 |
Задание для самостоятельной работы
|
|
|
|
С. В. Мараховская
КАЧЕСТВО ВОДЫ
(ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА,
МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ)
Методические рекомендации
 |
Минск 2005
УДК 614.777 (075.8)
ББК 51.21 я 73
М 25
Утверждено Научно-методическим советом университета
в качестве методических рекомендаций 15.06.2005 г., протокол № 9
Автор канд. мед. наук С. В. Мараховская
Рецензенты: доц. каф. гигиены и медицинской экологии Белорусской медицинской академии последипломного образования, канд. мед. наук С. П. Бобровских; доц. каф. гигиены труда, канд. мед. наук И. П. Семенов
Мараховская, С. В.
М 25 Качество воды (гигиеническая оценка, методы улучшения): метод. рекомендации /
С. В. Мараховская. – Мн.: БГМУ, 2005. – 24 с.
Приводятся нормативы принятого и ныне действующего в нашей республике СаНПиН (1999 г.), изучение которых помогает студентам понять важность проблемы обеспечения населения качественной водой.
Рассматриваются методы улучшения качества воды и методики определения соответствия качества воды действующему СаНПиНу.
Предназначается студентам 3-го курса всех факультетов.
УДК 614.777 (075.8)
ББК 51.21 я 73
© Оформление. Белорусский государственный
медицинский университет, 2005
Общее время занятий: 4 учебных часа
Мотивационная характеристика темы. На сегодняшний день питьевая вода является одним из основных источников переноса различных заболеваний. Отсюда вытекает важнейшая задача гигиены водоснабжения — обеспечение населения доброкачественной водой в достаточном количестве. По данным ВОЗ, ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Поэтому врачи, независимо от профиля, должны знать, какие заболевания могут передаваться через воду и вода какого качества необходима для удовлетворения физиологических нужд организма.
|
|
|
Цель занятия: студенты должны ознакомиться с требованиями к питьевой воде и научиться оценивать данные анализов воды как возможного источника заболеваний, вызванных бактериями, вирусами, простейшими или паразитарными агентами, а также изменением химического состава различных водоисточников в результате загрязнений промышленными и сельскохозяйственными отходами.
Задачи занятия:
1. Ознакомиться с требованиями к воде централизованного и местного водоснабжения.
2. Закрепить знание заболеваний, источником которых служила вода, содержащая патогенные бактерии, вирусы, простейшие и паразитарные агенты.
3. Обратить внимание на заболевания, возникающие при употреблении воды, содержащей различные химические вещества в количествах, превышающих допустимые.
4. Уметь давать рекомендации по профилактике заболеваний, связанных с воздействием водных факторов (передачей возбудителей инфекционных заболеваний через питьевую воду, неблагоприятным химическим составом воды), намечать меры по улучшению качества воды.
Требования к исходному уровню знаний: Для полного усвоения темы необходимо повторить:
ü из биологии — паразитарные и простейшие агенты, способные попадать в организм человека с водой, вызывая при этом заболевания;
ü микробиологии — патогенные бактерии и вирусы, продолжительность жизни которых в воде достаточно велика и, при этом, попадая в организм человека с водой, они способны вызывать заболевания;
ü физиологии — физиологическое значение воды для организма;
ü из химии — механизм бактерицидного действия хлора и механизм действия коагулянтов.
Контрольные вопросы из смежных дисциплин:
1. Физиолого-гигиеническое значение воды.
2. Роль воды в распространении инфекционных заболеваний.
|
|
|
3. Вода как фактор заболеваний неинфекционной природы.
Контрольные вопросы по теме занятия:
1. Общие требования к качеству питьевой воды.
2. Гигиеническое значение физических и органолептических свойств воды.
3. Причины, обусловливающие наличие в воде аммиака, аммонийных солей, нитритов и нитратов и санитарное значение наличия их в воде.
4. В чём заключается процесс минерализации органических веществ в водоёмах? Какие химические показатели свидетельствуют о свежем и давнем загрязнении воды?
5. Показатели наличия в воде органических веществ.
6. Что следует понимать под термином «улучшение качества воды»?
7. Методы улучшения качества воды.
8. Физические методы обеззараживания воды, преимущества и недостатки каждого из них.
9. Химические методы улучшения качества воды, преимущества и недостатки.
10. Коагуляция, отстаивание, фильтрация — сущность, выбор дозы коагулянта.
11. Хлорпотребность, хлорпоглощаемость воды.
12. Остаточный хлор, санитарное значение, сущность определения.
13. Специальные методы обработки воды.
УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ
Источниками воды для системы хозяйственного питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объекты (реки, озёра, водохранилища) и запасы подземных вод (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные грунтовые воды), характеризующиеся непостоянным режимом, который целиком зависит от гидрометеорологических факторов — частоты выпадания и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные колебания по сезонам уровня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунтовых вод. Химический состав подземных вод формируется под воздействием химического (выщелачивание, сорбция, ионный обмен, образование осадка) и физико-химического (перенос фильтрующих пород, смещение, поглощение и выделение газов) процессов. В подземных водах найдено около 70 химических элементов. Наибольшее значение для хозяйственно-питьевого водоснабжения имеют фтор, железо, соли жёсткости — сульфаты, карбонаты и бикарбонаты магния и кальция. Характерной особенностью межпластовых вод является отсутствие в них растворённого в воде кислорода.
Постоянство солевого состава воды — важнейший признак санитарной надёжности водоносного горизонта.
|
|
|
Общими свойствами поверхностных водоисточников являются:
1) низкая минерализация;
2) большое количество взвешенных частиц;
3) высокий уровень микробного загрязнения;
4) колебания расхода воды в зависимости от времени года и метеорологических условий;
5) чрезмерное развитие микроскопических водорослей (т. ч. цветение, ухудшающее органолептические свойства воды и придающее ей аллергическое действие);
6) интенсивное техногенное загрязнение в результате сброса промышленных и сельскохозяйственных сточных вод.
