Качество воды в природных источниках

Критерии качества природной воды

Природная вода, к которой относятся артезианская (из скважин) и родниковая (из ключей), по праву считается наиболее полезной для человека. Однако и она нуждается в должной очистке. Существуют определенные показатели качества воды из источников и скважин, включая артезианские. Они позволяют понять, можно ли употреблять такую воду «сырой», обработанной или же не стоит использовать вовсе. 

Физические показатели качества

Температура – первый и самый очевидный критерий. Именно она делает воду более и менее вязкой, что, в свою очередь, влияет на скорость осаждения взвешенных частиц. Измерение температуры проводят при сборе пробы воды. Используют при этом термометр с делениями до 0,1°С с точностью ±0,5°.

Вода поверхностных водоисточников, рек, озер, прудов, может колебаться от 0 до 30°С в зависимости от времени года. Температура подземных водоисточников находится в пределах 8-12°С. Для питья и приготовления пищи специалисты рекомендуют употреблять воду с температурой 7-15°С. 

Реакция среды – следующий важный показатель. Для его оценки важен рН, водородный показатель, – мера кислотности жидкостей.  

Питьевая вода для прямого употребления, приготовления пищи и хозяйственных нужд должна иметь в рН в пределах 6,5—8,5. Это так называемый нейтральный рН. Именно такой уровень кислотности может утолить жажду и принести пользу человеку, растворившись в крови. А также продлить срок эксплуатации техники и водопровода, исключая коррозии металлов. 

Цветность — третий физический показатель качества воды. Он обусловлен присутствием в составе воды гуминовых и фульвокислот, их растворимых солей, а также соединений железа. 

Цветность связана с количеством примесей в воде, зависящим от различных факторов. Первый и основной – это присутствие торфяников в водоисточнике. Если в воде высокая концентрация взвешенных веществ, то цветность определяют только после отстаивания пробы или после пропускания через фильтр. В период активного развития водорослей в водоемах вода зачастую меняет оттенок. Но это никак не влияет на цветность благодаря фильтрации, в процессе которой частицы водорослей оседают на фильтре. То есть прямой взаимосвязи между цветности и количеством органических веществ, окрашивающих воду, нет. 

Запахи и привкусы — очевидный физический показатель качества воды. В быту мы чаще всего ориентируемся именно на запах и вкус, когда решаем, стоит ли пить эту воду. Если нам не нравится привкус или аромат, к примеру, вода кажется тухлой, то скорее решим не употреблять жидкость. Организм нам подсказывает, опасна вода или нет. 

Но откуда берутся запах и вкус? Запах обусловлен летучими пахнущими веществами. А наличие веществ естественного происхождения и веществ, оказавшихся в воде случайно, к примеру, в следствие проникновения жидкостей из городских стоков, создает запахи и привкусы. 

Водоросли, плесень, грибки и другие живые организмы, обитающие в воде, создают так называемые естественные запахи. Когда мы их чувствуем, то кажется, что пахнет землей, перегноем, болотом или сероводородом. Иногда мы ощущаем искусственные запахи, которые ассоциируются с хлоркой или аптечным ароматом. Что касается вкуса, то часто мы его именуем как солоноватый, сладкий, кислый и металлический. У питьевой воды мы часто не замечаем вкус. Родниковые воды имеют солоноватый и горько-солоноватый вкус, так как содержат соли в высокой концентрации. Но так определяют запахи и вкусы обычные люди. 

Профессионалы же в первую очередь устанавливают характер запаха и привкуса. Далее определяют их интенсивность по пятибалльной шкале. Специалисты измеряют температуру воды. Это нужно затем, что интенсивность запахов и привкусов как правило усиливается, когда происходит повышение температуры. Как пример, запах и привкус воды источников хозяйственно-питьевого снабжения обычно оценивается не выше 3—4 баллов.

Мутность – показатель природной воды, который заметен обывателю так же, как и вкус и запах. Мутность воды создается нерастворенными и сильно раздробленными веществами. Из неорганических могут присутствовать глина, песок, а из органических – ил, микроорганизмы, планктоны, нефтепродукты. То есть мутность обусловлена различными примесями, едва растворенными в воде. 

