ТЕМА 5. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ. ВЫБОР ИСТОЧНИКА ВОДОСНАБЖЕНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И ЕГО ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Цель занятия: изучить правила выбора источников хозяйственно- питьевого водоснабжения, гигиенические принципы нормирования и оценки качества питьевой воды и воды источника, уметь проводить анализ и оценивать качество питьевой воды и воды источников.

При подготовке к занятию студенты должны проработать следующие вопросы теории.

1. Физиологическое и гигиеническое значение воды.

2. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления.

3. Эпидемиологическое значение воды.

4. Классификация и гигиеническая характеристика источников водоснабжения.

5. Санитарно-гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды (органолептические и микробиологические показатели, химический состав) (СанПиН 2.1.4.1074-01). Система централизо- ванного водоснабжения, гигиенические требования к ее устройству.

6. Санитарно-гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения (СанПиН 2.1.4.1075-02). Гигиенические требования к выбору места, устройству и эксплуатации трубча- тых и шахтных колодцев.

7. Химические показатели загрязнения воды органическими веществами. Правила их оценки.

8. Мероприятия по охране водоисточников от загрязнения. Зоны санитарной охраны, гигиенические особенности их организации и

режима (СанПиН 2.1.4.1110-02).

После освоения темы студент должен

•  знать:

- гигиенический критерий качества питьевой воды, методику определения качества питьевой воды и воды нецентрализо- ванного водоснабжения;

• уметь:

- оценить качество питьевой воды на соответствие гигиеническим нормативам по результатам лабораторных анализов проб воды и данным санитарно-топографической характеристики;

- произвести выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения с учетом его санитарной надежности и возможности получения воды, соответствующей СанПиН 2.1.4.544-96;

- использовать основные нормативные документы и информационные источники справочного характера для разработки гигиенических рекомендаций по улучшению качества воды источников централизованного водоснабжения и охране качества воды в источниках нецентрализованного водоснаб- жения.

Учебный материал для выполнения задания

Употребление недоброкачественной питьевой воды может быть причиной:

•  Инфекционных и паразитарных заболеваний, связанных с загрязнением водоисточников хозяйственно-фекальными сточными водами.

•  Заболеваний неинфекционной природы, связанных с особенностями природного химического состава воды.

•  Заболеваний неинфекционной природы, связанных с загрязнением воды химическими веществами в результате промышленного, сельскохозяйственного, бытового видов хозяйственной деятельности человека или поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки на водопроводных станциях.

Водный путь передачи характерен для многих инфекционных заболеваний, таких как острые кишечные инфекции (холера, брюшной тиф, паратифы А и В, дизентерия, энтериты, энтероколиты,),

вирусные инфекции (вирусные гепатиты А и Е, аденовирусные и энтеровирусные инфекции: эпидемический аденовирусный конъюнктивит, энтеровирусный полиомиелит, ротавирусный энтерит), бактериальные зоонозные инфекции (туляремия, бруцеллез, туберкулез, лихорадка Ку, лептоспирозы), протозойные инфекции (заболевания, вызванные простейшими, характерными для жаркого климата: амебная и бактериальная дизентерия, лямблиоз, балантидиаз), глистные инвазии (гео- и биогельминтозы: аскаридоз, трихуроз, трихоцефалез, дранункулез, анкилостомоз, шистосоматоз и др.).

Выбор источников питьевого водоснабжения, их гигиеническая оценка

Источниками питьевого водоснабжения могут быть подземные или поверхностные воды. В исключительных случаях для питьевых целей используются атмосферные осадки.

В качестве основного критерия при выборе источника служит его санитарная надежность, под которой понимается защищенность от микробных загрязнений. Кроме того, необходимо в каждом конкрет- ном случае учитывать дебит источника, т.е. количество воды, которое можно ежедневно получать из источника без ущерба для него.

Наиболее надежными считаются подземные межпластовые напорные (артезианские) воды. Они характеризуются наивысшей санитарной надежностью, стабильны по количеству и составу, в них отсутствует микробное загрязнение, что позволяет использовать их для питьевых целей без предварительной обработки. Повышенное давление воды в 3-4-м водоносных горизонтах позволяет поднимать артезианскую воду на поверхность без больших материальных затрат. При невозможности использования артезианской воды доста- точно надежными являются межпластовые безнапорные воды 2-го водоносного горизонта. Грунтовые воды 1-го водоносного горизонта менее надежны в эпидемиологическом отношении, так как не защищены с поверхности и поэтому легко могут подвергаться микробному загрязнению. Если грунтовые воды не загрязнены и степень их минерализации не превышает допустимых уровней, они используются в качестве источника местного водоснабжения в сельской местности. Из-за недостаточности запасов подземных вод для водоснабжения крупных городов используются поверхностные водоисточники. Все открытые водоемы подвержены загрязнению за счет атмосферных осадков, спуска хозяйственных, фекальных и промышленных сточных вод. Широкое использование поверхностных источников

в хозяйственно-питьевом водоснабжении объясняется огромными запасами воды в них, доступностью добычи воды, способностью воды к самоочищению. Для исключения эпидемиологической опасности вода этих источников нуждается в тщательной предварительной обработке.

