Какой должна быть питьевая вода

Один из важнейших вопросов, который интересует потребителя, - качество потребляемого продукта, в том числе и воды. Казалось бы, потребителя в принципе должно интересовать только качество воды на выходе из крана. Однако при более серьезном подходе необходимо ответить и на несколько сопутствующих вопросов: а что же такое; качество вообще? каким должно быть качество воды в водном источнике и при подаче ее потребителю? что происходит с водой в процессе подготовки для питья?

Что такое качество воды

Как известно, водные объекты используются для удовлетворения ну различных отраслей человеческой деятельности: для коммунально-хозяйственных нужд, для нужд сельского хозяйства и энергетик рыболовства, водного транспорта. И в каждом случае необходимы водные объекты разного качества.
Что же такое качество воды водного объекта и от чего оно зависит?
Качество воды выступает как характеристика ее состава и свойств, определяющая пригодность воды для конкретных видов использования.
При этом основными характеристиками водопользования являются:
- объекты водопользования - поверхностные и подземные воды,
моря;
- цели водопользования - нужды населения, промышленности,
сельского и рыбного хозяйства, транспорта и т. д.;
- характер использования воды; и способ использования водных объектов.
Таким образом, водный объект используется в интересах потребителя-водопользователя. Факторы, влияющие на состояние водного объекта (рис. 1.18), могут иметь как естественную природу, так и антропогенную, вызванную хозяйственной деятельностью человека.
Рис. 1.18. Факторы, влияющие на состояние водного объекта
Регулируя факторы, влияющие на состояние водного объекта, можно регулировать качество его воды.
Чем же определяется качество воды?
Водный объект характеризуется определенным природным составом и свойствами воды, а потребитель формирует свои требования к составу и свойствам потребляемой воды (рис. 1.19). На основании данных о составе и свойствах воды, а также требований потребителя формируются показатели (критерии ) качества воды.
Таким образом, водный объект характеризуется значениями показателей качества, а вид водопользования - нормами качества воды.
Контроль качества воды заключается в проверке соответствия значений показателей качества воды установленным нормам и требованиям.

Рис. 1.19. Структура категории «качество воды» водного объекта

Как видно из рис. 1.19, качество воды водного объекта и необходимость его регулирования определяются целью водоиспользования, т.е. потребителем. При централизованном водоснабжении законодательно определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья; при этом подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций.
Для питья и хозяйственно-бытовых целей, в промышленности и сельском хозяйстве в основном используются пресные поверхностные и подземные воды. Номенклатура показателей качества и нормы качества питьевой воды периодически изменяются. В основе этих изменений лежат значительные изменения качества водных источников в результате их загрязнения. В то же время основное требова­ние к качеству питьевой воды остается неизменным: питьевая вода должна быть безопасной для здоровья независимо от степени загряз­нения источников водоснабжения сбросными водами.

