ТРЕБОВАНИЯ К ВОДАМ ДЛЯ БЫТОВЫХ НУЖД

Жуков Б.Д. (zhub@mail.ru)

Для  потребления в быту используют  пресные воды подземных источников (артезианские) или поверхностные воды из рек и озер.

Состав артезианских вод существенно зависит от характера породы, внутри которой находится водный источник. Поэтому качество воды из подземного источника уточняют химическим анализом в каждом конкретном случае.  Вместе с тем состав артезианских вод достаточно стабилен. Гораздо сложнее обстоит ситуация с пресными поверхностными водами рек, озер. Качество поверхностных вод существенно зависит от интенсивности дождей, массы паводковых вод, образуемых в результате таяния снегов и наконец массы воды в водоеме. Поэтому состав поверхностных вод в немалой степени подвержен сезонным колебаниям. Однако эти колебания в случае больших водоемов, содержащих значительные массы воды, вполне прогнозируемы. Это позволяет классифицировать поверхностные воды по различным критериям.

В соответствии с гидрохимической классификацией все компоненты природных вод делят на группы:

- макрокомпоненты;
- биогенные вещества;
- органические вещества;
- растворенные газы -  кислород, сероводород, диоксид углерода и др.;
- микроэлементы – элементы (в основном металлы), присутствующие в очень малых количествах;
- загрязняющие вещества – пестициды, СПАВ, детергенты и другие.

Макроэлементы. Обычными макрокомпонентами природных вод являются: K+Na+Mg2+, Ca2+, Cl -, SO42-, HCO3- и CO32-. Набор макроэлементов в природной воде и соотношения между их концентрациями определяются, прежде всего, химическим составом пород, с которыми эти воды находятся в контакте.  Например, карбонатные породы обеспечивают поступление в воду значительных количеств ионов: Ca2+, HCO3- и CO32-.

Биогенные  вещества. Эта группа веществ представлена соединениями азота, фосфора, железа и кремния. Соотношение концентраций биогенных элементов зависит, главным образом, от характера биологических и биохимических процессов, протекающих внутри водоема, а также от их поступления  с речным стоком и стоком с сельскохозяйственных полей. В последнее время в связи с совершенствованием мониторинга  природных вод пристальное внимание уделяют соединениям азота и фосфора. При этом используют тот факт, что в чистых водах концентрации соединений азота и фосфора незначительны, но возрастают, если водоем загрязняется органическим веществом. Поэтому по наличию и концентрации этих элементов в природной воде можно судить о степени ее загрязненности.

Азот и фосфор присутствуют в составе неорганических и органических соединений в растворенном или коллоидно-дисперсном состоянии.     Наиболее распространенными формами, в которых находится в природных водах азот, являются ионы NH4+ и  NO3-. Следует отметить, что в пресных водоемах почти отсутствуют нитраты биологического происхождения, поскольку они быстро поглощаются растениями. Но нитраты могут концентрироваться в подземных водоемах, где биота почти отсутствует.

Фосфор в зависимости от величины рН присутствует в составе НPO42- или Н2PO4-. Первое соединение  преобладает в слабощелочных водах (рН 8-11), а второе – в умереннокислых (рН 3 - 6). Неорганический фосфор поступает в воду из различных форм фосфата кальция типа  Са5 (PO4)3Cl, которые распространены в изверженных и осадочных породах. Соединения фосфора очень плохо растворяются в воде и в то же время они энергично потребляются фитопланктоном, фитобентосом и высшими водными растениями. Поэтому фосфор в природных водах содержится в ничтожно малых количествах.

Из органических веществ, попадающих извне, следует отметить гуминовые вещества, вымываемые водой из гумусовых почв (торфянников, сапропелитов и др.). Большая часть из них находится в коллоидном состоянии. В самих водоемах органические вещества непрерывно поступают в воду в результате отмирания различных водных организмов. При этом часть из них остается взвешенной в воде, а другая опускается на дно, где происходит их распад.

