Гигиена воды и водоснабжения

Кроме того, нитраты обладают также мутагенным и эмбрио-токсическим эффектами и могут преобразовываться в канцерогенные соединения — нитрозамины — непосредственно в организме человека. Нитрозамины оказывают как политропное, так и выраженное органотропное действие, но у большинства из них отмечается гепатотоксичность и гепатоканцерогенность, некоторые обладают и мутагенными свойствами. Также нитраты вызывают снижение резистентности организма к действию других канцерогенных и мутагенных факторов.

В воде могут обнаруживаться повышенные концентрации металлов. Вода с повышенным содержанием железа имеет неприятный «железистый» привкус и запах, желтоватый цвет. Она не подходит для стирки, так как на белье остаются желтые пятна. Присутствие в питьевой воде железа природного происхождения (часто вместе с марганцем) наиболее характерно для подземных вод, широко используемых в южной и центральной частях России, а также в Сибирском регионе. Кроме того, повышенные концентрации железа имеют место при использовании стальных и чугунных водопроводных труб в результате их коррозии. В частности, от этого страдает население Санкт-Петербурга.

В природных  водах помимо макроэлементов присутствуют и микроэлементы: фтор, йод, молибден, бериллий, селен, стронций и др. Избыточное или недостаточное поступление  микроэлементов в организм человека вызывает физиологические сдвиги или патологические изменения, развиваются биогеохимические эндемические заболевания.

В России более 90 % населения не получает в  необходимом количестве фтор. Особенно характерен недостаток этого элемента для поверхностных источников питьевого водоснабжения на территориях Архангельской, Ленинградской областей, Краснодарского края, Республики Коми и Кабардино-Балкарской Республики. В Кабардино-Балкарской Республике дефицит фтора в воде является фактором повышенной заболеваемости кариесом зубов у 60 % населения.

При избытке  фтора в подземных питьевых водах  проявляется другое заболевание  — флюороз. Это заболевание в  столице Республики Мордовия г. Саранске наблюдается у72 % детей школьного  возраста. Повышенное содержание фтора  в питьевой воде характерно также для территорий Рязанской и Вологодской областей.

Гигиенические требования и нормативы  качества питьевой воды. Употребление недоброкачественной питьевой воды может быть причиной: инфекционных и паразитарных заболеваний, связанных с загрязнением водоисточников хозяйственно-фекальными сточными водами или нечистотами из выгребов; заболеваний неинфекционной природы, связанных с особенностями природного химического состава воды; заболеваний неинфекционной природы, связанных с загрязнением воды химическими веществами, попавшими туда в результате промышленного, сельскохозяйственного, бытового и иного загрязнения, добавляемыми в виде реагентов или образующимися в качестве побочных продуктов в процессе обработки воды на водопроводных станциях.

В Российской Федерации с 2002 г. действуют Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы — СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», которые учитывают современное санитарно-эпидемическое состояние окружающей среды и обеспечивают высокие требования к качеству питьевой воды и контролю за ним.

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

Качество  питьевой воды должно соответствовать  гигиеническим нормативам перед  ее поступлением в распределительную  сеть, а также в точках водоразбора  наружной и внутренней водопроводной  сети.

Безопасность  питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям (табл. 3.3).

Безвредность  питьевой воды по химическому составу  определяется рядом нормативных  параметров, к которым относятся:

1) обобщенные показатели (см. ниже) и содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ 

антропогенного  происхождения, получивших глобальное распространение (табл. 3.4); 
 

2) содержание  вредных химических веществ, поступающих  и образующихся в воде в  процессе ее обработки в системе  водоснабжения (табл. 3.5);

3) содержание  вредных химических веществ, поступающих  в источники водоснабжения в  результате хозяйственной деятельности человека (их более 1200). 

Нормативы обобщенных показателей безопасности питьевой воды следующие: 

Органолептические свойства воды должны соответствовать  следующим нормативам: 

На органолептические  свойства воды оказывает влияние также содержание веществ, приведенных в табл. 3.4 и 3.5. Не допускается присутствие в питьевой воде различимых невооруженным глазом водных организмов и поверхностной пленки.

