Гигиенические требования к питьевой воде

Вода! Вода! Ее так много вокруг, но и очень мало, если рассматривать ее как пригодную для употребления. Вода оказывает особое влияние на здоровье человека.

Вода – основа жизни. Для выживания живого организма ежедневно требуется определенное количество воды. Поэтому для человека очень важно знать какое качество воды в его доме. Еще Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека: «следует знать о водах, какие воды вредны и какие очень здоровы, какие неудобства и какое благо происходит от употребления вод, так как они имеют большое влияние на здоровье человека».

В последнее время наблюдается кризис во взаимоотношениях природы и человека. Разрушение озонового слоя, кислотные дожди, радиоактивное загрязнение, изменение климата – это угрожающее воздействие общества на окружающую среду. В России в каждом регионе существуют экологические проблемы. Особое значение приобрела проблема качества питьевой воды. Воды многих рек на своем протяжении загрязнены нефтепродуктами, фенолами, азотом, пестицидами, соединениями тяжелых металлов.

В настоящее время уже точно определено, что фенолы и нефтепродукты являются теми загрязнителями, которые обладают мутагенными, высокотоксичными свойствами.

А что мы знаем о минеральных и органических соединениях азота? Это биогенные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности водных организмов и образуются ими в результате обмена веществ. Органические формы азота представлены белками и продуктами их распада. Неорганические соединения азота (ион аммония, нитрат и нитрит ионы) могут образоваться при разложении азотсодержащих органических соединений, или же поступают в поверхностные воды с атмосферными осадками, или вымывании удобрений из почвы (аммонийный азот, нитраты). Содержание и преобладание различных форм азота зависит от условий поступления азотсодержащих соединений в воду, режима питания водоёма. При свежем загрязнении в воде содержится преимущественно аммонийный азот, а присутствие в воде нитратов указывает на то, что процессы разложения органических веществ заканчиваются. Содержание аммиака и ионов аммония в питьевой воде это общесанитарный показатель.

Так как качество воды – залог здоровья человека, то нам интересно было узнать: Какая вода подается в наш водопровод? Из подземных или поверхностных источников вод? Каково содержание аммиака и ионов аммония в воде? Так ли он безобиден для человека и живых организмов? И как влияют бытовые фильтры на степень доочистки воды?

1. 1. Мировые резервы воды.

Достаточное количество пресной воды, доступной для людей, животных, растений – обязательное условие сохранения жизни на нашей планете. Преобладающая часть пресной воды до сих пор практически недоступна человеку, поскольку существует в виде ледников. Главным источником пресной воды для людей издавна служат реки и озёра.

Масса воды на поверхности Земли составляет 1,39∙1018 т, причем основная ее часть содержится в морях и океанах. Около шестидесятой части общего запаса составляют ледники Антарктики, Антарктиды и высокогорных районов (2,4∙1016 т), примерно столько же имеется подземных вод, но только небольшая их часть – пресные. Лишь одну десятитысячную часть от общего количества составляют доступные для использования пресные воды в реках, озерах, болотах и водохранилищах (2∙1014т) Еще примерно одна стотысячная часть находится в атмосфере (1,3∙1013 т)

Запасы пресной воды распределяются неравномерно. На долю девяти стран, включая Россию, Канаду и США, приходится 60% мировых запасов воды. Большая часть пресной воды используется для орошения засушливых земель.

1. 2. Природная вода. Качество воды.

Вода, как лучший природный растворитель, никогда не бывает абсолютно чистой. Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы – магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается хлористыми и сернокислыми солями и становится минеральной.

В воде растворяются газы атмосферы и газы, поступающие из глубины Земли, например, сероводород, оксид углерода, водород, метан. В природных водах, особенно поверхностных, содержатся также значительные количества органических веществ – продуктов жизнедеятельности и разложения водных организмов. К примесям природного происхождения добавляются вещества антропогенного происхождения, ассортимент которых охватывает практически все классы неорганических и органических соединений.

Качественный и количественный состав природных вод очень разнообразен и определяется физико-географическими условиями. Содержание растворенных веществ в воде принято выражать в мг/л. Качество воды характеризуется ее свойствами.

Свойства воды и их влияние на здоровье человека, на состояние систем водоснабжения и сантехнику, на работу бытовых приборов.

1. Водородный показатель (рН) – это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком. Для всего живого в воде минимально возможная величина рН = 5, в питьевой воде допускается рН 6,0 – 9,0, в воде водоемов хозяйственно–питьевого и культурно–бытового водопользования –

6,5 – 8,5.