Органические вещества.  В группе выделяют вещества, полученные в результате разложения растительных и животных остатков. Среди них белковые вещества, аминокислоты, органические кислоты, сложные эфиры, гумусовые соединения. С позиций санитарно- гигиенической безопасности присутствующие в воде органические вещества делят на две группы:

- продукты биохимического разложения растительных и животных остатков, в результате которого образуются органические кислоты и достаточно сложные неядовитые органические соединения; в эту же группу попадают и продукты обмена веществ, нарабатываемые главным образом планктоном (автохтонные);
- продукты разложения  отходов, попадающих вместе со сточными водами (аллохтонные).  Эти вещества обычно перерабатываются патогенными бактериями и поэтому являются крайне нежелательными загрязнителями природных вод.

Микроэлементы. К микроэлементам по А.П. Виноградову относят такие элементы средняя концентрация которых составляет менее 10 мг/л. Микроэлементами являются бром, иод, фтор, литий, рубидий, стронций, барий, мышьяк, молибден, медь, кобальт, никель, золото, радиоактивные элементы и др. Формы нахождения микроэлементов Микроэлементы в природной воде существуют в составе как растворенных соединений и ионов, так и в виде адсорбированного вещества на частицах грубодисперсных примесей.

Растворенные газы.  Набор растворенных в природной воде газов в значительной мере определяется природой воды. В поверхностных водах преобладают кислород и диоксид углерода,  в подземных водах – сероводород и метан. В значительно меньших количествах в любых водах встречаются азот, аммиак, сероводород и некоторые другие газы.

Грубодисперсные примеси.  Эти компоненты обуславливают мутность природных вод. Они представляют собой частицы минерального и органического происхождения, смываемые с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних паводков. Можно отметить, что на них сосредотачивается подавляющее большинство микроэлементов и значительная часть микрофлоры.

В таблице приводится часто используемая в практической работе классификация загрязнений водных объектов по гидрохимическим показателям.

Классификация загрязненности водных объектов по
гидрохимическим показателям

Уровень загрязненности

Растворенный кислород, мг/дм3

БПК5 мгО2/дм3

ХПК мг О2/дм3

Аммонийный азот мг/дм3

лето

зима

% насыщения

Очень чистые

9

13-14

95

0,5-1,0

1

0,05

Чистые

8

11-12

80

1,1-1,9

2

0,1

Умеренно загрязненные

6-7

9-10

70

2,0-2,9

3

0,2-0,3

Загрязненные

4-5

4-5

60

3,0-3,9

4

0,4-1,0

Грязные

2-3

1-5

30

4,0-10,0

5-15

1,1-3,0

Очень грязные

0

0

0

>10

>15

>3

Для экологических оценок качества поверхностных вод удобно пользоваться классификацией типов вод предложенной в работе.  Авторы этой работы приводят экологически обоснованную классификацию типов вод  в водохранилищах, выделяя шесть классов качества  воды (см. табл. ). Для сравнения в таблице приведены экологические нормативы качества поверхностных (для пресноводных водоемов)   и питьевых вод (ГОСТ 2874 – 82 и СанПиН 2.1.4.1074-01  для питьевой воды).

Показатели  качества поверхностных и питьевых  вод

Показатель

Класс  качества  воды

 

Питьевая (класс опасности)

1

2

3

4

5

6

рН

6 - 9

6,5 - 8

6,5-8,5

6,5-8,5

6,5 -8,5

6 - 9

6 - 9

Растворимый О2, мг/л

-

>8

6

5

-

2

<2

Насыщенный О2, %

-

>90

75

60

40

20

<20

Сумма растворенных веществ, мг/л

-

<300

500

800

1000

1200

<1200

Мутность, мг/л

< 1,5

<20

30

50

100

200

>200

Жесткость, мг-экв/л

<

<15

20

30

40

50

>50

Хлориды, мг/л

< 350

<50

150

200

300

500

>500

Сульфаты, мг/л

< 500

<50

150

200

300

400

>400

Алюминий (AL+3), мг/л 

0,5  (2)