В санитарной практике степень органического загрязнения воды принято оценивать по уровню увеличения по сравнению с результатами предыдущих исследований для одного и того же сезона количества таких санитарно-химических показателей, как соли аммония, нитриты и нитраты (так называемая белковая триада), образующихся в воде в процессе минерализации азотсодержащих органических веществ, окисляемость, растворенный кислород и хлориды.

Аммиак является начальным продуктом разложения органических азотсодержащих веществ (в том числе белков). Наличие в воде аммиака чаще всего свидетельствует об эпидемической опасности воды, обусловленной свежим фекальным органическим загрязнением. Нитриты представляют собой продукты окисления аммиака под влиянием микроорганизмов B. nitrosomonas в процессе нитрификации. Обнаружение нитритов также указывает на относительно свежее загрязнение воды органическими веществами. Нитраты - конечный продукт процесса окисления органических азотсодержащих веществ с участием B. nitrobacter.

Присутствие в воде нитратов без аммиака и солей азотистой кислоты указывает на завершение процесса минерализации белков. Одновременное обнаружение всех трех компонентов белковой триады в концентрациях, превышающих ПДК, говорит о постоянном органическом загрязнении воды. Однако следует отметить, что повышенное содержание нитритов и нитратов может возникнуть в воде болотистых мест и в подземных водах из-за отсутствия в них водорослей, в результате чего не происходит активного потребления ими нитратов, как в поверхностных водоемах. В питьевой воде из местных источников допускается содержание солей аммиака до 0,1 мг/л, нитритов - до 0,002 мг/л, нитратов (по азоту) - не более 10 мг/л.

Количество растворенного кислорода в воде источников постепенно уменьшается при большом органическом загрязнении воды. В чистых открытых водоемах содержание растворенного кислорода должно быть не менее 4 мг/л. Окисляемость воды - это количество мг кислорода, израсходованное на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Она косвенно указывает на све-

жее органическое, в том числе фекальное, загрязнение воды. Обычно окисляемость для воды из артезианских источников не превышает 2 мг/л, грунтовых вод - 4 мг/л, воды из открытых водоемов - 4-7 мг/л. Однако окисляемость может быть высокой и за счет присутствия в воде остатков растительного происхождения (например, гуминовых соединений). Биохимическая потребность воды в кислороде (БПК) - это величина снижения количества растворенного в воде кислорода за определенный период времени (обычно за 5 суток - БПК5 или за 20 суток - БПК20) при выдерживании пробы воды в лабораторных условиях в герметично закрытой посуде. Вода пригодна для исполь- зования в качестве питьевой, если количество поглощаемого водой кислорода за 5 дней (БПК5) составляет 1-2 мг/л.

Хлориды в воде рассматриваются как показатели бытового загрязнения. Содержание хлоридов в поверхностных незагрязненных водоисточниках обычно не превышает 30-50 мг/л. Увеличение хлоридов (особенно совместно с солями аммония) по сравнению с обычным для водоисточника их содержанием говорит об опасном загрязнении воды продуктами жизнедеятельности человека (фекалиями, мочой). Повышение содержания хлористых соединений может встречаться в воде подземных источников и открытых водоемов в районах с солончаковыми почвами, в этом случае они не указывают на загрязнение воды.

Все перечисленные санитарно-химические показатели необходимо оценивать в комплексе и в сочетании с показателями эпидемической безопасности воды. Наличие загрязнения воды органическими веществами животного происхождения требует проведения санитарного обследования источника водоснабжения с целью выявления и немедленного устранения источника загрязнения.

Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения

Оценка качества питьевой воды производится на основании соответствующего международного стандарта качества и европейских рекомендаций ВОЗ «Руководство по контролю качества питьевой воды» (Женева, 1994) или стандарта, принятого и утвержденного санитарной службой страны. В Российской Федерации гигиенические требования к качеству питьевой воды, подаваемой централизованными системами водоснабжения, изложены в санитарных правилах и нормативах «Питьевая вода. Гигиенические требования

к качеству воды централизованной системы питьевого водоснабжения. Контроль качества». СанПиН2.1.4.1074-01. Санитарные правила применяются в отношении воды, предназначенной для питьевых и бытовых нужд населения, а также для производственных целей, требующих применения воды питьевого качества.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, представленным в табл. 17. Показатель общего микробного числа позволяет получить представление о массивности бактериального загрязнения воды с учетом сапрофитной микрофлоры. Общее микробное число обычно увеличивается при поступлении в воду поверхностных, ливневых стоков, бытовых сточных вод, поэтому данный показатель используется для контроля эффективности обработки воды на очистных сооружениях водопровода и служит сигналом нарушений в технологии водоподготовки. Наличие в воде бактерий семейства Enterobacteriaceae, попадающих в воду только из кишечника человека и животных, указывает на загрязнение воды в широком смысле, так как многие бактерии этого семейства могут иметь фекальное происхождение, однако некоторые из них являются сапрофитами. Показателем свежего фекального загрязнения воды является норматив на содержание термотолерантных колиформных бактерий Escherichia coli. Присутствие общих колиформ Escherichia coli communis также свидетельствует об органическом загрязнении антропогенного происхождения. Отсутствие общих и термотолерантных колиформ является основным критерием эпидемической безопасности воды в нормативных документах многих стран мира. Присутствие в воде колифагов является санитарным показателем вирусного загрязнения питьевой воды, однако присутствие возбудителей энтеровирусной инфекции не всегда может быть обнаружено при наличии колифагов в воде. На давнее фекальное загрязнение воды, сохраняющее эпидемическую опасность, дополнительно указывает наличие в воде спор сульфитре- дуцирующих клостридий. Cl. perfringens всегда присутствуют в фекалиях. Их споры выживают в воде дольше, чем бактерии кишечной группы, они устойчивы к хлорированию нормальными дозами хлора. Этот показатель определяется в воде поверхностных источников для

оценки эффективности ее обработки. В качестве паразитологического показателя установлен норматив на содержание цист лямблий. Содержание в питьевой воде как E. coli, так и любых болезнетворных бактерий, вирусов, простейших и яиц гельминтов недопустимо.

Таблица 17. Гигиенические требования к микробиологическим и паразитологическим показателям питьевой воды

Примечание: норматив принят в соответствии с рекомендациями ВОЗ.

Применение различных методов очистки, обеззараживания и специальной обработки воды с использованием химических реа- гентов приводит к накапливанию в ней остаточных количеств этих реагентов и образующихся в процессе обработки воды побочных веществ, некоторые из них потенциально опасны (табл. 19).

Благоприятные органолептические свойства воды определяются ее соответствием нормативам, указанным в табл. 20, а также норма- тивам содержания химических веществ, оказывающих влияние на органолептические свойства, приведенным в табл. 18 и 19. Методы исследования органолептических свойств в пробе воды основаны

на выявлении этих свойств с помощью органов чувств и включают внешний осмотр пробы воды, выявление пленки на ее поверхности, определение цветности, прозрачности (мутности), запаха и вкуса.

Таблица 20. Гигиенические требования к органолептическим свойствам

питьевой воды

В Российской Федерации оценка качества питьевой воды при нецентрализованной системе водоснабжения производится на основании санитарных правил и нормативов СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников». Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к качеству воды источников нецентрализованного (местного) водоснабжения, к выбору места расположения, оборудованию и содержанию водозаборных сооружений и прилегающей к ним территории.

Нецентрализованным водоснабжением является использование для питьевых и хозяйственных нужд населения воды подземных

источников, забираемой с помощью различных водозаборных сооружений (шахтных и трубчатых колодцев, каптажей родников), открытых для общего пользования без подачи ее к месту пользования.

Питьевая вода из местного источника водоснабжения по химическому составу и свойствам должна соответствовать нормативам, изложенным в СанПиН 2.1.4.1175-02 и представленным в табл. 21. Набор показателей эпидемической безопасности почти совпадает с таковыми в СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения». Необходимости во введении показателя «сульфитредуцирующие клостридии» нет из-за отсутствия очистных сооружений. Радиационная безопасность воды на территориях, признанных зонами радиационного загрязнения, оценивается также в соответствии с СанПиН 2.1.1.1074-01.

Зоны санитарной охраны (ЗСО) источников питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4.1110-02)

Зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения - это территория, прилегающая к источнику водоснабжения и водозаборным сооружениям, и акватория, где устанавливаются специальные режимы хозяйственной и иной деятельности в целях охраны источника и водопроводных сооружений от загрязнения. Специальный режим хозяйственной деятельности в ЗСО поверхностных источников направлен на ограничение, а в ЗСО подземных - на исключение возможности загрязнения или снижения качества воды источника в месте водозабора.