Химические показатели качества

Концентрация взвешенных веществ – другой показатель характеристики природных вод. Взвешенные вещества – это те примеси, которые остаются на фильтре в процессе водоподготовки. Для такого рода фильтрации загрязненных вод специалисты используют наиболее пористые фильтры. А при анализе воды, загрязненной на не более чем 25 мг/л, применяют тонкие мембранные фильтры. Но как же определяют количество взвешенных веществ? Для этого, пропустив пробу через фильтр, фильтр высушивают при 105°С. Далее сравнивают вес фильтра, который был определен до фильтрации, и вес после фильтрации. Разница – и есть концентрация взвешенных веществ в воде. 

Связано ли содержание взвешенных частиц и прозрачность? Однозначно ответить нельзя. Оценивая прозрачность, специалисты ориентируются не только не концентрацию взвешенных частиц, но и на коллоидные, сильно раздробленные, частицы. Дело в том, что они слишком мелкие, почему и не оседают на фильтрах, а значит, их и не причисляют к результатам при измерении взвешенных веществ. К тому же, прозрачность зависит от формы и размера частиц. А для измерения взвешенных веществ это не важно. 

Следующий специальный критерий качества воды – сухой остаток. Это все неорганические и органические соединения в растворенном и сильно раздробленном виде. Сухой остаток вычисляют по уже описанному выше принципу: нагреванию при 105°С. Только в этом случае термообработке подвергается не фильтр, а сама проба. Ее фильтруют, выпаривают, а далее высушивают. Такой метод называется прокаливанием. Потери в процессе такой обработки обуславливают наличие органических веществ в сухом остатке. А остаток после нагревания может характеризовать солесодержание воды. Это важно, так как высокое содержание солей может провоцировать множество заболеваний. Поэтому норма сухого остатка воды из источника хозяйственно-питьевого назначения не должна превышать превышать 1000 мг/л.  

Важными химическими показателями качества воды являются сульфаты, хлориды и силикаты. Разберем их в отдельности друг от друга.

Сульфаты, то есть соли серной кислоты, появляются в воде в результате вымывания пород и различных биохимических процессов водоносных слоев. ГОСТ регламентирует, что предельное допустимое содержание сульфат-ионов в воде центрального водоснабжения не должно превышать 500 мг/л. В реках же концентрация сульфатов остается в пределах 100—150 мг/л. Если же концентрация превышает норму, то это говорит о том, что в воду сливаются сточные воды, как правило, ближайших предприятий. 

Хлориды почти всегда присутствуют в природных водах. Их концентрация в речных водах находится в рамках 10—30 мг/л. И вновь, если специалисты видят превышение этой нормы, то могут с уверенностью утверждать, что природный источник загрязняется сточными водами. Если мы будем измерять концентрацию хлоридов городской сети водоснабжения, то должны получить результат не более 350 мг/л.

Мы уже затрагивали такой физический показатель, как привкус. Так вот солоноватый вкус получается из-за высокой концентрации сульфатов и хлоридов. Но проблема не во вкусе, а во влиянии на здоровье человека. Повышенное количество ионов негативно влияет на работу пищеварения. Более того, при определенных концентрациях сульфатов и хлоридов вода может разрушать даже бетон. По этой причине специалисты установили верхний допустимый предел концентрации.  

Что касается силикатов, то их концентрацию оценивают только там, где их присутствие связано с геологическими условиями или зависит от наличия определенных микроорганизмов. Так, нерастворенные силикаты, к примеру, песок, могут быть в воде из-за дождей, которые смывают песок в воду с берегов. И хотя силикаты измеряют реже, чем хлориды и сульфаты, они нежелательны в воде. Так, силикаты провоцируют образование накипи. 

Соединения железа и марганца так же являются ключевыми химическими показателями качества воды. Железо есть во всех артезианских и родниковых водах. Его количество связано с геологией водоема и его годрогеологическими условиями. Этот элемент находится в воде в различных формах: растворенной, коллоидной и нерастворенной. Высокая концентрация железа – маркер наличия стока промышленных вод. Такая вода с высокой долей вероятности загрязнена, что приводит к плохому вкусу воды, а также нарастанию осадка в трубах. Что касается норм, то концентрация железа в питьевой воде не должна превышать 0,3 мг/л.

Марганца в воде, как правило, меньше, чем железа. Если концентрация железа находится в пределах от 0,1 до 1 мг/л, то марганца – лишь от 0 до 0,05 мг/л.