2. Общая жесткость – это совокупность концентраций ионов магния и кальция. Оптимальный физиологический уровень жесткости составляет 3,0 – 3,5 мг – экв/л. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. Жесткость свыше 4,5 мг – экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники жесткость воды не должна превышать 1,5 – 2,0 мг – экв/л.

3. Хлориды. Содержание хлоридов в природных водах колеблется в широких пределах. Наличие в воде хлоридов более 350 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.

4. Сульфаты. Содержание сульфатов в природных водах колеблется в широких пределах. Наличие в воде сульфатов более 500 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.

5. Нитраты. Нитраты содержатся главным образом в поверхностных водах. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечно – сосудистой системы.

6. Железо. Содержание железа в воде выше нормы (ПДК – 0,3 мг/л) способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. Железо придает воде неприятную красно – коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Эти обрастания вторично ухудшают органические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Высокое содержание в воде железа приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций, анемии.

7. Аммоний (азот аммонийный NH4+). Конечный продукт разложения белковых веществ – аммиак. Наличие в воде аммиака растительного или минерального происхождения не опасно в санитарном отношении. Если же аммиак образуется в результате разложения белка сточных вод, такая вода непригодна для питья. Превышение в питьевой воде ПДК по содержанию аммония (1,5 мг/л) может свидетельствовать о попадании фекальных стоков или органических удобрений в источник. Постоянный прием внутрь воды с повышенным содержанием аммония вызывает хронический ацидоз и изменения в тканях. А вот для вод рыбохозяйственного назначения предельно допустимая концентрация аммиака равна 0,08 мг/л. Дело в том, что при житье в повышенных концентрациях аммония у рыб через 5 – 10 дней жаберные лепестки начинают отмирать. Образуются обширные некрозы и рыба умирает.

1. 3. Гигиенические требования к питьевой воде.

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) страдают от загрязнений нефтяных производств, предприятий промышленности, полей фильтрации, пиламонакопителей, хранилищ разных отходов и свалок, животноводческих комплексов и т. д. Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: фенолы, нефтепродукты, тяжелые металлы, сульфаты, хлориды, соединения азота. Вода, полученная из артезианской скважины, также нуждается в очистке, т. к. на глубине она находится под большим давлением, при котором в ней быстро растворяются различные металлы и микроэлементы. Поэтому анализ воды позволяет не только судить о качестве воды, но и служит необходимой основой для правильного подбора оборудования для системы водоочистки.

Питьевая вода, которая подается для централизованного водоснабжения населению, должна соответствовать ГОСТ 2874 – 82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». (Словарь терминов).

Стандарт нормирует на безопасном уровне микробиологические, токсикологические и органолептические показатели питьевой воды. Показатели двух последних групп относятся к химическому составу и включают нормативы для веществ:

- встречающихся в природе;

- добавляемых к воде в процессе обработки в виде реагентов;

- появляющихся в результате промышленного, бытового, сельскохозяйственного загрязнения источников водоснабжения;

ГОСТ 2761 – 84 «Источник централизованного хозяйственно – питьевого водоснабжения. Гигиенические требования и правила выбора» устанавливает гигиенические и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения.

1. 4. Источник питьевого водоснабжения с. Александровского Томской области. Проблемы. Очистка воды.

Источниками питьевого водоснабжения в нашей местности могут являться поверхностные воды реки Обь, ее притоки и подземные воды. В селе Александровском для этой цели берутся только подземные воды, а поверхностные воды р. Обь используются только в технических целях. Забор воды для централизованного питьевого водоснабжения ведётся из 14 артезианских скважин, глубина каждой из которых составляет 100м. Вода из скважин поступает на станцию водоочистки и обезжелезивание, после чего распределяется на котельни (всего 6 штук). Из котелен вода поступает непосредственно потребителю.

По данным СЭС питьевая вода с. Александровского соответствует нормам

ГОСТ а 2874 – 82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством», кроме показателя на железо (Fe3+), которое составляет около 1,3 мг/л.

В настоящее время мало кто из жителей городов и сел считает воду из под крана качественной и безопасной для питья. Можно назвать несколько как глобальных, так и специфических причин:

1) стали грязнее природные воды, являющиеся источниками водоснабжения;

2) качество водоподготовки на отечественных коммунальных предприятиях находится в бедственном положении;

3) потребители больше узнали о составе водопроводной и природных вод, о наличии в них загрязнителей разной природы;

4) стали более доступными как информация о средствах домашней очистки воды, так и сами средства – бытовые фильтры, водоочистители, различные улучшающие и очищающие добавки.

