Требования к составу и свойствам воды. Загрязнение воды связано не только с присутствием в ней токсичных или дурнопахнущих веществ, но и с изменением ряда других физико-химических показателей

Загрязнение воды связано не только с присутствием в ней токсичных или дурнопахнущих веществ, но и с изменением ряда других физико-химических показателей. В водных экосистемах имеют значение режимы таких экологических факторов, как содержание взвешенных веществ, минеральный состав, растворенный кислород, температура, рН и др. (табл.3).

Состав и свойства воды в створах водопользования ни по одному из названных показателей не должны превышать установленных нормативов. В случае использования водного объекта для различных нужд приоритетными являются более жесткие требования в ряду одноименных показателей.

Предприятие, имеющее сточные воды, несет ответственность за превышение тех или иных показателей качества воды в водном объекте и обязано обеспечивать их соблюдение с помощью совокупности инженерных и организационных мероприятий. Понятно, что в реальных условиях возникает немало сложностей, связанных, например, с гидрологическими особенностями водного объекта: профилем дна, извилистостью реки, глубиной, благоприятным по водности режимом и др. Так, разбавление примесей зависит от расхода воды в реке, который периодически меняется в разное время года и в разные годы. Кроме того, в воде уже могут присутствовать одноименные примеси от предприятий, расположенных выше по течению, которые образуют фоновое загрязнение.

Табл. 6.1- Некоторые общие требования к составу и свойствам воды

Специфическая форма последствий загрязнения — перерасход кислорода в воде в результате его потребления на окисление примесей, дыхание размножающихся массово организмов (в первую очередь — сине-зеленых водорослей). Мерой угрозы эвтрофикации служат характеристики потребления кислорода как в сточных, так и в природных водах. Они называются химическим и биохимическим потреблением кислорода (ХПК и БПК). Подробно эти вопросы рассматриваются в специальных курсах, и мы ограничиваемся здесь лишь их нормативными определениями, необходимыми для рассмотрения в дальнейшем некоторых вопросов, связанных с экологией.

Наличие взвешенных частиц определяет степень прозрачности воды (или, напротив, ее мутность). Взвешенные в питьевой воде вещества не только портят вкус воды, но и служат благоприятной средой для развития болезнетворных бактерий. Поэтому нормы строго ограничивают содержание взвесей в водопроводной воде: их концентрация не должна превышать 1,5 мг/л.

Запрещаются к спуску взвеси со скоростью выпадения в осадок более 0,2 мм/с (для водохранилищ) и более 0,4 мм/с (для проточных водоемов).

Запах - здатність наявних у воді хімічних речовин випаровуватися і, створюючи тиск пари надповерхнею води, дратувати рецептори слизових оболонок носа і пазух, обумовлюючи відповідні відчуття. Характер та інтенсивність запаху визначають по відчуттю сприйманого запаху. Розрізняють дві групи запахів: запахи природного та штучного походження. Зазвичай характер запаху води описується термінами, представленими в табл. 6.2.

Таблиця 6.2 - Шкала оцінки характеру запахів

Інтенсивність запаху питної води оцінюється за 5-ти бальною системою, представленої в табл. 6.3. Згідно СанПіН 2.1.4.1074-01 «Питна вода», запах води не повинен перевищувати 2 балів.

Таблица 6.3 – Классификация интенсивности запаха

Обычно выделяют такие виды запахов: ароматный (цветочный, огуречный), землистый, болотный, гнилой, древесинный, запах плесени, хлорный, нефтяной, фенольный, сероводородный, неопределенный (т.е. непохожий ни на один из перечисленных).

Запах воды, подвергнутой хлорированию, определяют через 30 мин после введения хлора.

Вкусводы различают: сладкий, горький, кислый, соленый. Все остальные вкусовые ощущения квалифицируются как привкусы.

Таблица 6.3 – Классификация интенсивности вкуса

Визначення присмаку. Питна вода повинна бути приємною, мати освіжаючий смак без будь-якого стороннього присмаку.

Смак води залежить від мінерального складу води, температури її і розчинених газів.

Розрізняють чотири основних смакових відчуття: солоне, кисле, солодке, гірке. Всі інші смакові відчуття називаються присмаками (лужний, металевий, хлорний, терпкий і т.д.).

Визначення смаку і присмаку проводиться у свідомо безпечної води при температурі 20о С. У сумнівних випадках воду кип'ятять протягом 5 хв і охолоджують.

Присмак питної води не повинен перевищувати 2 балів

Кольоровість - природна властивість води, обумовлене наявністю гумінових речовин, які утворюються при руйнуванні органічних сполук і надають їй забарвлення від жовтуватого до коричневого кольору.

Кольоровість води визначають фотометричним шляхом порівняння проб випробуваної води до стандартів, що імітують кольоровість природної води.

Цветность (Кольоровість) воды определяют колориметрически, сравнивая ее с эталонной шкалой, имитирующей эту цветность; при этом используют платинокобальтовую или кобальто-бихроматную шкалу. Окраска питьевой воды не должна превышать по этим шкалам 20 усл. градусов. (В отдельных случаях допускается до 35°). Один градус цветности отвечает содержанию в 1 л раствора 2,49 мг хлорплатината калия и 2,018 мг хлорида кобальта.

Более точным и объективным методом оценки цветности может быть использование спектров поглощения воды.