Зоны санитарной охраны организуются в составе трех поясов:

1. Пояс строгого режима, включающий территорию расположения водозабора, всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Его назначение - защита места забора и обработки воды от случайного или умышленного загрязнения и повреждения.

2. Пояс ограничений от микробных загрязнений.

3. Пояс ограничений от химического загрязнения. Протяженность зон зависит от вида источника (поверхностный

или подземный), характера загрязнения и времени выживаемости микробов.

Границы поясов ЗСО поверхностного источника

Границы 1-го пояса: вверх по течению реки не менее 200 м и вниз - не менее 100 м от водозабора; по берегу - не менее 100 м линии от

Таблица 21. Нормативы по составу и свойствам воды нецентрализованного водоснабжения

Границы 2-го пояса: вверх по течению реки с таким расчетом, чтобы время пробега воды до водозабора было не менее 5 суток в холодном и умеренном климате и не менее 3 суток в жарком (для рек средней и большой мощности ≈ 30-60 км); ниже по течению - не менее 250 м от водозабора. Боковые границы - не менее 500 м при равнинном рельефе, 750 м при пологом склоне и 1000 м при крутом. На непроточных водоемах - от 3 до 5 км во все стороны от водозабора.

Границы 3-го пояса вверх и вниз по течению совпадают с границами 2-го. Боковые границы - по линии водоразделов на 3-5 км, включая притоки.

Границы ЗСО подземного источника

Водозабор должен располагаться вне территории промышленных и жилых объектов. Граница 1-го пояса - не менее 30 м от водозабора для защищенных (межпластовых) подземных вод и не менее 50 м - для недостаточно защищенных (грунтовых) вод.

Границы 2-го и 3-го поясов совпадают и рассчитываются исходя из условий, что микробное и химическое загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами 2-го пояса, не достигнет водозабора. Зоны ограничения составляют для защищенных вод не менее 200 м от водозабора в холодном и умеренном климате и 100 м в жарком; для недостаточно защищенных вод - 400 м.

Требования к устройству, оборудованию и эксплуатации водозаборных сооружений нецентрализованного водоснабжения

В качестве водозаборных сооружений используются различные виды колодцев (шахтные, трубчатые) и каптажи родников. Место их расположения следует выбирать на не затапливаемом паводковыми водами, без деформации грунта и оползней незагрязненном участке, удаленном от существующих или возможных источников загрязнения (выгребных уборных и ям, складов удобрений и ядохимикатов, предприятий местной промышленности, канализационных сооружений и др.):

•  не менее чем на 50 м выше по потоку грунтовых вод;

•  не ближе 30 м от магистралей с интенсивным движением транспорта;

• не ближе 20 м от мест мытья автомашин, водопоя животных, стирки и полоскания белья и других источников загрязнения воды.

Шахтные колодцы используются для забора подземных вод из первого от поверхности безнапорного водоносного слоя и состоят из надземной части (оголовка), шахты и водоприемной части. Колодец должен иметь крышку или железобетонное покрытие с люком. По периметру оголовка колодца должен быть сделан глиняный «замок» (из уплотненной жирной глины) глубиной 2 м и шириной 1 м. Стенки шахты колодца должны быть оборудованы водонепроницаемыми материалами (бетонными кольцами или деревянным срубом без щелей). Для добычи воды могут использоваться насос, ворот, колесо или «журавль» с укрепленным общественным ведром.

Трубчатые колодцы могут быть общественного и индивидуального пользования. Стенки трубчатых колодцев изготавливаются из водонепроницаемых металлических труб, по которым насосом поднимается вода из водоносных горизонтов, залегающих на различной глубине (от 8 до 100 м и более). На конце должен быть укреплен фильтр. Оголовок должен быть герметично закрыт, иметь кожух и сливную трубу, снабженную крючком для подвешивания ведра. Подъем воды из трубчатого колодца производится с помощью ручных и электрических насосов.

Каптаж родника - специально оборудованная водосборная камера с отверстием для сбора выходящих на поверхность подземных вод, дно и стенки камеры должны быть гидроизолированы с помощью «замка» из глины. Каптаж должен иметь утепленную горловину с люком, крышку, водозаборную и сливную трубы. Водозаборная труба должна быть отведена на 1-1,5 м, иметь кран и крючок для подвешивания ведра.

Стены колодца или горловины каптажа должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Земля вокруг водозаборного устройства присыпается песком, покрывается кирпичом, бетоном или асфальтируется в радиусе не менее 2 м с уклоном от колодца в сторону водоотводной канавы. Около колодца должна быть скамья для ведер. Территория вокруг колодца должна быть огорожена.