Радиационная  безопасность питьевой воды определяется соответствием нормативам показателей общей а- и р-активности. Общая а-радиоактивность не должна превышать ОД Бк/л, а общая р-радиоактивность — 1,0 Бк/л.

Гигиенические требования к нецентрализованному (местному) водоснабжению. Нецентрализованное (местное) водоснабжение — это такая система водоснабжения, когда население использует для питьевых и хозяйственных нужд воды подземных источников — колодцев, каптажей (камер накопления воды ключей и родников). Вода источников нецентрализованного водоснабжения употребляется населением без предварительной очистки. Она должна быть безопасной по эпидемическим показателям, безвредной по химическому составу, иметь благоприятные органолептические свойства.

Место для устройства колодца должно располагаться  на незагрязненном возвышенном участке, удаленном не менее чем на 50 м от уборных, выгребных ям, сети канализации, скотных дворов, мест захоронения людей и животных, складов удобрений и ядохимикатов, выше (по потоку грунтовых вод) от существующих и возможных источников загрязнения. Для устройства колодцев и каптажей, как правило, должны использоваться водоносные горизонты, защищенные с поверхности водонепроницаемыми породами.

Существуют  определенные требования к устройству и оборудованию водозаборных сооружений. Стенки шахты колодца облицовывают водонепроницаемыми креплениями. У края шахты устраивают глиняный замок глубиной 2 м и шириной 1 м. Поверх глины оборудуют отмосток из асфальта, бетона, кирпича или камня с уклоном от колодца. Колодец должен быть обеспечен навесом, крышкой и общественным ведром. Верх колодца должен быть не менее чем на 0,8 м выше поверхности земли. Все это важно для предотвращения попадания в колодец грунтовых, ливневых, талых вод и других загрязнений. Для предупреждения возникновения в воде мути на дне колодца должен быть фильтрующий слой из гравия толщиной 20... 30 см. Не разрешается поднимать воду из колодца личными ведрами, а также черпать воду из общественного ведра своими черпаками. Для подъема воды из шахты вместо общественных ведер предпочтительнее использовать насосы. В радиусе 20 м от колодца не допускаются полоскание и стирка белья, водопой животных и мытье разного рода предметов. Территория вокруг каптажей и колодцев должна содержаться в чистоте и быть ограждена.

Показателем поступления в воду органических загрязнений может служить увеличение по сравнению с результатами предыдущих исследований содержания хлоридов, аммиака, нитритов, нитратов, а также окисляемости.

Аммиак  является начальным продуктом разложения органических азотсодержащих (в том  числе белковых) веществ и может расцениваться как показатель опасного в эпидемическом отношении свежего загрязнения воды органическими веществами животного происхождения. Соли азотистой кислоты (нитриты) представляют собой продукты окисления аммиака под влиянием микроорганизмов в процессе нитрификации и указывают на давность загрязнения. Соли азотной кислоты (нитраты) — конечные продукты минерализации органических азотсодержащих веществ. Присутствие в воде нитратов без аммиака и солей азотистой кислоты указывает на завершение процесса минерализации. Одновременное содержание в воде аммиака, нитритов и нитратов свидетельствует о незавершенности этого процесса и продолжающемся загрязнении воды. Хлориды в воде водоисточников рассматриваются как показатели бытового загрязнения. Содержание хлоридов б воде поверхностных незагрязненных водоисточников обычно не превышает 20...30 мг/л. Увеличение содержания хлоридов по сравнению с их обычным для данного водоисточника содержанием говорит об опасном загрязнении воды продуктами жизнедеятельности человека (фекалиями, мочой).

Представление о содержании органических веществ  в воде дает показатель окисляемости (количество миллиграммов кислорода, израсходованного на химическое окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды).

