Качество питьевой воды

Дата создания: 2015/02/12

Можно выделить следующие наиболее очевидные тенденции в изменении качества природных вод под влиянием хозяйственной деятельности людей:

• Изменяется рН пресных вод в результате их загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы, увеличивается содержание в них сульфатов и нитратов.
• Повышается содержание в природных водах фосфатов (>0.1 мг/л), нитратов, нитритов и аммонийного азота.
• Повышается содержание в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка.
• Увеличивается содержание в водах органических соединений, прежде всего биологических стойких, в том числе синтетических ПАВ, гетерорганических соединений (пестицидов и продуктов их распада) и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ.
• Снижается содержание кислорода в природных водах, прежде всего в результате повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с процессами самоочищения водоемов, с минерализацией органических соединений, а также вследствие загрязнения поверхности водоемов гидрофобными веществами и сокращения доступа кислорода из атмосферы.

Продукты жизнедеятельности человека являются не только токсичными для окружающей среды, но могут быть канцерогенными и мутагенными веществами для человека и животных.

По данным литературы от качественного и количественного состава водопроводной воды во многом зависит здоровье населения.

Сульфаты, как известно, могут оказывать послабляющее действие, если содержатся в питьевой воде в повышенных концентрациях , причем расстройства кишечника появляются главным образом у вновь прибывающих в районы, где пользуются сульфатными водами. В США были собраны среди населения обширные анкетные данные, которые показали, что послабляющее действие оказывала вода, содержавшая боле 750 мг/л сульфатов, (500 мг/л), но лишь у особо чувствительных лиц. Подобные острые кишечные расстройства иногда ошибочно диагностируются как инфекционные заболевания (дизентерия, диарея). Так было, например, в поселке Щулово вслед за подключением к водопроводу новой скважины и повышением содержания сульфатов в воде до 1235 мг/л. Когда эксплуатация этой скважины была прекращена, прекратились и массовые кишечные расстройства. Зарубежными и международными стандартами предел содержания сульфатов принят на уровне 250 мг/л, причем лишь в Канадском стандарте 1968 г. наряду с этим лимитом считается приемлемой и концентрация сульфатов 500 мг/л.

Исследованиями, проведенными в Институте общей и коммунальной гигиен АМН СССР, установлено, что сульфаты несколько слабее, чем хлориды, влияют на органолептические свойства воды, и при содержании 500 мг/л горько-солоноватый привкус воды практически не обнаруживается или интенсивность его не превышает 2 баллов. При использовании исследуемой воды в виде чая (600С) неприятные вкусовые ощущения, обусловленные сульфатами, несколько снижаются, а вызванные хлоридами, наоборот, усиливаются. Экспериментальные исследования показали, что основное воздействие сульфаты оказывают на деятельность желудочно-кишечного тракта, вызывая при содержании в воде 1000 мг/л сульфат-иона и выше нарушение секреторной деятельности желудка, процессов переваривания пищи и всасывания. В пределах до 4000 мг/л сульфат-иона не наблюдались напряжение функциональной деятельности почек и нарушения водно-солевого обмена организма. Таким образом, непосредственное воздействие сульфатов на организм наступает при концентрациях, превышающих пороговую по влиянию на вкусовые свойства воды. Поэтому концентрация не более 500 мг/л сульфат-иона принята в ГОСТ 2874-73 в качестве норматива (А. И. Бокина, 1956) .

Нитраты (по N). Присутствие нитратного азота в питьевых водах в последние годы привлекло особое внимание. Из второстепенного косвенного показателя бытового органического загрязнения водоисточников нитратный азот в силу новых данных превратился в фактор, вызывающий токсический цианоз (метгемоглобинемию) у детей грудного возраста (Н. Comly, 1945), чаще всего в сельских районах при использовании загрязненной колодезной воды для приготовления искусственной питательной смеси. В дальнейшем было установлено, что высокие концентрации азота нитратов могут содержаться в глубоких подземных водах в связи с геохимическими особенностями водовмещающих пород (А. П. Дискаленко, 1968, и др.).

Железо Fe2+, Fe3+ в разных концентрациях содержится во всех естественных водоисточниках. В больших концентрациях оно появляется в водоемах в результате поступления производственных сточных вод. При распределении водопроводной воды по стальным (неоцинкованным) трубам содержание железа в ней увеличивается в результате коррозии.