Щелочность – еще один важный химический показатель качества природной воды. Она обусловлена наличием веществ, которые могут вступать в реакцию с сильными кислотами. Щелочность теснейшим образом связана с углекислотой. Она, в свою очередь, при определенных концентрациях делает воду агрессивной. Так вода может разрушать металл и бетон. 

Жесткость воды зависит от типа источника. Так, подземным источникам характерна более высокая жесткость. Поверхностные же источники остаются в пределах 1—6 мг-экв/л по этому показателю. Но в то же время бывает и речная вода повышенной жесткости. К примеру, когда река течет, касаясь и вымывая известковые и гипсовые породы. 

Жесткая вода не влияет на здоровье человека особенно негативно. Однако все же следует употреблять в пищу воду мягкую или средней жесткости. При накапливании соли кальция и магния в больших концентрациях могут провоцировать заболевания. На сегодня норма жесткости питьевой воды такова: не более 7 мг-экв/л. Очень редко – не выше 10 мг-экв/л. Жесткая вода не подходит для бытового применения. К примеру, она провоцирует образование накипи на посуде. Возможно, будучи в деревне, вы замечали, что иногда в воде мыло не мылится. Это происходит в том числе из-за повышенной жесткости, что увеличивает расход моющих средств. Для промышленных производств жесткая вода так же недопустима. Ее воздействие сокращает эксплуатационный срок техники. Поэтому необходимо не только умягчать воду, но и своевременно обслуживать и ремонтировать фильтры умягчения воды.

Соединения азота и фосфора. Азот в воде присутствует в виде органических соединений (белковых, небелковых) и неорганических (аммонийном, нитритном и нитратном). Фосфор находится в минеральных и органических соединениях. 

Как мы уже видели на примере других химических соединений, их повышенное количество – маркер загрязнения природного источника сточными водами. То же происходит и с измерениями азота. По нормам концентрация азота не должна превышать 10 мг/л, а в реках ее содержание обычно находится в пределах от 0 до 1 мг/л. Если специалисты обнаруживают окисленные формы азота, то это свидетельствует о нейтрализации загрязнения. 

В норме фосфор в природных источниках не должен превышать сотых долей мг/л. Активное присутствие фосфора говорит о загрязнение водоисточника удобрениями и сточными водами. 

Перманганатная окисляемость — тоже немаловажный критерий качества воды. При его анализе оценивают содержание легкоокисляемых органических и неорганических соединений. Окисляемость – объем кислорода, равный расходу перманганата калия (марганцовки). 

Обычно окисляемость подземных водоисточников находится в пределах 1—2 мг/л. Родниковая же вода – 10—12 мг/л. И вновь, если мы встречаемся с повышенным показателем окисляемости, то можем говорит о загрязненности воды.

Растворенные газы в природной воде обычно представлены кислородом, диоксидом углерода и сероводородом. Норма насыщения воды кислородом находится в рамках 8—9 мг/л. Этот показатель актуален для поверхностных вод. В артезианских источниках он ниже. Это связано с повышенной аэрацией родниковых источников и процессами фотосинтеза.

Присутствие сероводорода допустимо в ограниченном количестве подземных источниках. В наземных же сероводород находиться не должен. Его можно обнаружить лишь при загрязнении воды городскими и промышленными стоками. Сероводород легко почувствовать из-за неприятного запаха. Пить воду с этим токсичным газом нельзя.

При высокой концентрации кислорода, диоксида углерода и сероводорода может происходить разрушение металлов и бетона. 

Соединения фтора и йода. Этот показатель качества – один из самых интересных. Многие знают, что фтор и йод полезны для организма. Однако, как их недостаток, так и переизбыток могут привести к развитию различных заболеваний. По нормам 0,7—1,2 мг/л должно быть фтора в питьевой воде. Воду с показателями выше 1,5 мг/л пить нельзя.

Также интересно, что воду по показателям фтора и йода можно улучшить. К примеру, при превышении концентрации фтора жидкость обесфторивают. А при нехватке фтора – фторируют. 

Токсичные соединения – самый строгий критерий качества воды. Концентрация токсичных веществ (бериллия, молибдена, мышьяка, свинца, селена, стронция, нитратов) строго нормирована. Если в воде обнаруживают ряд этих веществ, то их количество подсчитывают суммарно и выражают в долях от предельно допустимых концентраций. Результат не должен превышать 1. 