Таким образом, вода открытых водоисточников в 100 % случаев нуждается в улучшении качества. Вода подземных источников, особенно грунтовая, часто также не соответствует предъявляемым требованиям.
Для обеспечения населения водой применяется два вида водоснабжения — местное (децентрализованное) и централизованное. Их основное отличие — способ водоразбора. При местном водоснабжении вода разбирается непосредственно из водоисточника (колодца). При централизованном водоснабжении (водопровод) воду забирают из водоисточников механическим путём и по сети труб доставляют под давлением к месту потребления.
Централизованное водоснабжение, качество воды в котором регламентируется ГОСТом, преобладает в городах и городских посёлках. В сельской местности наиболее распространено децентрализованное водоснабжение с использованием неглубоких индивидуальных колодцев. Качество воды в них регламентируется санитарными нормами.
Требования к качеству воды можно разделить на три группы:
1) безопасность в эпидемическом отношении;
2) безвредность по химическому составу;
3) благоприятные органолептические свойства.
При оценке органолептических свойств воды определяют прозрачность, цветность, вкус, запах — показатели, которые в первую очередь могут настораживать потребителя.
Оценивая химический состав воды, надо помнить, что некоторые показатели являются природными (жёсткость, фтор, железо, йод), некоторые появляются или в результате загрязнений (сточные воды), или от избыточного применения средств улучшения качества воды (коагулянты, флокулянты).
|
|
|
Особое место занимает группа показателей, являющихся косвенным признаком фекального загрязнения воды, — определённых нестойких органических веществ в воде и продуктов их распада — солей аммония, нитритов и нитратов.
Следует учесть, что относительно невысокие концентрации, в которых эти соединения находятся в воде, сами по себе особого вреда для человека не представляют, но указывают на загрязнение воды органическими веществами животного (иногда растительного) происхождения. В эту группу можно отнести определение солей сернокислых и фосфорнокислых, а также хлоридов, которые служат характерным признаком загрязнения воды мочой и фекалиями.
То есть, оценка качества воды по химическому составу важна с одной стороны, как возможный источник различных заболеваний, вызванных высоким содержанием тех или иных химических элементов (йод, фтор, алюминий, хлорорганические углеводороды, хлориды, сульфаты, бор, бром, азот- и хлорсодержащие соединения), с другой стороны, как показатели загрязнения воды экскрементами человека и животных. Инфекционные заболевания, вызываемые поступившими при этом в воду патогенными бактериями, вирусами и простейшими или паразитарными агентами, представляет собой наиболее типичный и распространённый фактор риска для здоровья, связанный с питьевой водой. Инфекционная заболеваемость, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн случаев в год. Учитывая этот фактор, можно сделать вывод о том, что вода, предназначенная для питья, приготовления пищи или для личной гигиены не должна содержать организмы, патогенные для людей.
Получение воды, не содержащей патогенных агентов, обеспечивается:
1) выбором незагрязнённых водоисточников;
2) эффективной очисткой и обеззараживанием воды (в случае её загрязнения фекалиями людей и животных);
3) гарантией того, что подготовленная вода не будет загрязнена в распределительной сети при подаче потребителю.
В качестве бактерии-индикатора фекального загрязнения взята эшерихия коли, которая в большей мере удовлетворяет следующим требованиям:
1) присутствует в больших количествах в фекалиях людей и теплокровных животных;
2) быстро обнаруживается с помощью простых методов;
3) не развивается в природной воде;
4) её персистентность в воде и степень удаления при очистке воды аналогичны таким же показателям для патогенов водного происхождения.
Однако, так как энтеровирусы и покоящиеся стадии криптоспоридиум, джардио, амёб и других паразитарных организмов обладают большей устойчивостью по сравнению с бактериями, то отсутствие кишечной палочки не обязательно указывает на отсутствие перечисленных возбудителей.
|
|
|
Таким образом, проблема качества питьевой воды имеет особую актуальность и значимость для жизнеобеспечения и охраны здоровья населения. Загрязнённая вода — причина массовых заболеваний, повышенной смертности, особенно детской, вызывающая рост социальной напряжённости. Результатом изысканий с целью гарантированного обеспечения безопасности и безвредности питьевой воды стал, в частности, выпуск нового издания «Руководство ВОЗ по контролю качества питьевой воды» с существенно расширенным и скорректированным перечнем нормируемых показателей и подготовка Директивы Европейского сообщества по вопросам качества воды, предназначенной для питьевых нужд, с регламентацией широкого круга нормативов, организованных форм и методов контроля. Для достижения установленных норм вода нуждается в очистке.
Очистка включает в себя следующие процессы:
Ø хранение;
Ø осаждение или удаление механических примесей, предварительная фильтрация;
Ø последующая фильтрация;
Ø обеззараживание.
Хранение — во время накопления воды в озёрах или водохранилищах микробиологическое качество воды существенно улучшается в результате отстаивания, бактерицидного действия УФ-излучения в поверхностных слоях, истощения питательных веществ для бактерий и деятельности конкурентных антагонистических организмов. При этом снижение содержания бактерий-индикаторов фекального загрязнения, сальмонелл и энтеровирусов составляет около 90 %, являясь наибольшим в летнее время с периодом сохранения в воде около 3–4 недель.
Если вода не проходила названные нормы хранения, производится предварительное обеззараживание. Это уничтожает живые биологические формы и снижает количество фекальных бактерий и патогенных штаммов бактерий, способствуя, кроме того, удалению водорослей во время коагуляции и фильтрации. Недостаток обеззараживания заключается в том, что когда хлор используется в большом количестве, могут образовываться хлорсодержащие органические соединения и биологически разлагаемый органический углерод.