Показатели качества питьевой воды

Традиционно для оценки качества воды в водном объекте или в источнике водоснабжения, если речь идет о получении воды для питья, используются физические, химические и санитарно-бактериологические показатели. К физическим показателям качества воды относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность. Химические показатели характеризуют химический состав воды. Обычно к числу химических показателей относят водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), а также содержание главных ионов. К санитарно-бактериологическим показателям относят общую бактериальную загрязненность воды и загрязненность ее кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных микрокомпонентов. В зависимости от загрязненности водного объекта и назначения воды предъявляются и дополнительные требования к ее качеству.
Остановимся подробнее на таких терминах, как качество, показате­ли качества и нормы качества воды.
Качество - это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования.
Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды.
Нормы качества - это установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования.
Показатели качества и нормы качества воды не являются жестко установленными и неизменными. С ухудшением состояния окружающей среды в результате ее загрязнения, установлением причинно-следственной связи между количественной и качественной характеристиками загрязнения и негативными изменениями изменяются показатели и нормы качества. Как правило, они становятся более жесткими. В то же время на эти показатели и нормы непосредственное влияние оказывает экономическая целесообразность. Можно научно обосновать высокие нормы качества питьевой воды, но высокая стоимость производства воды такого качества не позволит обеспечить массовый ее сбыт.
Дефицит пресной воды приводит к необходимости использования для питьевых целей очищенных сточных вод, которые в основном и пополняют запасы грунтовой воды. К 2000 г. из 24 крупнейших городов мира 12 будут находиться в Азии, в районах с ограниченными водными ресурсами. Вполне вероятным решением проблемы дефицита пресной воды будет использование для питьевого водоснабжения очищенных и рециркуляционных сточных вод.
Обеспеченность населенных пунктов России водными источниками с водой питьевого качества ничуть не лучше. Загрязненность источников водоснабжения привела к необходимости введения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ. Таким образом, заранее была признана экономическая нецелесообразность полной очистки воды с доведением показателей ее качества до качества воды лучших природных источников.
В нашей стране до последнего времени гигиенические требования к качеству воды определялись ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». В соответствии с этим документом, показатели качества воды подразделялись на микробиологические, токсикологические и органолептические.
С 1996 г. гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем водоснабжения определяются санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода». В этом документе показатели качества воды подразделяются на:

• эпидемические;
• органолептические;
• радиологические;
• химические.

Эпидемические показатели

Вода является идеальной средой для развития многочисленных форм бактерий, простейших и высших организмов. Некоторые из развивающихся в воде микробов являются распространителями «водных инфекций», к числу которых относят возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, дизентерии и т. д. Вода может быть переносчиком различного рода зародышей глистов (аскарид, карликового цепня и др.) и простейших (амеб, лямблий и др.).В связи с обилием форм патогенных организмов, а также сложностью и длительностью их определения прибегают к анализу воды на наличие в ней «показательных» микробов, что указывает на возможность загрязнения воды патогенной микрофлорой.
Значительная часть патогенных микроорганизмов попадает в водные объекты с фекалиями человека и животных. Эти загрязнения, независимо от наличия в них патогенных микробов, всегда содержат непатогенный микроорганизм - кишечную палочку (Еscherichia Coli), постоянно присутствующую в кишечнике человека и теплокровных животных.
Количество кишечных палочек в воде характеризует степень ее загрязнения фекальными стоками. Эти данные используются для контроля за качеством очистки и обеззараживания воды на водоочистных станциях. До последнего времени считалось, что снижение количества кишечных палочек до 3 в 1 л воды в результате ее обеззараживания обеспечивает полную гибель бактерий тифопаратифной группы, туляремийной палочки, бруцеллеза и др. Количество кишечных палочек в 1 л воды называется коли-индексом, а количество воды, в которой содержится 1 кишечная палочка, называется коли-титром. В соответствии с ГОСТ 2874-82, коли-титр, равный 333 мл, должен обеспечивать эпидемическую безопасность питьевой воды. Однако, по СанПиН 2.1.4.559-96, в 100 мл воды не должно быть этих бактерий.
Бактериальная загрязненность воды характеризуется также числом содержащихся в ней бактерий. Оно не должно превышать 50 в 1 мл воды (50 000 в 1 л). В воде должны также отсутствовать и простейшие
Эпидемические показатели питьевой воды

