Гигиена водоснабжения. Учебное пособие - Юрий Лизунов

На схеме 1 представлены основные факторы, влияющие на качество природной воды, и их связь между собой.

2.1.1. Органолептические свойства

Гигиеническая оценка качества воды, как правило, начинается с рассмотрения ее органолептических свойств, к каковым относятся температура, мутность (прозрачность), цветность, вкус (привкус) и запах. Эти показатели наиболее доступны, легко определяются в любых условиях и поэтому издавна используются людьми для суждения о доброкачественности воды. Строго говоря, в этом перечне к собственно органолептическим относятся лишь запах и привкус воды; остальные (температура, мутность, цветность) характеризуют ее физические свойства, дисперсный и отчасти химический состав. Но поскольку все они оцениваются и нормируются по интенсивности восприятия органами чувств человека, в международной практике принято объединять их в одну группу органолептических показателей.

Температура воды открытых водоемов обычно соответствует температуре воздуха, несколько отставая от нее. Подземные воды имеют, как правило, температуру тех слоев земли, в которых они залегают. Будучи плохим проводником тепла, земля нивелирует суточные, а в более глубоких слоях и годовые колебания температуры, приводя ее к средним величинам. Отсюда следует, что данные о температуре воды, полученные за длительный промежуток времени (порядка одного года), могут служить ценными показателями степени защищенности подземного источника воды от проникновения в него поверхностных вод, а с ними – и загрязнений.

Схема 1. Факторы, определяющие качество природной воды

В современных условиях вследствие сброса в поверхностные водоемы большого количества сточных вод промышленных предприятий, особенно тепловых и атомных электростанций, наблюдается устойчивое повышение естественной (свойственной данному времени года) температуры воды поверхностных источников. Подобный процесс рассматривается как тепловое загрязнение водоемов. Летом в них замедляется жизнь аэробных организмов из-за уменьшения растворимости кислорода и, стало быть, затрудняются процессы самоочищения. Не случайно действующее водно-санитарное законодательство ограничивает повышение температуры воды поверхностных источников. Согласно правилам охраны поверхностных вод от загрязнения, летняя температуры воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °C по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет.

При оценке прямого теплового действия воды при ее потреблении следует иметь в виду, что наиболее приемлемой для питья считается вода с температурой 7–15 °C. Питье воды с температурой ниже 7 °C может вызвать значительное охлаждение слизистой глотки и пищевода и способствовать простудным заболеваниям. Вода с температурой 20 °C и выше теряет свое освежающее действие, воспринимается как невкусная, что особенно нежелательно при физической нагрузке в жаре. Такая вода даже при свободном и неограниченном питьевом режиме потребляется в меньшем количестве и способствует постепенному накоплению водного дефицита (непроизвольному обезвоживанию).

Мутность природных вод вызывается присутствием тонкодисперсных примесей, представленных нерастворимыми или коллоидными (неорганическими и органическими) веществами различного происхождения: песка, глины, железа, растительного или почвенного гумуса и др. Величина, обратная мутности, носит название прозрачностъ и характеризует способность воды пропускать видимый свет. Мутность определяют турбидиметрически (по ослаблению проходящего света) путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результаты выражают в мг/дм3 (при использовании суспензии каолина) или в ЕМ/дм3 (единиц мутности) – при использовании суспензии формазина. Чистая природная вода имеет мутность не более 1,5 мг/дм3, или 2,6 ЕМ/дм3.

Мерой прозрачности служит высота столба воды, через который можно различать на белой бумаге шрифт высотой 3,5 мм средней жирности или наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки). Прозрачность чистой воды составляет не менее 30 см. На практике для оценки качества питьевой воды величину прозрачности определяют в тех случаях, когда мутность превышает 3 мг/дм3; при меньшем ее значении для определения действительной прозрачности необходим слишком большой столб воды. Так, прозрачность воды озера Байкал (по диску Секки) при спокойной воде достигает 10 и более метров.

