Источники водоснабжения.
Общий объем воды на Земле составляет около 1,5 миллиарда кубических километров, из которых 93,96% находится в морях и океанах. Пресная вода составляет менее 6% всех водных ресурсов, и лишь 0,2-0,3% из этого объема пригодно для питья.
Сегодня одной из самых острых проблем является дефицит питьевой воды. Этот кризис вызван ростом населения, чрезмерным потреблением, загрязнением источников из-за выбросов промышленных предприятий и химизации сельского хозяйства.
Для решения проблемы необходимо принимать меры, такие как сокращение использования водопроводной воды для технологических нужд, устранение утечек в системах водоснабжения и внедрение замкнутых водооборотных систем.
Источниками водоснабжения могут быть поверхностные, подземные и атмосферные воды. Основные гигиенические требования к водоисточникам заключаются в обеспечении качества воды, чтобы она не представляла опасности для здоровья и соответствовала органолептическим требованиям населения.
Поверхностные источники воды.
Поверхностные источники воды включают реки, озера, искусственные водохранилища, а также моря и океаны. Их вода варьируется по физическим свойствам, содержанию органических и минеральных веществ, а также по уровню загрязнения и способности к самоочищению.
Реки чаще всего используются для водоснабжения благодаря своей высокой способности к самоочищению и стабильному минеральному составу. Однако они также подвержены значительному загрязнению из-за сброса хозяйственных и сельскохозяйственных сточных вод, что усугубляется паводками и ливнями.
Искусственные водохранилища, хотя и более стабильные, страдают от замедленного водообмена, что приводит к накоплению органических веществ и развитию анаэробной микрофлоры. Вода в них также подвержена минерализации из-за испарения.
Естественные озера сталкиваются с аналогичными проблемами, включая накопление органических веществ и гнилостных микроорганизмов. Открытые водоемы часто характеризуются высокой мутностью и значительным загрязнением, что требует предварительной обработки перед использованием для хозяйственно-питьевых целей.
Моря и океаны представляют собой перспективный источник воды, однако их высокая соленость и загрязнение в прибрежной зоне требуют не только обеззараживания, но и опреснения для получения безопасной питьевой воды.
Подземные воды.
Подземные воды образуются в результате фильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод через почву. Их санитарное состояние зависит от глубины залегания, типа почвы и уровня загрязнения. Подземные воды делятся на грунтовые и межпластовые.
Грунтовые воды — это почвенные воды, достигающие первого водоупорного слоя. Они проходят естественную фильтрацию и обладают высокой минерализацией, отражающей состав местного грунта. Такие воды обычно имеют приятный вкус и низкую температуру, но могут быть загрязнены при малой толщине грунта или его нарушении, что делает их непригодными для питья.
Межпластовые воды располагаются ниже первого водоупорного слоя и считаются более стабильными и безопасными. Их глубина может достигать тысяч метров. Эти воды имеют стабильный химический состав, высокую минерализацию и содержат полезные микроэлементы. Они прозрачны, бесцветны и практически не содержат микроорганизмов, что позволяет использовать их для питья без предварительной очистки, хотя иногда требуется умягчение.
Напорные или артезианские воды, находящиеся под давлением, поднимаются естественным образом благодаря геологическим особенностям. Эти воды считаются самыми чистыми и могут образовывать родники и ключи, обеспечивая надежный источник пресной воды.
Атмосферные воды.
Атмосферные воды, представляющие собой осадки в виде дождя и снега, играют важную роль в водоснабжении, особенно в засушливых южных регионах, арктической зоне и в условиях экстремального климата. Дождевые и снеговые воды, как правило, отличаются мягкостью и низким уровнем минерализации, что делает их потенциально пригодными для использования.
Однако в современных условиях, особенно в крупных промышленных центрах, качество атмосферных осадков вызывает серьезные опасения. Высокий уровень загрязнения атмосферы приводит к тому, что осадки насыщаются токсическими веществами, твердыми аэрозолями и микроорганизмами. Удивительно, но один литр дождевой воды может омывать до 325,000 дм³ атмосферного воздуха, что свидетельствует о том, насколько быстро и обширно загрязняются наши водные ресурсы.
К сожалению, выпадающие осадки могут содержать ионы серной и азотной кислот, углекислоту, а также канцерогенные и радиоактивные примеси. Исследования показывают, что в дождливые дни на поверхность Земли попадает в девять раз больше радиоактивных веществ, чем в сухую погоду. Это подчеркивает, что атмосферные воды не могут считаться чистыми и безопасными для употребления без специальной обработки.