▪ Осаждение или удаление механических примесей.
Фильтрование через мелкопористые фильтры со средним диаметром отверстий 30 мкм является эффективным способом удаления большого количества микроводорослей и зоопланктона, которые могут забивать фильтры или даже проникать через них. Этот процесс оказывает малое влияние на уменьшение количества фекальных бактерий и кишечных патогенов, прежде всего, из-за меньших размеров бактерий по сравнению со стандартной величиной пор фильтров.
▪ Коагуляция, флоккуляция и осаждение.
Коагуляция — процесс укрупнения, агрегации коллоидных и диспергированных примесей воды, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного происхождения. Коагуляция завершается образованием видимых невооружённым глазом агрегатов — хлопьев — крупных коацерватов. Образующиеся хлопья подвергаются осаждению, поглощая и захватывая природные окрашенные вещества, минеральные частицы и вызывая значительное снижение мутности и содержания простейших бактерий и вирусов. Для ускорения процесса коагуляции применяют, так называемые флоккулянты — высокомолекулярные синтетические соединения анионового и катионового типа.
Цель осаждения — сделать возможным оседание образующихся коацерватов и тем самым снизить концентрацию взвешенных твёрдых веществ, которые должны удаляться фильтрами. Быстрая и медленная фильтрация при правильной загрузке обеспечивает наибольшее улучшение качества воды при любом обычном способе очистки воды. Бактерии удаляются на 98–99 % и более. Содержание Е.coli снижается в 1000 раз, а удаление вирусов ещё больше. Медленная фильтрация через песок также очень эффективна при удалении паразитов (гельминтов и простейших).
Необходимо отметить, что при фильтрации происходит сорбция бактерий и вирусов на поверхности взвешенных частиц и хлопьев и совместное осаждение в отстойнике или порах фильтрующей загрузки. Часть бактерий и вирусов, оставаясь в воде свободными, проникает через очистные сооружения и содержится в фильтрованной воде.
Для создания надёжного и управляемого последнего барьера на пути возможной передачи через воду бактериальных и вирусных болезней применяется её обеззараживание. Для этого широко используются реагентные (хлорирование и озонирование) и безреагентные (УФ-излучения, воздействие гамма-лучами и другие методы).
Во многих странах для обеззараживания широко используется хлорирование. Обеззараживающий эффект оказывает гипохлоридный ион OCl – и недиссоциированная хлорноватистая кислота.
Процесс обеззараживания воды проходит в 2 стадии:
▪ обеззараживающий агент диффундирует внутрь бактериальной клетки;
▪ вступает в реакцию с энзимами клетки.
Скорость процесса зависит от кинетики диффузии обеззараживающего агента внутрь клетки и кинетики отмирания клетки в результате их метаболизма. Поэтому скорость обеззараживания возрастает:
Ø с увеличением концентрации обеззараживающего вещества в воде;
Ø повышением её температуры;
Ø с переходом обеззараживающего агента в недиссоциируемую форму, поскольку диффузия молекул через мембрану клетки происходит быстрее, чем гидратированных ионов, образующихся при диссоциации.
Эффективность обеззараживания снижается при наличии в воде органических веществ, способных к реакциям окисления-восстановления и других возможных восстановителей, а также коллоидных и взвешенных веществ, обволакивающих бактерии и мешающих контакту с ними обеззараживающего агента.
Интегральным показателем свойств воды, мешающих обеззараживанию, является хлорпоглощаемость, измеряемая количеством хлора, необходимого для окисления имеющихся в воде восстановителей. Она прямо пропорциональна дозе хлора и времени контакта.
На эффективность хлорирования оказывает влияние ряд факторов:
· биологические особенности микроорганизмов;
· бактерицидные свойства препаратов хлора;
· состояние водной среды;
· условия, в которых происходит обеззараживание.
Оптимальная доза активного хлора составляется из его количества, необходимого для удовлетворения хлорпоглощаемости воды, оказания бактерицидного действия и некоторого количества, так называемого, остаточного хлора, присутствующего в обеззараженной воде и свидетельствующего о завершении процесса обеззараживания.
Остаточный хлор, наряду с коли-индексом, служит косвенным показателем безопасности воды в эпидемиологическом отношении. Количество остаточного хлора нормируется СанПиН на разном уровне в зависимости от его состояния: для связанного (хлораминного) хлора — 0,8–1,2 мг/л. Для свободного (хлорноватистая или хлорная кислота — гипохлоридный ион) — 0,3–
0,5 мг/л. В указанном диапазоне концентраций остаточный хлор не изменяет органолептические свойства и в то же время может быть точно определён аналитическими методами. Содержание остаточного хлора нормируется в воде на выходе с водопроводной станции, после резервуаров чистой воды. Хлорированию, как методу обеззараживания воды, присущи некоторые недостатки:
· необходимость соблюдения многочисленных требований по технике безопасности;
· продолжительное время контакта для достижения обеззараживающего эффекта;
· образование в воде хлорорганических соединений, небезразличных для организма.
Однако уровень содержания побочных продуктов обеззараживания может быть снижен за счёт оптимизации технологии очистки. Удаление органических веществ перед обеззараживанием снижает вероятность образования потенциально опасных побочных продуктов, таких, как: хлорат, хлорит, хлорфенолы, тригалометаны (бромоформ, дибромхлорметан, хлороформ).
