Показатели качества воды и их контроль

Глава 14. Защита гидросферы

Качество природных вод определяется взаимодействием атмосферных осадков и почво-грунтов, формирующих водосборы рек и озер. По степени их взаимодействия выделяют четыре генетические категории вод:

- поверхностно - склоновые (стекающие по поверхности склонов);

- почвенно-поверхностные (стекающие по микроручейковой сети);

- почвенно-грунтовые (вытекающие из верхних слоев почво-грунтов по относительным водоупорам);

- грунтовые воды водоносных горизонтов.

Воды различных категорий существенно различаются как по степени минерализации, так и по химическому составу.

Показатели качества воды и их контроль

На формирование качества природных вод определяющее влияние оказывает хозяйственная деятельность общества. Примеси, поступающие различными путями в гидросферу, коренным образом изменяют ее качество. 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, борьбы с сорняками, с рассредоточенным стоком оказываются в водных объектах.

Донные отложения во многих водных объектах становятся источниками вторичного загрязнения. Они получаются 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 несколько групп. 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 и рекреационного назначения используются для купания и оздоровления 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 их конкретным использованием. Например, вода, используемая в контурах охлаждения различных тепловых агрегатов, должна иметь достаточно низкую температуру, малокарбонатную жесткость, практическое отсутствие ионов железа и сереводорода. 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 в природных и сточных водах могут быть во взвешенном, коллоидном или растворенном состояниях. Примеси во взвешенном состоянии 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 показатели качества воды: физические, химические, биологические и бактериологические.

Определение показателей качества воды осуществляется в лабораториях, в которых используются и автоматизированные комплексы.

Обще санитарными физическими показателями воды являются следующие:

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 грубодиспергированных примесей.

2. Цветность воды обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот, других органических соединений.

3. 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.

4. Прозрачность воды определяется примесями, отличающимися от воды свойствами поглощения и отражения света.

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

1. Главные ионы – это наиболее распространенные в водах анионы HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, CO₃^2-, HSiO₃^- и катионы Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Fe²⁺. Их соединения в пресных водах составляет 90-95 % от 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 Ca и Mg, а некарбонатная – соединениями хлоридов и сульфатов Ca и Mg. Суммарное содержание в воде солей Ca и Mg составляет общую её жесткость.

2. Растворенные газы – это в основном кислород, диоксид углерода, сероводород и др.

3. Биогенные вещества – это соединения, образующиеся в процессе обмена веществ и необходимые для жизнедеятельности организмов. В первую очередь к ним относят минеральные и органические соединения азота, железа и фосфора.

4. 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.

5. Органические вещества в природных водах содержатся в виде гумусовых 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 О₂/л).

Наряду с перечисленными показателями, для оценки наличия в природной среде организмов – гидробионтов и гидрофлоры, введен показатель качества, названный бактериологическим. Он характеризует содержание бактерий групп кишечной палрчки в 1 л воды. Еще один показатель – активеая реакция воды, оценивается по концентрации ионов водорода – РН. Этот показатель для воды с нейтральной реакцией равен 7, со щелочной > 7 и с кислой < 7.

Для комплексной оценки качества поверхностных вод служат требования к составу воды и ПДК веществ в водных объектах в соответствии с видом водопользования. Водный объект считается загрязненным, если в расчетном пункте водозабора (створе) не соблюдаются эти требования. Все приводимые в санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными

водами списки загрязняющих веществ разделены на три группы: общесанитарный, санитарно-токсикологический 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 где S_i – средняя концентрация i-го вещества в воде, мг/л; ПДК_i – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в воде, мг/л; m – общее количества веществ данной группы ЛПВ в водном объекте.