Нормирование качества питьевой воды лекция для водоснабжения. Гигиеническое нормирование качества воды и выбор водоисточников централизованного водоснабжения

Качество воды

Подкачеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.59-96 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта: предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) и предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр)

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Например, по ртути ПДКв - 0,0005 мг/л, ПДКвр - 0,0001 мг/л.

В гидрохимической практике используют метод интегральной оценки качества воды.

С i - концентрация вредного вещества в воде;

K i - балл кратности превышения ПДКвр;

H i - повторяемость случаев превышения ПДК;

N ПДКi - количество измерений, при котором превышено ПДК;

N i - общее количество измерений;

B i - общий оценочный балл.

Вещества, для которых B i ≥ 11 - лимитирующие показатели загрязненности воды. По их сумме считают комбинаторный индекс загрязненности и устанавливают класс загрязненности воды.

Для воды определяют следующие показатели:

Концентрация растворенного кислорода;

Водородный показатель (рН).

БПК (биологическое потребление кислорода). Используют показатель БПК 5 - количество кислорода, необходимое для окисления органического вещества, находящегося в воде (в течение 5 суток). БПК 20 - за 20 суток - этот показатель используется чаще. ХПК 5 , ХПК 20 - количество кислорода, необходимое для окисления химических веществ, находящихся в воде.

Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды, называют загрязняющим.

Виды водопользования

Виды водопользования на водных объектах определяются органами Министерства природных ресурсов РФ и Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ.

Существует несколько видов водопользования:

1. Хозяйственно-питьевое;

2. Культурно-бытовое;

3. Рыбохозяйственное: высшей категории, первой категории и второй категории.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий: к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений; к первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода; ко второй категории относят водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается для:

1. хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) с учетом трех показателей вредности:

Органолептического;

Общесанитарного;

Санитарно-токсикологического.

2. Для рыбохозяйственного водопользования (ПДКвр) с учетом пяти показателей вредности:

Органолептического;

Санитарного;

Санитарно-токсикологического;

Токсикологического;

Рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный - определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический - показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качеств промысловых рыб.

Наименьшая из безвредных концентраций по трем (пяти) показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.

Рыбохозяйственные ПДК должны удовлетворять ряду условий, при которых не должны наблюдаться:

Гибель рыб и кормовых организмов для рыб;

Постепенное исчезновение видов рыб и кормовых организмов;

Ухудшение товарных качеств обитающей в водном объекте рыбы;

Замена ценных видов рыб на малоценные.

На качество природных вод влияют природные и антропогенные факторы.

При загрязнении водоемов, служащих для бытового водопользования, комплексом вредных веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности: органолептическим, общесанитарным, санитарно-токсикологическим, ПДК для отдельных веществ, входящих в комплекс, должны быть уменьшены во столько раз, сколько вредных веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности предполагается к спуску по сточным водам или содержится в водоеме (предупредительный надзор). Сумма концентраций всех веществ, выраженная в процентах от соответствующих предельно допустимых концентраций для каждого вещества в отдельности, не должна превышать 100% (текущий санитарный контроль).

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Нормирование химических веществ в водной среде имеет некоторые особенности.

С гигиенических позиций оценивается уровень загрязнения воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. Однако, нормативы качества воды распространяются не на весь объект водопользования, а только на пункты водопользования населения. При этом учитывается как непосредственное влияние химических загрязнителей на организм (санитарнотоксикологический показатель вредности), так и изменения органолептических свойств воды и процессов самоочищения воды водоемов (органолептический и общесанитарный показатель вредности). гигиенический химический качество вода

Для всех водных объектов, используемых населением (поверхностные и подземные воды, питьевая вода, вода систем горячего водоснабжения), устанавливаются единые гигиенические нормативы. Это связано с относительно низкой эффективностью и большой стоимостью систем очистки воды на водопроводных сооружениях. С гигиенической и экономической позиций гораздо более эффективно предупреждение загрязнения водных объектов, чем очистка уже загрязненной воды.

К особенностям гигиенического нормирования химических веществ в водной среде относится необходимость исследования стабильности химических соединений, процессов их трансформации (под влиянием естественных процессов самоочищения, процессов водоподготовки, очистки сточных вод, обеззараживания и др.). При этом оценивают влияние на водный объект и организм млекопитающих не только исходных веществ, но и продуктов их деструкции и трансформации.

В качестве ПДК принимается наименьшая из пороговых концентраций, установленных по разным критериям вредного действия.