Органолептические показатели

К числу органолептических показателей относятся запах, привкус (вкус), цветность и мутность воды.
Наличие запахов и привкусов обусловлено присутствием растворенных в воде газов, минеральных солей, органических веществ, жизнедеятельностью микроорганизмов.
Залах воды может иметь природное (болотный, гнилостный, землистый, сероводородный и др.) и искусственное (ароматический, хлорный, фенольный, хлорфенольный, нефтяной и др.) происхождение.
Привкус воды может быть горьковатым, солоноватым, сладковатым, кисловатым и т. д.
Для количественной оценки запаха и привкуса используют 5-балльную шкалу:
Как правило, с повышением температуры запахи и привкусы усиливаются. Вода, используемая для питья, не должна иметь при температуре 60 °С оценку более 2 баллов. Запахи и привкусы определяют опытные лаборанты органолептически, поэтому данная оценка достаточно субъективна.
Цветность, т. е. окраска воды в тот или иной цвет, в основном свойственна водам поверхностных источников. Она может быть вызвана природными веществами (сложные высокомолекулярные соединения почвенного происхождения, железо в коллоидной форме, некоторые ионы) и веществами, поступающими в водные объекты со сточными водами. Цветность измеряется в градусах стандартной платинокобальтовой шкалы путем сравнения исследуемой пробы с водой эталонной цветности. Цветность питьевой воды не должна превышать 20°. В исключительных случаях, по согласованию с органами санитарного надзора, этот показатель может достигать 35°.
Мутность (прозрачность) воды зависит от наличия в ней взвешен­ных частиц и определяется непосредственно - весовым методом или косвенно - по шрифту или кресту. Весовым методом мутность определяют, взвешивая на лабораторных весах отфильтрованную часть механических примесей. Мутность питьевой воды не должна превышать 1,5 мг/л. Использование мутной воды для питьевого водоснабжения нежелательно, а иногда и просто недопустимо.
При косвенном методе оценкой мутности является высота столба воды в цилиндре, через который можно отчетливо рассмотреть специальный шрифт или грани креста. Эта высота должна составлять не менее 30 см при определении мутности по шрифту и не менее 300 см - при определении по кресту.
Нормативы органолептических показателей.
Примечание. Величина, указанная в скобках, может быть установлена по согласованию с органами санитарного надзора.

Радиологические показатели

Источниками поступления радиоактивных веществ в водные объекты являются минеральные и геотермальные воды, которые формируются в непосредственной близости от природных залежей радиоактивных руд, жидкие и твердые радиоактивные отходы, радиоактивные материалы, нарушения условий их переработки и хранения, а также выбросы и аварии на радиационных объектах.
В водных объектах могут присутствовать изотопы трития , натрия , фосфора , хрома , кобальта , цезия и др. Эти радиоактивные элементы могут находиться как в форме катионов и анионов, так и в виде комплексных соединений. Измеряются радиометрические показатели дозиметрическими приборами. Альфа- и бета-радиактивность.

Химические показатели

К химическим показателям воды относятся водородный показатель рН, общая минерализация (сухой остаток), жесткость, щелочность, окисляемость - так называемые обобщенные, а также концентрация растворенных органических и неорганических веществ - нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАУ) и др. Нормативы.

Водородный показатель воды

Водородный показатель воды рН - это показатель концентрации водородных ионов, численно равный отрицательному логарифму концентрации водородных ионов:
рН = -1g(Н⁺).
Активная реакция воды в зависимости от концентрации водородных ионов может быть нейтральной, кислой или щелочной.
Молекула воды относится к слабым электролитам, степень ее диссоциации на ион водорода Н⁺ и гидроксильный ион ОН^- невелика. Из 10 млн. молекул только одна распадается на ион водорода и гидроксильный ион:
Н₂О —›Н⁺ + ОН^-
Произведение концентраций этих ионов есть величина постоянная и называется ионным произведением воды Кw.
Осевидно, что
Kw = (H⁺)(OH^-) = (10^-7)(10^-7) = 10^-17 (моль/л)².
Напомним, что моль - это такое количество вещества, которое численно равно его молекулярной, атомной или ионной массе.
В воде с нейтральной реакцией концентрация ионов водорода С_H+ равна концентрации гидроксильных ионов С_OH+, что составляет приблизительно С= 10^-7г/л.
Видно, что величина рН воды численно равна показателю степени концентрации водородных ионов, взятому с противоположным знаком.
Характеристика водных растворов при различной концентрации водородных ионов

Для питьевой воды величина рН должна составлять от 6 до 9. Измеряют активную реакцию воды специальными приборами - рН-метрами, иногда с помощью индикаторов. Цвета важнейших индикаторов при различных значениях рН приведены в таблице.

