Оценка качества питьевой воды

 

Прежде чем говорить о качестве воды, давайте схематично рассмотрим где и какие водоупорные слои  залегают в нашей земле-

в зависимости от формы и глубины залегания водоупорных слоев подземные слои могут располагаться на разных высотах:
до 4 метров (верховодка);
до 10 метров (грунтовые воды);
до 40 метров (межпластовые воды);
более 40 метров (артезианские воды).

Все это свободные, или гравитационные, воды (они свободно движутся под действием силы тяжести) — в отличие от так называемых связанных вод, которые удерживаются в породах, например молекулярными силами, и в подземной циркуляции не участвуют.

Верховодка — вода, которая образуется на небольших глубинах, сразу под верхним, фильтрующим слоем почвы за счет просачивания (фильтрации) атмосферных осадков. У верховодки как источника водоснабжения два серьезных недостатка: она неочищена, в нее могут проникнуть фекальные воды от отхожего места или иные загрязнения (для питья непригодна). Она имеет сезонный характер, так как питают ее дожди и талые воды.

Грунтовые воды — это самый близкий к поверхности водоносный слой. В отличие от верховодки он существует всегда, независимо от сезона. Грунтовый водоносный горизонт, таким образом, располагается ниже верховодки. Под ним находится водоупорный пласт, который и не дает грунтовым водам покинуть этот слой. Грунтовый водоносный слой — безнапорный: если пробурить скважину или вырыть яму, котлован до зеркала воды, ее уровень останется тем же.

Грунтовые воды не только стабильны, но и значительно чище верховодки, так как отфильтрованы верхним слоем почвы. Поэтому эти воды вполне можно использовать для автономного водоснабжения загородного жилья.

Ниже грунтовых вод залегают горизонты межпластовых вод. Их отделяют от грунтовых вод водоупорные или полупроницаемые для воды породы. Этот водоносный слой может быть как напорным, под давлением (тогда это артезианские воды), так и безнапорным. Питаются грунтовые воды либо с поверхности, либо от вышележащих пластов воды. Если напорные грунтовые воды выходят на поверхность, образуются ключи или родники. Они часто встречаются в низинах: в балках, оврагах, у подножия склонов.

Артезианские воды наиболее предпочтительны для водоснабжения: они отлично очищены благодаря фильтрации через водоупорные пласты, стабильны и не требуют затрат энергии на подъем воды до поверхности.

колодец2

Теперь поговорим о воде с точки зрения ее качества:

К слову скажем, что в настоящее время все чаще встает вопрос о безопасности и экологичности потребляемых нами продуктов питания и питьевой воды. И если отследить качество продуктов весьма проблематично из-за большого разнообразия применяемых современными пищевыми технологиями добавок,к примеру: красителей, ароматизаторов, стабилизаторов вкуса, разрыхлителей, консервантов, не говоря уже о  добавлении заменителей сахара и растительных масел, включая пальмовое, которые не лучшим образом сказываются на нашем с вами здоровье. Выяснить это наверняка практически не представляется возможным, и правда, не будем же мы бегать по лабораториям и тратить деньги на анализы химического состава нашей продуктовой корзины, тем более и меняется она у нас периодически.Поэтому защитить себя и своих близких от вредных и некачественных продуктов мы можем, по-видимому, лишь внимательным изучением состава продукта, прописанного на этикетке производителя и надеяться, что он, хотя бы в первом приближении соответствует действительности.
Другое дело обстоит с ежедневно потребляемой нами питьевой водой, и вот если сомнения закрадываются в ее качестве, то  ее-то мы проверить как раз в состоянии.

Очень часто люди верят, что вода из колодцев, скважин и родников лучше водопроводной и идеально подходит для питья. На самом деле это совсем не так. Отбор проб воды из такого рода источников практически всегда показывает непригодность ее для питья даже в кипяченом виде из-за наличия вредных и зараженных взвесей, таких как:

Органические соединения – углерод, тетрахлорид, акриламид, винилхлорид и др. соли.

Неорганические соединения – превышение норм цинка, свинца, никеля.

Микробиологические – кишечные палочки, бактерии.

Тяжелые металлы.

Пестициды.

Во избежание проблем со здоровьем, воду из любых колодцев и скважин необходимо проверять не менее двух раз в год. Скорее всего, после отбора проб, сравнив полученные результаты и нормы качества питьевой воды, придется поставить стационарные фильтрующие системы и регулярно их обновлять. Потому что природная вода все время меняется и обновляется, и содержание примесей в ней также будет меняться с течением времени.

Ниже мы приводим некоторые основные сведения о питьевой воде, знание которых позволит нам решить вопрос о том, что именно можно проверить в нашей питьевой воде и каким образом это можно сделать.

Требования (нормативы), которым должна соответствовать вода, изложены в санитарных нормах и правилах РФ (СанПиН) и международных нормативах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Итак, рассмотрим основные показатели качества воды.

