Гігієнічна характеристика показників якості води

Органолептичні властивості водиподіляються на 2 підгрупи:1) фізико-органолептичні – сукупність органолептичних ознак, що сприймаються органами чуття і оцінюються за інтенсивністю сприйняття та 2) хіміко-органолептичні –вміст певних хімічних речовин, здатних подразнювати рецептори відповідних аналізаторів і викликати ті чи інші відчуття.

Запах — це здатність наявних у воді хімічних речовин випаровуватись і, створюючи відчутний тиск пари над поверхнею води, подразнювати рецептори слизових оболонок носа і синусних пазух, чим спричиняти відповідне відчуття. Розрізняють: природні (ароматичний, болотяний, гнильний, рибний, трав’яний і т. ін.), специфічні (аптечний) і невизначені запахи.

Смак і присмак — здатність наявних у воді хімічних речовин після взаємодії зі слиною подразнювати смакові сосочки, розташовані на поверхні язика, і зумовлювати відповідне відчуття. Розрізняють солоний, гіркий, кислий і солодкий смаки. Решта — присмаки: лужний, болотний, металічний, нафтопродуктів і т. ін.

Для характеристики інтенсивності запахів, смаків і присмаків води запропоновано п’ятибальну шкалу: 0 — запах (смак, присмак) відсутній, його не виявляє навіть досвідчений одоратор (дегустатор), 1 — дуже слабкий, споживач не виявляє, але відчуває досвідчений одоратор(дегустатор), 2 — слабкий, споживач відчуває тільки тоді, коли звернути на нього увагу, 3 — помітний, споживач легко виявляє і негативно реагує, 4 — чіткий, вода непридатна для вживання, 5 — дуже сильний, відчувається на відстані, через що вода непридатна для вживання.

ДСанПіН 136/1940 інтенсивність запаху та присмаку оцінює за показниками розведення (ПР).

Неприємні запахи, смаки і присмаки води обмежують її споживання і примушують шукати інші джерела, які можуть виявитися небезпечними в епідемічному і хімічному відношенні. Специфічні запах, смак і присмак свідчать про забруднення води внаслідок потрапляння у водойму стічних вод промислових підприємств або поверхневого стоку із сільськогосподарських ланів. Природні запах, смак і присмак свідчать про наявність у воді певних органічних і неорганічних речовин, що утворилися внаслідок життєдіяльності водних організмів (водоростей, актиноміцетів, грибків і т. ін.) та біохімічних процесів перетворення органічних сполук (гумінових речовин), які потрапили у воду з ґрунту. Запах води підземних джерел може бути обумовлений сірководнем, колодязів – деревом зрубу. Ці речовини можуть бути біологічно активними, небайдужими для здоров’я, мати алергенні властивості. Є показниками ефективності очищення води на водопровідних станціях.

Кольоровість — природна властивість води, зумовлена гуміновими речовинами, які вимиваються з ґрунту під час формування поверхневих та підземних водойм і надають воді жовто-коричневого забарвлення. Кольоровість вимірюють у градусах за допомогою спектрофотометрів та фотоколориметрів шляхом порівняння із забарвленням розчинів хромово-кобальтової чи платиново-кобальтової шкали, які імітують кольоровість природної води.

Забруднена вода може мати неприродний колір, зумовлений барвниками, які можуть потрапляти у водойми зі стічними водами підприємств легкої промисловості, деякими неорганічними сполуками як природного, так і техногенного походження. Так, залізо і марганець можуть спричиняти забарвлення води від червоного до чорного, мідь – від блідо-блакитного до синьо-зеленого. Цей показник зветься забарвленням води. Для його вимірювання воду наливають у циліндр з плоским дном, на відстані 4 см від дна розміщують аркуш білого паперу, воду з циліндра зливають доти, доки через її стовпчик аркуш буде сприйматися як білий, тобто доки не зникне забарвлення. Висота цього стовпчика у см і характеризує забарвлення води.