Большинство людей очень требовательно относятся к своему здоровью, и поэтому используют воду, прошедшую разные степени очистки. Так, например, для очистки воды от взвешенных частиц, тяжелых металлов, солей, неприятных запахов используют водные импортные фильтры– «ELECTROLUX», «ATOLL», и отечественные – «Барьер», «Родник», «Аквафор». Для умягчения воды используются бытовые угольные фильтры.

Данная тема актуальна и она нас заинтересовала. Многие жители с. Александровского используют для питья воду из неглубоких скважин (местных). Поэтому для нашего эксперимента была взята вода из двух скважин: артезианской и неглубокой. Каждая из проб воды подвергалась ещё и дополнительной очистки через бытовой отечественный фильтр «Родник» для того, чтобы выяснить, как будет изменяться содержание аммиака и ионов аммония в питьевой воде.

Глава 2. Экспериментальная часть

2. 1. Цели и задачи исследовательской работы.

Цель работы: определить суммарную массовую концентрацию аммиака и ионов аммония в питьевой воде с. Александровского.

Задачи работы:

1. Методом визуальной колометрии определить содержание аммиака и ионов аммония в двух источниках водоснабжения: артезианской и неглубокой скважин.

2. Рассмотреть влияние различных способов очистки воды на изменение содержания аммонийного азота.

Исследовательская работа проводилась в декабря на базе МОУСОШ № 2 с. Александровского.

2. 2. Определение суммарной массовой концентрации аммиака и ионов аммония в питьевой воде методом визуальной колометрии.

Суть метода: аммиак и ионы аммония образуют окрашенное в желто – коричневый цвет соединение с реактивом Несслера. Интенсивность окраски раствора пропорциональна массовой концентрации аммиака и ионов аммония.

Нижний предел обнаружения 0,05 мг NH4+ в 1 дм3. Мешающее влияние активного хлора устраняют добавлением эквивалентного количества серноватистокислого натрия (Na2SO3), жесткости – добавлением раствора виннокислого калия – натрия (C4H4KNaO6 ∙ 4H2O), железа, цветности и мутности – осветлением раствора гидроокисью алюминия (Al(OH)3).

2. 2. 1. Подготовка к анализу

1. Приготовление безаммиачной дистиллированной воды

Дистиллированную воду проверяют на содержание NH3 (к 5 см3 воды + 0,1 см3 раствора Несслера). Если появилось желтое окрашивание, то воду кипятят в колбе до уменьшения объема аммиака и ионов аммония.

2. Приготовление основного стандартного раствора

2,965 г хлористого аммония ( NH4Cl), предварительно высушенного до постоянной массы при температуре 100 – 105 °С, растворяют в мерной колбе вместимостью 1000 см3 в небольшом количестве безаммиачной дистиллированной воды и доводят этой же водой до метки. В 1 см3 этого раствора содержит 1мг NH4+. Раствор хранят в течение года в склянке из темного стекла.

3. Приготовление раствора виннокислого калия – натрия

50,0 г C4H4KNaO6 ∙ 4H2O растворяют в дистиллированной воде и доводят этой водой до 100 см3. Прибавляют 0,5 – 1см3 реактива Несслера. После осветления раствор не должен содержать ион аммония, в противном случае добавить ещё 0,2 – 0,5см3 реактива Несслера.

4. Приготовление гидроокиси алюминия суспензии

12,5 г алюмокалиевых квасцов AlK(SO4)2 ∙ 12H2O растворяют в 100 см3 дистиллированной воды , нагревают до 60 °С и постепенно добавляют 5,5 см3 25% -ного раствора аммиака при постоянном помешивании. После отстаивания осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией сначала дистиллированной воды, а затем безаммиачной дистиллированной водой до отсутствия реакции на аммиак.

5. Приготовление рабочего стандартного раствора аммиака

50 см3 основного стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят до метки безаммиачной дистиллированной водой. В 1 см3 этого раствора содержится 0,05 см3 NH4+. Раствор применяют свежеприготовленным.

6. Построение градуировочной шкалы

В мерные колбы объёмом 50 см3 вносят 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 см3 рабочего раствора и доводят до метки безаммиачной дистиллированной водой. Получают соответствующие растворы от 0,1 ÷ 3,0 мг NH4+/дм3. Это наглядная шкала.