Основными показателями качества воды являются:

  • органолептические,
  • химические,
  • микробиологические.

Согласно санитарным нормам питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу, и иметь приятные органолептические свойства. Поэтому, целесообразно проверить качество воды из вашего источника — сделать анализ воды на соответствие требованиям санитарных норм и правил. Теперь более подробно:

 


Органолептические свойства воды

К органолептическим свойствам воды относят следующие характеристики: запах, привкус, цветность и мутность.

Запах

Запах и привкус воды объясняются присутствием в ней естественных или искусственных загрязнений. Природа запахов и привкусов очень различна, и может быть обусловлена как наличием в воде определенных растворенных солей, так и содержанием различных химических и органических соединений.

Кроме того, следует отметить, что запах и привкус может появиться в воде на нескольких этапах: из исходной природной воды, в процессе водоподготовки (в том числе в водонагревателе), при транспортировке по трубопроводам. Правильное определение источника запахов и привкусов — залог успешности их устранения.

Величина (интенсивность) запаха определяется по 6-ти бальной шкале. Например, запах тухлых яиц обусловлен наличием в воде сероводорода (Н2S), а также присутствием сульфатредуцирующих бактерий, вырабатывающих этот газ, а гнилостный запах обусловлен присутствием в воде природных органических соединений. Химические запахи (например, бензиновый, фенольный) указывают на антропогенный характер загрязнений.

Вкус и привкус воды

Вкус воды обусловлен растворенными в воде природными веществами, каждое из которых придает воде определенный привкус:

  • солоноватый — хлоридом натрия;
  • горьковатый — сульфатом магния;
  • кисловатый — растворенным углекислым газом или растворенными кислотами.

Приятный или неприятный вкус воды обеспечивается как наличием, так и концентрацией находящихся в ней примесей.

Цветность

Под цветностью понимается естественная окраска природной и питьевой воды. Цветность косвенно характеризует наличие в воде некоторых органических и неорганических растворенных веществ и является одним из важных показателей, позволяющих правильно выбрать систему водоочистки.

Цветность воды определяется сравнением с растворами специально приготовленной шкалы цветности (на основе определенных концентраций хромово-кобальтового раствора) и выражается в градусах цветности этой шкалы. По требованиям к питьевой воде данный показатель не должен превышать 20 градусов.

Главными «виновниками» цветности воды, являются вымываемые из почвы органические вещества (в основном гуминовые и фульвовые кислоты). Повышенная цветность воды также может свидетельствовать о возможной ее техногенной загрязненности. Наличие гуминовых кислот может приводить к определенной биологической активности воды, повышает проницаемость в кишечнике ионов металлов: железа, марганца и др.

Мутность

Показатель, характеризующий наличие в воде взвешенных веществ неорганического происхождения (например, карбонаты различных металлов, гидроокиси железа), органического происхождения (коллоидное железо и т.п.), минерального происхождения (песка, глины, ила), а также микробиологического происхождения (бактерио-, фито- или зоопланктона). Мутность выражается в мг/дм3.

Мутность также может быть обусловлена наличием на поверхности и внутри взвешенных частиц различных микроорганизмов, которые защищают их как от химического, так и от ультрафиолетового обеззараживания воды. Поэтому снижение мутности в процессе очистки воды способствует также значительному снижению уровня микробиологического загрязнения.


Химические показатели качества воды

Химические показатели характеризуют химический состав воды. К данным показателям относят водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), анионный и катионный состав (неорганические вещества), содержание органических веществ.

Окисляемость

Показатель, характеризующий интегральную загрязненность воды, т.е. содержание в воде окисляющихся органических и неорганических примесей, которые в определенных условиях способны окисляться сильным химическим окислителем. К упомянутым выше загрязнителям относятся в основном органические вещества — для воды из поверхностных источников, и неорганические ионы (Fe2+,Mn2+, и т.п.) — для воды из артезианских скважин.

Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную (ПМО), бихроматную, иодатную. Как видно из названий — при этом для проведения химического анализа воды используются соответствующие окислители. Показатель окисляемости — мгО/л — это количество миллиграмм кислорода, эквивалентное количеству реагента (окислителя), пошедшего на окисление веществ, содержащихся в 1 л воды.

Величина бихроматной окисляемости обычно используется для определения такого важного показателя воды как ХПК — химическая потребность в кислороде. ХПК используется для характеристики загрязненных природных поверхностных вод, а также для сточных вод. Этот показатель свидетельствует о степени биогенной загрязненности воды.

Бихроматная окисляемость позволяет получить значение наиболее полно характеризующее присутствие органических загрязнителей, за исключением таких химически инертных веществ как бензин, керосин, бензол, толуол и т.п. Считается, что при определении этого показателя окисляются до 90% органических примесей.