Одним из перспективных методов обеззараживания является озонирование. Преимущество озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в воде соединений, подобных хлорорганическим, улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта (до 10 мин). Озон более эффективен по отношению к патогенным простейшим, присутствующим в воде (лямблии, дизентерийная амёба). Однако широкое внедрение озонирования в практику обработки воды сдерживается высокой энергоёмкостью процесса получения озона.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Определение физических и органолептических свойств воды
Определение запаха воды
Техника исследования. Берут пробу воды, взбалтывают её и, открыв пробку, определяют в ней запах. Для усиления запаха 100 мл исследуемой воды наливают в колбу, накрывают часовым стеклом, подогревают до 50–60º, после чего колбу снимают с огня, воду взбалтывают, отнимают часовое стекло и определяют характер запаха.
По принятой классификации запахи воды характеризуются терминами: землистый (запахи влажной земли), болотный (запах торфа), аптечный (запах йодоформа), навозный, хлорный, сероводородный и т. д.
Интенсивность запаха выражается по пятибалльной системе в таблице 1.
Таблица 1
Определение интенсивности запаха воды
| Описательное определение | Балл | Интенсивность |
| Запах совсем не ощущается | Нет | |
| Запах, обычно не замечаемый, но обнаруживаемый привычным наблюдателем | Очень слабый | |
| Запах, обнаруживаемый, если обратить на него внимание потребителя | Слабый | |
| Запах, легко замечаемый. Может вызвать неодобрительные отзывы о воде | Заметный | |
| Запах, обращающий на себя внимание. Может заставить воздержаться от питья | Отчётливый (сильный) | |
| Запах настолько сильный, что вода совершенно не пригодна для питья | Очень сильный |
Нормы: централизованное водоснабжение — 2 балла, местное — 3 балла.
Определение вкуса воды
Для определения вкуса воду набирают в рот маленькими порциями, держат во рту несколько секунд и определяют вкус, не проглатывая её. Характеристику вкусового ощущения или привкуса описывают соответственно ощущению. Интенсивность вкуса и привкуса оценивается по пятибалльной системе:
никакого привкуса — 0 баллов;
очень слабый — 1 балл;
слабый — 2 балла;
заметный — 3 балла;
отчётливый — 4 балла;
очень сильный — 5 баллов.
Техника исследования. Вкус заведомо безвредной воды водопроводной, артезианских скважин, ключей и т. д. рекомендуется определять в момент взятия пробы воды. В случае подозрения на загрязнение определение вкуса производится в прокипячённой воде, остуженной до 11–15º.
Нормы: централизованное водоснабжение — 2 балла, местное — 3 балла.
Определение цветности воды
Для определения цвета исследуемую воду наливают в химический стеклянный стакан и рассматривают при дневном рассеянном освещении. Степень окраски воды характеризуется следующими терминами: бесцветная, слабо желтоватая, светло-желтоватая, жёлтая.
Количественное определение цветности проводится путём сравнения цвета исследуемой воды со шкалой стандартных растворов и выражается в условных градусах данной шкалы (табл. 2).
Таблица 2
Стандартная шкала для определения цветности
| Номер цилиндра | ||||||||||||
| Градусы цветности |
Техника исследования. В цилиндр наливают 100 мл профильтрованной исследуемой воды, смотрят сверху вниз в цилиндр на белом фоне и подбирают в стандартной шкале цилиндр, окраска раствора в котором соответствует цвету исследуемой воды.
Нормы: централизованное водоснабжение — 20º, местное — 30º.
Определение прозрачности воды
Техника исследования. Исследуемую воду хорошо взбалтывают и наливают в цилиндр. Под цилиндр кладут предметное стекло, на которое наклеен шрифт Снеллена. Затем постепенно выпускают воду через кран, находят максимальную высоту столбика воды, через который можно читать текст шрифта. Эта высота оставшегося столба воды, обозначенная в см, и выразит степень прозрачности.
Нормы: централизованное водоснабжение — 30 см, местное — 30 см.
Химический анализ воды
Определение реакции воды
Определение проводится электрометрическим методом стеклянными электродами.
Нормы: 6–9 рН при централизованном и местном водоснабжении.
Определение азотсодержащих солей
►Качественное определение солей аммиака с приближенной количественной оценкой (экспресс-метод).
Метод основан на способности аммиака (свободный аммиак и ионы аммония) образовывать комплексное соединение с реактивом Несслера, представляющего собой двойную соль йодистой ртути и йодистого калия, растворённых в едком калии. Образующийся в результате реакции йодистый меркураммоний окрашивает раствор в жёлтый цвет различной интенсивности в зависимости от количества аммиака.
Реактивы:
1. Реактив Несслера.
2. Тартрат калия-натрия (сегнетова соль), 50 %-ный раствор.
Техника определения. В пробирку диаметром 13–14 мм наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 0,2–0,3 мл тартрата калия-натрия и 0,2 мл реактива Несслера. Через 10–15 мин проводят приближённое определение по таблице 3.
Таблица 3
Ориентировочное содержание аммиака и ионов аммония
| Окрашивание при рассматривании | Аммиак и ионы аммония | |
| Сбоку | Сверху | мг NH4+/л |
| Нет | Нет | 0,05 |
Окончание табл. 3
| Окрашивание при рассматривании | Аммиак и ионы аммония | |
| Нет | Чрезвычайно слабое желтоватое | 0,1 |
| Чрезвычайно слабое желтоватое | Слабо-желтоватое | 0,3 |
| Очень слабое желтоватое | Желтоватое | 0,5 |
| Слабо-желтоватое | Светло-жёлтое | 1,0 |
| Светло-жёлтое | Жёлтое | 2,5 |
| Жёлтое | Буровато-жёлтое | 5,0 |
| Мутноватое, резко-жёлтое | Бурое, раствор мутный | 10,0 |
Нормы: централизованное водоснабжение — 0 мг/л, местное — 0,1 мг/л.