В условиях глобального изменения климата и нарастающего загрязнения окружающей среды, необходимость в очистке и обработке атмосферных осадков становится особенно актуальной. Мы должны осознать важность защиты наших водных ресурсов и предпринять меры для обеспечения их безопасности, чтобы сохранить здоровье и благополучие будущих поколений.
Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды.
Качество питьевой воды — это не просто вопрос удобства, а основа эпидемической безопасности и здоровья всего населения. Чистая и безопасная вода является важнейшим показателем санитарного благополучия и уровня жизни людей, которые имеют доступ к централизованному водоснабжению.
В развитых странах вопрос обеспечения качественной питьевой воды находится под пристальным вниманием государства и органов здравоохранения. Они понимают, что здоровье граждан напрямую зависит от чистоты и безопасности водных ресурсов. Регулярный мониторинг, строгие стандарты и современные технологии очистки воды — все это становится неотъемлемой частью системы, направленной на защиту здоровья населения.
Однако даже в странах с высокоразвитыми системами водоснабжения необходимо постоянно работать над улучшением качества воды. Загрязнение источников, изменения климата и рост населения ставят перед нами новые вызовы. Поэтому важно не только сохранять достигнутые стандарты, но и стремиться к их улучшению, чтобы обеспечить здоровье и благополучие будущих поколений. Чистая вода — это не просто ресурс, это основа жизни, и мы обязаны заботиться о ней с особым вниманием и ответственностью.
Питьевая вода должна соответствовать СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Данные санитарные правила применяются в отношении воды, предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья и производства пищевых продуктов, их хранении и торговли, а также для производства продукции, требующей применения воды питьевого качества.
Питьевая вода, реализуемая населению в бутылях, контейнерах, пакетах, должна отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества».
Питьевая вода должна обладать благоприятными органолептическими свойствами, быть безопасной по химическому составу и не представлять угрозы с точки зрения эпидемической и радиационной безопасности.
Органолептические характеристики воды играют ключевую роль в её восприятии. Она должна быть прозрачной, бесцветной, без посторонних привкусов и запахов, а также иметь освежающую температуру и не содержать видимых примесей. Оптимальная температура питьевой воды для человека составляет 8-15 °C, так как она лучше утоляет жажду и способствует быстрому всасыванию, стимулируя работу желудочно-кишечного тракта. Вода с температурой 25 °C менее приятна, а при 25-35 °C может вызывать неприятные ощущения, вплоть до рвоты.
Нормирование органолептических свойств воды осуществляется по двум основным направлениям: по восприятию запаха, привкуса, цветности и мутности, а также по концентрации химических веществ, влияющих на эти характеристики. Запах воды может быть естественного происхождения, связанным с органическими веществами, или искусственного, вызванного загрязнением. Например, растительные остатки могут придавать воде землистый запах, а загрязнение сточными водами — химические нотки, такие как хлорный или бензиновый.
Что касается вкуса, то питьевая вода должна быть приятной и освежающей, без посторонних привкусов. Вкус зависит от минерального состава, температуры и растворенных газов. Основные вкусовые ощущения — соленое, кислое, сладкое и горькое, в то время как все остальные воспринимаются как привкусы. Определение вкуса проводится в безопасной воде при температуре 20 °C, а в сомнительных случаях её кипятят и охлаждают для анализа.
Гигиеническое значение запахов и привкусов воды велико: если их интенсивность превышает 2 балла, это может ограничить потребление воды. Искусственные запахи и привкусы часто указывают на загрязнение сточными водами, тогда как естественные запахи выше 2 баллов могут свидетельствовать о наличии биологически активных веществ, выделяемых сине-зелеными водорослями.
Цветность воды — это природное свойство, обусловленное гуминовыми веществами, образующимися при разложении органических соединений в почве. Эти вещества попадают в открытые водоемы, придавая воде оттенки от желтоватого до коричневого, особенно в паводковый период. Окраску могут также вызывать соединения железа, цветущие водоросли и загрязнения. Цветность питьевой воды измеряется фотометрическим методом и не должна превышать 20°; в противном случае вода считается цветной. При цветности выше 35° потребление воды ограничивается, а изменения цветности подземных вод могут указывать на их загрязнение.