На практике для характеристики питьевой воды обычно используется показатель перманганатная окисляемость (ПМО) или перманганатный индекс (ПМИ). Чем больше значение ПМО, тем выше концентрация загрязнителей. Отметим, что величина перманганатной окисляемости ниже, чем значение полученное для бихроматной примерно в 3 раза.

Водородный показатель, рН

Водородный показатель или рН представляет собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, т.е. pH = -log[H+]. Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН, образующихся при диссоциации воды. Если ионы ОН в воде преобладают, что соответствует значению рН>7, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+, что соответствует рН<7, вода имеет кислую реакцию. В очищенной дистиллированной воде эти ионы уравновешивают друг друга и ее рН приблизительно равен 7.

При растворении в воде каких либо веществ баланс упомянутых ионов нарушается, а следовательно произойдет изменение рН. Например, даже при хранении в открытой емкости очищенная вода вследствие поглощения углекислого газа из воздуха будет иметь кислую реакцию:

СО2 (газ) + Н2О —> + + HCO3

В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и многие другие ее характеристики.

Обычно уровень рН для воды, используемой в хозяйственных и питьевых целях, нормируется в пределах интервала 6..9.

Сухой остаток

Эта величина характеризует количество растворенных неорганических и органических веществ. В первую очередь это сказывается на органолептических свойствах воды. Установлено, что до 1000 мг/л вода может быть использована для водопотребления.

Величина сухого остатка влияет на вкусовые качества питьевой воды. Человек может без риска для своего здоровья употреблять воду с сухим остатком до 1000 мг/л. При большем значении вкус воды чаще всего становится неприятным горько-соленым. Следует также отметить, что у воды с низким уровнем сухого остатка вкус может отсутствовать и употреблять ее тоже не очень приятно.

Жесткость

Этот показатель характеризует свойство воды, связанное с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»).

Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой.

Численное выражение жёсткости воды — это концентрация в ней катионов кальция и магния. По ГОСТ Р 52029-2003 жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж), что соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его моля, выраженной в мг/дм³ (г/м³) (1 °Ж = 1 мг-экв/л).

Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (катионов Ca2+ и Mg2+ и анионов HCO3).

При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с этими катионами и образуют с ними малорастворимые карбонатные соли, которые осаждаются на нагревательных элементах в виде накипи белого цвета, называемой в простонародии известью.

Ca2+ + 2HCO3 = CaCO3↓ + H2O + CO2

Временную жесткость можно устранить кипячением — отсюда и ее название.

Постоянная (некарбонатная) жесткость воды вызвана присутствием солей, не выпадающих в осадок при кипячении. В основном — это сульфаты и хлориды кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2). Следует отметить, что именно присутствие соли CaSO4, растворимость которой с повышением температуры воды понижается, приводит к образовании плотной накипи.

Вода с высокой жесткостью наносит большой вред бытовым электронагревательным приборам, образуя накипь и тем самым вызывая их перегрев и разрушение, образует неприятные матовые налеты на сантехнике; в ней плохо пенятся мыло и шампуни, а поэтому увеличивается их расход.

Жесткая вода сушит кожу и вредит волосам; отрицательно влияет на качество приготовленной пищи, полезные вещества которой могут образовывать с солями жесткости плохо усваиваемые организмом соединения.

Жесткая вода вредна и для организма человека: увеличивается риск развития мочекаменной болезни, нарушается водно-солевой обмен.

Иногда в качестве характеристики встречается показатель «полная жесткость» воды равный сумме постоянной и переменной (карбонатной) жесткости.

Железо

Его токсичное влияние на организм человека незначительно, но все же употребление питьевой воды с повышенным содержанием железа может привести к отложению его соединений в органах и тканях человека.

В общем случае в воде железо может встречаться в свободной форме в виде двух- и трехвалентных ионов:

Fe2+ — как правило в артезианских скважинах при отсутствии растворенного кислорода. Вода с повышенным содержанием такого железа может быть первоначально прозрачна (Fe2+), но при отстаивании или нагреве приобретает желтовато-бурую окраску. Это происходит в результате окисления растворенного железа до Fe3+ с образованием нерастворимых солей трехвалентного железа:

Fe3+ — содержится в поверхностных источниках водоснабжения в так называемом окисленном состоянии, и, как правило, в нерастворимом виде.

Органическое железо

Существует еще одна форма присутствия железа в природной воде — это органическое железо. Оно встречается в воде в разных формах и в составе различных комплексных соединений трехвалентных ионов железа с растворенными неорганическими и органическими соединениями, и, главным образом, с солями гуминовых кислот — гуматами. Повышенное содержание такого железа наблюдается в болотных водах и вода имеет бурое или коричневатое окрашивание.