Каламутність — природна властивість води, зумовлена вмістом завислих речовин органічного і неорганічного походження (глини, мулу, органічних колоїдів, планктону і т. ін.). Каламутність вимірюють нефелометрами, спектрофотометрами та фотоколориметрами за імітуючою каоліновою шкалою, яка являє собою набір суспензій білої глини каоліну у дистильованій воді. Каламутністьводи вимірюють в мг/л шляхом порівняння її оптичної щільності зі щільністю стандартних суспензій каоліну, згідно ДСанПіН 383 – в нефелометричних одиницях каламутності (НОК).

Протилежна характеристика води – прозорість – здатність пропускати світлові промені. Прозорість вимірюють за методом Снеллена: воду наливають у циліндр з плоским дном, на відстані 4 см від дна розміщують стандартний шрифт з літерами заввишки 4 мм, завтовшки — 0,5 мм, воду з циліндра зливають доти, поки через її стовпчик можна буде прочитати літери. Висота цього стовпчика у см і характеризує прозорість води.

Кольорова, забарвлена, каламутна вода викликає у людини відчуття відрази, що обмежує її споживання і змушує шукати нові джерела водопостачання. Підвищення забарвлення, каламутності та зниження прозорості може свідчити про забруднення води промисловими стічними водами, котрі містять органічні і неорганічні речовини, які можуть біти шкідливими для здоров’я людини або утворювати шкідливі речовини під час реагентної обробки води (наприклад, хлорування). Вода з високою кольоровістю може бути біологічно активною за рахунок гумінових органічних речовин. Є показниками ефективності освітлення і знебарвлення води на водоочисних спорудах. Завислі і гумінові речовини погіршують знезараження води (перешкоджають механічному проникненню активного хлору в бактеріальну клітину).

Температура суттєво впливає на: 1) органолептичні властивості води (запах, смак і присмаки); вода з температурою понад 25°С зумовлює блювотний рефлекс; за міжнародним стандартом температура не повинна перевищувати 25°С, найкращою визнається вода прохолодної (12–15°С) температури; 2) швидкість і глибину процесів очищення та знезараження води на водопровідних станціях: з підвищенням температури до 20–25°С поліпшуються процеси освітлення і знебарвлення води за рахунок кращої коагуляції, погіршується ефективність фільтрації води через активоване вугілля внаслідок зменшення його адсорбційних властивостей, посилюється дифузія молекул знезаражуючих хлорумісних речовин усередину бактеріальної клітини, тобто покращується знезаражування.

Сухий залишок (мінералізація загальна) — це кількість розчинених речовин, переважно (90 %) мінеральних солей, в 1 л води. Воду з сухим залишком до 1000 мг/л називають прісною, від 1000 до 3000 мг/л – солонуватою, понад 3000 мг/л ­– солоною. Оптимальною вважається мінералізація на рівні 300—500 мг/л. Вода із сухим залишком до 50-100 мг/л є з надто низькою мінералізацією, неприємна на смак, 100—300 мг/л вважається задовільно мінералізованою, 500—1000 мг/л — підвищено, але допустимо мінералізованою.

Солонувата і солона вода неприємна на смак. Вживання такої води супроводжується підвищенням гідрофільності тканин, затримкою води в організмі, зменшенням на 30—60 % діурезу, внаслідок чого підвищується навантаження на серцево-судинну систему, стає тяжчим перебіг ішемічної хвороби серця, міокардіодистрофії, гіпертонічної хвороби, підвищується ризик їх загострення; може спричинити диспепсичні розлади у осіб, котрі змінили місце проживання, внаслідок зміни секреторної і моторної функцій шлунку, подразнення слизових оболонок тонкої і товстої кишок і посилення їхньої перистальтики; сприяє розвитку і тяжкості перебігу сечокам’яної і жовчнокам’яної хвороб.

Систематичне вживання маломінералізованої води призводить до порушення водно-електролітного гомеостазу, яке ґрунтується на реакції осморецептивного поля печінки, що зумовлює підвищений викид натрію в кров і супроводжується перерозподілом води між позаклітинною та внутрішньоклітинною рідиною.

