т.е. он характеризует соединение в Н2О неорганических примесей. Таким образом прокаленный остаток характеризует с/с (солесодержание) Н2О. Согласно ГОСТа на питьевую Н2О сухой остаток в воде не должен превышать 1 г/л. При употреблении человеком воды с повышенным содержанием солей наблюдается гиперминерализация организма, что вызывает различные функциональные заболевания.

Жесткость Н2О обусловлена наличием в ней Ca2+ и Mg2+. Выражается жесткость в мг*экв/л, за рубежом в жесткости: 1 немец. гр = 10 мг/л СаО. Причина наличия Са2+ в воде – большая распространенность содержащих Са2+ горных и осадочных пород, с которыми вода соприкасается, фильтруясь в грунте и протекая по руслам рек. Особенно распространены породы, содержащие СаСО3 (известняк) и CaSO4 (гипс). Различают карбонатную, некарбонатную и общую жесткость воды. Карбонатная жесткость легко устранима при кипячении воды, т.к. бикарбонаты распадаются с образованием Н2СО3 и выпадением в осадок СаСО3 и Mg(ОН)2. Некарбонатная жесткость обусловлена Ca и Mg солями H2SO4, HCl, HNO3, H2SiO3. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость. Жесткость природных вод не является вредной для здоровья человека, а скорее наоборот, т.к. Са способствует выводу из организма Сd, отрицательно влияющего на сердечно – сосудистую систему. Однако, повышенная жесткость делает воду непригодной для хозяйственно – бытовых нужд, по ГОСТ 2874-82 норма общей жесткости 7 мл*экв/л. Жесткость воды лимитирована для промышленных целей (котлы, ВОЦ). Щелочные металлы обычно представлены Na+и K+ с преобладанием Na+.

Щелочность воды. Определяется суммой содержащихся в воде гдроксильных ионов и анионов слабых кислот – угольной, органических. Различают бикарбонатную, карбонатную и гидратную щелочность. Этот показатель, определяющий буферную емкость, имеет большое значение в химической технологии водоподготовки.

Активная реакция воды является показателем ее щелочности или кислотности, количественно она характеризуется концентрацией Н+. Произведение концентраций [H+] и [OH-] в водном растворе называется ионным произведением воды Kw, величина постоянная для любых водных систем при данной температуре. При комнатной температуре Kw = 1*10-14. На практике активную реакцию воды выражают водородным показателем рН = -lg[H+].

Для нейтральной воды рН = 7, для кислой меньше 7, для щелочной больше 7. Природную воду по величине рН классифицируют как: кислые рН = 1…3, слабокислые рН = 4…6, нейтральная рН = 7, слабощелочная – 8…10, щелочная – 11…14.

Активная реакция природной воды обычно варьируется в пределах 6,5-8,5. Неизменность рН в природных водах объясняется присутствием в них буферной системы, т.е. растворов смесей слабых кислот или слабых оснований с их солями. Буферная система природных вод часто состоит из растворенной в воде Н2СО3 и бикарбонатных ионов.

Окисляемость воды (т.е. количество кислорода в мг/л, эквивалентное расходу окислителя, необходимого для окисления примесей в данном объеме) обуславливается присутствием органических и некоторых легко окисляющихся неорганических примесей, таких как Fe2+, сульфиты, H2S и др. В зависимости от применяемого окислителя различают окисляемость перманганатную и бихроматную. При этом окисляемость в 1 мг/л О2 соответствует окисл. 0,253 мг/л KMnO4. Артезианские воды отличаются наименьшей окисляемостью (2 мгО2/л), воды озер имеют окисляемость 5-8 мг/л О2, реки хар-ся окисляемостью до до 60 мг/л, болотные воды имеют окисляемость 400 мг/л.

Для питьевой воды окисляемость не лимитируется, но она ограничивается для питьевой воды котлов, т.к. вызывает вспенивание воды, для охлажденной воды из-за биообрастания труб и аппаратуры.

Повышенное значение отношения цветности к окисляемости указывает на преобладание в воде устойчивых гумусовых веществ болотного происхождения, а пониженное на преобладание гумусовых веществ планктонного происхождения.

Биологические:

-гидробионты, населяющие природные воды, в процессе жизнедеятельности влияют не только на состав окружающей водной среды, но и на качество воды. Они подразделяются на: планктон – обитатели, пребывающие в толще воды от дна до поверхности; бентос – обитатели находящиеся на дне водоема; нейстон – организмы, населяющие поверхностную пленку воды и адаптировавшиеся к жизни в специфических условиях ее поверхностного натяжения.

-пагон – организмы, пребывающие зимой в толще льда в состоянии анабиоза оттаивающие весной и находящиеся среди бентоса или планктона. На процессы формирования и самоочищения воды гидрофация оказывает значительное влияние.

-гидрофлора водоемов определяется макро и микро фитами. К первым относится высшая водная растительность, ко вторым водоросли (фитопланктон и фитобентос). При разложении и отмирании микрофитов вода обогащается органическими веществами.

Бактериологические:

Бактерии и вирусы из числа патогенных, т.е. паразитов, живущих на живом субстрате могут вызвать заболевания дизентерия, брюшной тиф, инфекционный гепатит, холера, конъюктевит, сибирская язва и т.д.

Известны 3 формы бактерий: шаровидная – кокки (размер 1-2мкм), палочковидные – бациллы (длина 1-4мкм), спиральноизвитая- спириллы, вибрионы (длина1-20мкм). Бактерии бесцветны и прозрачны, после окраски красителями их можно видеть.

Вирусы – мельчайшие живые существа размерами 16-30мкм, видимые только под электронным микроскопом. В отличие от бактерий они не имеют клетчатой структуры и состоят из нуклеиновой кислоты, покрытой белковой оболочкой.

Между микробами водоемов существуют отношения симбиотического, нейтрального и антагонистического характера. Антагонисты бактерии – различные грибки, выделяющие антибиотики, летально действующие на микробы, что способствует самоочищению водоемов.

В связи с обилием форм патогенных микробов, сложностью и длительностью их определения для оценки степени загрязненности воды выбрали показательные микробы – кишечную палочку, постоянно присутствующую в кишечнике человека и домашних животных, попадающую в водоемы с фекальными загрязнениями. Отсутствие в воде кишечной палочки является надежным показателем того, что вода не загрязнена фекальными стоками. Для характеристики бактериальной загрязненностью воды служит показатель коли – индекс (общее число содержащихся в воде бактерий). Это число должно быть не более 100 в 1см3 .

Бактерии, растительные и животные организмы прикрепляются к поверхности водопроводных труб и образуют на них биологические обрастания. Требования к качеству воды, используемой для централизованного водоснабжения регламентирует ГОСТ.