Органические соединения железа, как правило, растворимы или имеют коллоидную структуру (коллоидное железо) и очень трудно поддаются удалению. Коллоидные частицы из-за своего малого размера и высокого поверхностного заряда, который не позволяет частицам сближаться и препятствует их укрупнению, предотвращая образование конгломератов, создают в воде суспензии и не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии и, тем самым, обуславливают мутность исходной воды.

На вкус такая вода имеет характерный неприятный металлический привкус, образует ржавые подтеки. Присутствие в воде коллоидного железа способствует развитию железистых бактерий, что еще больше ухудшает вкусовые качества воды и вызывает отложение осадка на внутренней поверхности трубопроводов и санитарно-технического оборудования вплоть до их полного засорения.

Марганец

Марганец входит в состав многих ферментов, гормонов и витаминов, которые влияют на процессы роста, кровообразование, формирование иммунитета. Однако, повышенное его содержание в воде может оказывать токсический и мутагенный эффект на организм человека.

Вода с повышенным содержанием марганца обладает металлическим привкусом. Его присутствие приводит к значительно более быстрому износу бытовой техники и систем отопления, поскольку он способен накапливаться в виде черного налета на внутренних поверхностях труб с последующим отслаиванием и образованием взвешенного в воде осадка черного цвета. Кроме того, повышенное содержание марганца приводит к образованию черных пятен на посуде, белом белье при стирке, окрашивает ногти и зубы в серовато-черный цвет.

Также существуют «марганцевые» бактерии, которые как и «железистые» бактерии, могут развиваться в такой воде и становиться причиной зарастания и закупорки трубопроводов.

Азот аммонийный (NH3 и NH4+)

Показатель, чаще всего характеризующий наличие в воде органических веществ животного или промышленного происхождения. Источниками азота аммонийного являются: животноводческие фермы, хозяйственно бытовые сточные воды, сточные воды с сельскохозяйственных угодий, предприятий пищевой и химической промышленности.

Указанные соединения являются главным образом продуктами распада мочевины и белков. Лимитирующая величина показателя «аммонийный азот» — токсикологическая. По нормам СанПиН содержание в воде аммония не должно превышать 2,0 мг/л.


Микробиологические показатели качества воды

К микробиологическим показателям безопасности питьевой воды относят общее микробное число, содержание бактерий группы кишечной палочки (общие колиформные бактерии и колифаги), споры сульфитредуцирующих клостридий и цисты лямблий.

В зависимости от характеристик водного источника с целью безопасности воды могут проверяться и такие показатели, как паразитологические и радиологические.

Итак, подведем итог:

1. Проверка качества питьевой воды производится исходя из норм показателей по требованиям нормативных документов: СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» и  — СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

2. Если вы решаете вопрос о установке дополнительного оборудования по                       очистке, то в большинстве случаев достаточно сокращенного химического                   анализа воды по 7-15 основным показателям:

  1. привкус
  2. запах
  3. мутность
  4. цветность
  5. водородный показатель (pH)
  6. перманганатная окисляемость (ПМО)
  7. жесткость общая
  8. железо общее
  9. сульфаты
  10. хлориды
  11. марганец
  12. аммиак и NH4+
  13. нитриты
  14. нитраты
  15. фториды

3. В случаях, если в качестве источника водозабора используется неглубокая                 скважина (до 10-15 метров) или колодец, питаемые поверхностными водами,             следует дополнительно проверить такие показатели, как:

  • нефтепродукты
  • поверхностно-активные вещества (ПАВ)
  • фенольный индекс

4. При наличии в воде специфического запаха следует дополнительно проверить воду на наличие таких примесей, как:

  • сероводород
  • азот общий

Отбор проб воды для анализа

Для анализа по органолептическим и химическим показателям достаточно пробы воды объемом 1,5 литра. В качестве емкости подойдет пластиковая бутылка из-под питьевой или минеральной воды (но ни в коем случае не из-под лимонадов, пива и т.п., которые довольно трудно полностью отмыть). Отбирая пробу, включите подачу воды, пропустите воду в течение 5..10 мин, тщательно ополосните емкость и пробку 2..3 раза, наберите воду под самое горлышко бутылки и герметично закройте ее пробкой. Доставьте пробу воды в лабораторию для проверки качества или закажите доставку курьером.

Внимание!

  1. Отобранную пробу необходимо доставить в лабораторию в течение 4-х часов, при невозможности быстрой доставки, сохраняйте пробу воды в холодильнике при 2..6 оС, но не более 48 часов.
  2. Желательно предварительно уточнить время приема образцов в выбранной Вами лаборатории.

 

Если Вы решили произвести отбор пробы для микробиологического анализа, то для этого желательно заблаговременно взять в лаборатории специальную емкость. Отбирать пробу воды в этом случае необходимо в условиях, исключающих постороннее микробиологическое загрязнение, например из воздуха.

Более подробно о правильном заборе проб воды