-

-

-

-

-

--

Железо, общ. мг/л

< 0,3

<0,5

1

1

5

10

>10

Висмут, мг/л

0.1  (2)

-

-

-

-

-

-

Кобальт, мг/л

0.1  (2)

-

-

-

-

-

-

Марганец, общ, мг/л

< 0,1

<0,05

0,1

0,3

0,8

1,5

>1,5

Серебро, мг/л 

0.05   (2)      

-

-

-

-

-

-

Аммоний, мг/л

< 0,5

<0,1

0,2

0,5

2,0

5,0

>5,0

Нитриты, мг/л  

<0,002

0,005

0,02

0,05

0,1

>0,1

Нитраты, мг/л

< 10

<1

3

5

10

20

>20

Фосфаты, мг/л

-

<0,025

0,2

0,5

1,0

2,0

>2,0

Фосфор, общ., мг/л

0.0001   (1)

<0,05

0,4

1,0

2,0

3,0

>3

ХПК (БО мг 0 /л)  

<15

25

50

70

100

>100

ХПК (ПО - мг 0 /л)

5,0                           

<5

10

20

30

40

>40

БПК (мг - 0 /л)  

<2

4

8

15

25

>25

Углерод, орган., мг /л  

<3

5

8

12

20

>20

Азот, органич. мг /л  

<0,5

1,0

2,0

5,0

10

>10

Нефтепродукты, суммарно мг/л 

0,1

-

-

-

-

-

-

Детергенты (ПАВ), анионактивные, мг/л 

0,5

-

<0,5

1,0

2,0

3,0

>3,0

Фенолы летучие, мг /л  

<0,002

0,01

0,05

0,1

1,0

>1

Коли - титр, мл

>300

1

0,1

0,01

0,001

<0,001

<0,001

Общая численность микроорганизмов, в 1 мл

<50

<5 -10

<10

<3 -10

<5-10

<10

>10

1 класс. Вода очень чистая, олиготрофного типа, после минимальной подготовки ее можно  использовать для питьевого водоснабжения. В остальных случаях она пригодна к использованию без предварительной подготовки.

2 класс. Чистая вода, мезатрофного типа. Требует сложной подготовки  для питьевого водоснабжения. В остальных случаях может быть использована без предварительной подготовки.

3 класс. Незначительно загрязненная вода, слабоавтотрофного типа.  Для питья и производственных целей можно использовать после сложной подготовки.  В отдельных случаях (подземное орошение, охлаждение) можно применять без подготовки.

4 класс. Сильно загрязненная вода эвтрофного типа. Даже после подготовки непригодна для питьевого водоснабжения, рыборазведения или целей рекреации. Для использования в производстве требует сложной подготовки.

5 класс. Сильно загрязненная вода политрофного типа. Условно можно использовать для орошения  и охлаждения. Для других целей непригодна.

6 класс. Очень сильно загрязненная вода гипертрофного типа. Практически непригодна  для использования.

Подборка некоторых данных валового состава различных природных вод для Сибирского региона представлена в таблице ниже. Для сравнения здесь же приведены соответствующие  сведения  для питьевых вод.

 

Показатели природных вод для Западной  Сибири

Показатель

Питьевые воды

Источник природной воды

Дожди*

Снега*

Река Обь

Озеро**

Мутность, мг/л

< 1,5

       
Жесткость, мг-экв/л

< 7

   

2,3

0,83

Хлориды, мг/л

< 350

0,46

4,26

1,7- 11,7

0,77

Сульфаты, мг/л

< 500

1,5

3,07

5,1 -8,2

2,8

Железо, общ. мг/л

< 0,3

       
Аммоний, мг/л

< 0,5

0,8

     
Нитраты, мг/л

< 10

1,74

2,8

1,2

 
Na+, мг/л  

3,45

     

  * Дожди собирались за 40 км к югу от г. Новосибирска летом 1993 года. По данным Смолякова и Немировского
  * Телецкое озеро (по данным Кострикин и др)

 

 

ООО «Сибирские водные технологии »
www.water-tec.ru