ПДК химического вещества в воде водных объектов хозяйственно -питьевого и культурнобытового водопользования -- максимальная концентрация вещества в воде, которая при поступлении в организм в течение всей жизни не должна оказывать прямого или опосредованного влияния на здоровье настоящего и последующих поколений, в том числе в отдаленные сроки жизни, а также не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Для эссенциальных элементов, попадающих в организм человека в основном с водой (например, фтора), регламентируется как верхний, так и нижний предел допустимого содержания в воде.

В опресненной воде, подлежащей коррекции по солевому составу, нормируется минимальное содержание кальция (30 мг/л) и магния (5--10мг/л).

Наряду с ПДК в официальных перечнях нормативов указываются класс опасности и лимитирующий признак вредности, по которому установлена ПДК: санитарно-токсикологический (с.-т.), общесанитарный (общ.), органолептический (орг.) с расшифровкой изменения органолептических свойств воды. Эти изменения могут проявляться в изменении запаха воды (зап.), увеличении мутности (мутн.), появлении окраски (окр.), образовании пены (пен) или пленки на поверхности воды (плен.), появлении опалесценции (оп.).

Для веществ, перспективы применения которых не определены, устанавливается временный на 3 года) гигиенический норматив -- ориентировочный допустимый уровень (ОДУ). ОДУ разрабатывается на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности и применяется только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися предприятиями, реконструируемыми очистными сооружениями.

В случае присутствия в воде нескольких веществ 1--2-го классов опасности сумма отношений фактических концентраций каждого из них к их ПДК не должна превышать единицы. При одновременном присутствии в воде нескольких веществ других классов опасности контроль качества водной среды проводится на основе индивидуальных ПДК.

Наряду с гигиеническими нормативами в нашей стране существуют ПДК и ОБУВ веществ в воде рыбохозяйственных водных объектов. ПДК в воде рыбо-хозяйственного водного объекта -- это экспериментально установленный рыбо-хозяйственный норматив максимально допустимого содержания загрязняюшего вещества в воде водного объекта, при котором в нем не возникают последствия, снижающие его рыбохозяйственную ценность.

Гигиенические и рыбохозяйственные нормативы применяются для установления нормативов предельно допустимого сброса (ПДС) сточных вод в водоемы. Величина ПДС рассчитывается для каждого конкретного источника загрязнения и ставит своей целью недопущение превышения действующих нормативов качества воды водного объекта.

Токсикологические показатели воды, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов.

Наконец, при определении качества воды учитываются органолептические (воспринимаемые органами чувств) свойства: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования (ПДКв) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

В гидрохимической практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. Также оценка качества воды и сравнение современного состояния водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды (ИЗВ) по гидрохимическим показателям. Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК5.

Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия среды жизни человека его потребностям. Окружающей человека средой являются природные условия, условия на рабочем месте и жилищные условия. От ее качества зависит продолжительность жизни, здоровье, уровень заболеваемости населения и т. д.

Нормирование качества окружающей среды – установление показателей и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздуха, воды, почвы и т. д.).

Цель нормирования – установление предельно допустимых норм (экологических нормативов) воздействия человека на окружающую среду. Соблюдение экологических нормативов должно обеспечить экологическую безопасность населения, сохранение генетического фонда человека, растений и животных, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.

Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.

Основные экологические нормативы качества окружающей среды и воздействия на нее следующие:

Нормативы качества (санитарно-гигиенические):

– предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ;

– предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий: радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.

Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):

– предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ;

– предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ.

Комплексные нормативы:

– предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую среду.

Предельно допустимая концентрация (количество) (ПДК) – количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания), которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. ПДК рассчитывают на единицу объема (для воздуха, воды), массы (для почвы, пищевых продуктов) или поверхности (для кожи работающих). ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.

В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв.

При нормировании качества атмосферного воздуха используют такие показатели как ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны, ПДК максимально разовую и ПДК среднесуточную.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз) – это максимальная концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) – это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) – это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

При нормировании качества воды используют такие показатели, как ПДК вредных веществ для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов. Также нормируют запах, вкус, цветность, мутность, температуру, жесткость, коли-индекс и другие показатели качества воды.

Предельно допустимая концентрация» воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

При нормировании качества почвы используют такой показатель, как ПДК вредного вещества в пахотном слое почвы. Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДКп) – это максимальная концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, плодородие почвы, ее самоочищающую способность, соприкасающиеся с ней среды и не приводящее к накоплению вредных веществ в сельскохозяйственных культурах.

При нормировании качества продуктов питания используют такой показатель, как ПДК вредного вещества в продуктах питания. Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДКпр) – это максимальная концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) – это максимальный уровень воздействия радиации, шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. ПДУ – это то же, что ПДК, но для физических воздействий.