Увеличение  коли-индекса (количество кишечных палочек в 1 л воды) свыше предельно допустимого с одновременным изменением химического состава и органолептических свойств воды указывает на необходимость проведения чистки и профилактической дезинфекции колодца.

Контроль  за состоянием воды в источниках нецентрализованного водоснабжения осуществляется центрами Госсанэпиднадзора. При санитарном надзоре за источниками нецентрализованного водоснабжения используются нормативы, установленные СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»: запах — не более 2 — 3 баллов; привкус — не более 2 — 3 баллов; цветность — не более 30°; прозрачность — не менее 30 см по шрифту; мутность — не более 2 мг/л; нитраты — не более 45 мг/л; коли-индекс — не более 10. Содержание химических веществ не должно превышать ПДК.

Методы  улучшения качества питьевой воды. Методы обработки воды, с помощью которых качество воды источников водоснабжения доводится до соответствия требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», зависят от качества исходной воды водоисточников и подразделяются на основные и специальные. Основными способами являются осветление, обесцвечивание, обеззараживание.

Под осветлением  и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гумусовых  веществ). Путем обеззараживания  устраняют содержащиеся в воде водоисточника инфекционные агенты — бактерии, вирусы и др.

В тех  случаях, когда применения только основных способов недостаточно, используют специальные  методы очистки (обезжелезивание, обесфторивание, обессоливание и др.), а также  введение некоторых необходимых  для организма человека веществ — фторирование, минерализация обессоленных и маломинерализованных вод.

Для удаления химических веществ наиболее эффективным  является метод сорбционной очистки  с использованием активированного  угля, такая очистка значительно  улучшает и органолептические свойства воды.

Методы  обеззараживания воды подразделяются на химические (хлорирование, озонирование, использование серебра) и физические (кипячение, ультрафиолетовое облучение, облучение у-лучами и др.).

В настоящее  время основным методом, используемым для обеззараживания воды на водопроводных станциях является метод хлорирования. Однако все большее распространение получает метод озонирования, в комбинации с хлорированием он дает хорошие результаты по улучшению качества воды.

Наиболее часто для хлорирования воды на водопроводах используют газообразный хлор, однако применяют и другие хлорсодержащие реагенты. В порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала они располагаются следующим образом: хлорамины (RNHC1₂и RNH₂C1), гипохлориты кальция Са(ОС1)₂ и натрия NaOCl, хлорная известь (комплекс Са(С1О)₂, СаС1₂, Са(ОН)₂ и молекул воды), газообразный хлор, диоксид хлора С1О₂.

Бактерицидный эффект хлорирования объясняется воздействием на протоплазму бактерий хлорноватистой кислоты, которая образуется при введении хлора в воду: 

Бактерицидными  свойствами обладают также хлоратионы и хлорид-ионы, которые образуются при разложении хлорноватистой кислоты: 

Степень диссоциации НОС1 возрастает при  повышении активной реакции воды, таким образом, с повышением рН бактерицидный  эффект хлорирования снижается.

Действующим началом при хлорировании хлорамином и гипохлоритами является хлорат-ион, а диоксидом хлора — НС1О (хлористая кислота), которая имеет наиболее высокий окислительно-восстановительный потенциал, в силу чего при использовании диоксида хлора достигается наиболее полное окисление и обеззараживание.

При введении хлорсодержащего реагента в воду основное его количество (более 95 %) расходуется на окисление органических и легкоокисляющихся неорганических (соли двухвалентного железа и марганца) веществ, содержащихся в воде; на окисление бактериальных клеток расходуется всего 2...3 % общего количества хлора.

Количество  хлора, которое при хлорировании 1 л воды расходуется на окисление  органических, легкоокисляющихся неорганических веществ и обеззараживание бактерий в течение 30 мин, называется хлорпоглощаемостъю воды. Хлорпоглощаемость определяется экспериментально.

По окончании  процесса связывания хлора содержащимися  в воде веществами и бактериями в  воде появляется остаточный активный хлор. Его появление, определяемое титрометрически, является свидетельством завершения процесса хлорирования.