► Качественное определение азота нитритов с приближённой количественной оценкой (экспресс-метод).
Метод основан на способности нитритных ионов давать интенсивно окрашенные диазосоединения с первичными ароматическими аминами. При определении используется реакция с сульфаниловой кислотой и альфа-нафтиламином (реактив Грисса) с образованием розовой окраски, интенсивность которой пропорциональна содержанию нитритов в воде.
Реактивы:
1. Реактив Грисса (10 %-ный р-р сухового препарата в 12 %-ной уксусной кислоте).
Техника определения. В пробирку диаметром 13–14 мм наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 мл 10 %-ного реактива Грисса и нагревают до 50–60° С на водяной бане. Через 10 мин появившуюся окраску сравнивают со шкалой визуального определения (табл. 4). Для развития окраски без нагревания оставляют пробы на 15–20 мин при комнатной температуре.
Таблица 4
Ориентировочное содержание нитритов
| Окрашивание при рассматривании | Нитриты | |
| Сбоку | Сверху | мг NH4+/л |
| Нет | Нет | < 0,003 |
| Нет | Чрезвычайно слабое розовое | 0,003 |
| Едва заметное розовое | Очень слабо-розовое | 0,007 |
| Очень слабое розовое | Слабо-розовое | 0,013 |
| Слабо-розовое | Светло-розовое | 0,05 |
| Светло-розовое | Розовое | 0,10 |
| Розовое | Сильно-розовое | 0,20 |
| Сильно-розовое | Красное | 0,50 |
| Красное | Ярко-красное | 1,00 |
Нормы: централизованное водоснабжение — 0 мг/л, местное — 0,002 мг/л.
Определение хлоридов
Техника определения. В колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 капли хромово-кислого калия и титруют раствором азотно-кислого серебра до появления переходной окраски в розоватый цвет.
Пример расчета: на титрование 100 мл исследуемой воды пошло 3 мл раствора азотно-кислого серебра. Значит, в 100 мл испытуемой воды было 3 мг хлоридов, а в 1 л их будет 30 мг.
Нормы: централизованное водоснабжение 30–40 мг/л, местное — до
350 мг/л.
Определение жёсткости воды
►Определение общей жёсткости воды трилонометрическим методом.
Техника определения. В колбу наливают 100 мл предварительно профильтрованной исследуемой воды, добавляют 5 мл аммиачно-буферного раствора и 6 капель индикатора эриохром чёрного, затем медленно титруют 0,1 N раствором трилона Б до перехода винно-красной окраски в синюю.
Жёсткость анализируемой воды в миллиграмм-эквивалентах будет равна числу миллилитров 0,1 N раствора трилона Б, пошедшего на титрование 100 мл воды.
Нормы: централизованное водоснабжение до 7 мг-экв/л, местное — до
14 мг-экв/л.
Определение устранимой жёсткости воды
Техника определения. В колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 капли метилоранжа и титруют из бюретки 0,1 N раствором соляной кислоты до перехода жёлтой окраски в слабо-розовую; для лучшего улавливания перехода одного цвета в другой ставят рядом колбу с той же водой и с 2 каплями метилоранжа в ней.
Количество миллилитров 0,1 N раствора соляной кислоты, пошедшее на титрование 100 мл воды, соответствует жёсткости воды в миллиграмм-эквивалентах.
Не нормируется.
Определение окисляемости
Под окисляемостью воды понимают потребность в кислороде, необходимую для окисления веществ, содержащихся в воде. Она выражается показателем количества кислорода в миллиграммах, расходуемого на окисление веществ в 1 л воды.
Высокая окисляемость обусловливается наличием в воде продуктов распада органических веществ растительного и животного происхождения. В чистых питьевых водах она не превышает 5 мг кислорода на 1 л воды.
Определение окисляемости воды титрованием раствором марганцевокислого калия в кислой среде.
Этот метод основан на способности марганцево-кислого калия в кислой среде в присутствии органических веществ выделять атомарный кислород, который идет на их окисление.
Раствор марганцево-кислого калия при этом обесцвечивается вследствие превращения КМnO4 в MnSO4. По количеству разложившегося марганцево-кислого калия вычисляют окисляемость.
Реактивы:
1. 0,01 N раствор марганцово-кислого калия (1 мл этого р-ра выделяет 0,08 мг кислорода).
2. 0,01 N раствор щавелевой кислоты (1 мл этого р-ра требует на окисление 0,08 мг кислорода).
3. Раствор 25 %-ной серной кислоты.
Техника определения. 100 мл исследуемой воды наливают в колбу ёмкостью 250 мл, добавляют в колбу 5 мл 25 %-ного р-ра серной кислоты, 10 мл 0,01 N р-ра марганцово-кислого калия и нагревают жидкость до кипения. Предварительно в колбу опускают несколько кусочков пемзы.
После 10-минутного кипячения (считая с начала закипания) колбу снимают с нагревательного прибора, наливают в неё 10 мл 0,01 N р-ра щавелевой кислоты для разрушения, не вошедшего в реакцию с органическими веществами воды, КМnO4 и перемешивают содержимое колбы путём кругообразного взбалтывания.
Горячий раствор титруют 0,01 N р-ром марганцово-кислого калия до слабо розового окрашивания и по количеству израсходованного марганцово-кислого калия производят расчёт окисляемости. Однако предварительно следует определить количество миллилитров марганцово-кислого калия, идущего на 10 мл щавелевой кислоты и поправочный коэффициент марганцово-кислого калия. Для этого в колбу, содержащую ещё горячую оттитрованную до слабо-розового цвета жидкость, прибавляют 10 мл 0,01 N р-ра щавелевой кислоты и тотчас же титруют 0,01 N р-ром марганцово-кислого калия до такой же розовой окраски.
Поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
где К — поправочный коэффициент; V — количество миллилитров 0,01 N р-ра марганцово-кислого калия, израсходованного на титрование 10 мл щавелевой кислоты.
Расчёт окисляемости в миллиграммах на 1 л воды производится по формуле:
где V 1 — общее количество миллилитров 0,01 N р-ра марганцово-кислого калия, пошедшего на окисление 100 мл воды и на 10 мл щавелевой кислоты; V2 — количество миллилитров 0,01 N р-ра марганцово-кислого калия, идущего на окисление 10 мл 0,01 N р-ра щавелевой кислоты; К — поправочный коэффициент р-ра марганцово-кислого калия; 0,08 — количество миллиграммов кислорода, образуемое 1 мл 0,01 N р-ра марганцово-кислого калия; V — объём исследуемой воды в миллилитрах.
Нормы: централизованное и местное водоснабжение до 5 мг/л.
Определение растворённого в воде кислорода
Принцип метода: при прибавлении к воде хлористого марганца и едкого натра образуется осадок гидрата закиси марганца, который окисляется кислородом, растворённым в воде в гидрат окиси марганца, причём количество последнего будет эквивалентно количеству кислорода в воде. Гидрат окиси марганца окисляет в кислой среде йодистый калий, введённый ранее вместе со щёлочью, с образованием свободного йода в количестве, эквивалентному кислороду, растворённому в воде. Выделившийся йод отфильтровывают раствором гипосульфита натрия.
Ход реакций:
1. 2 МnCl2 + 4 NaOH = 4 NaCl + 2 Mn(OH)2↓.
2. 4 Mn(OH)2 + O2 + 2 H2O = 4 Mn(OH)3.
3. 2 Mn(OH)3 + 3 H2SO4 + 2 KI = 2 MnSO4 + K2SO4 + 6 H2O + I2.
4. I2 + 2 Na2S2O3 = 2 NaI + Na2S4O6.
Из хода реакции видно, что О2 отвечает I2, на I2 идёт 2 Na2S2O3 (16 весовым частям кислорода соответствует 2,48 весовых частей гипосульфита натрия).
Техника определения.
1. К взятой пробе воды немедленно приливают на дно флакона 1 мл NaOH + KI, затем 1 мл 50 %-ного раствора МnCl2.
2. Закрывают флакон.
3. Хорошо взбалтывают воду.
4. Дают осесть образовавшемуся осадку гидрата окиси марганца.
5. Вливают во флакон 0,3 мл концентрированной H2SO4.
6. Снова закрывают флакон.
7. Взбалтывают пока растворится весь осадок марганца. Раствор осветляется и от выделившегося йода окрашивается в жёлтый цвет.
8. Жидкость из флакона переливают в колбу (400–500 мл).
9. Приступают к титрованию 0,01 N раствором гипосульфита.
10. Когда раствор приобретает бледно-жёлтый цвет, добавляют 1 мл
1 %-ного раствора крахмала и дотитровывают посиневший раствор до обесцвечивания.
Расчёт количества кислорода в мг в одном литре воды:
где 0,08 — число мг кислорода, соответствующее 1 мл 0,01 N раствора Na2S2O3; Н — число мл 0,01 N раствора гипосульфита; y — объём взятой для исследования воды (объём флакона); y1 — объём прилитых во флакон реактивов (всего
2 мл).
Определение биохимической потребности в кислороде
Принцип метода: при хранении исследуемой воды в закрытом сосуде происходит постепенная убыль в содержании растворённого кислорода за счёт поглощения его бактериями и мёртвыми органическими веществами. За критерий оценки воды в этом отношении условно принята величина уменьшения количества растворённого кислорода при 5-суточном хранении воды при 20 °С.
Вода из чистых водоёмов даёт при этих условиях хранения уменьшение кислорода не более 1–2 мг/л. В сильно загрязнённых водах через 5 сут. отмечается полное исчезновение кислорода.
Техника определения. Воду забирают из водоёма в бутыль (наполняют доверху) и доставляют в закупоренном виде в лабораторию. Для анализа воду переливают в колбу, согревают на водяной бане до 20 °С, взбалтывают в течение минуты для насыщения кислородом воздуха и наполняют доверху две калиброванные склянки с притёртыми пробками. В одной из склянок немедленно определяют содержание кислорода (методика описана выше), а другую ставят в термостат при 20 °С на 5 сут. Далее определяют растворённый в воде кислород. Разность между этими определениями, пересчитанная в мг на 1 л, показывает потребление кислорода на окисление нестойких органических соединений.
Бактериологический анализ воды
Определение микробного числа
На агар делается посев 1 мл воды. Через 24 ч после пребывания в термостате при 37º делается при помощи лупы подсчёт колоний.
Нормы: централизованное водоснабжение — 50 колон/мл, местное —
300 колон/мл.
Определение индекса кишечной палочки
Определение Bac. сoli производится с помощью мембранных фильтров, которые представляют собой микропористые плёнки из нитроцеллюлозы, имеющие 3,5 см в диаметре.
При данном способе определённое количество исследуемой воды (для вод водопроводных станций и артезианских скважин 300–500 мл, для загрязнённых 10 мл) фильтруется через мембранные фильтры. Сущность метода заключается в том, что при фильтрации воды через мембранный фильтр на поверхности его задерживаются микроорганизмы. Bac. сoli, в дальнейшем размножаясь на питательной среде Эндо, превращаются после выращивания их в термостате в колонии ярко-красного цвета с металлическим блеском.
