<<
>>

Показатели качества воды и их контроль

В последние десятилетия на формирование качества природных вод большое влияние оказывает хозяйственная деятельность общества. Примеси, поступающие различными путями в гидросферу, коренным образом изменяют ее качество.

В настоящее время в природных водах различных регионов России встречаются высокие кон

центрации веществ, не характерные для слагающих площади водосбора горных пород.

Примеси, возникающие в результате хозяйственной деятельности, поступают в природные воды в виде сосредоточенных потоков хозбытовых и производственных сточных вод, а также диффузных стоков с сельхозугодий и урбанизированных территорий. Выбросы предприятий и транспорта в атмосферу в конечном итоге осаждаются на поверхности водосбора и совместно с веществами, применяемыми в сельском хозяйстве для повышения плодородия земель и борьбы с сорняками, с рассредоточенным стоком оказываются в водных объектах.

Значительные массы примесей поступают в водные объекты с отвалов обогатительных фабрик, горно-рудных разработок месторождений полезных ископаемых, полигонов и свалок. Анализ показывает, что, например, в Уральском регионе даже при полном прекращении сброса меди со сточными водами предприятий высокие ее концентрации в речной воде сохранятся в течение 100— 150 лет за счет выноса из отвалов, сформированных медно-перерабатывающими предприятиями.

Донные отложения во многих водных объектах становятся источниками вторичного загрязнения. Они образуются за счет примесей, которые не растворяются в воде или реагируют с ней, образуя нерастворимые соединения. Нерастворимые примеси называются консервативными, а растворимые — неконсервативными. Последние с водой могут образовывать как нерастворимые, так и растворимые соединения, токсичность которых может быть значительно больше, чем у исходной примеси.

В зависимости от потребительных характеристик все воды поверхностных водоемов подразделяются на воды хозяйственно-питьевого назначения, для культурно-бытовых нужд населения и хозяйственных целей.

Хозяйственно-питьевые воды по всем основным показателям должны быть безвредными для здоровья людей, поэтому нормативные требования к их качеству наиболее жесткие. Водные объекты культурно-бытового назначения используются для купания населения, отдыха и спорта и должны отвечать санитарно-гигиеническим требованиям. Особо выделяются водоемы рыбохозяйственного назначения, требования к качеству вод в которых близки к нормативам хозяйственно-питьевых водоемов. Воды хозяйственного назначения различают по требованиям к их качеству в связи с конкретным использованием. Например, вода, используемая в контурах охлаждения различных тепловых агрегатов, должна иметь достаточно низкую температуру, малокарбонатную жесткость, практическое отсутствие ионов железа и сероводорода. Это связано с тем, что гидрокарбонаты кальция и магния преобразуются в карбонаты, отлагающиеся на стенках теплообменников, а соединения железа и сероводород усиливают коррозию железа в воде.

Примеси природных и сточных вод могут находиться во взвешенном, коллоидном или растворенном состояниях. Взвешенные примеси представляют собой нерастворимые в воде суспензии или эмульсии (консервативные примеси). Примеси в коллоидном состоянии являются гидрофобными или гидрофильными органическими и минеральными частицами (например, детергенты, вирусы и др.).

Различают следующие показатели качества воды: физические, химические, биологические и бактериологические. Определение показателей качества воды осуществляется в лабораториях, в которых используются и автоматизированные комплексы.

Общесанитарными (физическими) показателями воды являются следующие параметры.

• 1. Взвешенные вещества — суспензированные частицы минерального или органического происхождения (песок, глина, планктон и др.), способные выпадать в осадок, всплывать на поверхность воды или находиться во взвешенном состоянии. Взвешенные вещества характеризуют мутность воды, т. е. содержание в ней грубодиспер- гированных примесей. Количество этих веществ определяется гравиметрическим методом после удаления взвеси через плотный фильтр.

Оценка сухого остатка (содержания нелетучих веществ в воде) осуществляется упариванием воды с последующим определением массы остатка. Потери при последующем прокаливании остатка позволяют определить содержание органических веществ, находящихся во взвешенном состоянии. Разность между массой сухого остатка и потерями при прокаливании соответствует содержанию в воде взвешенных минеральных примесей. Цветность воды обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот и других органических соединений. Оценку цветности воды производят, сравнивая ее с дистиллированной водой и шкалой эталонов, имитирующих эту цветность (платиново-кобальтовой и кобальто-бихроматной). Качественная оценка производится визуально при дневном освещении на белом фоне, а количественная — методом колориметрии. Запах и вкус воды определяется естественными и искусственными примесями и оценивается по пятибалльной шкале (0 — нет запаха, 1 — очень слабый; 2 — слабый; 3 - заметный; 4 — отчетливый;

5 — очень сильный). Определение запаха и вкуса осуществляется качественно (органолептически). Сначала дается общая опенка запаха и вкуса (болотный, землистый, гнилостный, рыбный, ароматический), затем - по пятибалльной системе: колбу, заполненную водой на 2/3 объема и закрытую притертой пробкой, встряхивают и, открыв пробку, отмечают интенсивность запаха. Наличие запаха свидетельствует либо о недостаточной чистоте воды, либо о неполном удалении из нее реагентов, использованных при очистке (например, хлора). Прозрачность воды определяется по предельной высоте столба воды, через который просматривается тест-объект. В качестве последнего используется рисунок черного креста с толщиной линий в 1 мм и четырех черных кружков на белом фоне (диаметром 1 мм каждый). Для анализа используют мерный цилиндр высотой 300 мм, на дне которого размещается фарфоровая пластина с вышеуказанным тест-объектом. Питьевая вода должна иметь прозрачность на «крест» не менее 300 мм.

