Качественные показатели природной воды

Введение.

Значение воды.

Без воды невозможна жизнь людей, животных и растений. Человек без воды может прожить не больше 5-6 суток. Это так называемое физиологическое значение воды. Организм взрослого человека складывается в среднем на 65 % из воды. С возрастом ее количество уменьшается. Так, зародыш человека содержит 97 % воды, организм новорожденных - 77 %, в 50 летнем возрасте количество воды в организме составляет лишь 60 %. Основная масса воды (70 %) сосредоточена внутри клеток, а 30 % - это внеклеточная вода. Последняя также распределена в организме неодинаково: меньшая (около 7 %) - это кровь и лимфа, большая - омывает клетки. В разных органах и тканях содержание воды не одинаковое: скелет содержит 20 %, мышечная ткань - 76, соединительная ткань - 80, плазма крови - 92, стекловидное тело - 99 % воды.

Вода является растворителем разных веществ. Все биохимические реакции,  связанные с процессами пищеварения и усвоения питательных веществ, протекают в водной среде. Вместе с солями вода принимает участие в поддержке важнейшей физиологической константы организма - величины осмотического давления. За счет малой вязкости, а также способности растворять разные химические вещества и вступать с ними в не крепкие связки вода, которая является основной частью крови, она играет роль транспортного средства. Кроме того она является основой кислотно-щелочного равновесия в организме, поскольку проявляет свойства как кислот, так и основ. Все процессы усвоения и выделения в организме также протекают в водной среде.

        Суточная потребность человека в воде составляет 2,5-3,0 л. Вода в организм человека поступает с питьем и пищевыми продуктами. С питьевой водой поступает много солей, в том числе макро- и микроэлементы, такие как кальций, магний, натрий, калий, йод, фтор и др. Часть воды образуется в самом организме в результате окисления пищевых продуктов. Так при полном окислении 100 г жиров образуется 107 г воды, 100 г углеводов - 55,5 г, 100 г белков - 41 г воды. Это так называемая эндогенная вода.  Кроме этого в желудок человека на протяжении суток поступает еще 6-7 л воды : 3 л слюны, 3 л желудочного и кишечного сока и около 0,5 л желчи.

        В состоянии покоя вода из организма человека выводится через почки с мочой - 1,5 л/сутки, через легкие в виде водяного  пара - приблизительно 0,4 л, через кишки с калом - около 0,2 л. Еще 0,6 л воды выделяется через поры кожи, что связано с терморегуляцией организма. Таким образом, ежесуточно из организма человека в состоянии покоя выводится возле 3 л воды. При тяжелой работе, работе в горячих цехах, летом в поле, патологических состояниях, и т.п. выведение воды может увеличиваться до 8-10 л.

Организм человека плохо переносит обезвоживание. Потеря 1-1,5 л воды уже вызывает ощущение жажды. Оно связано с возбуждением определенных отделов центральной нервной системы (“питьевого” центра), которые принимают участие в регуляции и пополнении водных ресурсов организма. Если потеря воды не возобновляется, тогда ухудшается самочувствие, снижается работоспособность, нарушается водно-солевой обмен, терморегуляция и может наступить перегрев организма (табл. 1). Недостаточное потребление воды негативно отражается на всасывании питательных веществ в кишках.

Потеря воды в количестве 15-20 % массы тела при температуре воздуха свыше 30 оС является смертельной, а 25 % - является смертельной и при более низкой температуре.

Химические показатели качества природной воды:

Главные ионы.

К числу содержащихся в природной воде главных ионов относятся:

• гидрокарбонаты (НСО3-),
• сульфаты (SO42-),
• хлориды {С1-),
• кальций (Са2+), магний (Mg2+),
• натрий (Na+), калий (К+).

По их составу, а точнее, по преобладающему аниону, природные воды подразделяются на три класса

• гидрокарбонатный (к нему относится большая часть слабоминерализованных вод суши),
• хлоридный (характерен для высокоминерализованных вод внутренних морей, бессточных озер и рек полупустынной и пустынной зоны),
• сульфатный (занимают промежуточное положение).

Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на три группы:

• кальциевую,
• магниевую,
• натриевую,

Гидрокарбонатный и карбонатный ионы являются важнейшей составной частью ионного состава пресных и маломинерализованных природных вод суши. Появляются эти ионы в воде в результате растворения солей угольной кислоты – карбонатов кальция и магния.

Соли СаСО3 и MgCO3 трудно растворимы в воде и могут перейти в раствор только в присутствии углекислого газа

СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2

Ионы НСО3–, СО32–, Са2+, Н+ и Н2СО3 находятся между собой в растворе в определенных количественных отношениях, определяющихся константой диссоциации угольной кислоты по первой и второй ступени (К1 = 3 . 10– 7 , К2 = 4 . 10– 11). Эти ионы и угольная кислота образуют карбонатную систему химического равновесия, т.е. изменение содержания одного из них влечет за собой изменение содержания другого, что имеет большое значение для поддержания реакции среды в природных водах.

Хлорид – ионы обычно занимают первое место среди анионов в воде океанов, морей, сильно минерализованных озер, меньше их в воде рек. Источники хлорид-ионов в воде – продукты выветривания магматических пород, в которых хлор присутствует в рассеянном состоянии, колоссальные залежи хлористых солей осадочных пород, вулканические выбросы. Широкому распространению хлоридов в природных водах суши в значительной мере способствует деятельность человека, т.к. большое промышленное и физиолобиологическое значение NaCl способствует рассеянию его по земной поверхности. Ионы Cl– не усваиваются растениями и бактериями и выделяются в свободном состоянии организмами животных, поэтому круговорот их в земной коре несложен. Повышенное содержание хлоридов ухудшает вкусовые качества воды, делает ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивает применение для других целей. Концентрация хлоридов и ее колебания могут служить одним из критериев загрязненности водоема хозяйственно-бытовыми стоками.

Сульфат – ионы также важнейшие анионы природной воды и вместе с хлорид-ионами составляют главную часть анионного состава воды морей и сильно минерализованных озер. Содержание сульфат-ионов в природных водах лимитируется присутствием в воде катионов Са2+, которые образуют с сульфат-ионами малорастворимое соединение CaSO4.

Основными источниками растворенных в воде сульфатов являются различные осадочные породы, в состав которых входит гипс СаSO4 . 2H2O. Источниками сульфат-ионов в природной воде служат и процессы окисления самородной серы, протекающие по уравнению

2S + 3 O2 + 2 H2O = 2 H2SO4,

а также окисление широко распространенных в земной коре сульфидных соединений.

На содержание сульфат-ионов в природных водах оказывают влияние процессы распада и окисления органических веществ растительного и животного происхождения, содержащих серу. Вблизи населенных пунктов присутствие сульфат-ионов в воде часто оказывается результатом загрязнения ее бытовыми и промышленными сточными водами.