Водневий показник (pН) — природна властивість води, зумовлена наявністю вільних іонів водню. Вода більшості поверхневих водойм має рН у межах від 6,5 до 8,5. рН підземних вод коливається в діапазоні від 6 до 9. Кислими (з рН до 7) є болотяні води, багаті на гумінові речовини. Лужними (з рН понад 7) — підземні води, які містять багато гідрокарбонатів.

Зміна активної реакції води свідчить про забруднення джерела водопостачання кислими або лужними стічними водами промислових підприємств. Активна реакція впливає на процеси очищення і знезаражування води: у лужних водах поліпшується освітлення і знебарвлення за рахунок поліпшення процесів коагуляції; в кислому середовищі прискорюється процес знезаражування води.

Жорсткість загальна — природна властивість води, зумовлена наявністю так званих солей жорсткості, а саме: кальцію і магнію (сульфатів, хлоридів, карбонатів, гідрокарбонатів та ін.). Розрізняють загальну, усунену, постійну й карбонатну жорсткість. Усунена, або гідрокарбонатна, жорсткість зумовлена бікарбонатами Ca²⁺ і Mg²⁺, які під час кип’ятіння води перетворюються на нерозчинні карбонати та випадають у осад за такими рівняннями:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂.

Mg(HCO₃)₂ = MgCO₃ + H₂O + CO₂.

Постійною називають жорсткість, яка залишається після 1 години кип’ятіння води і зумовлена наявністю хлоридів і сульфатів Ca²⁺ і Mg²⁺, які не випадають в осад.

Загальну жорсткість води виражають у мг-екв/л. Раніше користувалися градусами жорсткості: 10° = 0,35 мг-екв/л, 1 мг-екв/л = 28 мг СаО/л = 2,8°.

Вода із загальною жорсткістю до 3,5 мг-екв/л (10°) вважається м’якою, від 3,5 до 7 мг-екв/л (10—20°) — помірно жорсткою, від 7 до 10 мг-екв/л (20—28°) — жорсткою і понад 10 мг-екв/л (28°) — дуже жорсткою.

Вміст солей жорсткості понад 7 мг-екв/л надає воді гіркого смаку. Різкий перехід від м’якої води до жорсткої може призвести до диспепсії. У районах зі спекотливим кліматом користування водою з високою жорсткістю призводить до погіршення перебігу сечокам’яної хвороби. Солі жорсткості погіршують всмоктування жирів внаслідок їхнього омилення і утворення в кишечнику нерозчинних кальцієво-магнезіальних мил. При цьому обмежується надходження в організм ПНЖК, жиророзчинних вітамінів, деяких мікроелементів (вода з жорсткістю понад 10 мг-екв/л підвищує ризик захворювання на ендемічний зоб). Висока жорсткість сприяє виникненню дерматитів внаслідок подразливої дії кальцієво-магнезіальних мил, котрі утворюються при омиленні шкірного сала. З підвищенням жорсткості води ускладнюється кулінарна обробка харчових продуктів (гірше розварюється м’ясо і бобові, погано заварюється чай, утворюється накип на стінках посуду), підвищуються витрати мила, волосся після миття стає жорстким, шкіра грубішає, тканини жовтіють, втрачають м’якість, гнучкість, вентилюючу здатність за рахунок імпрегнації кальцієво-магнезіальних мил.

Тривале користування м’якою водою, збідненою на кальцій, може призвести до його дефіциту в організмі (у дітей, які мешкають у районах з м’якою водою, на зубній емалі утворюються лілові плями, які є наслідком декальцинації дентину; урівська хвороба (хвороба Кашина–Бека), яка є ендемічним полігіпермікроелементозом стронцію, заліза, марганцю, цинку, фтору, виникає в місцевостях з низьким вмістом кальцію в питній воді). Вода з низьким вмістом електролітів, які зумовлюють жорсткість, сприяє розвитку серцево-судинних захворювань.