Мутность воды имеет большое значение при оценке ее качества. Известно, что мутная вода, помимо отрицательного, брезгливого к ней отношения, нередко имеет неприятный вкус и, что более важно, явно содержит посторонние вещества, свидетельствующие о неблагополучном санитарном состоянии водоисточника. Частицы мути, кроме того, сорбируют на своей поверхности различные микроорганизмы, в том числе и патогенные вирусы. Взвешенные вещества, содержащиеся в воде, затрудняют ее очистку, особенно обеззараживание, связывая (нейтрализуя) дезинфектанты и, таким образом, защищая бактерии и вирусы от действия обеззараживающих веществ. Не случайно, в соответствии с рекомендациями ВОЗ, одним из главных условий достижения необходимой степени обеззараживания воды является обеспечение минимально возможной ее мутности (не более 1 НЕФ).

В некоторых случаях прозрачная подземная вода, извлеченная на поверхность, через некоторое время мутнеет. Это происходит вследствие образования гидрата окиси железа или карбоната кальция из гидрокарбонатов:

В первом случае имеет место окисление растворенного в воде железа кислородом воздуха; во втором – отдача свободной углекислоты воздуху. Для здоровья такое помутнение не опасно.

Цветность – это показатель качества, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных химических соединений. Количественно цветность выражается в градусах платино-кобальтовой (хромово-кобальтовой) шкалы. Доброкачественная питьевая вода должна быть бесцветной, т. е. иметь не более 20° цветности.

Цветность природных вод обусловлена, главным образом, присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа, которые окрашивают воду обычно в желтовато-бурый, а при большом их количестве даже в коричневый цвет. Зеленовато-голубую окраску придают воде соли закиси железа и свободная сера, образующаяся в результате окисления сероводорода (в Тбилиси – в банях, в Пятигорске – в санаториях); темный цвет – марганцовые соединения; красный оттенок – сульфобактерии. Сточные воды промышленных предприятий могут окрасить воду в любой цвет в зависимости от химической природы красителя.

Окраска воды, связанная с наличием гумусовых веществ и гидрата окиси железа, вреда для организма не представляет, тем не менее она нежелательна, так как, кроме неприятного эстетического чувства, нередко сопровождается ухудшением ее органолептических свойств. Высокая цветность воды в водоемах снижает содержание растворенного кислорода, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых соединений. Кроме того, гуминовые вещества являются предшественниками образования вредных побочных продуктов хлорирования воды (тригалометанов и других галогенорганических соединений), что рассматривается уже как существенный риск для здоровья.

Совершенно иное значение для оценки качества воды имеет окраска, обусловленная веществами, попавшими со сточными жидкостями. В этом случае она уже одна может дать основание к запрещению использования данной воды для удовлетворения физиолого-гигиенических и нередко хозяйственно-бытовых нужд.

Вкус, привкус и запах. Питьевая вода должна обладать приятным освежающим вкусом и не иметь запаха. Растворенные соли, органические вещества, газы, поступающие в воду с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками, а также вносимые в процессе ее обработки, могут придавать ей тот или иной привкус и запах. Так, например, ионы магния и бария придают воде горький вкус, ионы водорода – кислый, ионы большинства солей – соленый, гумусовые вещества – болотистые привкус и запах. Промышленные и хозяйственно-бытовые стоки нередко придают воде запах хлора, сероводорода, фенолов и хлорфенолов, нефтепродуктов и др.

Некоторые органические вещества могут проявлять или заметно усиливать свой запах после хлорирования воды. Так, запах карболовой кислоты (фенола) исчезает при концентрации 18 мг/л, но после хлорирования воды образующиеся хлорфенольные соединения обнаруживаются в концентрации 0,005 мг/л, т. е. интенсивность запаха возрастает в 3600 раз. Аналогичное «провоцирование» запаха возникает при хлорировании воды, содержащей бензин, эфирные соединения. Данное обстоятельство нередко используется для обнаружения связи подземных вод с различными источниками загрязнений.