Показатели качества воды и их определение

По нормативам качества, определяющим наличие и допустимые концентрации примесй, воды различают как:

  • -питьевую;
  • -природные воды (водоемы хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбо-хозяйственного назначения);
  • -сточные воды (нормативно-очищенные, стоки неизвестного происхождения, ливневые).

Температура

В условиях теплового загрязнения значительно изменяются кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения водоема, изменяется интенсивность фотосинтеза и др. В результате этого нарушается, часто необратимо, природный баланс водоема, складываются особые экологические условия, негативно сказывающиеся на животном и растительном сообществе.

Специалисты установили, чтобы не допустить необратимых нарушений экологического равновесия, температура воды в водоеме летом в результате спуска загрязненных (теплых) вод не должна превышать более чем на 3 градуса по Цельсию по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого года за последние 10 лет.

Органолептические показатели

Любое знакомство со свойствами воды начинается с определения органолептических показателей, т.е. таких, для определения которых мы пользуемся нашими органами чувств – зрением, обонянием, вкусом. Органолептическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды. К органолептическим свойствам относятся : мутность, цветность, запах, вкус, привкус.

Цветность

Цветность-естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может определятся свойствами и структурой дна водоема, характером водной растительности, прилегающих к водоему почв, наличием в водосборном бассейне болот и торфяников и д.р.

Цветность выражается в градусах платино-кобальтовой шкалы и определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами.

Запах

Запах определяют при нормальной (20˚С) и при повышенной ( 60˚С) температуре воды.

Запах подразделяют на две группы:

  • -естественного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности и т.п.)
  • -искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды

Интенсивность запаха оценивают по 6-балльной шкале ГОСТ 3351-74 ⃰⃰ - табл. 2.1

Таблица 2.1 Характеристика вод по интенсивности запаха

Интенсивность запаха, баллы

Характер проявления запаха

Описательные определения

0

Запаха нет

Отсутствие ощутимого запаха

1

Очень слабый

Запах, не отмечаемый потребителем, но обнаруживаемый опытным исследователем

2

Слабый

Запах, не привлекаемый внимания потребителя, но обнаруживаемый им, если указать на него

3

Заметный

Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением

4

Отчетливый

Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду неприятной для питья

5

Очень сильный

Запах сильный настолько, что делает воду непригодной для питья

 Для питьевой воды допускается запах не более 2 баллов

 

Мутность и прозрачность.

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей – нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. В России мутность чаще всего измеряют в нефелометрических единицах мутности НЕФ (NTU) для небольших значений в пределах 0-40 НЕФ (NTU), например, для питьевой воды. В условиях большей мутности обычно применяется измерение единиц мутности по формазину (ЕМФ). Пределы измерений – 4-400 ЕМФ.

Мутность воды обусловливает и некоторые другие характеристики воды, такие как:

-наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим;

-взвешенные вещества или грубодисперсные примеси.

Наряду с мутностью, особенно в случаях, когда вода имеет незначительную окраску и мутность, их определение затруднительно, пользуются показателем «прозрачность». Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определённых размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах.

 

Таблица характеристики вод по прозрачности

Прозрачность

Единица измерения, см

Прозрачная

Более 30

Маломутная

Более 25 до 30

Средней мутности

Более 20 до 25

Мутная

Более 10 до 20

Очень мутная

Менее 10

Вкус и привкус

Различают 4 основных вкуса: соленый, кислый, горький, сладкий. Остальные вкусовые ощущения считаются привкусами (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т.д.)

Интенсивность вкуса оценивают по 6-ти балльной шкале ГОСТ 3351-74⃰

 Характеристика воды по интенсивности вкуса

Оценка вкуса и привкуса, баллы

Интенсивность вкуса и привкуса

Характер проявления вкуса и привкуса

0

Нет

Вкус и привкус не ощущаются

1

Очень слабая

Вкус и привкус сразу не ощущаются, но обнаруживаются при тщательном тестировании

2

Слабая

Вкус и привкус замечаются, если обратить на это внимание

3

Заметная

Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде

4

Отчетливая

Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья

5

Очень сильная

Вкус и привкус настолько сильны, что делают воду непригодной к употреблению

Показатели качества воды

Водородный показатель (pH)

Величина pH воды – один из важнейших показателей качества вод для определения стабильности воды, ее накипеобразующих и коррозионных свойств, прогнозирования химических и биологических процессов, происходящих в природных водах.

Общая жесткость

Жесткость воды обуславливается наличием в воде ионов кальция, магния, стронция, бария, железа, марганца. В поверхностных и грунтовых водах из перечисленных катионов в заметных концентрациях присутствуют практически кальций и магний. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Величина жесткости может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а так же от сезона года, погодных условий. При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/л  - средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/л – жесткой, более 12 мг-экв/л – очень жесткой. Допустимая величина общей жесткости для питьевой воды из источников централизованного водоснабжения составляет 7 мг-экв/л.