Гигиеническая оценка воды для определения пригодности ее применения в качестве питьевой проводится по стандартной схеме. Если выявлено нарушение хотя бы одного санитарно-гигиенического показателя, вода признается непригодной для использования в

качестве питьевой без очистки, обеззараживания или специальных методов обработки, выбор которых определяется качеством воды.

Лабораторная работа «Определение качества питьевой воды и его гигиеническая оценка»

Задания студенту

1. Ознакомиться с методами лабораторного анализа воды.

2. Получив пробу воды, записать паспортные данные пробы.

3. Провести анализ исследуемой воды на определение ее органолептических (запах, вкус, прозрачность, цветность) и физико-химических (реакции воды, общей жесткости воды, содержания аммиака, нитритов, нитратов, хлоридов и окисляемости воды) свойств.

4. Составить заключение о пригодности использования воды для питьевых целей на основании сравнения полученных данных с гигиеническими нормативами.

5. Решить ситуационную задачу по оценке источника нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и качества воды в нем. Дать заключение о возможности использования его в качестве источника питьевого водоснабжения, предложить необходимые мероприятия для улучшения качества воды.

Методика работы

1. Определение органолептических свойств воды Определение запаха и вкуса воды

Запах воды определяется при обычной температуре (20 ?С) и при нагревании до 60 ?С. Колбу емкостью 150-200 мл наполнить на 2/3 исследуемой водой. Накрыв ее часовым стеклом, интенсивно встряхнуть и затем, быстро открыв, определить запах воды по характеру (хлорный, землистый, гнилостный, болотный, нефтяной, аптечный, ароматический, неопределенный) и по интенсивности. Количественно запах оценивается по пятибалльной шкале (табл. 22). При определении запаха воды руки и одежда исследователя не должны иметь посторонних запахов (духов и проч.), воздух помещения должен быть чистым. При централизованной системе водоснабжения допускается запах воды, предназначенной для питья, не более 2 баллов при 20 ?С и 60 ?С и не более 3 баллов - при нецентрализованной (местной) системе водоснабжения. Специфические запахи, появляющиеся при хлорировании, не должны превышать 1 балла.

Вкус воды определяется только при уверенности, что она безопасна (отсутствуют ядовитые вещества и бактериальное загрязнение). Полость рта ополаскивается 10 мл исследуемой воды и, не проглатывая ее, определяют вкус («солоноватый», «горький», «кислый», «сладкий»), привкус может быть «рыбный», «металлический», «неопределенный». Интенсивность привкуса также оценивается в баллах (табл.22).

Таблица 22. Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды

Определение прозрачности воды

Прозрачность воды зависит от количества механических взвешенных нерастворимых в воде частичек (мути), химических соединений (например, гидрата окиси железа) или присутствия микроорганизмов и фитопланктона.

Прозрачность воды определяется обычно по высоте столба воды, через которую можно прочитать текст, напечатанный стандартным шрифтом Снеллена. Высота столба воды, измеряемая в сантиметрах, указывает на степень ее прозрачности. Исследуемую воду взболтать и налить доверху в специальный градуированный стеклянный цилиндр высотой 30 см с плоским дном и выпускным краном у дна, на который надет резиновый наконечник с зажимом. Под цилиндр на высоте 4 см от его дна поместить шрифт Снеллена и попытаться различить буквы через столб воды в цилиндре. Если вода мутная и

шрифт прочесть не удается, то с помощью зажима на резиновом наконечнике цилиндра нужно постепенно сливать воду в чашку Петри до тех пор, пока буквы шрифта станут различимыми. Отметить высоту столба воды в цилиндре, при которой возможно чтение шрифта Снеллена. Питьевая вода должна иметь прозрачность не ниже 30 см. При прозрачности 20-30 см высоты водного столба вода признается слабо мутной, 10-20 см - мутной, менее 10 см - очень мутной.

Степень прозрачности воды можно характеризовать также ее обратной величиной - мутностью. Количественно мутность определяется с помощью специального прибора - мутномера, в котором исследуемую воду нужно сравнить с эталонным раствором, приготовленным из инфузорной земли или каолина на дистиллированной воде. Мутность воды выражается в миллиграммах взвешенного вещества на 1 л воды.

Определение цветности воды

Цветность воды зависит от присутствия растворенных в химических веществ, имеющих цвет, либо от наличия в воде микроорганизмов. В соответствии с гигиеническими требованиями питьевая вода не должна иметь цветность и содержать различимые невооруженным глазом водные организмы и поверхностную пленку.