Сульфат-ионы являются устойчивыми. При отсутствии кислорода сульфаты могут быть восстановлены обычно под действием сульфатредуцирующих бактерий, обнаруженных в морях и в водах нефтеносных месторождений, до сероводорода. Получающийся в процессе восстановления сульфатов сероводород в дальнейшем при соприкосновении с воздухом вновь окисляется вначале до серы

2 H2S + O2 = 2 H2O + 2 S,

а затем до сульфатов.

Повышенное содержание сульфатов в воде ухудшает ее органолептические свойства. Сульфаты могут придавать воде слабительные свойства, поэтому их содержание строго регламентируется.

При значительном содержании в воде хлоридов и сульфатов они являются причиной ее агрессивности по отношению к бетону. Так, сульфат-ионы могут взаимодействовать с известью цемента с образованием гипса, что вызывает увеличение объема и образование трещин в бетоне. Присутствие в воде значительного количества хлоридов приводит к выщелачиванию и разрушению бетонного камня вследствие образования растворимых хлоридов кальция и магния.

Ионы щелочных металлов. Из ионов щелочных металлов в природных водах в наибольших количествах находятся ионы Na+, в значительно меньших – ионы К+. Подобно хлорид–ионам, ионы Na+ являются характерными ионами сильноминерализованных вод.

Важнейшим источником катионов натрия в природных водах являются его залежи в виде хлористых солей, находящиеся среди различных осадочных пород морского, а в засушливых районах и континентального происхождения.

Другим источником ионов щелочных металлов в природной воде являются продукты выветривания горных пород. Калий содержится, главным образом, в кислых изверженных породах (ортоклаз, мусковит), а натрий входит в состав различных алюмосиликатов. Кроме того, в ряде случаев происходит обменная адсорбция ионов Са2+ и Na+ в породах, в результате чего в растворе взамен ионов Са2+ появляется эквивалентное количество ионов Na+ по схеме:

Ионы магния и кальция. Если в сильноминерализованных водах доминирует катион натрия, то в маломинерализованных водах обычно доминирует катион кальция, гораздо реже – магния.

Основным источником катионов Са2+ в природных водах являются известняки, которые растворяются угольной кислотой, находящейся в воде, с образованием гидрокарбонатов

Другим источником катионов Са2+ в природных водах является гипс, весьма распространенный в осадочных породах.

Катионы магния поступают в воду преимущественно при растворении доломитов (MgCO3.CaCO3), мергелей или продуктов выветривания коренных пород.

Присутствие катионов кальция и магния обусловливает жесткость воды.

Основные этапы формирования химического состава природных вод

Процесс формирования химического состава природных вод осуществляется в несколько этапов, на каждом из которых определяющую роль играют различные факторы.

Первым этапом формирования поверхностных вод является взаимодействие их с атмосферой. Еще находясь в атмосфере, мельчайшие капли воды при своем падении на Землю увлекают из воздуха различные вещества. Источником минерального состава атмосферных осадков являются вулканические выбросы, оксиды азота, образующиеся при грозовых разрядах, а также антропогенное загрязнение воздуха, обусловленное промышленными выбросами и работой автотранспорта. В состав атмосферных осадков входят и радиоактивные загрязнения, и пестициды.

Общее количество веществ, растворенных и взвешенных в дождевой воде, колеблется в пределах 10 – 20 мг/дм3. Это, прежде всего, газы – азот, кислород, диоксид углерода, оксиды азота и серы, ионы солей (SO42–, Cl–, HCO3–, NO3–, NH4+, Ca2+, Mg2+, Na+). Кроме того, дождевые воды содержат микроорганизмы и пыль в виде механических примесей.

Вторым этапом формирования состава природных вод является взаимодействие выпавших атмосферных осадков с почвенным покровом, при этом важную роль играет наличие растительности и ее характер. Приобретаемый при соприкосновении с почвой химический состав воды зависит от характера почвы. Вода, фильтруясь через почву, выщелачивает ее растворимые части, изменяя при этом свой состав: увеличивается содержание ионов и органических веществ, изменяется содержание растворенных газов. При взаимодействии воды с почвой содержание кислорода в воде уменьшается, а оксида углерода (IV) увеличивается, что объясняется окислением органических веществ. Наряду с растворением солей наблюдаются явления адсорбции и ионного обмена. Если вода фильтруется через бедные солями торфянисто-тундровые или болотные почвы, то она обогащается большим количеством органических веществ и лишь незначительно - ионами. Больше обогащают ионами воду черноземные и каштановые почвы, еще больше солонцеватые. Значительной ионообменной способностью обладают многие почвы, в особенности чернозем и торф, что связано с наличием в них гуминовых кислот.

Третьим и основным этапом формирования химического состава природных вод является их взаимодействие с минералами литосферы. Породы, слагающие земную кору, могут обогащать природные воды солями в результате выветривания изверженных и образовавшихся из них обломочных пород и растворения солей, находящихся в осадочных породах.

Основная часть минералов, образовавшихся в глубинных слоях Земли, попав в условия биосферы, начинает постепенно изменяться и разрушаться. Это разрушение называют выветриванием. В зависимости от того, какому агенту принадлежит ведущая роль в разрушении горных пород, различают:

- физическое выветривание;

- химическое выветривание;

- биологическое выветривание.

Обычно они происходят одновременно. Химическое выветривание горных пород происходит под действием воды и воздуха в результате различных химических реакций, прежде всего гидролиза, гидратации, ионного обмена, окисления, карбонатизации и обычного химического растворения.

Для минерализации воды особое значение имеет выветривание различных алюмосиликатов, которые разлагаются, главным образом при гидролизе. Так, гидролиз обычного полевого шпата (ортоклаза) приводит к образованию нового силиката – каолина, составляющего основу различных глин.

Выветриванию подвергаются и сульфиды металлов, причем в этом случае процесс ускоряется за счет окислительного действия кислорода. В результате окисления сульфидов тяжелых металлов получаются сульфаты металлов и (или) серная кислота.

Сульфаты железа (II) окисляются, образуя гидроксид железа (III)

Серная кислота энергично взаимодействует с горными породами, особенно карбонатными, при этом образуются более растворимые по сравнению с карбонатами сульфаты и углекислый газ.

Растворимыми продуктами процессов выветривания являются соли Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2, NaHCO3, KHCO3, K2SO4, MgSO4, NaCl, а также производные кремневой кислоты и микроэлементы, что приводит к накоплению в воде ионов Са2+, Mg2+, К+, Na+, НСО3–, Cl–, SO42–.