В тех случаях, когда ПДК или ПДУ не определены и находятся только на стадии разработки, используют такие показатели, как ОДК – ориентировочно допустимая концентрация, или ОДУ – ориентировочно допустимый уровень, соответственно.

Необходимо отметить, что существует два подхода к нормированию загрязнения окружающей среды. С одной стороны, можно нормировать содержание загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, с другой стороны, – степень трансформации окружающей среды в результате ее загрязнения. В последнее время все чаще обращают внимание на недостатки первого подхода, в частности, применения ПДК для почв. Однако подход к нормированию качества среды по показателям ее трансформации (например, состояния биоты) практически не развит. По-видимому, лучше использовать оба подхода в сочетании друг с другом.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Если в воздухе или воде населенных пунктов, где расположены предприятия, концентрации вредных веществ превышают ПДК, то по объективным причинам значения ПДВ и ПДС не могут быть достигнуты. Для таких предприятий устанавливаются значения временно согласованных выбросов вредных веществ (ВСВ) и временно согласованных сбросов вредных веществ (ВСВ) соответственно, и вводится поэтапное снижение показателей выбросов и сбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ и ПДС.

В настоящее время в России на нормативах ПДВ работают лишь 15–20% загрязняющих производств, на ВСВ – 40–50%, а остальные загрязняют среду на основе лимитных выбросов и сбросов, которые определяют по фактическому выбросу на определенном отрезке времени.

Комплексным показателем качества окружающей среды является предельно допустимая экологическая нагрузка.

Предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую среду – это максимальная интенсивность антропогенного воздействия на окружающую среду, не приводящая к нарушению устойчивости экологических систем (или, иными словами, к выходу экосистемы за пределы экологической емкости).

Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется как емкость природной среды, или экологическая емкость территории. Устойчивость экосистем к антропогенным воздействиям зависит от следующих показателей: 1) запасы живого и мертвого органического вещества; 2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова и 3) видовое и структурное разнообразие. Чем они выше, тем устойчивее экосистема.

Под качеством воды понимают совокупность свойств воды, обусловленных характером содержащихся в ней примесей. Качество природных вод формируется под действием различных факторов: физического, химического, микробиологического характера. В соответствии с этим и состав воды оценивают физическими, химическими и санитарно-биологическими показателями.

К физическим показателям относят температуру, содержание взвешенных веществ, цветность, запахи и привкусы.

Температура поверхностных вод колеблется в зависимости от времени года, гипсометрической отметки поверхности, климатических характеристик, а также от антропогенного и техногенного влияния на источники и реки. Температура поверхностных вод колеблется в пределах от 0 до 30 0 С. Температура подземных вод обусловлена их приуроченностью к зоне аэрации или термальной зоне, для зоны аэрации температура находится в пределах 8 - 12 0 С.

Прозрачность и мутность воды зависят от наличия взвешенных веществ, их гидравлической крупности, характера происхождения взвешенных веществ.

Цветность и окраску воде придают гуминовые и фульвокислоты, а также растворимые соли.

Привкусы и запахи природных вод обусловлены наличием в воде солей, продуктов жизнедеятельности гидробионтов, процессами, идущими в водоемах после сброса сточных вод и др. Привкусы определяются по пятибалльной шкале с помощью органов чувств - органолептически.

Запахи воде также придают соли и продукты жизнедеятельности гидробионтов. Различают запахи естественного происхождения: землистый, рыбный, болотный, гнилостный, тинистый, ароматический, сероводородный и т.п. Запахи искусственного происхождения: хлорный, камфорный, аптечный, фенольный, хлорфенольный, нефтепродуктов и т.п.

Интенсивность запахов определяют органолептически при температуре 20 и 60 0 С и оценивают их по пятибалльной шкале: 0 - нет, 1 - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 - очень сильный.

Взвешенные и растворенные вещества при их выделении различными методами дают общий, сухой и прокаленный остаток. Общий остаток образуется при высушивании навески воды при температуре 105 - 110 0 С без предварительной фильтрации. Остаток, образовавшийся при высушивании воды после предварительной фильтрации носит название сухого остатка и характеризует наличие растворенных в воде солей и их массу. В растворенных соединениях могут быть вещества органического характера, которые при прокаливании остатка при температуре 800 0 С улетучиваются и в итоге остаются вещества неорганического характера - прокаленный остаток. Прокаленный остаток характеризует солесодержание воды. Таким образом общий остаток является суммой солесодержания воды, органических растворенных веществ и плавающих примесей, в основном, неорганического характера.