Хлориди та сульфати широко розповсюджені у природі, складають більшу частину сухого залишку прісних вод. Надходять у воду водойм внаслідок як природних процесів вимивання з грунту, так і забруднення водойми різноманітними стічними водами. Природний вміст хлоридів у воді поверхневих водойм незначний і коливається в межах декількох десятків мг/л. Вода, що фільтрується через солончаковий ґрунт, може містити сотні й навіть тисячі мг хлоридів у 1 л.

Вони впливають на органолептичні властивості води – надають їй солоного (хлориди) чи гіркого (сульфати) смаку. З огляду на велику кількість хлоридів у сечі і поті людини і тварин, в господарсько-побутових стічних водах, рідких побутових відходах, стічних водах тваринницьких та птахівницьких комплексів, поверхневих стоках з пасовиськ їх також використовують як непрямі санітарно-хімічні показники епідемічної безпечності води. Але хлориди, котрі надходять у водойми з стічними водами промислових підприємств, наприклад, металургійних, не мають нічого спільного з ймовірним одночасним органічним та бактеріальним забрудненням.

Залізо. У поверхневих водоймах залізо міститься у вигляді стійкого гуміновокислого заліза (IIІ), в підземних водах — гідрокарбонату двовалентного Fe (II). Після піднімання підземної води на поверхню залізо (II) окислюється киснем атмосферного повітря до Fe (IIІ) з утворенням гідрооксиду заліза (III) за реакцією:

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃.

Гідроксид заліза (III) погано розчиняється і утворює у воді коричневі пластівці, що зумовлює її кольоровість і каламутність. При значному вмісті заліза у воді внаслідок зазначених перетворень вона буде набувати жовто-коричневого забарвлення, ставати каламутною та набувати в’язкого металевого присмаку.

Марганець. В концентраціях, що перевищують 0,15 мг/л, марганець зумовлює забарвлення води в рожевий колір, надає їй неприємного присмаку, зафарбовує при пранні білизну, утворює накип на посуді. Якщо сполуки марганцю (ІІ) у воді піддаються окисленню, то негативний вплив на органолептичні властивості посилюється (при аерації води, яка містить марганцю більше за 0,1 мг/л, буде утворюватись темно-бурий осад MnО₂, при озонуванні з метою знезаражування за рахунок утворення солей Mn⁷⁺ (перманганатів) може виникнути рожеве забарвлення).

Мідь. При концентраціях, що перевищують 5,0 мг/л, мідь надає водопровідній воді відчутного неприємного в’яжучого присмаку. При концентраціях більших за 1,0 мг/л зафарбовується білизна при пранні, спостерігається корозія алюмінієвого та цинкового посуду.

Цинк. Високий вміст у воді цинку погіршує її органолептичні властивості. При концентраціях, що перевищують 5,0 мг/л, сполуки цинку надають воді відчутного неприємного в’яжучого присмаку. При цьому у воді може з’являтись опалесценція та утворюватись плівки при кип’ятінні.

Показники нешкідливості за хімічним складом – це хімічні речовини, які можуть негативно впливати на здоров’я людини, викликаючи розвиток різноманітних захворювань.

Хімічні речовини природного походження (берилій, молібден, миш’як, свинець, нітрати, фтор, селен, стронцій) зумовлюють виникнення ендемічних захворювань. Деякі з них (молібден, селен, фтор) належать до біомікроелементів, вміст яких в організмі не перевищує 0,01 %, але які є есенціальними для людини. Вони обов’язково повинні надходити в організм в оптимальних добових дозах, при недотриманні яких можуть розвинутись або гіпомікроелементози, або гіпермікроелементози. Інші (берилій, миш’як, свинець, нітрати, стронцій) при надмірному надходженні здатні чинити токсичну дію.