Продукты выветривания в течение геологических периодов извлекались текучими водами. Часть ионов при этом аккумулировались в бессточных областях, другая выносилась в океан. В формировании анионного состава природных вод важную роль сыграли выделяющиеся при вулканических извержениях газы: сероводород, аммиак, хлористый водород, оксид серы (IV). Наряду с многовековой аккумуляцией ионов в океане происходило и происходит в настоящее время выделение их из морской воды в виде солей и осадков. В результате геотектонических причин выпавшие на дно соли со временем оказались на суше, образуя залежи осадочных пород. Под действием текучих вод морские отложения легко растворимых солей вновь растворялись и переносились в океан. Таким образом, между материком и океаном существует непрерывный обмен солями.

Помимо прямого растворения в воде, породы могут обмениваться своими ионами с ионами воды.

Свой отпечаток на формирование химического состава природных вод наложило и развитие жизни на Земле. Разложение в почвах растительных остатков, приводящее к образованию СО2 и органических кислот, ускорило процессы химического растворения минералов в почвах и подстилающих породах. Минерализации природных вод способствует и деятельность почвенных микроорганизмов, перерабатывающих органические вещества.

Непосредственное воздействие на химический состав природных вод оказывает хозяйственная деятельность человека, т.к. сбрасываемые в водоемы бытовые и промышленные сточные воды резко изменяют естественный химический состав вод. Особенно большое влияние на изменение химического состава природных вод оказывают сточные воды целлюлозно-бумажной, химической и нефтехимической промышленности, предприятий черной и цветной металлургии, коммунально-бытового хозяйства, а также смыв минеральных и органических удобрений, балластных веществ, пестицидов с полей в реки, озера, моря и их вымывание по профилю почв до грунтовых вод.

Химические показатели качества природной воды:

Растворенные газы.

Из растворенных в воде газов наибольшее значение имеют кислород и оксид углерода (IV) (углекислый газ), а также азот, сероводород, метан и др.

Растворимость газа в воде зависит от его природы, парциального давления и температуры. Для данной температуры растворимость может быть определена по закону Генри:

С = К×Р,

где С – растворимость газа, мг/дм3;

К – коэффициент пропорциональности, равный растворимости

газа при данной температуре и давлении 1 атм;

Р – парциальное давление газа, атм.

Концентрация любого газа в воде стремится перейти в равновесие с парциальным давлением этого газа над водой, поэтому непрерывно происходят обратимые процессы сорбции и десорбции.

Кислород находится в природной воде в виде растворенных молекул. Его присутствие является обязательным условием для существования большинства организмов, населяющих водоемы.

Вода обогащается кислородом за счет растворения кислорода атмосферы и за счет его выделения водной растительностью в процессе фотосинтеза. Дождевые и снеговые воды обычно пересыщены кислородом, поэтому их поступление в водоем увеличивает его аэрацию. Уменьшение содержания растворенного кислорода в воде происходит вследствие его выделения в атмосферу и из-за потребления на окисление органических веществ при дыхании организмов, брожении, минерализации органических остатков. Наличие растворенного кислорода является одной из причин коррозионной агрессивности воды по отношению к металлам. Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления. Кислородный режим оказывает сильное влияние на жизнь водоема.

Содержание кислорода в воде обычно выражают в мг/дм3, в природных водах его содержание колеблется в пределах от 0 до 14 мг/дм3.

Углекислый газ. Углекислый газ находится в воде главным образом в виде растворенных молекул СО2. Однако часть их, около 1%, вступает во взаимодействие с водой, образуя угольную кислоту

СО2 + Н2О = Н2СО3

Обычно же не разделяют СО2 и Н2СО3 и под углекислым газом подразумевают их сумму.

Источником углекислого газа в природных водах являются, прежде всего, процессы окисления органического вещества, происходящие как непосредственно в воде, так и в почвах и илах, с которыми соприкасается вода. Сюда относятся дыхание водных организмов и различные виды брожения распадающихся органических остатков. Обогащают воду углекислым газом и геохимические процессы в осадочных породах. Поглощение СО2 из атмосферы наблюдается почти исключительно в морях и очень редко в водах суши.

Из процессов, направленных на уменьшение СО2 в природных водах, важнейшими являются удаление в атмосферу из-за перенасыщенности воды этим газом; расходование его на переход карбонатных пород в раствор; потребление водной растительностью при фотосинтезе.

Содержание углекислого газа в природных водах колеблется в очень широких пределах: от нескольких десятков долей до нескольких сотен мг/дм3. Наименьшее его количество наблюдается в морях, наибольшее – в подземных водах. Обычно весной и летом содержание диоксида углерода в водоеме понижается, а в осенне-зимний период увеличивается, достигая максимума в конце зимы. Повышенные концентрации СО2 угнетающе действуют на животные организмы. В реках и озерах из-за постоянного выделения в атмосферу, а также значительного потребления при фотосинтезе содержание СО2 редко превышает 20-30 мг/дм3. При высоких концентрациях углекислого газа воды становятся агрессивными по отношению к металлам и бетону, т.к. при этом образуются растворимые гидрокарбонаты, нарушающие структуру этих материалов.

Прочие газы. Появление в природных водах сероводорода и метана указывает на наличие гнилостных процессов, протекающих в водоемах при ограниченном доступе воздуха. В природных условиях как сероводород, так и метан чаще встречаются в подземных водах. Однако наличие этих газов, в особенности Н2S, в реках и озерах может быть следствием сброса неочищенных сточных вод.

Химические показатели качества природной воды:

Растворенные органические вещества.

Эта группа веществ включает различные органические соединения: органические кислоты, спирты, альдегиды и кетоны, сложные эфиры, белки, углеводы, амины, свободные аминокислоты и т.д. По происхождению растворенные органические вещества можно разделить на автохтонные – продукты метаболизма и биохимического распада остатков организмов – и аллохтонные, которые поступают в водную среду с поверхностными стоками с площади водосбора с ливневыми и талыми водами, с атмосферными осадками и сточными водами.

При разложении отмерших растений и их гумификации образуется сложная смесь высокомолекулярных органических соединений – гумусовые вещества, прежде всего гуминовые кислоты и фульвокислоты. Поверхностный сток с заболоченной площади водосбора приносит в природную воду большое количество этих веществ. Окраска природных вод связана, как правило, с наличием в водоеме гумусовых веществ. Содержание гумусовых веществ в речных водах около 5 – 10 мг/дм3, в озерных до 150 мг/дм3.

Загрязнение природных вод происходит и ядохимикатами, применяемыми в сельском хозяйстве.

К числу постоянных источников органического вещества следует отнести также бытовые и промышленные сточные воды, попадающие в подземные воды и реки. Состав этих веществ весьма различен. К ним относятся поверхностно-активные вещества (ПАВ), фенолы, нефтепродукты и др.