Определение цветности можно проводить с помощью фотоколориметра, но наиболее простым способом является визуальная оценка с помощью шкалы цветности, при этом цветность воды измеряется в условных градусах цветности. Шкала цветности представляет набор цилиндров объемом 100 мл, заполненных эталонным раствором окрашивающего вещества различного разведения. В качестве эталонного используют хромово-кобальтовый раствор. Исходный хромово-кобальтовый эталонный раствор (0,0875 г двухромовокис- лого калия К2Сr2О7 и 2 г сернокислого кобальта C0SO4 на 1 л дистиллированной воды с добавлением 1 мл химически чистой серной кислоты H2SO4 удельного веса 1,84) имеет максимальную цветность - 500? цветности. Разведение исходного эталонного раствора бесцветным водным раствором H₂SO₄ в соотношениях, приведенных в табл. 23, дает шкалу цветности.

Для определения цветности 100 мл испытуемой воды налить в колориметрический цилиндр, сравнить ее окраску с окраской эталонов шкалы цветности при рассматривании воды в цилиндре сверху вниз через столб воды на белом фоне и определить цветность

Таблица 23. Шкала для определения цветности воды

Определение реакции воды

Природная вода обычно имеет слабощелочную реакцию. Кислую реакцию вода приобретает при наличии гуминовых веществ, при загрязнении воды промышленными сточными водами реакция воды также меняется. Качественно реакция (рН) определяется по универсальному индикатору. Для этого в пробирку налить исследуемую воду и слегка смочить в ней кончик полоски индикаторной бумаги.

Затем индикаторную бумагу вынуть из пробирки, отметить изменение ее цвета и сравнить окраску с эталоном шкалы универсального индикатора. Питьевая вода должна иметь рН = 6-9.

Определение общей жесткости воды

Жесткость воды зависит от содержания солей кальция и магния (так называемых солей жесткости) главным образом в виде двууглекислых, сернокислых, хлористых, азотисто- и азотнокислых соединений. Различают три вида жесткости: общую, постоянную и устранимую. Общая жесткость воды определяется суммарным содержанием катионов кальция Ca²+ и магния Mg²+ независимо от анионов. Карбонатная, или устранимая жесткость, обусловлена присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния, превращающихся при кипячении в нерастворимые соединения (монокарбонаты), которые выпадают в осадок. Постоянная (некарбонатная) жесткость определяется присутствием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния.

Жесткая вода обладает рядом негативных потребительских качеств. Так, овощи и мясо плохо развариваются в жесткой воде, при этом усвояемость названных продуктов снижается за счет образования нерастворимых соединений солей кальция с белками. Качество и вкусовые свойства чая, заваренного жесткой водой, снижены. Увеличивается расход моющих средств при стирке в жесткой воде. В нагревательных приборах и системах горячего водоснабжения жесткая вода образует нерастворимый осадок, что затрудняет их эксплуатацию и быстро выводит из строя. У лиц с высокой чувствительностью жесткая вода может вызвать раздражение и болезненную сухость кожи. Возможна роль солей жесткости питьевой воды в образовании мочевых камней.

Общая жесткость воды измеряется в мг-экв/л или градусах (?) жесткости по содержанию окиси кальция СаО (или MgO):

1 мг-экв соответствует 28 мг СаО/л (20,6 мг MgO/л);

1? жесткости соответствует 10 мг СаО/л;

отсюда: 1 мг-экв/л = 2,8? (1? и 0,357 мг-экв/л).

Гигиенический норматив общей жесткости воды составляет 7 мг-экв/л = 19,5? жесткости. Вода считается мягкой при жесткости до 3,5 мг-экв/л (10?), средней жесткости - от 3,5 до 7 мг-экв/л (10?-20?) и жесткой - свыше 7 мг-экв/л (более 20?).

Общая жесткость воды определяется комплексонометрическим (трилонометрическим) методом. Комплексонометрический способ позволяет по цвету воды после добавления эрихрома черного качественно обнаружить наличие ионов кальция и магния или их отсутствие. При наличии ионов кальция и магния в присутствии эрихрома черного вода приобретает красный цвет, а при их отсутствии - синий с зеленоватым оттенком. В случае повышенной жесткости воды при ее окрашивании в красный цвет проводится количественное определение общей жесткости воды. Определение основано на способности трилона Б (двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты) связывать ионы Са и Mg в прочные комплексы. Измерение количества трилона Б, пошедшего на связывание ионов кальция и магния в прочный комплекс, что приводит к изменению цвета воды с красного на синий с зеленоватым оттенком, используется для расчета жесткости анализируемой воды.

Для определения общей жесткости в коническую колбу емкостью 250-300 мл налить 100 мл анализируемой воды, добавить 5 мл аммиачно-буферного раствора и 6 капель индикаторного раствора эрихрома черного, смесь хорошо перемешать легкими круговыми движениями, после чего титровать 0,1 н. раствором трилона Б, интенсивно перемешивая до изменения окраски воды в голубовато-зеленую. Каждый миллиметр 0,1 н. раствора трилона Б соответствует 0,1 мг - экв. жесткости.

