Гигиена водоснабжения. Учебное пособие

+ O

? 2HNO

Аммиак (ион аммония) является более доступным для определения и довольно хорошим индикатором недавнего загрязнения воды органическими веществами белковой природы. Основные источники его поступления в водные объекты – животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий при использовании удобрений, а также сточные воды пищевой, коксохимической, лесохимической промышленности. Однако в некоторых случаях заведомо чистая вода может содержать ион аммония в весьма значительных количествах. Это относится к водам глубокого грунтового происхождения и к воде, содержащей гумусовые вещества. В первом случае аммиак образуется за счет восстановления нитритов и нитратов сернистыми соединениями. Так, по результатам исследования воды примерно шестидесяти артезианских скважин Москвы, содержание аммиака в них колебалось от 0,01 до 0,75 мг/дм

. Появление аммиака в поверхностных водах, содержащих большое количество гумусовых веществ, обусловлено тем, что они являются довольно сильными восстановителями, способными переводить нитраты в аммиак. В доброкачественной воде других источников аммиак, как правило, отсутствует или содержится в ничтожно малых количествах (не более 0,2 мг/дм

), поэтому в каждом случае следует разобраться в причинах и источнике его происхождения.

Нитриты (ионы азотистой кислоты) имеют более важное значение, чем ион аммония, для определения загрязненности воды органическими отбросами животного происхождения. «Присутствие в воде для питья даже одной азотистой кислоты уже в высокой мере делает исследуемую воду подозрительной с точки зрения ее загрязненности и требует очень внимательного обследования источника», – подчеркивал профессор Г. В. Хлопин (1913). Свои выводы он подтвердил данными исследования загрязненной воды многих водоисточников, где, как правило, обнаруживалась азотистая кислота. Наиболее вероятным условием обнаружения нитрит-иона в воде является наличие интенсивного распада относительно нестойких (животного происхождения) органических веществ белковой природы, сопровождающегося выраженным процессом нитрификации. Этим, по-видимому, и следует объяснить большое санитарно-показательное значение нитритов.

Присутствие в природных водах нитратов (ионов азотной кислоты) связано с дальнейшей нитрификацией аммонийных ионов (см. выше), поступлением промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, стоком с сельскохозяйственных угодий, на которых применяются азотные удобрения. Нитрат-ион как показатель загрязнения воды имеет меньшее значение. Обнаружение его при отсутствии аммиака и нитритов указывает на загрязнение воды в прошлом, а в грунтовых водах – на загрязнение почвы, через которую они проходили. Контроль содержания нитратов, особенно в грунтовых водах, в настоящее время обусловлен, главным образом, их возможным токсическим действием. Исходя из этого, данный ингредиент воды рассматривается в группе веществ, оказывающих токсическое действие на организм человека.

Органические вещества, содержащиеся в природных водах, подразделяются на аутохтонные, образующиеся в водоемах за счет жизнедеятельности водных организмов и растений и их распада, и гетерохтонные, поступающие извне с атмосферными осадками, хозяйственно-бытовыми и техническими сточными водами. Химический состав их весьма сложен и разнообразен. Что касается агрегатного состояния, то они могут находиться в виде истинных растворов, коллоидных взвесей и в виде суспензий.

Разнообразие форм существования органических веществ в воде чрезвычайно затрудняет их раздельное определение. Поэтому в настоящее время об их суммарном содержании судят по разнице массы сухого остатка до и после прокаливания или, чаще всего, по количеству миллиграммов кислорода, затраченного на окисление органических веществ в 1 дм

воды. Эту величину назвали окисляемостью воды. Существует несколько видов окисляемости в зависимости от применяемого окислителя: перманганатная, бихроматная, йодатная. Чем сильнее окислитель, тем более полным будет результат. Так, при окислении бихроматом калия окисляется до 90–95 % имеющихся органических соединений, а при использовании для этих целей марганцевокислого калия – только 40–45 %. Поэтому бихроматную окисляемость отличают от перманганатной и называют химическим потреблением кислорода (ХПК). Для бытовых сточных вод можно ориентировочно принять, что 1 мг загрязняющего органического вещества соответствует 1,2 мг/дм

ХПК. Перманганатная окисляемость, как менее сильная, «отвечает» лишь за 25 % органики по сравнению с данными ХПК (по требуемому расходу кислорода).

Количество органических веществ в природных водах может быть самое различное. Подземные воды обычно содержат их мало (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 дм

), воды открытых водоемов – больше. В гигиенической практике для оценки качества воды хозяйственно-питьевого назначения преимущественно используется перманганатная окисляемость, тогда как бихроматная окисляемость (ХПК) применяется для контроля состава и степени очистки сточных вод. Перманганатная окисляемость грунтовых вод достигает 2–3 мг/дм

, воды поверхностных источников – 6–8 мг/дм

кислорода.

Гигиеническое значение органических веществ зависит от их происхождения. Та часть из них, которая образуется за счет биологических процессов в самой воде, для оценки качества воды обычно большого значения не имеет. И наоборот, вещества, поступающие в воду с хозяйственно-бытовыми и производственными стоками, имеют огромное значение, так как указывают на опасность заражения воды патогенными микроорганизмами или токсическими веществами. Установлению природы органических веществ помогают осмотр водоисточника на месте и показатель цветности воды. Обнаружение высокой окисляемости при малой цветности, особенно в грунтовой воде, как правило, свидетельствует о попадании в нее органических веществ животного происхождения или промышленных стоков. Сочетание высокой окисляемости с большой цветностью воды лесисто-болотистого происхождения чаще всего связано с наличием в ней веществ растительного происхождения типа гумусовых соединений.

В настоящее время все большее распространение получает оценка органической загрязненности воды по содержанию растворенного органического углерода. Так, директива Совета Европы 98/83/ЕС включает определение общего органического углерода (ТОС) в состав показателей, применяемых для мониторинга качества питьевой воды. В России как нормативный показатель он используется пока только в целях нормирования качества бутилированной воды: для воды первой категории – не более 10 мг/л, для воды высшей категории – 5 мг/л, однако в научной практике он применяется достаточно широко.

Растворенный кислород. Источником растворенного кислорода в природных водах являются атмосфера и жизнедеятельность водных хлорофиллоносных организмов. Подземные воды часто не содержат кислорода вовсе. Степень насыщения кислородом поверхностных вод подвержена заметным колебаниям. При слабом развитии биологических и биохимических процессов она соответствует растворимости кислорода при температуре и давлении на момент исследования: 6–8 мг/л летом и 8–12 мг/л зимой.

Потребителями кислорода в природной воде являются в основном органические вещества животного происхождения, распадающиеся до простых соединений, а также некоторые микроорганизмы. Отсюда следует, что количество кислорода в воде может служить косвенным показателем степени ее загрязнения. Вода считается чистой, если в ней содержится 80–90 % кислорода от максимально возможного насыщения при данной температуре, сомнительного качества – 50–75 % и загрязненной – при наличии кислорода менее 50 % от максимального. Согласно санитарным правилам и нормам, содержание кислорода в воде в любой период года должно быть не менее 4 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч дня.