Ввиду сложности определения индивидуальных органических веществ, их многообразия и малых природных концентраций для их количественной характеристики используют косвенные показатели: общее содержание Сорг; Nорг; Рорг, перманганатную или дихроматную окисляемость воды (ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК).

Химические показатели качества природной воды:

Биогенные вещества.

Биогенные вещества. К биогенным принадлежат вещества, в той или иной мере связанные своим происхождением с жизнедеятельностью водных организмов. Присутствие этих веществ в воде, в свою очередь, определяет возможность существования водных организмов. Выделение этой группы является несколько условным, т.к. в жизненных процессах принимают участие и другие ионы, в частности ионы Са2+, Mg2+, К+. Биогенные вещества находятся в воде в виде ионов, а также в виде коллоидов. В первую очередь к биогенным веществам относятся минеральные и органические соединения азота, а также фосфора.

Соединения азота. Из неорганических соединений азота в природной воде встречаются катионы аммония (NH4+), нитритные (NO2–) и нитратные (NO3–) анионы. Сходство их генезиса и возможность взаимного перехода одного в другой дают основание объединить их в одну группу.

Основным источником появления в природной воде NH4+, а затем NO3– и NO2– являются различные сложные органические вещества животного и растительного происхождения, содержащие в своем составе белок. Некоторые микроорганизмы способны под действием протеолитических ферментов расщеплять молекулы белка на пептидные цепочки и отдельные аминокислоты:

Образовавшиеся аминокислоты далее разлагаются при участии бактерий и ферментов с выделением аммиака.

Разложение (дезаминирование) аминокислот может осуществляться при участии воды (гидролитическое дезаминирование)

R CHNH2COOH + H2O → R CHOH – COOH + NH3;

кислорода (окислительное дезаминирование)

R CHNH2COOH + O2 → R–СО–COOH + NH3

и водорода (восстановительное дезаминирование)

R CHNH2COOH + H2 → R CH2COOH + NH3.

Процесс разложения продуктов гидролиза белковых соединений микроорганизмами с выделением аммиака называется аммонификацией.

Вместе с тем катионы аммония могут появляться и другим путем – из неорганических соединений. Замечено присутствие NH4+ в болотистых водах, богатых гумусовыми веществами, которые, по-видимому, способны восстанавливать нитраты до NH4+. Нитраты и нитриты могут быть восстановлены до NH4+ и другими веществами, например, сероводородом и железом (II). Кроме того, NH4+ часто попадает в водоемы в составе промышленных сточных вод, например, азотно-туковых, содовых, коксо-газовых и других заводов.

Наличие аммиака в воде всегда вызывает подозрение в загрязнении воды сточными водами.

В природной воде аммиак довольно неустойчив и под влиянием нитрифицирующих бактерий окисляется сначала до азотистой кислоты, а затем до азотной кислоты (реакции нитрификации)

2 NH3 + О2 = 2 НNО2 + 2 Н2О

(NH4)2СО3 + 3 О2 = 2 НNО2 + СО2 + 3 Н2О

2 НNО2 + О2 = 2 НNО3

Другим важнейшим источником непосредственного обогащения природных вод нитратами являются получающиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды азота, которые после поглощения атмосферными водами попадают на земную поверхность. Нитратные ионы встречаются в поверхностных природных водах в количествах несколько больших, чем нитритные. В то же время в подземных водах содержание нитритов обычно значительно выше, особенно в верхних водоносных горизонтах.

При исследовании поверхностных вод по соотношению содержания в них аммиака, нитритов и нитратов можно судить о времени загрязнения воды. Так, наличие в воде аммиака и отсутствие нитритов указывает на свежее загрязнение воды. Отсутствие аммиака в воде при наличии нитритов и особенно нитратов свидетельствует, что загрязнение воды произошло давно, и прошел процесс самоочищения.

Соединения фосфора. Минеральный фосфор в природных водах в растворенном состоянии находится главным образом в виде гидрофосфат-иона НРО42–, в меньшей мере дигидрофосфат- иона Н2РО4–, еще меньше фосфат – иона РО43–. Содержание тех или иных ионов ортофосфорной кислоты определяется реакцией среды.

Органический растворенный фосфор является составной частью сложных органических соединений. Фосфор может находиться в природной воде и во взвешенных частицах как минерального, так и органического происхождения.

Соединения фосфора, хотя и присутствуют в природных водах в ничтожных количествах, имеют исключительно важное значение для развития растительной жизни, являясь зачастую одним из факторов, лимитирующих и определяющих развитие растительных организмов и, следовательно, продуктивность водоемов. Именно увеличение содержания фосфора в пресных водоемах обычно становится причиной их эвтрофирования.

Химические показатели качества природной воды:

Микроэлементы.

Микроэлементы. В природных водах установлено наличие более 70 химических элементов. Веществ, совершенно не растворимых в воде, нет и каждый элемент, встречающийся в земной коре, содержится и в природных водах. К микроэлементам, по А.П. Виноградову, относятся те элементы, содержание которых в воде меньше 10–3 %. В группу микроэлементов входят все металлы, кроме главных ионов и железа, а также некоторые анионы.

Тяжелые металлы (медь, кобальт, никель, марганец, цинк и др.) находятся в природных водах в небольших количествах, что объясняется небольшим содержанием их в почвах и грунтах.

Среднее содержание ионов брома в пресных водах колеблется в пределах 0,001 – 0,2 мг/дм3. Содержание ионов иода значительно меньше – до 0,003 мг/дм3, в морских водах оно повышается до 0,05 мг/дм3. Содержание фтора в воде озер, рек и артезианских скважин колеблется в пределах 0,04 – 0,3 мг/дм3. Содержание бора в пресных водах примерно 0,01 мг/дм3, в морских водах – 1,5 – 4,4 мг/дм3

Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Co, Pb, Mn, Hq, Ni, Se, Ag, Zn) относятся к группе микроэлементов, учитывая их низкие концентрации в природных водах. В природных водах тяжелые металлы встречаются в виде взвешенных веществ, коллоидов, в форме комплексов, образованных гуминовыми и другими органическими кислотами.

Тяжелые металлы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов. Эти соединения активно влияют на изменение интенсивности процессов обмена веществ в живых организмах. Именно из-за этого содержание тяжелых металлов в воде нормируется, ведь увеличение их концентраций может вызвать нарушение биологических процессов в живых организмах и провести к их заболеваниям, часто хроническим, а то и к гибели.

Достигая определенной концентрации в организме, они начинают губительное воздействие – вызывая отравление, мутации, засоряют почечные каналы, каналы печени, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма т.к. печень отвечает за переработку ядовитых веществ, а почки – за их выведение наружу.

Свинец принадлежит к малораспространенным элементам. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде, в том числе в поверхностных водах, обусловлено его широким применением в промышленности. Наибольшим источником загрязнения поверхностных вод соединениями свинца являются сжигания угля и применения тетраэтилсвинца в моторном топливе, а также сточные воды.

