Влияния качества питьевой воды на здоровье населения
Дата создания: 2015/04/30
Вода – основа всех жизненных процессов, источник кислорода в главном движущем процессе на Земле – фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: в водоемах, в воздухе, в почве, во всех живых существах, которые содержат до 80-90% воды в своей биомассе, поэтому академик В.И. Вернадский определял жизнь как «живую воду». Вода - это среда и участник многочисленных химических реакций, происходящих в организме. При нормальном потреблении вода нашего организма обновляется каждые 16-20 дней, поэтому чистая вода - одно из условий здоровья населения.
Вода поверхностных источников обычно не удовлетворяет санитарным требованиям, предъявляемых к питьевой воде . Она содержит взвешенные частицы минерального и органического происхождения, иногда планктон, придающий воде цветность, а также множество бактерий. Большинство веществ и микроорганизмов задерживается на очистных сооружениях при отстаивании и фильтрации. Наличие болезнетворных микробов, вирусов делают воду непригодной для хозяйственно-питьевых нужд, присутствие некоторых микроорганизмов вызывает биологические обрастания, разрушения трубопроводов и оборудования. С целью обезвреживания воды от болезнетворных бактерий производят обеззараживание. В 1908 году в Петербурге в связи с эпидемией холеры осуществили первое хлорирование, в 1910 году при снабжении части населения города озонированной водой отмечалось снижение заболеваемости.
В настоящее время наиболее распространенным способом обеззараживания воды на коммунальных водопроводах является хлорирование, которое производят на очистных сооружениях хлором или гипохлоритами - NaС1О, Са(С1О)2, С1О2 . Более совершенным методом для обеззараживания питьевой воды является озонирование, которое имеет следующие преимущества перед хлорированием: в обрабатываемую питьевую воду не вводят химические вещества; дозирование озона для поддерживания избытка в обеззараживающей воде менее точное, т.к. озон легко превращается снова в О2; процесс озонирования автоматизирован, оборудование компактно; озон обладает большим обеззараживающим свойством против возбудителей вирусных заболеваний и споровых форм, т.к. окислительный потенциал озона выше, чем у хлора и двуокиси хлора; кроме того, озонирование создаёт возможность комплексной обработки воды, улучшения основных органолептических свойств воды (цветность, запах, привкус). Основные недостатки озонирования воды: сложность устройства оборудования, высокие затраты на электроэнергию; необходимость осушения воздуха; охлаждение воздуха до поступления в озонатор .
Природные воды значительно разнятся между собой по химическому составу и степени минерализации. Солевой состав природных вод содержит катионы: Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe2+, K+ и анионы: HCO-, Cl-, NO2-, SO42-. Вода, содержащая много минеральных солей, имеет неприятный вкус, ухудшает секрецию и повышает моторную функцию желудка и кишечника, отрицательно сказывается на усвоении пищевых веществ и вызывает диспептические явления. Длительное употребление жёсткой воды (Ca2+, Mg2+ ≥ 7 ммоль/дм3) предрасполагает к образованию камней в почках, повышенной сердечно–сосудистой заболеваемости. Хлор-ион (≥ 350мг/л) вызывает неблагоприятные сдвиги со стороны ССС (гипертонические состояния). Сульфаты (≥ 500мг/л) вызывают ухудшение вкуса воды (горько-солённый), послабляющее действие деятельности кишечника. Нитраты (≥ 40мг/л) обладают токсическими свойствами, вызывают водно-нитратную метгемоглобинемию . Увеличение содержания некоторых элементов в воде (фтор – 1,2 мг/л, селен – 0,001 мг/л) может привести к геохимическим эндемиям .Железо в больших концентрациях влияет на органолептические свойства воды, вызывает аллергические реакции, болезни крови. Избыток железа при поступлении с питьевой воды (≥ 2,4 – 5,0 мг/л) вызывает зуд, сухость, шелушение и раздражение кожи, кожные высыпания, не влияет на уровень гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов. Тесная связь качества питьевых вод установлена для болезней органов пищеварения и мочеполовой системы, особенно для гастритов и дуоденитов, неинфекционных интеритов и колитов, болезней печени, желчного пузыря и поджелудочной железы, а также патологии почек и мочевыводящих путей, крови и кроветворных органов, болезней кожи и подкожной клетчатки .
