Параметры химического состава и их влияние на свойства и качество воды
"Воды! Воды! Ее так много вокруг, но и очень мало, если рассматривать ее как пригодную для употребления воду!"
Вода, которая поступает из муниципального водопровода, давно перестала быть залогом чистоты и здоровья. Прорывая колодец или пробуривая скважину, не исключено, что некогда на этом месте были захоронения тяжелых металлов.
Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы - магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается ернокислыми и хлористыми солями и становится минеральной.
Химический состав воды
Качество воды характеризуется ее свойствами
Мы подробно опишем свойства воды и их влияние на здоровье человека, на состояние систем водоснабжения и сантехнику, на работу бытовых приборов.
1. Водородный показатель (рН, ед рН ) - это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком. Для всего живого в воде минимально возможная величина рН = 5, в питьевой воде допускается рН 6,0-9,0, в воде водоемов хозяйственно - питьевого и культурно-бытового водопользования - 6,5-8,5. Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонатных анионов и свободного СО2
2. Общая жесткость- это совокупность концентраций ионов магния и кальция. В зависимости от величины общей жесткости воды различают воду очень мягкую (0 - 1,5 мг-экв/л), мягкую (1,5 - 3 мг-экв/л), средней жесткости (3 - 6 мг-экв/л), жесткую(6-9 мг-экв/л), очень жесткую (более 9 мг-экв/л). Оптимальной физиологический уровень жесткости составляет 3,0-3,5 мг-экв/л. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.Жесткость выше 4,5 мг-экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники жесткость воды не должна превышать 1,5-2,0 мг-экв/л.
3. Хлориды Содержание хлоридов в природных водах колеблется в широких пределах (от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр) и обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Наличие в воде хлоридов более 350 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.
4. Сульфаты Содержание сульфатов в природных водах колеблется в широких пределах (от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр) и обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Наличие в воде сульфатов более 500 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению работы пищеварительной системы у людей.
5. Нитраты Нитраты содержатся главным образом в поверхностных водах. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечно-сосудистой системы, вызывает метгемоглобинемию у детей.
6. Сульфиды (сероводород) Встречаются в основном в подземных источниках воды, образуясь в результате процессов восстановления и разложения некоторых минеральных солей (гипса, серного колчедана др.). В поверхностных водах сероводород почти не встречается, т.к. легко окисляется. Появление его в поверхностных источниках может быть следствием протекания гнилостных процессов или сброса неочищенных сточных вод. Наличие в воде сероводорода придает ей неприятный запах, интенсифицирует процесс коррозии трубопроводов и вызывает их зарастание вследствие развития серобактерий.
7. Железо Содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Эти обрастания вторично ухудшают органолептические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций.
8. Марганец По данным ВОЗ, содержание марганца в питьевой воде до 0,5 мг/л не приводит к нарушению здоровья человека. Однако присутствие марганца в таких концентрациях может быть неприемлемым для водопотребителей, поскольку вода имеет металлический привкус и окрашивает ткани при стирке. Присутствие марганца в питьевой воде может вызывать накопление отложений в системе распределения. Даже при концентрации 0,02 мг/л марганец часто образует пленку на трубах, которая отслаивается в виде черного осадка.
9. Окисляемость перманганатная то общая концентрация кислорода, соответствующая количеству иона перманганата (MnO-4), потребляемому при обработке данным окислителем пробы воды. Характеризует меру наличия в воде органических и окисляемых неорганических веществ. Этот параметр в основном предназначен для оценки качества водопроводной воды. Значение перманганатной окисляемости выше 2 мгО2/л свидетельствует о содержании в воде легко окисляющихся органических соединений, многие из которых отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию организма. При обеззараживании такой воды хлорированием образуются хлоруглеводороды, значительно более вредные для здоровья населения (например, хлорфенол).
10. Аммоний (по NH+4) (азот аммонийный) Конечный продукт разложения белковых веществ -аммиак. Наличие в воде аммиака растительного или минерального происхождения не опасно в санитарном отношении. Если же аммиак образуется в результате разложения белка сточных вод, такая вода непригодна для питья. Превышение в питьевой воде ПДК по содержанию аммония может свидетельствовать о попадании фекальных стоков или органических удобрений в источник. По данным ВОЗ, содержание аммония не должно превышать 0,5 мг/л. Постоянный прием внутрь воды с повышенным содержанием аммония вызывает хронический ацидоз и изменения в тканях. Кроме того, аммиак (в виде газа) раздражает конъюнктиву глаз и слизистые оболочки.