Мутность воды, вызванная взвешенными частицами, как минерального, так и органического происхождения, также ограничивает водопотребление и свидетельствует о загрязнении. Она является показателем эффективности очистки воды на водозаборах. Изменение органолептических показателей может негативно сказаться на здоровье человека и ухудшить санитарное состояние воды, например, повышенная мутность снижает эффективность хлорирования.
Химические показатели питьевой воды.
Безопасность питьевой воды по химическому составу оценивается по трем основным группам нормативов: общие показатели, содержание химических веществ, возникающих в процессе обработки воды, и уровень химических веществ, поступающих из хозяйственной деятельности человека.
Из обобщенных показателей воды важное в гигиеническом отношении значение имеет жесткость. Она зависит от степени минерализации воды, т.е. содержания в ней солей кальция и магния. Жесткость измеряется в мг/экв/л (1 мг/экв = 28 мг/л СаО) или в градусах (1 градус = 10 мг/л СаО). Воду с жесткостью до 3,5 мг/экв/л (10°) считают мягкой, от 7 до 14 мг/экв/л - жесткой и выше 14 мг/экв/л (40°) - очень жесткой.
Согласно СанПиНу 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости» установлены нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) для ряда химических веществ, представляющих наибольшую опасность для здоровья, таких как бериллий, ртуть, свинец, молибден, мышьяк и стронций. Эти вещества могут вызывать хронические интоксикации, и ПДК определены в зависимости от их токсичности и способности накапливаться в организме.
Нитраты представляют собой важный гигиенический показатель среди возможных химических загрязнителей питьевой воды. Хотя они могут быть естественным компонентом глубоких подземных вод, основным источником их накопления являются продукты разложения органических веществ в сточных водах. Таким образом, уровень нитратов в воде служит индикатором загрязнения органическими веществами бытового происхождения. Высокие концентрации нитратов, особенно опасные для детей из-за риска метгемоглобинемии, стали основанием для их ограничения в питьевой воде (до 45 мг/л по иону NO3).
Также следует учитывать содержание вредных химических веществ, которые могут попадать в воду в процессе ее обработки. Эти вещества возникают из-за добавления реагентов для осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, а также в результате специальной обработки, такой как умягчение или фторирование.
Кроме того, в источники водоснабжения могут поступать химические вещества из хозяйственной деятельности человека. В этом контексте действуют гигиенические нормативы для более чем 1200 химических соединений, которые могут быть обнаружены в питьевой воде с помощью современных аналитических методов.
Основные методы улучшения качества воды.
Вода, поступающая из водоемов в центральное водоснабжение, проходит предварительную обработку на водопроводных станциях, чтобы соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода».
Основные методы улучшения качества воды включают осветление и обесцвечивание, которые устраняют мутность и цветность, а также обеззараживание для удаления патогенных микроорганизмов. При необходимости применяются специальные методы обработки, такие как обезжелезивание, умягчение, дезодорация и фторирование.
Осветление и обесцвечивание — это первый шаг в обработке воды на очистных сооружениях водопроводной станции. Этот процесс включает отстаивание воды в резервуарах и фильтрацию через песчано-угольные фильтры. Для ускорения осаждения взвешенных частиц добавляют коагулянты, такие как серно-кислый алюминий или хлорное железо. Синтетический препарат полиакриламид (ПАА) также помогает усилить слипание частиц. После коагуляции, отстаивания и фильтрации вода становится прозрачной и обычно бесцветной, освобождаясь от яиц геогельминтов и 70-90% микроорганизмов. Затем она направляется в резервуар для обеззараживания.
Обеззараживание — ключевой процесс улучшения качества воды, особенно при использовании поверхностных вод. Это может быть достигнуто как химическими, так и физическими методами.
Среди химических методов наиболее распространенным является хлорирование, которое эффективно уничтожает бактерии и экономично. Оптимальная доза хлора для обеззараживания составляет 0,3-0,5 мг/л после 30 минут контакта. Однако хлор может ухудшать вкус и запах воды.
Озонирование, в свою очередь, предлагает значительные преимущества благодаря своей высокой окислительной способности. Озон не только эффективно убивает микроорганизмы, но и улучшает органолептические свойства воды, устраняя цветность и неприятные запахи. Этот метод не оставляет остатков, так как озон быстро распадается на молекулярный кислород. Необходимая доза озона колеблется от 0,8 до 4 мг/л в зависимости от качества воды и других факторов.
Также для обеззараживания могут применяться физические методы, такие как ультрафиолетовое облучение и ультразвук.