Жесткость анализируемой воды (Н) вычисляется по формуле:

Н = а ^. К ^. N^. 1000 / V мг-экв/л,

где: а - количество 0,1 н. раствора трилона Б, пошедшее на титрование, мл;

К - коэффициент поправки 0,1 н. раствора трилона Б; 1000 - коэффициент для пересчета на 1 л воды; N - титр трилона Б, равный 0,9806; V - объем пробы воды, мл.

Пример. Для титрования 100 мл воды потребовалось 2,4 мл 0,1 н. раствора трилона Б, коэффициент поправки трилона Б равен 0, 9806, тогда жесткость воды будет:

• Н = 2,4 0,9806 • 0,1 • 10 = 2,152 мг-экв / л, или 6,2?.

Определение содержания аммиака (азота аммонийных солей)

Принцип определения аммиака в воде основан на его способности вступать в химическую реакцию с реактивом Несслера, в результате которой образуется йодистый меркураммоний NH2Hg2IO, который окрашивает раствор в красно-бурый цвет. О наличии и ориентировочном содержании аммиака в воде можно судить по интенсивности этой окраски.

Реакция идет по уравнению:

NH₃ + 2K₂(HgJ₄) + 3KOH→ NH₂Hg₂OJ + 7KJ +2H₂O

Соли Са, Mg, Al, Fe также могут вступать в реакцию с реактивом Несслера, образуя окрашенный осадок, поэтому их необходимо предварительно связать раствором сегнетовой соли КNaС4H4О6 ^. 4Н2О.

A. Качественное определение.

В пробирку налить 10 мл исследуемой воды, 0,2 мл сегнетовой соли и после перемешивания добавить 0,2 мл реактива Несслера. Появление желтой окраски указывает на присутствие аммиака, количество которого можно приблизительно определить по табл. 24.

Таблица 24. Ориентировочное определение содержания аммиака в воде

Б. Количественное определение.

Количественное определение аммиака в воде проводят с помощью фотоэлектроколориметра (ФЭК).

Таблица 25. Содержание аммиака в воде в зависимости от оптической плотности растворов

Б. Количественное определение.

Количественное определение нитритов в воде проводится с помощью ФЭКа с использованием зеленого светофильтра. В качестве контроля используется дистиллированная вода. Результаты оцениваются по калибровочной кривой.

Определение содержания солей азотной кислоты (нитратов)

A) Качественное определение.

Качественная реакция на соли азотной кислоты проводится с дифениламином NН(С6Н5)2 или бруцином С23H26N2О4. В фарфоровую чашечку налить 2 мл исследуемой воды, внести стеклянной палочкой 2-3 кристаллика дифениламина или бруцина и осторожно из пипетки с грушей наслоить несколько капель концентрированной серной кислоты. В присутствии солей азотной кислоты при реакции с дифениламином появляется синее окрашивание, при реакции с бруцином - ярко-розовое, переходящее в желтое. Если в воде содержатся соли азотистой кислоты, реакция может оказаться ошибочной, так как они также дают с дифениламином синее окрашивание.

В таких случаях к 100 мл исследуемой воды следует добавить несколько капель концентрированной H2SO4 и 2-3 кристаллика мочевины СО2 (NH2)2 и оставить раствор при комнатной температуре на 10-15 мин. Азотистая кислота разлагается с выделением газообразного азота.

Б. Количественное определение.

Количественное определение нитратов в воде основано на том, что азотнокислые соли в присутствии фенола и серной кислоты образуют пикриновую кислоту, которая с помощью аммиака превращается в пикрат аммония C6H2(NO2)3ONH4 желтого цвета. Реакция идет по уравнению:

3HNO₃ + C₆H₅OH → C₆H₂(NO₂)₃OH + 3H₂O; C6H2(NO2)3OH + NH3 → C6H2(NO2)3ONH4.

Количество нитратов определяется с помощью ФЭКа. 10 мл исследуемой воды нужно выпарить в фарфоровой чашечке. После охлаждения в эту чашечку прилить 1 мл сульфофенолового реактива и через 5 мин смесь развести 10-20 мл дистиллированной воды, перелить в цилиндр на 100 мл и добавить туда 10 мл 10% раствора аммиака. Чашечку 2-3 раза ополоснуть дистиллированной водой и также слить в цилиндр. Объем воды в цилиндре довести до 100 мл. При наличии нитратов в воде раствор в цилиндре приобретает желтый цвет, так как образуется пикрат аммония. Полученную жидкость налить в кювету емкостью 30 мм³ и измерить оптическую плотность на ФЭКе с синим светофильтром. В качестве контроля используется дистиллированная вода. Результат сравнивается с данными табл. 27.