Химический состав воды характеризуется: ионным составом, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, активной концентрацией водородных ионов (рН), сухим остатком, общим солесодержанием, содержанием растворенного кислорода, углекислого и др. газов.

Ионный состав. В составе химических соединений, растворенных в воде, некоторые компоненты присутствуют в значительных количествах, другие в менее. Компоненты, постоянно и в значительных количествах содержащиеся в водных растворах, носят название макрокомпонентов. Это анионы: Cl - , SO 4 2- , HCO 3 - , CO 3 2- ; Na + , катионы: K + , Ca 2+ , Mg 2+ . Макрокомпоненты (десятки и сотни мг/л) составляют основу солесодержания поверхностных и подземных вод, их определение обязательно при выполнении любого анализа воды.

Компоненты, присутствующие в меньших количествах - мезокомпоненты, также обязательны при выполнении анализов воды, особенно при анализе подземных вод, т.к. часто характеризуют природу их происхождения. Это: NH 4 + , Fe 2+ , Fe 3+ , NO 2 - , NO 3 - , PO 4 3- . Компоненты, содержащиеся в количествах до сотен мкг/л - микрокомпоненты и в их числе почти все металлы и неметаллы таблицы Д.И. Менделеева.

Форма представления концентраций ионов в мг/л или мг-экв/л. Последнее предпочтительнее, т.к. позволяет определить правильность результатов анализа.

Минерализация - суммарная масса растворенных твердых минеральных веществ (мг/л) определяется суммированием данных анализа и должна хорошо коррелировать со значениями сухого остатка. При сбросе неочищенных сточных вод могут наблюдаться резкие изменения минерализации с последующим разбавлением.

Щелочность воды (мг-экв/л) определяется суммой содержащихся в воде ионов слабых кислот: угольной, органических. Различают бикарбонатную, карбонатную и гидратную щелочность, между которыми в растворе устанавливается определенное равновесие.

Жесткость воды (мг-экв/л) обусловлена наличием солей кальция и магния. Различают карбонатную, устранимую, неустранимую жесткость. Карбонатная жесткость представлена суммой ионов НСО 3 - и СО 3 2- . При кипячении воды (1 ч) бикарбонаты разрушаются и превращаются в карбонаты. Разность между содержанием соединений кальция и магния до и после кипячения есть устранимая жесткость. Неустранимая и некарбонатная жесткость обусловлена наличием сульфатных (преимущественно) солей кальция, магния и определяется по разности между общей жесткостью и карбонатной.

По величине жесткости различают: очень мягкие воды (жесткость до 1,5 ммоль/л), мягкие (1,5 - 3), умеренно жесткие (3 - 5,4), жесткие (5,4 - 10,7) и очень жесткие (более 10,7 ммоль/л). Воды, поступающие в водопровод г. Тулы и некоторых городов области отмечаются как очень жесткие (20 и более ммоль/л).

Макрокомпоненты в природных водах далеко не всегда находятся в равновесии, в результате развивается так называемая агрессивность вод. Различают углекислотную, сульфатную, выщелачивания, общекислотную и др. При наличии избыточной концентрации, например угольной кислоты по отношению к свободному углекислому газу, развивается углекислотная агрессивность, которая приводит к тому, что вода, действуя на минералы или строительные конструкции, разрушает карбонаты.

Качество воды нормируется для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Для этого применяется санитарно-гигиеническое и рыбохозяйственное нормирование. Санитарно-гигиеническое нормирование применяется для того, чтобы обеспечить надлежащее качество воды в контролируемом створе и предполагает оценку воды в водных объектах по нескольким показателям: санитарно-гигиеническим, санитарно-токсикологическим, общесанитарным, органолептическим. Кроме общесанитарных показателей применяются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ, объединенных в группы по лимитирующим признакам вредности (ЛПВ). Предельно допустимые концентрации установлены более, чем для 900 ингредиентов, их значения даются в специальных справочниках.

На промышленных предприятиях значительная часть воды (на отдельных производствах до 70-90%) расходуется на охлаждение продуктов в теплообменных аппаратах (вода практически не загрязняется, а лишь нагревается). Кроме того, вода используется: для транспортирования и поглощения растворенных или нерастворенных (минеральных и органических) примесей; в качестве растворителя реагентов; в качестве среды, где происходят физико-химические реакции; для промывки промежуточной и готовой продукции (вода загрязняется продуктами, с которыми она соприкасается).

Таким образом, вода на промышленных предприятиях используется, как правило, для вспомогательных целей и в состав продукции входит лишь в некоторых технологических процессах и сравнительно в небольших количествах. Физико-химические показатели состава сточных вод отдельных производств (табл.1) свидетельствуют о широком диапазоне колебаний состава этих вод, что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора оптимального метода очистки для каждого вида вод.