Цинк. Основным источником поступления цинка в природные воды является минерал сфалерит (ZnS). Почти все соединения цинка хорошо растворимы в воде. Вследствие этого в отличие от меди и свинца цинк распространен в водах. В речных водах его концентрация колеблется от нескольких микрограммов до десятков иногда сотен микрограммов на литр.

Характерная особенность меди, находящейся в природных водах – способность сорбироваться высокодисперсными частицами грунтов и пород. Количество меди в водах лимитируется значениями рН. Медь становится неустойчивой и выпадает в осадок уже при рН = 5,3. Поэтому в водах, которые имеют нейтральную или близкую к нейтральной реакцию, содержание меди небольшое (1-100 мкг/л). Важнейшими источниками поступления меди считаются горные породы, сточные воды химических и металлургических производств, шахтные воды, различные реагенты, которые содержат медь, а также сточные воды и поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий.

Никель содержится в природных водах в микрограмовых дозах. Важнейшим источником загрязнения никелем является сточные воды цехов никелирования, обогатительных фабрик. Большие выбросы никеля происходят при сжигании топлива, таким путем ежегодно в атмосферу попадает до70 тыс.т никеля. Подавляющая часть никеля переносится речными водами во взвешенном состоянии.

Благодаря меньшей миграционной способности и низкому содержанию в горных породах кобальт в природных водах оказывается реже, чем никель. Кобальт и его соединения попадают в природные воды при выщелачивании медно-колчеданных руд, экзогенных минералов и пород, из грунтов при разложении организмов и растений и тому подобное. Особенно опасным источником поступления кобальта является сточные воды металлургических, металлообрабатывающих, нефтеперерабатывающих, химических производств.

Стронций имеет низкие концентрации в природных водах, что объясняется низкой растворимостью его сернокислых соединений, которые считаются основным источником поступления стронция. Источником стронция в природных водах являются горные породы, наибольшее количество его содержат гипсоносные отложения. Другой, не менее важный источник поступления стронция (радиоактивных изотопов) в наше время антропогенный.

Химические показатели качества природной воды:

Токсичные вещества попадают в воду в основном с промышленными сточными водами. К этой группе можно отнести свинец, цинк, медь, мышьяк, анилин, цианиды и много других. Несмотря на незначительную концентрацию их в воде (мкг/л), они могут наносить значительный вред здоровью человека.

Радиоактивные элементы, которые попадают в поверхностные и подземные воды, могут иметь природное и искусственное происхождение. Основными изотопами, которые предопределяют естественную радиоактивность вод, являются уран – 239, торий -232 и продукты их распада. Искусственную радиоактивность, в частности, после аварии на ЧАЭС в 1986 г., обуславливают такие изотопы, как стронций – 91, цезий-137. Допустимым пределом радиоактивности воды открытых водоемов при любых смесях радиоактивных веществ с неидентифицированным изотопным составом считаются 3·10-11Ки/л.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы) – вещества, способные адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и снижать, вследствие этого, их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В водные объекты СПАВы попадают с бытовыми и промышленными сточными водами. В поверхностных водах СПАВы находятся в растворенном и сорбированном состояниях, а также в поверхностной пленке воды. СПАВы влияют на физико-биологическое состояние водоема, ухудшая кислородный режим и органолептические свойства – вкус, запах, и т.д. и находятся в нем на протяжении длительного времени, поскольку разлагаются медленно.

Фенолы в природных водах образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом окислении и трансформации органических веществ. Они являются одним из самых распространенных загрязняющих веществ, которые поступают в природные воды со сточными водами нефтеперерабатывающих, лесохимических, коксохимических, лакокрасочных, фармацевтических и других производств.

Нефтепродукты – смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов различных классов, которые добываются из нефти и нефтяных сопутствующих газов. Нефтепродукты принадлежат к самым распространенным и опасным веществам, которые загрязняют природные воды.

Значительные количества нефтепродуктов попадают в природные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами промышленных предприятий, особенно нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, с хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Пестициды - это химические препараты, синтезированные соединения, которые используются в сельском хозяйстве для защиты растений от болезней и вредителей с целью сохранения урожая сельскохозяйственных культур. Для большинства из них не существует токсикологического обоснования ПДК.

Значительную опасность для поверхностных и грунтовых вод составляют пестициды, которые вносятся в количествах от 1 до 10 кг/га, хорошо растворяются в воде (> 10-50 мг/л) и очень медленно разлагаются. К таким пестицидам принадлежит группа триазиновых пестицидов (атразин, симазин, тербутилазин), феноксикарбоновые кислоты и их производные (бентазон, бромазил, гексазинон).

Полициклические ароматические углеводороды(ПАУ) содержат две или несколько соединенных между собой ароматических кольцевых системы.

ПАУ синтезируются во время процессов неполного сгорания как сопутствующие продукты и считаются возбудителями раковых заболеваний. Природными источниками ПАУ являются лесные пожары, вулканическая деятельность. Антропогенные источники – моторная техника (особенно с дизельными двигателями), коксовые батареи, системы отопления мазутом, сигареты.

Водородный показатель рН, сухой остаток, щелочность природной воды.

Активная реакция воды (водородный показатель, рН, определяет степень кислотности или щелочности воды, что в практике водоподготовки имеет большое значение. Вода диссоциирует на ионы Н+ и ОН - . рН позволяет правильно определить форму нахождения в природных водах углекислых и кремнекислых соединений, играет значительную роль при обработке воды, оценке коррозивности воды в системах водоснабжения. Определяется а помощью кислотно-основных индикаторов (лакмусовая бумажка), а более точно - потенциометром. Для большинства природных вод рН колеблется в пределах 6,5-8,5 (табл.)

Классификация вод по величине рН

Большинство поверхностных вод суши имеют нейтральную или слабокислую реакцию (рН = 6,0-8,0). Четко выраженной кислой реакцией обладают болотные воды. В дистрофных озерах, бедных питательными солями, рН — 4-6. Напротив, в эвтрофных озерах, богатых солями и органикой, рН = 7-10.

Щёлочность воды. Под общей щёлочностью воды подразумевается сумма содержащихся в ней гидратов и анионов слабых кислот (угольной, кремниевой, фосфорной и т.д.). В подавляющем большинстве случаев для подземных вод имеется в виду гидрокарбонатная щёлочность, то есть содержание в воде гидрокарбонатов. Различают бикарбонатную, карбонатную и гидратную щелочность. Определение щелочности (мг-экв/л) необходимо для контроля качества питьевой воды, полезно для определения воды как пригодной для полива, для расчета содержания карбонатов, для последующей очистки сточных вод.