Определение содержания хлоридов (связанного хлора)

Принцип метода определения хлоридов в воде (NaС1, КС1, СаС12 и др.) основан на способности нитрата серебра AgNОз осаждать их с образованием хлористого серебра AgCl белого цвета, нерастворимого в воде и азотной кислоте:

NaCl + AgNО₃ → NaNo)₃ + AgCl.

Для того чтобы в осадок не выпадали одновременно углекислые и фосфорнокислые соли, их нужно растворить прибавлением азотной кислоты.

Таблица 27. Содержание нитратов в воде в зависимости от оптической плотности растворов

В колбу объемом 250-300 мл налить 100 мл исследуемой воды, добавить 1 мл раствора индикатора бихромата калия K₂Cr₂O₇ и осторожно перемешать круговыми движениями. Затем налить рас-

твор нитрата серебра AgNO₃ в бюретку и титровать этим раствором исследуемую пробу до появления устойчивой, неисчезающей, но очень слабой красной окраски раствора. Отметить количество миллилитров нитрата серебра, пошедшее на титрование, и произвести расчет по формуле:

• Х = К n • 1000 / V,

где: Х - содержание хлоридов в воде, мг/л;

К - титр раствора азотнокислого серебра, равный 1 мг/мл;

n - количество AgNОз, пошедшее на титрование, мл;

V - объем исследуемой воды, мл;

1000 - коэффициент для перерасчета на 1 л воды.

Определение окисляемости воды

Метод основан на том, что раствор перманганата калия в присутствии серной кислоты выделяет кислород, окисляющий при кипячении органические вещества воды. По количеству разложившегося КМО₄ вычисляется количество кислорода (в мг), расходуемого на окисление органических веществ, находящихся в 1 л воды. Для определения используется 0,01 н. раствор КМnО4, 1 мл которого выделяет 0,08 мг кислорода.

1-й этап: установление титра КМпО₄

Раствор КМ11О4 не стоек, поэтому перед определением окисляемости необходимо установить его титр по точному 0,01 н. раствору щавелевой кислоты: в колбу емкостью 250-300 мл налить 100 мл дистиллированной воды, 5 мл 25% раствора Н2SО4, нагреть до кипения и титровать 0,01 н. раствором КМ11О4 до появления розового окрашивания. Затем в этот раствор, не содержащий неокисленных органических веществ, из бюретки прилить 10 мл 0,01 н. раствора щавелевой кислоты и вновь титровать раствором КМnО4 до розового окрашивания. Записать объем 0,01 н. раствора КМnО4, израсходованный на титрование раствора щавелевой кислоты, и вычислить коэффициент поправки по формуле:

К = 10 / V,

где: К - коэффициент поправки;

V - объем 0,01 н. раствора КМnО4, израсходованный на титрование.

2-й этап: определение окисляемости воды

Из колбы, в которой проводилось определение титра КМnО4, вылить жидкость. Не ополаскивая ее, налить 100 мл исследуемой воды, 5 мл 25% Н2SО4 и 10 мл КМnО4. Нагреть до кипения и кипятить в течение 10 мин. Сняв колбу, прилить в горячую жидкость 10 мл 0,01 н. раствора щавелевой кислоты и после обесцвечивания содержимое колбы титровать раствором КМnО4 до появления розовой окраски. Вычисление окисляемости воды производится по формуле:

• Х = (V₁-V) К • 0,08 • 10,

где: Х - окисляемость воды, мг/л;

V1 - суммарный объем 0,01 н. раствора КМnО4, пошедший на титрование и прибавленный первоначально (10 мл);

V - объем КМnО4, пошедший на окисление 10 мл раствора щавелевой кислоты при установке титра, мл;

К - коэффициент поправки к титру КМnО4;

0,08 - количество кислорода, которое выделяется 1 мл 0,01 н. раствора КМnО4, мг;

10 - коэффициент перерасчета на 1 л воды.

Заключение (образец)

При исследовании пробы воды, взятой из ... (указать, откуда взята вода: река, озеро, колодец, водопровод и пр.), установлено, что по органолептическим свойствам вода удовлетворяет (не удовлетворяет) требованиям нормативных документов. Химический состав воды указывает на отсутствие (наличие) загрязнения источника органическими веществами, в воде обнаружено (не обнаружено) присутствие солей аммиака, нитритов, нитратов и т.д. Такая вода пригодна (не пригодна) для хозяйственно-питьевого потребления при условии хороших бактериальных показателей ее состава и радиационной безопасности.