Хімічні речовини, що надходять у воду внаслідок промислового, сільськогосподарського і побутового забруднення джерел водопостачання. До них належать важкі метали (кадмій, ртуть, нікель, вісмут, сурма, олово, хром тощо), детергенти (синтетичні миючі засоби або поверхнево активні речовини), пестициди (ДДТ, ГХЦГ, хлорофос, метафос, 2,4-Д, атразин тощо), синтетичні полімери та їх мономери (фенол, формальдегід, капролактам тощо). Їх вміст у воді мусить бути безпечним для здоров’я людей та їх нащадків при постійному протягом усього життя вживанні такої води. Він повинен гарантувати не тільки відсутність гострих та хронічних отруєнь, а й відсутність неспецифічної шкідливої дії, пов’язаної з пригніченням загальної резистентності організму. Він має забезпечувати збереження репродуктивного здоров’я, гарантувати відсутність мутагенної, канцерогенноїї, ембріотоксичної, тератогенної, гонадотоксичної дії та інших віддалених наслідків. Такий вміст ми називаємо гранично допустимою концентрацією (ГДК).

Токсичні хімічні речовини при одночасній наявності у воді здатні чинити на організм людини комбіновану дію, наслідком якої найчастіше є сумація негативних ефектів, тобто адитивна дія. Щоб гарантувати збереження здоров’я в умовах такої комбінованої дії необхідно дотримуватись правила сумаційної токсичності: сума співвідношень фактичних концентрацій речовин у воді до їх ГДК не повинна перевищувати 1:

,

де С₁, С₂, С_n — фактичні концентрації хімічних речовин у води, мг/л.

Показники, що характеризують епідемічну безпечність води,поділяються на 2 підгрупи: санітарно-мікробіологічні та санітарно-хімічні показники.

Санітарно-мікробіологічні показники епідемічної безпечності води. Критерієм безпечності води в епідемічному плані є відсутність патогенних мікроорганізмів – збудників інфекційних хвороб. Однак дослідження води на наявність патогенних мікроорганізмів — це досить тривалий, складний і трудомісткий процес. Тому оцінку епідемічної безпечності води проводять шляхом непрямої індикації можливої присутності збудника, для чого використовують два непрямих санітарно-мікробіологічних показники – загальне мікробне число (ЗМЧ) і вміст санітарно-показових мікроорганізмів.

ЗМЧ – це кількість колоній, які виростають при посіві 1 мл води на 1,5 % м’ясо-пептонний агар після 24 год вирощування за температури 37 °С.

Дуже важливим є виявлення у воді бактерій групи кишкової палички (БГКП), які містяться у випорожненнях людини і тварин. До БГКП належать бактерії родів Echerihia, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter та інші представники родини Enterobacteriaceae, які являють собою грамнегативні палички, не утворюють спор і капсул, зброджують глюкозу і лактозу з утворенням кислоти і газу при температурі 37 °С протягом 24-48 год і не мають оксидазної активності. Селективним для БГКП є поживне середовище Ендо, на якому БГКП ростуть у вигляді темно-червоних колоній з металевим блиском (Е. сoli), червоних без блиску, рожевих або прозорих з червоним центром або краями колоній.

Наявність БГКП у воді свідчить про колишнє фекальне забруднення і відповідно — про можливу контамінацію води патогенними мікроорганізмами кишкової групи. Кількісно наявність БГКП характеризується двома показниками: індексом БГКП і титром БГКП. Індекс БГКП (колі-індекс) — це кількість бактерій групи кишкових паличок в 1 л води, титр БГКП (колі-титр) — це найменша кількість досліджуваної води в мл, в якій виявляють одну БГКП.

Санітарно-хімічні показники епідемічної безпечності водисвідчать, насамперед, про наявність у воді органічних речовин та продуктів їхнього руйнування, що опосередковано свідчить про ймовірність її епідемічної небезпеки. Це спостерігається при забрудненні води водойм господарсько-побутовими стічними водами, стоками тваринницьких та птахівницьких комплексів тощо. Найбільш показовими з них є приведені далі.