Техника исследования. Фильтродержатель Зейтца вставляют в колбу с отсосом и присоединяют к вакуум-насосу. После этого фильтродержатель обжигают пламенем горелки. После охлаждения на сетку прибора кладут стерильным пинцетом мембранный фильтр, предварительно простерилизованный кипячением в дистиллированной воде. На фильтр накладывают обожжённую на пламени горелки насадку фильтродержателя и завинчивают винтами. Далее стерильной пипеткой отбирают из пробы воду, подлежащую исследованию, в нужном для посева количестве и выливают в насадку фильтродержателя. Тотчас же включают вакуум-насос, и вода просасывается через фильтр. По окончании прохождения через фильтр последней капли воды насос немедленно выключают во избежание просасывания воздуха и загрязнения фильтра воздушными бактериями. Затем фильтр снимают стерильным пинцетом и накладывают в чашку Петри со средой Эндо вверх находящимися на нем бактериями.
При этом надо избегать пузырьков воздуха между поверхностью среды Эндо и мембранным фильтром. Чашки с фильтрами надписывают и помещают в термостат на 24 ч при температуре 37°. По прошествии этого времени фильтры вынимают и подсчитывают выросшие колонии, далее ведут пересчет на коли-индекс.
Пример расчета: через фильтр пропущено 100 мл воды. Выросло 5 колоний. Отсюда, коли-индекс 
=50, т. е. в 1.000 мл содержится 50 Вас. сoli, а, следовательно, коли-титр будет равен 
= 20 мл, т. е. одна кишечная палочка содержится в 20 мл исследуемой воды.
В 1999 г. приняты новые санитарные правила и нормы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 10-124 РБ 99), разработанные на основании Закона Республики Беларусь «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 23 ноября 1993 г.
Основанием для нормативных ссылок послужили «Руководство по контролю качества питьевой воды. Всемирная организация здравоохранения» (Женева, 1994 г.) и государственные документы Республики Беларусь, определяющие качество воды.
Существенные отличия от предыдущего ГОСТа появились в разделе 4.3. об эпидемической безопасности воды: «Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется отсутствием в ней болезнетворных бактерий, вирусов, простейших микроорганизмов, её соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, представленным в таблице 5».
Таблица 5
| Наименование показателя | Единица измерения | Норматив |
| Термотолерантные колиформные бактерии | Число бактерий в 100 см3 (мл) | Отсутствие в 300 мл воды |
| Общие колиформные бактерии | То же | То же |
| Общее микробное число | Число образующих колоний бактерий в 1 см3 (мл) | Не более 50 |
| Колифаги | Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 см3 (мл) | Отсутствие |
| Споры сульфитредуцирующих клостридий | Число спор в 20 см3 (мл) | Отсутствие |
| Цисты лямблий | Число цист в 50 дм3 (л) | Отсутствие |
При определении проводится трёхкратное исследование по 100 мл отобранной пробы воды. Превышение норматива не допускается в 95 % проб, отбираемых в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети в течение 12 мес., если количество исследуемых проб не менее 100 раз за год. Превышение допускается в единичных, но не в 2-х отобранных последовательно пробах в одной и той же точке.
Определение колифагов и цист лямблий проводится в системах водоснабжения из поверхностных и подземных источников перед подачей воды в распределительную сеть, а колифаги — ещё и в сети. Определение спор сульфитредуцирующих клостридий проводится при оценке эффективности технологии обработки воды.
При исследовании микробиологических показателей качества воды в каждой пробе проводится определение термотолерантных колиформных бактерий, общего микробного числа (порядок исследования других нормируемых микробиологических показателей определяется при составлении рабочей программы производственного контроля качества питьевой воды). При обнаружении в пробе воды термотолерантных колиформных бактерий и (или) общих колиформных бактерий, и (или) колифагов проводится их определение в повторно взятых в экстренном порядке (в течение суток) пробах воды. В таких случаях для выявления причин загрязнения одновременно проводится определение хлоридов, азота аммонийного, нитратов и нитритов.
Если в повторно взятых пробах воды обнаруживаются общие колиформные бактерии в количестве более 2-х в 100 мл и (или) термотолерантные колиформные бактерии, и (или) колифаги, то проводится исследование проб воды для определения патогенных бактерий кишечной группы и (или) энтеровирусов. Исследование питьевой воды на наличие патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов проводится также по эпидемиологическим показателям.
Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам:
1) по обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Республики Беларусь, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение (32 показателя);
2) по содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения:
ü хлор остаточный свободный — 0,3–0,5 мг/л;
ü остаточный связанный — 0,8–1,2 мг/л;
ü хлороформ — 0,2 мг/л;
ü полиакриламид — 2,0 мг/л;
ü активированная кремнекислота (по Si) — 10,0 мг/л;
ü полифосфаты (по РО4) — 3,5 мг/л;
ü остаточные количества:
o алюминия — 0,5 мг/л;
o железосодержащих коагулянтов — 0,3 мг/л (суммарно с природными).
Введено определение радиационной безопасности питьевой воды по показателям общей α- и β-активности (таблица 6).
Таблица 6
| Наименование показателя | Единица измерения | Норматив, не более |
| Общая α-радиоактивность Общая β-радиоактивность | Бк/л Бк/л | 0,1 1,0 |
Благоприятные органолептические свойства определяются соответствием нормативам, соответствующим прежнему ГОСТу (запах, привкус, цветность и мутность — по коалину).
Методы улучшения качества воды
Задача этого раздела — умение выбрать необходимую дозу серно-кислого алюминия и дозу хлора, соответствующую хлорпотребности воды.
Коагуляция воды серно-кислым алюминием
При коагуляции воды серно-кислым алюминием, прежде всего, определяют устранимую жёсткость воды. Для этого в стакан или колбу наливают
100 мл воды, добавляют 2 капли 1 %-ного спиртового раствора метилрота. Вода окрашивается в желтоватый цвет. Её титруют по каплям 12 %-ным раствором бисульфата натрия до розового окрашивания, количество капель бисульфата натрия, пошедшее на титрование, указывает устранимую жёсткость воды в градусах.