ПДК по щелочности составляет 0,5 - 6,5 ммоль / дм3.

Содержание растворенных веществ (сухой остаток). Общее количество веществ (кроме газов), содержащихся в воде в растворенном состоянии, характеризуется сухим остатком, получаемых в результате выпаривания профильтрованной воды и высушивания задержанного остатка до постоянной массы. В воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л в особых случаях - 1500 мг/л. Общее солесодержание и сухой остаток характеризуют минерализацию (содержание растворенных солей в воде).
По СанПиН 2.1.4.559-96 на питьевую воду, сухой остаток должен быть не более 1000 мг/л

Классификация природных вод по степени минерализации

Химический состав природных вод очень разнообразен и изменчив. Существует несколько классификаций воды (по происхождению, по целевому назначению и др.), но одной из важнейших является классификация по степени минерализации, т.е. по сумме растворенных в воде минеральных солей.

Применительно к любому виду водоснабжения первейшее значение имеет вопрос о минерализации воды и составе главных ионов. Общая минерализация представляет собой суммарный количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. К числу наиболее распространенных относятся неорганические соли (в основном бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде. Термин «минерализация» обычно используется для поверхностных пресных вод, а термин «соленость» — для солоноватых и соленых водоемов. Уровень солесодержания обусловлен геологическими особенностями региона вследствие различной растворимостью минералов. Кроме природных факторов, на общую минерализацию воды большое влияние оказывают промышленные сточные воды, городские ливневые стоки (особенно когда соль используется для борьбы с обледенением дорог).

Согласно ГОСТ 17403 – 72 природные воды по степени минерализации подразделяются следующим образом: пресные воды – от 0 до 1,0 г/кг; солоноватые воды – от 1,0 до 25 г/кг; соленые воды – от 25 до 50 г/кг; рассолы – более 50 г/кг.

Предел пресных вод по степени минерализации до 1,0 г/кг основан на восприятии человеком вкуса солености свыше этой величины. Граница между солоноватыми и солеными водами установлена Н.М. Книповичем на том основании, что при минерализации 24,685 г/кг температура замерзания и температура наибольшей плотности морской воды совпадают и меняются многие свойства воды, влияющие на гидрологический режим. Граница 50 г/кг между солеными водами и рассолами принята потому, что соленость выше этой величины в морях не наблюдается, а характерна она только для соленых озер и высокоминерализованных подземных вод.

Для пресных вод плотность воды близка к единице, поэтому минерализацию речных вод часто измеряют в мг/дм3. Речные воды по величине минерализации подразделяются следующим образом: воды малой минерализации – до 200 мг/дм3; воды средней минерализации – от 200 до 500 мг/ дм3; воды повышенной минерализации – от 500 до 1000 мг/дм3; воды высокой минерализации – более 1000 мг/дм3. Воды большинства рек земного шара имеют малую и среднюю минерализацию.

Озерные воды по степени минерализации подразделяются на три группы: пресные – до 1 г/кг; солоноватые – от 1 до 25 г/кг; соленые – более 25 г/кг.

Классификация вод по их минерализации систематизирует воды в общих чертах и не учитывает содержание отдельных ионов и газов.

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды минерализация не должна превышать 1000 мг/дм3. По согласованию с органами санэпиднадзора, допускается использовать воду артезианских скважин с минерализацией до 1500 мг/дм3.

Жесткость воды.

Жесткость воды определяется содержанием в воде солей жесткости (кальция и магния). Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Различают карбонатную (временную) жесткость, некарбонатную (постоянную) жесткость и общую жесткость воды.

Карбонатная жесткость (устранимая), определяется наличием в воле двууглекислых солей кальция и магния - характеризуется содержанием в воде гидрокарбоната кальция, который при нагревании или кипячении воды разлагается на практически нерастворимый карбонат и углекислый газ. Поэтому её еще называют временной жесткостью.

Некарбонатная или постоянная жесткость - содержание некарбонатных солей кальция и магния - сульфаты, хлориды, нитраты. При нагревании или кипячении воды они остаются в растворе.

Общая жесткость - определяется как суммарное содержание в воде солей кальция и магния, выражается как сумма карбонатной и некарбонатной жесткости.

При оценке жесткости воды обычно воду характеризуют следующим образом:

Вода поверхностных источников, как правило, относительно мягкая (3...6 мг-экв/л) и зависит от географического положения - чем южнее, тем жесткость воды выше. Жесткость подземных вод зависит от глубины и расположения горизонта водоносного слоя и годового объема осадков.
Жесткость воды из слоёв известняка составляет обычно 6 мг-экв/л и выше.
По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 жесткость питьевой воды должна быть не выше 7,0 мг-экв/л.

Жесткая вода просто неприятна на вкус, в ней излишне много кальция. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка, к накоплению солей в организме, и, в конечном итоге, к заболеванию суставов (артриты, полиартриты) и образованию камней в почках и желчных путях. Хотя очень мягкая вода не менее опасная, чем излишне жесткая. Самая активная - это мягкая вода. Мягкая вода способна вымывать из костей кальций. У человека может развиться рахит, если пить такую воду с детства, у взрослого человека становятся ломкие кости. Есть еще одно отрицательное свойство мягкой воды. Она, проходя через пищеварительный тракт, не только вымывает минеральные вещества, но и полезные органические вещества, в том числе и полезные бактерии. Вода должна быть жесткостью 1,5-2 мг-экв/л. Использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей также нежелательно. Жесткая вода образует налет на сантехнических приборах и арматуре, образует накипные отложения в водонагревательных системах и приборах. В первом приближении это заметно на стенках, например, чайника.

При хозяйственно-бытовом использовании жесткой воды значительно увеличивается расход моющих средств и мыла вследствие образования осадка кальциевых и магниевых солей жирных кислот, замедляется процесс приготовления пищи (мяса, овощей и др.), что нежелательно в пищевой промышленности. Во многих случаях использование жесткой воды для производственных целей (для питания паровых котлов, в текстильной бумажной промышленности, на предприятиях искусственного волокна и др.) не допускается, так как это связано с рядом нежелательных последствий.
В системах водоснабжения - жесткая вода приводит к быстрому износу водонагревательной технике (бойлеров, батарей центрального водоснабжения и др.). Соли жесткости (гидрокарбонаты Ca и Mg), отлагаясь на внутренних стенках труб, и образуя накипные отложения в водонагревательных и охлаждающих системах, приводят к занижению проходного сечения, уменьшают теплоотдачу. Не допускается использовать воду с высокой карбонатной жесткостью в системах оборотного водоснабжения.

Окисляемость

Окисляемостью называется общее содержание в воде веществ минерального и органического характера, реагирующих с сильными окислителями. Количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, есть величина окисляемости, которая выражается числом миллиграммов кислорода, идущего на окисление примесей, содержащихся в 1 дм3 воды (мг О2 /дм3).

Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей.

Величина окисляемости природных вод зависит от общей биологической продуктивности водоема, от поступления в него органических веществ естественного происхождения из болот, торфяников и т.п., от степени загрязнения органическими элементами и биогенными элементами, поступающими со сточными водами. Она изменяется в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в 1 дм3. Окисляемость незагрязненных поверхностных вод проявляет довольно отчетливую физико-географическую зональность: окисляемость воды в высокогорье и в горных районах очень мала, в тундре и степях средняя, в таежной зоне повышенная. Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному антропогенному воздействию, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод.

В зависимости от применяемого окислителя различают перманганатную и дихроматную окисляемость.

При определении перманганатной окисляемости окислителем является перманганат калия в кислой среде. Степень окисления перманганатом калия зависит от химической природы окисляемых веществ и может колебаться в широких пределах. Перманганатная окисляемость является очень хорошей характеристикой питьевых вод, а также вод рек, защищенных от попадания каких-либо промышленных отходов. В чистых родниковых и артезианских водах окисляемость обычно составляет от 1,0 до 2,0 мг О2/дм3. Окисляемость речной воды колеблется в широких пределах от 1,0 до 60 мг О2/дм3. Высокие значения ее характерны для рек, бассейны которых расположены в болотистых местностях. Резкое повышение окисляемости воды свидетельствует о загрязнении водного источника и требует применения соответствующих мероприятий при его использовании. Внезапное повышение окисляемости питьевой воды всегда является следствием загрязнения ее бытовыми или промышленными стоками.

При загрязнении природных вод промышленными стоками перманганатная окисляемость не отражает полного содержания загрязнений в воде. В этом случае определяют дихроматную окисляемость, используя в качестве окислителя дихромат калия в кислой среде. Дихромат калия в условиях анализа окисляет практически все присутствующие в воде органические вещества, в том числе и трудноокисляемые. Поэтому дихроматную окисляемость называют еще химическим потреблением кислорода (ХПК), который является важнейшим показателем качества воды. Измеряется ХПК так же, как и перманганатная окисляемость, в мг О2 /дм3.

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем.

Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах,значение ХПК (мг О2 /дм3) умножается на 0,375.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водных объектов в контрольных створах и местах хозяйственно-питьевого водоснабжения величина ХПК не должна превышать 15 мг О2 /дм3 , в зонах рекреации допускается величина ХПК до 30 мг О2 /дм3 . Перманганатная окисляемость питьевой воды не должна превышать 5 мг О2 /дм3 .

БПК (биохимическое потребеление кислорода).

Степень загрязнения воды органическими соединениями определяют как количество кислорода, необходимое для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях. Биохимическое окисление различных веществ происходит с разной скоростью. В лабораторных условиях определяют как полное биохимическое потребление кислорода – БПКп, так и биохимическое потребление кислорода за 5 суток (БПК5). Полным биохимическим потреблением кислорода считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. При этом для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных ) определяют БПК за 20 суток (БПК20); считается, что эта величина близка к БПКп . Определение БПК5 в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически легкоокисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве обязательного интегрального показателя загрязненности воды при расчете индекса загрязнения воды (ИЗВ).

В поверхностных водоемах БПК5 изменяется обычно в пределах 0,5- 4 мг О2 /дм3 и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Весьма значительны изменения величин БПК5 в зависимости от степени загрязненности водоемов.

Для хозяйственно-питьевых вод при 20°С БПКп не должно превышать 3 мг О2 /дм3 , для культурно-бытовых – 6 мг О2 /дм3; для рыбохозяйвенных водоемов – 3 мг О2 /дм3 .

Микробиологические показатели.

Общая бактериальная загрязненность воды характеризуется количеством бактерий, содержащихся в 1 мл воды. Согласно ГОСТу, питьевая вода не должна содержать более 100 бактерий в 1 мл.
Особую важность для санитарной оценки воды имеет определение бактерий группы кишечной палочки. Присутствие кишечной палочки свидетельствует о загрязнении воды фекальными стоками и, следовательно, о возможности попадания в нее болезнетворных бактерий, в частности бактерий брюшного тифа. В связи с тем, что при биологическом анализе воды определение патогенных бактерий затруднено, бактериологические определения сводятся к определению общего числа бактерий в 1 мл воды, растущих при 37"С, и кишечной палочки - бактерии коли. Наличие последней имеет индикаторные функции, т.е. свидетельствует о загрязнении воды выделениями людей и животных и т.п. Минимальный объем испытуемой воды, мл, приходящейся на одну кишечную палочку, называется колититром, а количество кишечных палочек в 1 л воды - коли-индексом. По ГОСТ 2874-82 допускается коли-индекс до 3, колититр - не менее 300, а общее число бактерий в 1 мл - до 100.
По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 допустимо общее микробное число 50 КОЕ/мл, общие колиформные бактерии КОЕ/100мл и термотолетарные колиформные бактерии КОЕ/100мл - не допускаются.

Микробное число - как критерий бактериологического загрязнения используют подсчет общего числа образующих колонии бактерий (Colony forming Units - CFU) в 1 мл воды. Полученное значение называют общим микробным числом.

• Микробное число артезианских вод не превышает 10-30 в 1 мл.

• В шахтных колодцах показатель составляет 200-400 на 1 мл,

• В чистых водоемах - 1000 на 1 мл,

• В водопроводной воде, после обеззараживания - 100 на 1 мл.

В основном для выделения бактерий и подсчета общего микробного числа используют метод фильтрации через мембрану.

При этом методе анализа воды определенное количество воды пропускается через специальную мембрану с размером пор порядка 0.45 мкм. В результате, на поверхности мембраны остаются все находящиеся в воде бактерии. После чего мембрану с бактериями помещают на время в специальную питательную среду при температуре 30-37 ° С. Во время этого периода, называемого инкубацийним, бактерии получают возможность размножиться и образовать хорошо заметны колонии, которые уже легко поддаются подсчету.

Так как такой метод анализа воды предусматривает только определение общего числа колонии - образующих бактерий разных типов, то по его результатам нельзя однозначно судить о присутствии в воде патогенных микробов. Однако, высокое микробное число свидетельствует об общей бактериологической загрязненности воды и о высокой вероятности наличия патогенных организмов.

Определение E. coli и ее группы является важным, потому что они выделяются с испражнениями людей и животных и является доказательством фекального загрязнения. Это относительный показатель риска кишечных инфекций с водным путем передачи.

Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексу.

Коли-титр - обьем воды, в котором содержится одна кишечная палочка.

Коли-индекс - число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды.