Перманганатна окиснюваність — це кількість кисню (в мг), що потрібна для хімічного окислення легко окислюваних органічних і неорганічних (солей Fe (II), H₂S, амонійних солей, нітритів) речовин, які містяться в 1 л води. Окислювачем при цьому є KMnO₄. Найменшу перманганатну окиснюваність має артезіанська вода – до 2 мг О₂ на 1 л. У воді шахтних колодязів цей показник досягає 2-4 мг О₂ на 1 л, у воді відкритих водоймищ може бути 5-8 мг О₂ на 1 л і більше.

Біхроматна окислюваність, або хімічна потреба в кисні (ХПК) — це кількість кисню (в мг), яка потрібна для хімічного окислення всіх органічних і неорганічних відновників в 1 л води. Окислювачем при цьому є K₂Cr₂O₇. Чисті підземні води мають ХПК в межах 3-5 мг/л, поверхневі – 10-15 мг/л.

Біохімічна потреба у кисні (БПК) — це кількість кисню (в міліграмах), яка потрібна для біохімічного окислення (за рахунок діяльності мікроорганізмів) органічних речовин, що містяться в 1 л води, при температурі 20 °С протягом або 5 діб (БПК₅), або 20 діб (БПК₂₀). БПК₂₀ ще називають повною БПК (БПК_пов.).

Що забрудненіша вода органічними речовинами, то вищі її БПК. БПК₅ у воді дуже чистих водойм менше за 2 мг О₂/л (БПК₂₀ менше за 3 мг О₂/л), у воді відносно чистих водойм — 2—4 мг О₂/л (БПК₂₀ 3—6 мг О₂/л), у воді забруднених водойм — понад 4 мг О₂/л (БПК₂₀ більше 6 мг О₂/ л).

Розчинений кисень – кількість кисню, що міститься в 1 л води. Має значення для характеристики санітарного режиму відкритих водойм. Кисень повітря дифундує у воду і розчиняється в ній. Деяка кількість кисню утворюється внаслідок життєдіяльності хлорофільних водоростей. Поряд із збагаченням води киснем він витрачається на біохімічне окислення органічних речовин (процеси самоочищення водойми) і дихання аеробних гідробіонтів, зокрема риб. Аби не порушувалися процеси самоочищення і не гинули гідробіонти, вміст кисню у воді водойми не повинен бути менше ніж 4 мг/л. При надходженні у водойму стічних вод, які містять велику кількість органічних речовин, підвищується БПК і зменшується розчинений кисень, який витрачається на окислення органіки.

Азот амонійних солей, нітритів і нітратів. Джерелом азоту у природних водах є розкладені білкові залишки, трупи тварин, сеча, фекалії. Внаслідок процесів самоочищення водойми складні азотовмісні білкові сполуки і сечовина мінералізуються з утворенням амонійних солей, які в подальшому окислюються спочатку до нітритів і кінець кінцем до нітратів. Так само відбувається й самоочищення водойми від органічних азотовмісних забруднюючих речовин, що потрапляють у водойму у складі різноманітних стічних вод та поверхневого стоку.

В чистих природних водах поверхневих і підземних водойм вміст азоту амонійних солей перебуває в межах 0,01-0,1 мг/л. Як проміжний продукт подальшого хімічного окислення амонійних солей нітрити містяться у природній воді у дуже незначних кількостях – 0,001-0,002 мг/л. Якщо їх концентрація перевищує 0,005 мг/л, то це є важливою ознакою забруднення джерела. Нітрати є кінцевим продуктом окислення амонійних солей. Наявність їх у воді за відсутності аміаку і нітритів свідчить про порівняно давне надходження у воду азотовмісних речовин, які встигли мінералізуватися. У чистій природній воді вміст азоту нітратів не перевищує 1-2 мг/л. У ґрунтових водах може спостерігатися більш високий вміст нітратів внаслідок їх міграції з ґрунту у разі його органічного забруднення, або інтенсивного використання азотних добрив.