Железо является необходимой составной частью животных организмов и используется для построения жизненно важных дыхательных и окислительных ферментов (гемоглобин, каталаза и др.). Из организма оно выделяется главным образом через кишечник. Ежедневная потребность человека в железе составляет около 1,5 мг, но в силу плохой его усвояемости потребление солей железа значительно большее. Взрослый человек с пищей получает в сутки в среднем 60-110 мг железа, поэтому количество, которое попадает в организм с питьевой водой, не имеет существенного физиологического значения. Токсическое действие железа на организм человека неизвестно. При длительном перроральном потуплении в организм даже больших доз (300 мг/кг и более ) наблюдались лишь явления гастроэнтерита без признаков интенсикации (Н. П. Кравков, 1915).

Вместе с тем железо относят к неприятным составным частям воды, и присутствие его в повышенных концентрациях нежелательно по эстетическим и бытовым соображениям. Железо придает питьевой воде мутность, желто-бурую окраску, горьковатый металлический привкус. При бытовом водоиспользовании образуются пятна ржавчины на белье и санитарных приборах. Эти обстоятельства издавна служили основанием для ограничения содержания железа в питьевой воде , особенно водопроводной. Существенно и то, что вода, содержащая повышенные концентрации железа, способствует развитию железобактерий, при отмирании которых внутри труб накапливается плотный осадок, уменьшающий их диаметр. Отложения за счет жизнедеятельности железобактерий становятся заметными при концентрации более 0,3 мг/л. По исследованиям службы здравоохранения США, горьковато-металлический привкус железа легко обнаруживается при концентрации более 0,3 мг/л.

Экспериментальными исследованиями (С. Н. Черинский, Е. С. Брук, 1954) установлено, что ухудшение внешнего вида воды (прозрачность, цветность) происходит под влиянием как закисных, так и окисных соединений железа, поскольку во всех случаях оно вызывается образованием гидроокиси железа. При уменьшении концентрации железа до 0,3 мг/л прозрачность и цветность воды находились на уровне требований стандарта. Металлический привкус воды исчезает при концентрации 0,5 мг/л.

Таким образом, содержание железа в питьевой воде лимитируется влиянием на мутность и цветность воды; допустимая концентрация железа в ГОСТ 2874-73 принята не более 0,3 мг/л, как и в стандартах зарубежных стран.

Жесткость питьевой воды является одним из существенных критериев, по которому население судит о ее качестве. Давно известно, что в жесткой воде овощи и мясо развариваются плохо вследствие образования солями кальция и белками пищевых продуктов нерастворимых соединений, отличающихся меньшей усвояемостью (Г.В. Хлопин, 1933). Жесткая вода портит вид, вкус и качество чая, который является для населения важным питьевым средством, стимулирующим желудочную секрецию и хорошо утоляющим жажду (Н.В. Данилов, 1956). У лиц с чувствительной тонкой кожей жесткая вода вызывает болезненную сухость и раздражение. Стирка белья затруднена и сопровождается весьма значительной непроизводительной тратой мыла; в нагревательных приборах и системах горячего водоснабжения жесткая вода образует нерастворимый осадок, затрудняющий их эксплуатацию. Тяга населения к источникам мягкой воды столь велика, что в сельских районах с жесткой грунтовой водой (Саратовская, Куйбышевская, Ростовская области и др.) радиус использования водоисточников с мягкой водой даже при ручном водоразборе необычно велик и достигает 1—2 км. Поэтому стремление ограничить жесткость питьевой воды вполне оправданно, хотя задача полного ее устранения никогда не выдвигалась.

Жесткость воды издавна привлекала к себе внимание и с точки зрения связи ее с заболеваемостью и смертностью населения. В течение длительного времени в общей медицинской и гигиенической литературе продолжает обсуждаться вопрос о влиянии на сердечно-сосудистые заболевания и развитие мочекаменной болезни экзогенных факторов и, в частности, макро- и микроэлементного состава питьевой воды, ее жесткости. При этом, особенно в зарубежных странах, преимущественно использовался метод статистического сопоставления данных о смертности или заболеваемости населения и данных химического состава, особенно жесткости питьевой воды, которая используется населением соответствующих районов. Полученные различными авторами результаты оказались весьма противоречивыми.

ДОМАШНИЕ ФИЛЬТРЫ

Наиболее доступный способ очистить водопроводную воду использовать фильтры. Все фильтры работают по принципу адсорбции. Адсорбция (от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю), поглощение к.-л. вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твёрдого тела. Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтив, поглощённое — адсорбат. В более узком смысле под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твёрдым веществом — адсорбентом. При этом, как и в общем случае адсорбции, происходит концентрирование примеси на границе раздела адсорбент-жидкость либо адсорбент-газ. Процесс, обратный адсорбции, то есть перенос вещества с поверхности раздела фаз в объём фазы, называется десорбция.

Как адсорбент используют силикагель, активированный уголь, белый уголь, шунгит некоторые оксиды, смолы и др.