Для получения более точных данных о наличии фекального загрязнения объектов и его степени считается целесообразным наряду с определением коли-титра (коли-индекса) проводить одновременный количественный учет в исследуемом материале и других санитарно-показательных микроорганизмов (например, протея, энтерококков, споровых анаэробов , кишечных бактериофагов).

Для определения коли-индекса используют метод мембранных фильтров или непосредственный посев различных количеств исследуемого материала на плотные питательные среды. Суть метода мембранных фильтров заключается в фильтровании определенных объемов исследуемой жидкости (или твердого вещества, разведенного в воде) через мембранные фильтры №2 или №3, на которых задерживаются бактерии. Фильтры переносят на чашки со средой Эндо, инкубируемой при t ° 37 °, а затем исследуют выросшие на поверхности фильтра темно-красные с металлическим блеском, розовые и прозрачные колонии. Из колоний каждого типа готовят мазки и окрашивают их по Граму. Колонии различных типов проверяют на оксидазную активность, которая должна быть отрицательной. Бесцветные и розовые колонии дополнительно засевают в полужидкую среду с глюкозой и индикатором, на котором в течение 24-часовой инкубации при t ° 37 ° должны образовываться кислота и газ. Для определения коли-индекса подсчитывают выросшие на фильтре колонии кишечной палочки и затем проводят перерасчет на 1 л, 1 кг или 1 г в зависимости от исследуемого материала.

Коли-титр определяют бродильным методом, заключается в посеве определенных объемов исследуемого субстрата на среды накопления (глюкозопептонную или лактозопептонную с индикатором и поплавком и другие подобные среды), которые выдерживают t ° 37 °. Большие объемы засевают на концентрированную среду, малые объемы - в пробирки со средой нормальной концентрации. Из всех помутневших пробирок независимо от образования кислоты и газа делают высев на среду Эндо с последующей Индентификация выросших колоний. Ориентировочно за коли-титр принимают то наименьший объем, при посеве которого на среды накопления обнаружены кишечные палочки.

Бактерии и вирусы из числа патогенных, т.е. паразитов, живущих на живом субстрате, развивающиеся в воде, могут вызвать заболевания брюшным тифом, амебиазом, парафитом, дизенте рией, бруцеллезом, инфекционным гепатитом, острым гастроэнтеритом, сибирской язвой, холерой, полиомиелитом, туляремией, туберкулезом, диареей и др. Гигиенисты определили понятия биологически (физиологически) полноценной питьевой воды. Химические компоненты такой воды должны быть в количествах, которые, с одной стороны, не должны превышать оптимальных значений с точки зрения «не навреди». С другой стороны, для ряда химических соединений есть и нижний порог безопасности.

Физические показатели качества природной воды.

К физическим показателям качества воды принадлежат

• температура,
• прозрачность или мутность,
• цветность,
• запах и вкус.

Температура воды. Зависит в первую очередь от происхождения вод. Воды подземных источников, в отличие от поверхностных, отличаются постоянством температуры. В пределах 7-11 градусов. Для поверхностных источников она обусловлена наличием сброса сточных теплых вод и подземным питанием (холодные воды) изменчивостью температуры атмосферного воздуха. Колеблется от 4 до 24 градусов.

Прозрачность и мутность воды. Природные воды, особенно поверхностные, редко бывают прозрачными из-за наличия в них взвешенных веществ, глины, песка, ила, органических остатков. В природных водах прозрачность определяется по опускаемому в воду белому диску, а в лабораторных условиях - посредством чтения специального шрифта через столб воды, налитой в стеклянный цилиндрический сосуд (шрифт Снеллена).

Прозрачность тесным образом связана с мутностью, т.е. с наличием взвешенных минеральных частиц.

Мутность воды в реках в различные времена года изменяется значительно. Возрастает обычно весной в период половодья. Наименьшая мутность наблюдается в период межени. Выражается в мг/дм3. Определяется фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными растворами.

Применительно к хозяйственно-питьевому водоснабжению иногда используется такое деление мутности:

• малая— менее 50 мг/дм3,
• средняя — 50—250 мг/дм3,
• повышенная — 250—1000 мг/дм3,
• высокая — более 1000 мг/дм3.

Устраняется мутность путем отстаивания и фильтрования воды.

Цветность воды. Цветность воды устанавливается сравнением с платиново-кобальтовой шкалой; определяется содержанием в воде органических и неорганических веществ. Чистая вода при малом слое бесцветна, при большом слое имеет голубоватый оттенок. Все остальные оттенки цвета указывают на наличие примесей. Так, соли железа окрашивают воду в красноватый (ржавый) цвет, мелкие частицы песка и глины — в желтый. Гумусовые вещества (продукты распада травы, листьев, коры и пр.) придают воде окраску от желтоватой до коричневой. Интенсивность окраски зависит от места взятия проб (характер почвы, глубина, наличие торфяников, наличие вблизи предприятий и т.д.).

По степени окрашенности различают следующие градусы цветности воды: Почти лишенные окраски < 20°

Слабоокрашенные 20—30°

Средне окрашенные 40—50°

Интенсивно окрашенные 60—80°

Темно-окрашенные 100—200°

Исключительно темно-окрашенные >

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства.

Вкус и запах воды. Чистая вода не обладает каким-либо вкусом или привкусом. Придают ей вкус и привкус загрязнения. Схематически выделяют четыре вкуса воды:

• соленый,
• горький,
• сладкий,
• кислый.

Все остальные вкусовые ощущения квалифицируются как привкусы (рыбный, фенольный, нефтяной, хлорный и т. д.):

• соленый вкус воде придают хлориды натрия (NaCl),
• горьковатый — хлориды магния (MgCl2),
• кислый — избыток кислот,
• сладковатый — органические вещества.

Ощутимый вкус или привкус вода приобретает лишь при достижении определенной концентрации примеси — например, солей NaCl, MgC12, Na2SO4 и NaHCO3 при концентрации 400— 500 мг/дм3, солей CaSO4 и NaNO3 при концентрации 100— 200 мг/дм3, соединений железа — 1—5 мг/дм3. Интенсивность привкуса так же, как и запаха, определяется по шестибалльной шкале.

Запах воды, так же как и вкус, предопределяется составом и концентрацией примесей и газов. Запахи бывают двух видов:

1. природного происхождения;
2. искусственного происхождения.

Причинами запахов природного происхождения является химический состав примесей воды, живые и отмершие организмы, гнилые растительные остатки, специфические органические соединения.

Интенсивность запаха и привкусов определяют по шестибальной шкале:

Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды

Природные запахи описывают следующей терминологией:

Шкала оценки запахов

Запахи искусственного происхождения, обусловленные примесями некоторых промышленных сточных вод, называют по веществам, вызвавшим появление запаха: фенольный, хлорфенольный, нефтяной, бензинный, хлорный, камфорный, фекальный, сероводородный, спиртовой, смолистый.