Влияние температуры в водной среде связано с растворимостью кислорода, как и других газов. Так, для пресной воды растворимость при 0^оС равна 10,2 мл О₂/л, при 30°С - 5,5 мл/л и отсюда при более высокой температуре содержание кислорода понижается еще больше. Поэтому с увеличением температуры ухудшаются условия для дыхания водных организмов. Повышение температуры воды водоемов сопровождается резким увеличением активности бактерий, в том числе патогенной микрофлоры, для которой температура 37°С является оптимальной. Увеличение температуры влияет на токсичность железа, марганца, ионов аммония и нитратов, приводит к повышению чувствительности биологических систем к ДДТ и металлам, уменьшению выживаемости рыб в присутствии аммиака, цианидов, тяжелых металлов и увеличению токсичности хлорорганических пестицидов и гербицидов.

С повышением температуры чувствительность многих живых организмов к другим видам загрязнения увеличивается. В слишком теплой воде погибает икра некоторых рыб, другие же, к примеру лосось, вообще не нерестятся.

Возможен буйный рост водорослей, поглощающих кислород. Так, на Атлантическом и Тихоокеанском побережьях появляется зона «цветения» вследствие бурного развития и размножения микроскопических жгутиковых водорослей (1 млн. шт. в 1 л воды). Некоторые жгутиконосцы выделяют в воду токсины в 80 раз сильнее яда кобры. После «красных приливов» отравление получают десятки тысяч людей, употребляющих в пищу морепродукты.

Для некоторых промысловых рыб пороговые (летальные) температуры составляют 37,0-37,8^оС, а для большинства водных организмов гибельна и температура 25-35^оС.

Температура воды влияет на нерест миграции рыб. Причем для каждого вида рыб в зависимости от стадии их развития существуют определенные диапазоны температур. Так, при температуре 15-18°С у Калифорнийского побережья вылавливали на 36% больше тунца, чем при 21-24°С. Анчоус у побережья Перу отлично ловится при температуре 14-18°С, а при ее повышении уловы резко падают. В тоже время при 20-28°С возрастает добыча сардины.

Оптимальные температуры нереста: для трески - 2,5-3°С, камбалы - 4-7°С, скумбрии - 12-15°С, макрели - 10-16°С, сардины - 9-19°С. сельди - 3-12°С.

В связи с повышением температуры замедляется подвижность рыб, а, следовательно, и ухудшаются возможности питания.

В этой связи в промышленно развитых странах устанавливают ограничения допустимого повышения температуры воды в водоемах. В Украине - это не >28 С в рыбохозяйственных водоемах в контрольном створе (т.е. не более 500 м от места выпуска).

Именно ограничение повышения температуры водоемов позволяет поддерживать другой показатель — содержание растворенного кислорода, которое в любой период года не должно быть менее 4 мг/л.

При повышении температуры происходит ускорение накопления в конечных звеньях пищевых цепей таких токсических веществ, как ДДТ и I/XB, а также тяжелых металлов - Pb, Hg, Cd, Co, Ni.

Показателем загрязнения водоемов органическими загрязнителями является биохимическая потребность воды в кислороде (БПК), которая представляет количество кислорода (мг/л), израсходованное в определенный промежуток времени на собственно биохимическое окисление (разложение) нестойких органических соединений (за исключением процессов нитрификации).

БСК (біологічне споживання кисню) — кількість кисню, що ви­трачається за певний проміжок часу на аеробне біохімічне окислення нестійких органічних сполук, які містяться в аналізованій воді.

БПК может быть выражена за 2, 5, 8, 10, 20 суток и БПК_полн. По величине БПК можно судить о количестве органических веществ, содержащихся в воде.

В загрязненных водоемах БПК может достигать 50 мг/л. Близкий к БПК другой показатель ХПК - представляет количество кислорода, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде (определяется бихроматным методом). По соотношению БПК_ПОЛН/ХПК судят об эффективности биохимического окисления веществ. Чем глубже происходит окисление данной примеси, тем выше показатель БПК/ХПК. При отношении БПК_ПОЛН/ХПК - 0,5 и более вещества поддаются биохимическому окислению.

Биохимический показатель является параметром, необходимым для расчета и эксплуатации промышленных сооружений для очистки сточных вод. Его значение колеблется в широких пределах для различных групп сточных вод. Промышленные сточные воды имеют низкий биохимический показатель (0,05-0,3), бытовые сточные воды - свыше 0,5.

Одним из наиболее важных показателей для воды является содержание различных примесей в виде неорганических и органических соединений. Количество таких нормируемых загрязнителей постоянно растет. Так, в 1944 г. в СССР нормировалось содержание в воде 13 соединений, в 1960 - 70, 1967 -180, 1973 - 250, 1980 - 500, 1985 -2500. Рассматривая примеси питьевой воды, способные оказывать влияние на здоровье человека, основной упор приходится сделать на вещества, попадающие в воду в связи с хозяйственной деятельностью антропогенные загрязнения. Правда, некоторые из них, прежде всего металлы, могут попадать в воду как в связи с природными процессами, так и с антропогенными воздействиями на окружающую среду.

Так, например железо может содержаться в воде водоисточника, но попадать в питьевую воду оно может и как продукт коррозии металлических трубопроводов; алюминий может также содержаться в воде водоисточника (как один из наиболее распространенных металлов земной коры!), однако он может оказаться в воде в связи с применением его соединений для коагуляции воды на водопроводных станциях (при очистке воды).

Отечественная санитарная токсикология рассматривает, как правило, вредоносное действие металлов, количества которых превышают установленные ПДК (применительно к фтору рассматривается и недопустимость малых его концентраций!). Обычно токсический эффект действия металлов, содержащихся в воде, развивается постепенно, поскольку и повышенные концентрации этих веществ в воде сравнительно малы, чтобы вызвать острое отравление. Например, бытует мнение, что применение в древнем Риме свинцовых водопроводных труб и, следовательно, использование питьевой воды с повышенной концентрацией свинца привело к массовым хроническим интоксикациям и повлияло на судьбу целой цивилизации.