7. Приготовление реактива Несслера (используется уже в готовом виде).

2. 2. 2. Проведение анализа

Для анализа была взята вода из двух источников:

• вода из артезианской скважины (глубина забора h = 100 м; прошла станцию обезжелезивания; централизованное водоснабжение);

• вода из неглубокой скважины (глубина забора h = 20 м; местная скважина).

Дополнительно, вода из каждого источника прошла доочистку через бытовые фильтры.

Наименование проб:

1. Проба № 1. Вода из артезианской скважины.

2. Проба № 2. Вода из артезианской скважины, прошедшая очистку через бытовой фильтр «Родник».

3. Проба № 3. Вода из неглубокой скважины.

4. Проба № 4. Вода из неглубокой скважины, прошедшая очистку через бытовой фильтр «Родник».

5. Проба № 5. Вода из неглубокой скважины, прошедшая очистку через бытовой фильтр «Родник» и через бытовой фильтр для воды.

6. Проба № 6. Вода идентичная пробе № 5, подвергшаяся кипячению в течение

5 секунд.

Ход анализа. Пробы № 1 и № 3 через один час после отбора стали мутными, а концу проведения исследований пожелтели. Это говорит о наличие железа в воде. Мутную воду мы подвергли коагуляции гидроокисью алюминия. На 250 – 300 см3 исследуемой воды добавили 2 – 5 см3 суспензии Al(OH)3, встряхнули; после осветления отобрали прозрачный слой для анализа. Воду с коагулянтом профильтровали через беззольный фильтр «синяя лента», предварительно промытый горячей безаммиачной водой до отсутствия в фильтрате ионов аммония. При фильтровании пробы, первые порции фильтрата отбрасывали. Отфильтрованную воду брали для анализа.

К 50 см3 исследуемой пробы добавили 1 см3 раствора виннокислого калия – натрия, перемешали, затем добавили 1 см3 реактива Несслера и снова перемешали. Через 10 минут сравнили со шкалой и приблизительно определили количество аммиака в пробе. Согласно ГОСТ 2874-82 содержание аммиака и ионов аммония не должно превышать нормы ПДК

(1,5 мг/л).

2. 2. 3. Обработка результатов анализа.

Анализ каждой пробы воды проводился троекратно. Так как по градуировочной шкале мы определяем содержание аммонийного азота визуально (полуколичественный метод), то резких расхождений между результатами проб не наблюдалось.

В ходе анализа нами также визуально было обнаружено присутствие железа в исходных пробах № 1 и № 3. Это явный признак того, что содержание железа в этих пробах воды выше нормы ПДК, которая составляет для питьевой водопроводной воды

0,3 мг/л.

Полученные данные мы оформили в виде таблицы.

Содержание аммиака в различных пробах питьевой воды

Таблица №1

№ Пробы Содержание аммиака и ионов аммония, (мг/л)

1 1,0 ÷ 0,5

2 1,0 ÷ 0,5

3 >>3,0

4 >>3,0

5 >>3,0

6 3,0 ÷ 2,0

На основании полученных данных были сделаны следующие выводы.

I. Артезианская скважина.

1) Вода из централизованного водопровода соответствует ГОСТ 2874-82 по содержанию аммиака и ионов аммония.

2) Вода из централизованного водопровода не соответствует ГОСТ 2874-82 по содержанию железа.

3) Содержание аммонийного азота в воде, прошедшей доочистку через бытовой фильтр «Родник», не изменилось, а содержание железа резко уменьшилось.

II. Неглубокая скважина.

1) Вода из местной скважины не соответствует ГОСТ 2874-82 по содержанию железа и аммонийного азота.

2) Вода, подвергшаяся доочистки через бытовой фильтр «Родник», не изменилась по количественному содержанию аммонийного азота, а содержание железа резко уменьшилось.

3) Кратковременное кипячение незначительно уменьшило количество содержания аммонийного азота в воде.

Наши рекомендации: для полного удаления аммиака и ионов аммония из воды необходимо её длительное кипячение.

Заключение

Почти на всей территории Северо–Западной Сибири в качестве питьевой воды используются подземные воды, так как в силу климатических условий поверхностные воды имеют низкую способность к самоочищению. В природном состоянии качество поверхностных и подземных источников вод без соответствующей водоподготовки и очистки не может соответствовать полноценной в физиологическом плане питьевой воде.

Качество питьевой воды и здоровье человека взаимосвязаны.