Силикагель представляет собой высушенный гель, образующийся из пересыщенных растворов кремниевых кислот (nSiO2·mH2O) при pH > 5—6. Твёрдый гидрофильный сорбент

Активированный уголь (активный уголь, "карболен") — пористое вещество, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения: древесный уголь, каменноугольный кокс, нефтяной кокс и др. Содержит огромное количество пор и поэтому обладает очень большой поверхностью, вследствие чего обладает высокой адсорбцией. 1 г угля в зависимости от технологии изготовления имеет поверхность от 500 до 1500 м². Применяют для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Белый уголь — энтеросорбент четвертого поколения, рекомендуется в качестве диетической добавки к рациону питания как дополнительный источник энтеросорбентов с целью профилактики и ослабления симптомов при: пищевых отравлениях различного происхождения (в том числе грибами и алкоголем); острых кишечных инфекциях; желудочных расстройствах; гепатитах (в том числе вирусных гепатитах А и В); почечной и печеночной недостаточности; аллергических заболеваниях; дерматитах эндогенной интоксикации; дисбактериозе. Шунгит - минерал с уникальными свойствами.. Он прекрасный адсорбент (поглотитель) широкого спектра действия. Взаимодействуя с водой, шунгит излечивает многие заболевания. Его целебные свойства поразительны.

Какие бывают фильтры для воды?

• Фильтры-насадки" — небольшие, изящные, блестящие (металлизированная пластмасса корпуса) устройства. Крепятся, как правило, к кухонному крану. Площадь фильтрующей поверхности — настолько мала, что не обеспечивает чистоту воды в необходимых количествах.
• "Адсорбционные фильтры" — фильтрующий элемент содержит активированный уголь. По мере использования качество очистки падает. Требует регулярной замены фильтрующих элементов, что приводит к удорожанию стоимости фильтрованной воды. Если фильтрующий элемент вовремя не заменить, сам фильтр становится источником загрязнения.
• "Ионно-обменные фильтры" — действие таких фильтров основано на реакции замещения нежелательных веществ (например избытка солей кальция) на менее вредные. Основной недостаток - быстрое истощение обменного буфера. Благодаря "подсаливанию", вода приобретает приятный на вкус, но не  рекомендуется для людей, склонных к отекам, гипертонии и болезням сердца.

По принципу действия проточные фильтры подразделяются на следующие категории.

• Угольные фильтры. Благодаря своей высокой адсорбционной способности, активированный уголь эффективно поглощает остаточный хлор, растворённые газы, органические соединения. В настоящее время в фильтрах для питьевой воды применяют активированный уголь из скорлупы кокоса, сорбционная емкость которого в 4 раза выше, чем угля, получаемого из древесины берёзы. Угольные картриджи являются составной частью многих фильтров для очистки воды и служат для доочистки питьевой воды.
• Фильтры-обезжелезиватели. Удаляют железо и марганец. В качестве фильтрующей среды используются полимерные вещества, включающие в свой состав катализаторы реакции окисления. В ходе химической реакции, растворённые в воде железо или марганец переходят в нерастворимую форму, выпадают в осадок и задерживаются в фильтрующей системе, затем вымываются при дальнейшей промывке фильтра.
• Фильтры-умягчители. Снижают жёсткость воды, удаляя излишек солей жесткости (соединения кальция, магния и других элементов). Благодаря применению специальных засыпок фильтры этого типа могут справиться и с задачами обезжелезивания, удаляя из воды определённое количество железа, марганца, а также нитритов, сульфатов, солей тяжёлых металлов, органических соединений. Фильтры этого типа требуют регенерации специальным солевым раствором.
• Ультрафиолетовые стерилизаторы реже применяются для водоочистки в наших квартирах, поскольку водопроводная вода и без того щедро насыщается хлором, убивающим бактерии. Однако в загородном доме такой фильтр может очень пригодиться. Параметры УФ излучения подобраны таким образом, что гарантируют почти полную стерилизацию воды. В качестве стерилизаторов этого типа широко применяются специальные ультрафиолетовые лампы, смонтированные в жёстком корпусе, внутри которого протекает вода, подвергаясь воздействию ультрафиолетового излучения.
• Фильтры обратного осмоса. В процессе обратного осмоса вода и растворённые в ней вещества разделяются на молекулярном уровне и остаются по разные стороны так называемой мембраны. Мембрана обратного осмоса не пропускает слишком большие молекулы органических веществ, вирусов и бактерий. Фильтр обратного осмоса выручит, даже если концентрация вредных примесей в воде многократно превышает предельно допустимые нормы.
• Многоступенчатые фильтры - одни из наиболее доступных и простых систем. Различное количество ступеней очистки позволяют подобрать нужную комбинацию и степень очистки.(дает возможность очистить водопроводную воду по нескольким параметрам)