Химические показатели делятся на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы и органические вещества.

Главные ионы — это наиболее распространенные в водах анионы НС03“, S042-, Cl-, С033-, HSi03- и катионы Na+, Са2+, Mg2+, К+, Fe2+. Йх соединения в пресных водах составляют 90—95% общего солесодержания. Среди главных ионов имеются соединения, определяющие жесткость воды, т.е. содержание в ней хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов кальция и магния. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Mg, а некарбонатная — соединениями хлоридов и сульфатов Са и Mg. Суммарное содержание в воде солей Са и Mg составляет общую ее жесткость. Общая жесткость воды определяется комплексонометрическим методом, карбонатная — титрованием соляной кислотой в присутствии метилового оранжевого, некарбонатная — по разности результатов этого определения.

Содержание тяжелых металлов определяется рядом методов: спектральным (Ag, Al, Bi, Со, Си, Fe, Ni, Мп, Mo, Pb, Su, Ti, V), атомно-абсорбционным (Ag, Be, Cd, Со, Си, Са, Mn, Ni, Pb, Sn, Al, Ре. V, Mg), фотометрическим (Cd. Zn, Cr. Cu, Pb). Содержание синтетических поверхностно-активных веществ контролируют с применением экстракционно-фотометрического метода. Наличие нефте- Г1Родуктов определяется: в донных отложениях, летучих компонентов, пленок на поверхности воды — люминесценто-хроматографическим методом, в остальных случаях применяют хроматографию, гравиметрию с инфракрасной спектрофотометрией. Растворенные газы — это в основном кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Содержание кислорода в воде зависит от его поступления из воздуха и в результате фотосинтеза. Диоксид углерода находится в воде как в растворенном виде, так и в форме угольной кислоты. Основными источниками поступления его в воду являются биохимические процессы распада органических веществ и циркуляция подземных вод. Сероводород в природных водах образуется как при распаде органических соединений, так и в результате растворения минеральных солей. Содержание химически связанного кислорода в воде определяется потенциометрическим методом с ионоселективным электродом, а молекулярно растворенного — йодометрическим.

Для оценки концентрации диоксида углерода в воде используют ИК-спектрометрический метод. Концентрацию сероводорода контролируют с помощью йодометрического метода. Биогенные вещества — это необходимые для жизнедеятельности организмов соединения, образующиеся в процессе обмена веществ. В первую очередь к ним относят минеральные и органические соединения азота, железа и фосфора. Органические формы азота представлены белками и продуктами их распада, поступающими в водные объекты с очищенными сточными водами. Неорганические соединения NH3+, NO~, N02-, которые образуются при разложении азотсодержащих органических соединений, поступают с атмосферными осадками, при вымывании удобрений из почв. Соединения железа Fe2+ содержатся в основном в подземных водах, а формы Fe3+ — в поверхностных водах (в незначительных концентрациях вследствие полного гидролиза солей). Определение биогенных веществ, состоящих в основном из соединений азота, производится титрометрическими и колориметрическими (фотометрическими) методами. Микроэлементы — это вещества, концентрация которых в воде менее 1 мг/л. В природных водах они содержатся в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвесей, входят в состав минеральных и органических комплексов. Среди них важное гигиеническое значение имеют соединения йода и фтора. Органические вещества в природных водах содержатся в виде гумусовых соединений, образующихся при разложении остатков растений и животных. Органические примеси сточных вод имеют весьма разнообразный состав и сложные формы соединений. Для характеристики загрязнения водных объектов такими примесями используют оценки окисляемости воды, химического и биохимического потребления кислорода. Окисляемость воды — это количество кислорода, необходимое для окисления примесей в заданном объеме воды (мг 02/л).

При оценке содержания органических веществ в сточных водах, особенно представляющих собой смесь бытовых и производственных стоков, определяют химическое потребление кислорода (ХПК), а для оценки загрязнения стоков микроорганизмами определяют количество кислорода, необходимое для их окисления в аэробных условиях, т.е.

биохимическую потребность в кислороде (БПК). При этом разность между ХПК и БПК определяется наличием примесей, не окисляющихся биохимическим путем, и количеством органических веществ, идущих на построение клеток микроорганизмов.