Щелочность и кислотность

Щелочность природных вод в силу их контакта с атмосферным воздухом и известняками, обусловлена, главным образом, содержанием в них карбонатов и гидрокарбонатов, которые вносят значительный вклад в минерализацию воды. Их содержание в воде обусловлено процессами растворения углекислого газа, взаимодействия воды с находящимися в прилегающих грунтах известняками и протекающими в воде жизненными процессами дыхания всех водных организмов.

Щелочность пробы воды измеряется в ммоль/л и определяется количеством сильной кислоты (обычно используют соляную кислоту), израсходованной на нейтрализацию раствора.

Естественная кислотность воды обусловлена содержанием слабых органических кислот природного происхождения (например, гуминовых кислот). Кислотность воды определяют в основном при анализе сточных и технологических вод.

Сульфаты

Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического эффекта для человека, однако, ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л. Сульфаты могут вызвать отложение остатков в трубопроводах при смешении двух вод с разным минеральным составом, например, сульфатных и кальциевых. ПДК для питьевой воды по сульфатам – 500 мг/л

Хлориды

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах. Если в воде присутствует хлорид натрия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 1000мг/л. ПДК по хлоридам для питьевой воды – 350 мг/л. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсических воздействий на людей, хотя соленые воды коррозионно очень активны, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв.

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

БПК – показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ. Природными источниками органических веществ являются разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения, как живших в воде, так и попавших в водоем с листвы, по воздуху, с берега и т.п. Кроме природных, существуют также техногенные источники органических веществ.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями с образованием двуокиси углерода. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ происходит уменьшение концентрации кислорода, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ.

Растворенный кислород

Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте в воздухом (абсорбции), а так же в результате фотосинтеза водными растениями, т.е в результате физико – химических и биохимических процессов. Содержание растворенного кислорода (РК)зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды и др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям.

Биогенные элементы

Нитраты и нитриты

Нитраты являются солями азотной кислоты. Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения водоема в результате распространения фекальных либо химических загрязнений (сельскохозяйственных, промышленных). Питьевая вода и продукты питания, содержание нитратов, могут вызвать заболевания, и в первую очередь у младенцев (метгемоглобинемия). Вместе с тем, растения не так чувствительны к увеличению в воде азота.

Нитритами называются соли азотистой кислоты. Нитрит-анионы являются промежуточными продуктами биологического разложения азотосодержащих органических соединений. Благодаря способности превращаться в нитраты, нитриты, как правило, отсутствуют в поверхностных водах.

Фосфаты и общий фосфор

Фосфор является необходимым элементом для жизни, однако его избыток приводит к ускоренной эвтрофикации водоемов. Большие количества фосфора могут попадать в водоемы в результате естественных и антропогенных процессов – поверхностной эрозии почв, неправильного или избыточного применения минеральных удобрений и др.

Аммоний

Катионы аммония являются продуктом микробиологического разложения белков животного и растительного происхождения. Образовавшийся таким образом аммоний вновь вовлекается в процесс синтеза белков. По этой причине аммоний и его соединения в небольших количествах присутствуют в природных водах. Повышенное содержание аммонийного азота обычно являются признаком хозяйственно-фекальных загрязнений.

Фтор (фториды)

Фтор в виде фторидов может содержаться в природных и грунтовых водах. Избыток фтора в организме вызывает разрушение зубной эмали, осаждает кальций, что приводит к нарушениям кальциевого и фосфорного обмена. По этим причинам определение фтора в питьевой воде, а так же грунтовых водах и водоемах хозяйственно-питьевого назначения, являются очень важным.

Металлы

Железо общее

Железо – один из самых распространённых элементов в природе. В воде железо содержится в  виде соединений, в которых железо может быть двухвалентным или трехвалентным. В свою очередь, соединения железа могут образовывать истинные или коллоидные растворы. На воздухе железо быстро окисляется до железа трёхвалентного, растворы которого имеют бурую окраску.

Поскольку соединения железа в воде могут существовать в различных формах, точные результаты могут быть определены только при определении суммарного железа во всех его формах, «общего железа».

ПДК общего железа в питьевой воде составляет 0,3 мг/л.

Тяжелые металлы

Говоря о повышенной концентрации в воде металлов, как правило подразумевают ее загрязнение тяжелыми металлами. К тяжелы отнесены медь, никель, кадмий, кобальт, висмут, ртуть, свинец.

Медь содержится в организме человека в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. Отравление соединениями меди могут приводить к расстройствам нервной системы, нарушению функций печени, почек и д.р.

Цинк входит в состав некоторых ферментов. Отрицательное воздействие цинка на организм может выражаться в ослаблении организма, повышенной заболеваемости, астмоподобных явлениях и др.

Кадмий. Соединения кадмия очень ядовиты. Действуют на многие системы организма – органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, центральную и периферическую нервную систему.

Ртуть относится к ультрамикроэлементам и постоянно присутствует в организме, поступая с пищей. Соединения ртути вызывают глубокие нарушения функций центральной нервной системы, сердца, сосудов, нарушения в иммунобиологическом состоянии организма и другие.

Свинец. Соединения свинца –яды, действующие на все живое, но вызывающие изменения особенно в нервной системе, крови и сосудах. Для всех соединений свинца характерно кумулятивное действие.