Санитарно-бактериологические и гидробиологические показатели. В воде обитает множество микроорганизмов. Их состав и количество варьируются в зависимости от типа источника и его месторасположения. В глубоких подземных водах организмов практически нет, а иногда таковые и вовсе отсутствуют. Это происходит потому, что вода совершенно не контактирует со множеством слоев грунта. Состав же открытых вод меняется в зависимости от времени года. Изменения температуры, вязкости воды приводят к изменениям органического многообразия.  

В воду бактерии попадают через естественные или искусственные стоки, в которых находятся органические и минеральные вещества, а также микроорганизмы. И хотя микроорганизмы почти всегда присутствуют в воде, некоторые из них представляют опасность для человека. Так, ряд бактерий приводит к кишечным инфекциям. А некоторые провоцируют брюшной тиф, дизентерию, холеру, инфекционный гепатит. 

Так если бактерии есть почти всегда и их много, то как проводить измерения? Действительно, проанализировать количественное присутствие каждого отдельного вида практически невозможно. Поэтому микробиологи используют косвенные методы, высчитывая потенциальную опасность или безопасность пробы. Такая оценка называется санитарно-бактериологической. Базируется она на двух показателях: микробного числа и числа бактерий группы Coli (кишечная палочка).

Специалисты строят зависимость между микробным числом и вероятностью высокой концентрации патогенных бактерий. То есть чем выше число, тем скорее всего больше бактерий. По нормам показатель микробного числа воды городского водопровода не должен быть выше 100. В естественных водах этот критерий нестабилен и зависит от сезона, расположения водоисточника и т.д. В благоприятных источниках микробное число аэробных сапрофитов варьируется от десятков до сотен, когда в загрязненных – от десятков тысяч до миллионов.

Coli-бактерии, второй показатель, постоянно находятся в кишечнике человека и животных. А также в большом количестве оказываются в окружающей среде и долго сохраняют свою активность. Вместе со сточными водами Coli попадают в водоисточники. И хотя эти бактерии могут казаться злостными, ведь они устойчивы даже к хлору, все же полезны при анализе качества воды. 

Чтобы провести анализ Coli-показателя, пробу предварительно концентрируют, а затем пропускают через мембранные фильтры. Результат анализа водопроводной воды, число бактерий на литр воды, не должен превышать 3. Если вода не была предварительно очищена, то индекс может доходить до 1000, тогда воду будут хлорировать. Или до 10 000 – проведут полный цикл водоподготовки. 

Иногда, кроме микробного числа и числа бактерий группы Coli, проводят анализ концентрации энтерококков, энтеровирусов, сальмонелл и определяют патогенность микрофлоры. 

Для родниковых вод применяют не только санитарно-бактериологические тесты. Так, прибегают к гидробиологическим наблюдениям. Специальным методом вычисляют количество клеток фито- и зоопланктона. При этом учитывается сезонность. Как мы говорили выше, число и состав бактерий меняется от месяца к месяцу. 

На весну и лето приходится период активного распространения водорослей. В это время концентрация фитопланктона повышена за счет его быстрого развития. Среднее число – 50 тыс. клеток в 1 мл. 

Зоопланктон летом так же активнее, чем в холодные месяцы. Биологический мир представлен различными видами ракообразных, коловраток, личинок моллюска дрейссены. А также в воде активно размножаются черви и насекомые, оставляя множество своих личинок. Зимой разнообразие резко сокращается. Остаются лишь низшие ракообразные, способные жить в холодной и вязкой воде. 

Количественное содержание зоопланктона обычно показывают числом экземпляров в 1 м3 воды. Сравнительно большие организмы, те, что мы можем увидеть без микроскопа, выражают так же. Если говорить о средних значениях, то в реках европейской части России численность зоопланктона варьируется от 100 до 10 000 экз. в 1 м3 воды.

И хотя простейший животный мир, как мы видим, широко представлен в водоисточниках. Питьевая вода должна быть тщательно очищена от планктонных организмов. 

Мы знаем все нормы качества воды и поможем выбрать Вам лучшую систему очистки, обращайтесь:
Телефон +7 (953) 329-53-20 (WhatsApp, Telegram, Viber)
E-mail: sales@rsgkaluga.ru
248001, РФ, г. Калуга, ул. Плеханова, 42, офис 2, 4 
Часы работы: с 8.30 до 17.30 ПН-ПТ; выходные СБ, ВС