Окисляемость воды определяется по массе кислорода, затраченного на окисление органических веществ в 1 л воды. В качестве окислителя используют КМп04 (перманганатная окисляемость). Химическая потребность в кислороде (бихроматная окисляемость) определяется микрометрически с использованием сильного окислителя — бихромата калия. Биохимическая потребность в кислороде обычно определяется стандартно (за 5 суток). Содержание растворимого в воде кислорода определяют йодометрическим методом до и после термостатирования пробы при температуре 20 °С в течение 5 суток.

Бактериологический показатель качества воды относится главным образом к природным водам и характеризуется наличием в них организмов — гидробионтов и гидрофлоры. Количество этих организмов определяется при микробиологических исследованиях проб, отобранных из водных объектов путем сравнения со стандартными образцами. Для измерений используются сканирующие микроскопы (оптические или электронные).

Бактериологический показатель качества воды характеризует ее безвредность с точки зрения присутствия в ней болезнетворных организмов. Этот показатель получил название «коли-индекс». Он определяет содержание бактерий групп кишечной палочки в 1 л воды. Наименьший объем воды (в мл), приходящийся на одну кишечную палочку, — «коли-титр» также служит бактериологическим показателем качества воды.

Активная реакция воды оценивается по концентрации в воде ионов водорода — pH. Этот показатель для воды с нейтральной реакцией равен 7, со щелочной — больше 7 и с кислой — меньше 7. Оценка pH проводится титрометрическим методом с использованием в качестве индикатора фенолфталеина. Общая щелочность воды

определяется титрованием соляной кислотой. Индикатором при этом является метилоранж. Автоматическое определение содержания ионов водорода производится рН-метрами.

Для комплексной оценки качества поверхностных вод существуют требования к составу воды и ПДК веществ в водных объектах в соответствии с видом водопользования. Поэтому водный объект следует считать загрязненным, если в расчетном пункте водозабора (створе) не соблюдаются такие требования. Если данный водный объект используется для различных целей, то исходят из более жестких требований в ряду одноименных показателей и нормативов качества воды. Все приводимые в санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (далее — Правила) списки загрязняющих веществ разделены на три группы: по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ), по характеру воздействия на организм человека и действию на внутриводоемные биологические процессы. Различают общесанитарный, санитарнотоксикологический и органолептический показатели. Принято считать, что качество воды достигает границы экологического сдвига, если содержание в ней загрязняющих веществ равно одной дозе. Эта доза для определенного вещества соответствует его ПДК, а для нескольких веществ равна одному ЛПВ и определяется как

]Г(5, /ПДК,.) lt; 1, где 5,— средняя концентрация /'-го вещества в воде,

i=i

мг/л; ПДК,. — предельно допустимая концентрация /-го вещества в воде, мг/л; т — общее количество веществ данной группы ЛПВ в водном объекте.

Для оперативного физико-химического анализа состава и средств природных и сточных вод используются гидрохимическая лаборатория ГХЛ-66, лаборатория анализа воды ЛАВ-1, комплекс технических средств автоматизированного контроля загрязнения поверхностных вод АНКОС-ВГ и др. Наряду с аналитическими методами оценки состава и свойств вод в последние годы все большее распространение получают такие методы биологического контроля, как биоиндикация и биотестирование, ставящие цель обнаружения и определения биологически и экологически значимых нагрузок по реакции на них живых организмов и их сообществ в водных объектах. В качестве тест-объектов выбирают наиболее чувствительные к загрязнениям воды организмы, которые избирательно реагируют на определенные виды примесей, т. е. являются критическими звеньями в водных биогеоценозах. Изменение продуктивности 412

(цветение водоемов, подверженных эвтрификации), поведенческих реакций (снижение двигательных функций у пиявок при загрязнении воды ионами тяжелых металлов), гибель части или всего сообщества определенных организмов позволяет не только установить факт и вид загрязнения, но и определить один из важнейших критических показателей для сообщества — летальную дозу. 

<< | >>
Источник: Большаков В.Н., Качак В.В., Коберниченко В.Г.. Экология: Учебник. Изд. 2-е, перераб. п доп. 2005

Еще по теме Показатели качества воды и их контроль:

  1. 9. Показатели качества работы и качества продукции
  2. 10.2. Методы измерения показателей качества
  3. 4.3. Внутрифирменный контроль качества аудита
  4. 4.4. Контроль качества отдельного аудиторского задания
  5. 19.4. Внутренний контроль качества работы аудиторской компании
  6. 4.1. Официальные документы МФБ в области контроля качества
  7. Организация контроля качества аудита на уровне профессиональных аудиторских объединений
  8. Загрязнение атмосферы и контроль ее качества
  9. ПУТЬ ВОДЫ
  10. § 3. ГРУНТОВЫЕ II АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
  11. Непревзойденная красота природной воды
  12. 2. ВНУТРЕННИЕ МОРСКИЕ ВОДЫ И ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ МОРЕ
  13. pH воды и почвы
  14. КАК ЗАСЕЛИЛИ ПРЕСНЫЕ ВОДЫ?