11. Щелочность (потребление кислоты аликвотной частью образца воды при титровании 0,05н НС1). Под общей щелочностью воды подразумевается сумма содержащихся в воде гидроксильных ионов ОН и анионов слабых кислот, например угольной (НСО-3 и СО-2/3)
12. Кремний Кремневая кислота относится к слабым минеральным кислотам, соли которых присутствуют в природной воде. В некоторых реках, а также в скважинах диоксид кремния присутствует в виде чрезвычайно мелко диспергированных коллоидных частиц.
13. Сухой остаток Минерализация воды характеризуется двумя аналитически определяемыми показателями - сухим остатком и жесткостью. Сухой остаток определяется термогравиметрическим методом (выпаривание пробы воды на водяной бане и высушивания чашки при 105°С. В процессе обработки из пробы удаляются летучие компоненты и вещества, разлагающиеся с образованием летучих компонентов. Для гигиенистов сухой остаток служит ориентиром содержания в воде неорганических солей.
14. Кислород растворенный. Кислород присутствует в природной воде в результате его растворения при контакте воды с воздухом. Концентрация растворенного О 2резко снижается с повышением температуры воды. Так, при температуре 20 °С растворимость составляет 9080 мкг/кг, при 60 °С - 4700 мкг/кг, при 80 °С - 1500 мкг/кг.
15. Углекислый газ. Углекислый газ присутствует в природной воде как в результате его растворения из воздуха, так и за счет протекания в воде и почве различных биохимических процессов. Равновесная концентрация СО2 в воде также значительно снижается с ростом температуры. Так, при 20 °С растворимость составляет 500 мкг/кг, при 60 - 190 мкг/кг, при 80- 100 мкг/кг. Растворенный в воде углекислый газ образует угольную кислоту СО 2+Н2О→Н2СО3, которая диссоциирует с образованием бикарбонатных и карбонатных ионов:Н2СО3 ->Н++ НСО-3 НСО-3-> Н++ СО-23 Соотношение между концентрациями различных форм угольной кислоты в воде зависит от pН и температуры.
16. Хлор остаточный С уровнем избыточного, или так называемого остаточного, хлора в воде связывают в настоящее время представление о надежности обеззараживания. Поскольку хлорирование воды проводят хлором, находящимся в воде в свободной или связанной форме, остаточные его количества присутствуют в воде в виде свободного (хлорноватистая кислота, гипохлоритный ион) или связанного (хлораминового) хлора. В силу бактерицидной активности этих форм хлора различны и нормативы их содержания в питьевой воде (для свободного хлора - 0,3-0,5 мг/л, для связанного - 0,8-1,2 мг/л). Все соединения активного хлора обладают очень сильным бактерицидным действием, но если их концентрация больше нормативов, то они вызывают раздражение кожи, слизистых оболочек, дыхательных путей. Известно также, что при хлорировании воды образуется НСlO которая взаимодействует с железом, образуя растворимые соли, что повышает коррозионную активность такой воды.
17. Медь и её соединения широко распространены в природе, поэтому их часто обнаруживают в природных водах. Концентрации меди в природных водах обычно составляют десятые доли мг/л, в питьевой воде могут увеличиваться за счет вымывания из материалов труб и арматуры, особенно мягкой, активной водой. Свойства меди в воде зависят от значения рH воды, концентрации в ней карбонатов, хлоридов и сульфатов. Медь придает воде неприятный вяжущий привкус в низких концентрациях (более 1,0 мг/л).
18. Алюминий Высокие концентрации алюминия в природной воде встречаются нечасто и зависят от многих факторов (рН, наличия и концентрации комплексообразователей, окислительно - восстановительный потенциал системы, загрязнение промышленными сточными водами). В основном источником поступления алюминия в водопроводную воду являются коагулянты на основе солей алюминия.
Имеются сведения о нейротоксичности алюминия, его способности накапливаться при определенных условиях в нервной ткани, печени и жизненно важных областях головного мозга.
Опыт работы лаборатории по анализу качества воды показал, что к наиболее распространенным загрязнителям воды (содержание компонентов превышает нормативы), скажем в Московской области, можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения.
Таким образом, чтобы ответить на вопрос о пригодности воды для питья необходимо оценить образец как минимум по вышеуказанным параметрам.