Таблица 1

Физико-химические показатели состава сточных вод

некоторых промышленных предприятий

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.1074-01 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения определены Санитарными правилами и нормами СанПин 2.1.4.1175-02, причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли-индекс, а также указывается, что содержание химических веществ не должно превышать значений соответствующих нормативов.

Как и для атмосферного воздуха, для воды такими нормативами являются предельно допустимые концентрации (ПДК).

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК в) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК вр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь, промысловых.

ПДКвр в ряде случаев рассматривается как экологический норматив, что не совсем верно. Фактически, ПДК вр - это та концентрация вредного вещества в воде, при постоянном воздействии которой выполняются следующие условия:

Не наблюдаются случаи гибели рыб и организмов, служащих для рыб кормом;

Не происходит постепенное исчезновение тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем был ранее пригодным, а также замены ценных в кормовом для рыб отношении организмов на малоценные или не имеющие кормового значения;

Не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы,

Не происходят изменения, способные в определенные сезоны или в обозримом будущем привести к гибели рыб, замене ценных видов на малоценные или к потере рыбохозяйственной ценности как всего водоема, так и его части.

ПДК вр обычно являются более жесткими, чем ПДК в (см. таблицу 4). Подчеркнем, что речь идет, прежде всего, о рыбном хозяйстве как таковом и о защите потребностей человека, хотя определенные принципы охраны водных экосистем, по всей вероятности, также учитывались при установлении этих нормативов. Впрочем, то, что они установлены для России (в прошлом - для СССР) в целом, а, следовательно, никак не учитывают особенностей физико-географических зон, биогеохимических провинций, гидрологического режима и многого другого, свидетельствует в пользу приоритета хозяйственных интересов.

Таблица 4

Соотношение различных ПДК в воде для некоторых веществ__________________

Уровень загрязненности и класс качества водных объектов иногда устанавливают в зависимости от микробиологических показателей (см.

Таблицу 5).

Таблица 5

Классификация качества воды по микробиологическим показателям

Следует отметить, что сами по себе интегральные показатели еще не характеризуют уровень антропогенной нагрузки. Высокие значения ИЗВ могут быть обусловлены природными особенностями водосбора - например, наличием подзолистых почв и торфяников, которые обуславливают высокое содержание в воде органических веществ (идентифицируемых некоторыми методами исследования как нефтепродукты), высокое природное содержание меди, железа, марганца, низкие значения концентрации растворенного кислорода. В этом случае даже реки с весьма незначительной антропогенной нагрузкой будут отнесены к категориям «чрезвычайно грязные» и «грязные» по индексам загрязнения воды. Так, например, в государственных отчетах характеризуется река Пра, бассейн которой почти полностью лежит в границах охраняемых природных территорий национальных парков «Мещера» и «Мещерский». Антропогенная нагрузка на реку незначительна, а отдельные участки реки даже включены в список водно-болотных угодий, имеющих международное значение как местообитания редких видов водных растений.

Поэтому следует с известной осторожностью относиться к оценкам реальной антропогенной нагрузки по тем показателям, которые основаны на использовании системы ПДК. Эти показатели целесообразно применять для оценки тенденций изменения по времени или при сравнении различных участков одного водного объекта. Оценку состояния водоема необходимо осуществлять с привязкой к естественному историческому фону. Это означает, что при нормировании показателей качества водных объектов следует устанавливать, когда это возможно, исторические нормы - типичные для всего периода документированных наблюдений интервалы значений исследуемых параметров. При этом вполне вероятно, что в зависимости от масштабов и ландшафтного разнообразия водосбора нормирование таких показателей придется осуществлять отдельно для различных участков. Также при установлении региональных норм необходимо учитывать особенности различных фаз гидрологического режима (половодья, межени, паводков); различные по водности годы (многоводные, средние по водности и маловодные); суточные изменения химического состава воды.

Глубина поиска для установления исторических коридоров значений показателей может составить около 50 лет, так как первые из доступных кадастровых данных химического состава вод относятся к 50-м годам прошлого века. Кроме того, выборочно доступны данные и более раннего периода: ведение государственного водного кадастра в отношении поверхностных вод суши в нашей стране стали осуществлять в 30-е годы XX века, а уже в конце 19-го века стали появляться единичные гидрологические, гидрохимические и гидробиологические описания для некоторых водных объектов. В качестве примера можно привести Труды Косинской биологической станции Московского общества испытателей природы с описанием озер Мещерской низменности, Известия императорского Русского географического общества, содержащие информацию об озерах и болотах Московской и Владимирской губерний.