В качестве ведущих показателей загрязнения учитывают: токсичность и опасность вещества; степень превышения ПДК; стабильность вещества и его способность задерживаться на водопроводных очистных сооружениях. Одним из требований, предъявляемых к воде, является содержание железа и марганца ≤ 0,3 мг/л , т.к. как большие количества железа портят её вкус и вызывают отложения в трубах водопроводной сети и массовое развитий железобактерий, закрепляющих отложения. Недопустимо содержание железа при производстве продукции текстильной и бумажной промышленности.
Основные понятия о методах обезжелезивания воды
Цель процесса обезжелезивания - удаление из воды растворенных в ней соединений железа, которые чаще встречаются в подземных водах в форме двууглекислого железа, иногда сульфатов, хлоридов и гуматов железа. Двууглекислое железо нестойкое соединение и легко распадается при соприкосновении с воздухом (аэрации) на гидрат закиси железа и углекислоту по уравнению: Fe(HCO3)2= Fe(OH)2+ 2CO2. При удалении из воды углекислоты CO2 процесс гидролиза заканчивается полным распадом двууглекислого железа. Образующийся растворимый в воде гидрат закиси железа Fe(OH)2, соединяясь с кислородом воздуха, переходит в коллоидальный гидрат окиси железа Fe(OH)3: 4Fe(OH)2+2H2O+O2= 4Fe(OH)3, хлопьевидный осадок, удаляемый отстаиванием или фильтрацией.
Таким образом, установка для удаления из воды двууглекислого железа должна состоять из устройства для аэрации воды и фильтра. При наличии трудно образующихся хлопьев Fe(OH)3 требуется иногда предварительное коагулирование воды сернокислым алюминием или хлорирование. Процесс образования хлопьев Fe(OH)3 может тормозиться наличием в воде органических веществ, защитных коллоидов (болотного происхождения). Удаление сернокислого железа необходимо проводить с предварительной обработкой воды известью, простая аэрация воды с отстаиванием недостаточна. Процесс распада сернокислого железа протекает по реакции: FeSO4 + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaSO4. Образующийся гидрат закиси Fe(OH)2 за счет кислорода, растворенного в воде, переходит в гидрат окиси Fe(OH)3, для этих реакций необходимо повышение рН воды. Удаление из воды железа, находящегося в виде гуминово-кислых соединений, проводится с помощью предварительного коагулирования воды сернокислым алюминием, иногда с известкованием, хлорной известью, жидким хлором .
При содержании в воде железа и сопутствующего марганца в виде органических, коллоидных соединений обезжелезивание воды обычными способами (аэрацией, известкованием, катионированием) не удается, усложняются способы удаления марганца. Выделению железа и марганца из воды препятствуют комплексные трудно расщепляющиеся органические соединения, поэтому необходимо их предварительное окисление. Для окисления железа и марганца, входящих в комплексные соединения, придающие воде повышенную цветность, целесообразно применение озона, который разрушает стойкие молекулы комплексных органических соединений. При озонировании высвобождаются ионы металлов Fe2+ и Mn2+, которые окисляются до Fe3+ и Mn4+. Окисляя комплексные соединения, озон устраняет цветность воды, вызывает осаждение железа и марганца в виде гидроокиси металлов, поэтому используются песчаные фильтры с добавлением флокулянтов для усиления коагулирующего эффекта. Озон оказывает окислительное действие на все металлы, нежелательные в воде, используемой для питья. Для наиболее полного удаления каждого металла характерно определенное значение рH, необходим строгий контроль за величиной рH и дозой озона.
Таким образом, озонирование в сочетании с фильтрацией может применяться: для разрушения сложных органно-минеральных комплексов, окисления и удаления металлов; окисления различных растворённых органических веществ, придающих воде привкус и запах. Озонирование не является наиболее экономичным методом, но применение его оправдано для удаления железа и марганца, связанных с органическими веществами, при одновременном устранении запахов, вкусов и цветности воды.