Определив устранимую жёсткость, приступают к опытному коагулированию воды раствором Аl2 (SO4)3 · 18 H2O в трёх стаканах. В эти стаканы наливают по 200 мл испытуемой воды. В 1-й стакан добавляют X капель коагулянта; во 2-й стакан — Х — 4 капли; 3-й стакан — Х — 8 капель и тщательно перемешивают. Выбор числа Х (число капель) зависит от устранимой жёсткости воды и проводится по следующей таблице (при жёсткости):
40 — 8 капель;
50 — 12 капель;
60 — 16 капель;
70 — 20 капель;
80 — 24 капли;
90 — 28 капель;
100 — 32 капли;
110 — 36 капель;
120 — 40 капель;
140 — 48 капель.
Например, устранимая жёсткость 80, тогда в 1-й стакан добавляется 24 капли коагулянта, во 2-й стакан — 20 капель, а в 3-й — 16 капель. В момент внесения коагулянта вода перемешивается в течение 1 мин. Затем ведут наблюдение в течение 10–15 мин. Выбирают стакан, в котором коагуляция идёт
лучше всего (раньше образуются крупные хлопья, быстро оседающие на дно). Если коагуляция идёт одинаково во всех стаканах, то выбирают тот, куда меньше всего внесено коагулянта. Исходя из выбранного стакана, производят расчёт потребного количества коагулянта на 1 л воды. Предположим, мы выбрали первый стакан, куда было добавлено 24 капли 5 %-ного раствора сернокислого алюминия. Если на 0,2 л воды необходимо 24 капли коагулянта, то на
1 л — 120 капель или 4,8 мл.
Если в опытных стаканах коагуляция идёт плохо, то дозу коагулянта надо увеличить на 4–8 капель до чёткого хлопьеобразования. При низкой устранимой жёсткости воды (менее 40) перед коагулированием к воде нужно добавить щёлочь (например, 2,5 %-ный раствор соды).
Определение активного хлора в хлорной извести
в полевых условиях производят капельным способом. В стакан или колбу наливают 100 мл дистиллированной воды, добавляют 0,4 мл свежеприготовленного 1 %-ного раствора хлорной извести, 1 мл разбавленной хлористоводородной кислоты (1:5), 1 мл 5 %-ного йодида калия и 1 мл 1 %-ного свежеприготовленного раствора крахмала. Перемешивают и титруют по каплям специально подобранной пипеткой (1 мл которой соответствует 25 каплям) 0,7 %-ным раствором тиосульфата натрия до обесцвечивания. Содержание активного хлора в хлорной извести в процентах равно количеству капель тиосульфата натрия, израсходованного на титрование (1 капля 0,7 %-ного раствора тиосульфата натрия связывает 0,04 мг хлора, что составляет сотую часть взятого для определения количества хлорной извести — 4 мг, т. е. 1 %).
Хлорирование нормальными дозами
Для определения необходимой дозы хлора при хлорировании нормальными дозами проводится пробное хлорирование воды. В полевых условиях пробное хлорирование проводят в 3-х стаканах, в каждый из которых наливают по 200 мл исследуемой воды, вкладывают стеклянные палочки и с помощью выверенной пипетки (25 капель равны 1 мл) добавляют 1 %-ный раствор хлорной извести: в 1-й — 1 каплю, во 2-й — 2 капли, в 3-й — 3 капли. Воду в стаканах хорошо перемешивают и через 30 мин определяют наличие в ней остаточного хлора. Для этого в каждый стакан прибавляют 2 мл 5 %-ного раствора йодида калия, 2 мл хлористоводородной кислоты (1:5), 1 мл 1 %-ного раствора крахмала и тщательно перемешивают. При наличии остаточного хлора вода окрашивается в синий цвет: чем больше в ней содержится остаточного хлора, тем более интенсивней окраска. Воду в стаканах, где появилось синее окрашивание, титруют по каплям 0,7 %-ным раствором тиосульфата натрия до обесцвечивания, перемешивая её после добавления каждой капли.
Для расчёта дозы выбирают тот стакан, где произошло обесцвечивание от 2-х капель тиосульфата натрия, т. к. содержание остаточного хлора в этом стакане составляет 0,4 мг/л (1 капля 0,7 %-ного раствора тиосульфата натрия связывает 0,04 мг хлора, что соответствует при пересчёте на 1 л — 0,04 · 5 =
0,2 мг/л). Если обесцвечивание произошло от одной капли, содержание остаточного хлора недостаточно — 0,2 мг/л; при обесцвечивании от 3-х капель содержание остаточного хлора избыточно — 0,6 мг/л.
В зависимости от результатов пробного хлорирования рассчитывают количество хлорной извести, необходимое для хлорирования 1 л воды.
Пример. Для расчёта дозы выбран 2-й стакан, где при определении остаточного хлора на титрование пошло 2 капли 0,7 %-ного раствора тиосульфата натрия. В этот стакан на 200 мл воды было прибавлено 2 капли 1 %-ного раствора хлорной извести; следовательно, на 1 л воды потребуется 2 · 5 = 10 капель или 0,4 мл 1 %-ного раствора хлорной извести, т. к. в 1 мл содержится 25 капель. Количество сухой хлорной извести, содержащейся в 0,4 мл 1 %-ного раствора, в 100 раз меньше (т. к. раствор 1 %-ный) и составляет 0,4: 100 = 0,004 или 4 мг сухой хлорной извести, т. е. доза хлора равна 4 мг/л хлорной извести.
|
|
|