Наименование индикатора	Цвет индикатора в различных средах
	Кислой	Нейтральной (pH=7)	Щелочной
Метиловый оранжевый	Красный (pH < 3,1)	Оранжевый	Желтый (pH > 4,4)
Метиловый красный	Красный (pH < 4,2)	Оранжевый	Желтый (pH > 6,3)
Фенолфталеин	Бесцветный (pH < 8,0)	Бледно-малиновый	Малиновый (pH > 9,8)

Общая минерализация

Общая минерализация - это суммарная концентрация анионов, катионов и недиссоциированных, растворенных в воде органических веществ, выраженная в граммах на кубический дециметр или литр (г/дм³, г/л). Общая минерализация воды совпадает с сухим остатком, который получают путем выпаривания определенного объема воды, предварительно профильтрованного через бумажный фильтр, и последующего высушивания остатка до постоянного веса при температуре 105-120 °С. Сухой остаток можно рассчитать также путем суммирования значений концентраций анионов и катионов, определенных методами химического анализа. Минерализация питьевой воды не должна превышать 1 г/л.

Жесткость воды

Жесткость воды обусловлена наличием в ней катионов кальция и магния. Эти катионы образуют малорастворимые соли с обычно присутствующими в воде карбонатными и гидроксильными ионами.
Имеющиеся в природных водах бикарбонатные ионы при нагревании разлагаются на углекислый газ и карбонатный ион:
2Н₂СО₃ —› С0₂ + СО₃^2-+Н₂О.
Если в воде присутствуют катионы жесткости, то, взаимодействуя с карбонатными ионами при высоких температурах они образуют малорастворимые соли. Поэтому жесткие воды могут образовывать накипь и отложения на бытовой технике, котлах, трубопроводах горячей воды. Катионы жесткости образуют малорастворимые соли также с жирными кислотами, входящими в состав мыла. Поэтому при использовании жесткой воды для стирки белья ее необходимо предварительно умягчать, т. е. устранять из нее катионы жесткости.
Жесткость воды определяют путем титрования пробы воды реактивом «трилон- Б» в присутствии индикатора мурексида или хрома темного синего при значении рН пробы около 9. По количеству трилона-Б, необходимого для изменения окраски индикатора, судят о жесткости воды. Концентрацию катионов жесткости в воде определяют в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л) или в милли-молях на литр (ммоль/л). Жесткость воды для питьевых целей ограничена концентрацией 7 ммоль/л.

Окисляемость воды

Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических веществ, а также ряда легко окисляющихся неорганических примесей, таких как двухвалентное железо, сероводород, сульфиты и т. д.
Окисляемость воды, или химическое потребление кислорода (ХПК), определяют количеством кислорода, израсходованного при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием различных окислителей. Существует несколько методов определения окисляемости воды: перманганатный, бихроматный, йодатный и т. д. Название метода зависит от используемого окислителя. В практике водоподготовки широко используется метод перманганатного окисления. Перманганатная Окисляемость питьевой воды не должна превышать 5 мг/л.
Обобщенные химические показатели воды.

Органические и неорганические вещества

Общее число химических веществ, которые в результате производственной деятельности загрязняют природные воды и могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека, постоянно растет и в настоящее время превышает 50 000. Поэтому проведение тестов на определение концентрации всех химических веществ, которые могут присутствовать в воде, просто невозможно.
В то же время систематизированы наиболее часто встречающиеся в природных водах и образующиеся при обработке воды химические вещества, которые могут нанести вред здоровью человека. В СанПиН 2.1.4.559-96 представлены предельно допустимые концентрации этих химических веществ. При их появлении в источнике водоснабжения необходимо определять их концентрацию в природной или обработанной воде и в случае превышения ПДК проводить доочистку воды.
Нормы неорганики
Нормы органики

Из книги "Чистая вода"
Миклашевский Н.В.
Королькова С.В.