Б) Гигиенические требования к качеству питьевой воды
Вода, предназначенная для питья и приготовления пищи должна соответствовать следующим основным гигиеническим требованиям:
1) Быть прозрачной, бесцветной, без постороннего запаха и привкуса; прохладной, обеспечивающей освежающее действие;
2) иметь определенный, сравнительно постоянный химический состав; не содержать избытка солей, способных оказывать отрицательное влияние на здоровье потребителей; быть свободной от ядовитых веществ и радиоактивных загрязнений;
3) не содержать патогенных бактерий, яиц и личинок гельминтов.
Качество воды определяется по органолептическим, химическим и бактериологическим показателям.
Все эти показатели в соответствии с гигиеническими требованиями определяет в ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая”. К органолептическим показателям воды относятся прозрачность, цвет, запах, вкус, температура.
Ниже кратко рассмотрены эти показатели.
Питьевая вода должна быть прозрачной, а прозрачность воды зависит от большего или меньшего содержания в ней взвешенных механических частиц и химических примесей.
Цвет. Любая окраска воды неблагоприятна, так как в этом случае вода неприятна для питья и может служить показателем того или иного загрязнения. Следует отметить, что совершенно бесцветной вода может быть из глубоких подземных источников. Цветность воды определяют по специальной шкале.
Запах. Вода не должна иметь запаха, так как при наличии запаха вода становится неприятной для питья, а некоторые запахи служат показателями загрязнения воды (например, присутствие H2S и других гнилостных запахов указывает иногда на загрязнение воды стоками из выгребных ям). Запах воды оценивают в бальной системе в зависимости от интенсивности.
Вкус. Питьевая вода должна быть приятного освежающего вкуса, без какого либо постороннего привкуса. Вкус воды зависит от ее минерального состава, температуры воды и растворенных в ней кислорода и углекислоты. Кипяченая вода менее вкусна вследствие потерь при кипячении газов и бикарбонатов щелочноземельных металлов. Значительное развитие микрофлоры и микрофауны также меняет вкус воды. Характер вкуса воды оценивают терминами: солёный, горький, кислый, сладкий. А интенсивность по бальной системе, как и запах (5 бальная). В питьевой воде допускается привкус при t=20ºС не более 2 баллов.
Температура. Температура воды имеет большое физиологическое значение. Наиболее благоприятная температура питьевой воды в пределах 7-12ºС (хорошо утоляет жажду и др.). При температуре 15ºС и выше вода не оказывает освежающего действия. Вода температуры 5ºС и ниже может вызвать простудные заболевания, особенно при употреблении в разгоряченном состоянии, мешает желудочному пищеварению.
К химическим показателям воды относятся: реакция среды воды, количество сухого остатка, содержание органических веществ, содержание азотистых соединений, содержание хлоридов, сульфатов, фосфатидов, содержание солей кальция и магния (обуславливающие жесткость); содержание йода, фтора, меди, свинца, цинка, ртути и др. элементов.
Ниже кратко рассмотрены эти показатели.
Реакция среды воды. Природная вода имеет обычно слабощелочную реакцию, а pH питьевой воды находится в пределах от 6,5 до 8,5. Отклонение pH в ту или иную сторону связано с её загрязнением.
Сухой остаток - это количество растворенных солей в миллиграммах, содержащихся в 1 л воды. В нормальной питьевой воде должно содержаться до 500-600 мг/л растворенных солей, хотя по ГОСТу допускается до 1000 мг/л.
Органические вещества. Содержание органических веществ в воде служит важным критерием оценки её качества, т.к. эти вещества создают благоприятную среду для размножения патогенных бактерий. О содержании органических веществ судят по содержанию кислорода в воде или по его количеству, которое расходуется на окисление органических веществ воды.
Азотистые соединения – являются важным показателем загрязнения воды органическими веществами животного происхождения.
Хлориды– также являются показателем загрязнения воды органическими веществами животного происхождения, которых много в экскрементах человека и животных, а также в хозяйственно-бытовых водах.
Сульфаты – являются признаком загрязнения воды солями серной кислоты. Сульфаты портят вкус воды, вызывают у некоторых людей расстройство деятельности кишечника (послабляющее действие).
Соли кальция и магния – обуславливают жесткость воды. Жёсткость воды измеряется в мг/экв/л (1мг/экв=28мг/л СаО) или в градусах (1 градус=10 мг/л СаО). Мягкой считается вода с жёсткостью до 3,5 мг/экв/л(10º), умеренно-жёсткой от 3,5 до 7 мг/экв/л (10-20º) и жёсткая свыше 7 мг/экв/л (>20º). Жёсткая вода снижает вкусовые достоинства пищи (при варке образуются трудно растворимые соединения белка с солями кальция) способствует образованию накипи, образует нерастворимый осадок на трубах горячего водоснабжения и кухонной посуде и др. Согласно нормам общая жёсткость воды не должна превышать 7 мг/экв/л, но в отдельных случаях допустима 14 мг/экв/л.
Медь, свинец, цинк, ртуть и др. ядовитые, вещества не должны находится в питьевой воде. Отдельные вещества могут встречаться в питьевой воде, содержание которых в воде строго лимитируется.
Йод – содержание йода в воде является показателям содержания йода в почве, растительных и животных продуктах. Йодная недостаточность обычно совпадает с районами эндемического зоба и вызывает повышенное функционирование щитовидной железы (наблюдается преимущественно у жителей гористых местностей, удалённых от моря).
Фтор, содержащийся в воде, обеспечивает значительную часть суточной потребности в нем (0,2-0,5 мг). Однако как повышенное содержание фтора (более 1,5 мг/л), так и пониженное его содержание (менее 0,5 мг/л) оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. В первом случае развивается заболевание флюороз (пятен на зубной эмали), во втором – кариес зубов. Поэтому ГОСТ 2874-82 предусмотрено содержание фтора в питьевой воде в пределах 0,7-1,5 мг/л фтора.
Бактериологическиепоказатели питьевой воды оцениваются по микробному числу, т.е. общим содержанием микроорганизмов в 1 мг воды. В соответствии с ГОСТ микробное число не должно превышать 100 при отсутствии патогенных бактерий.
Показателем содержания в воде бактерий группы кишечных палочек является коли-титр и коли-индекс.
Коли-титр - это наименьшее количество воды, в котором обнаруживается хотя бы 1 кишечная палочка.
Коли-индекс – количество кишечных палочек в одном литре воды. По международным стандартам и ГОСТ 2874-82 коли-титр питьевой воды центрального водоснабжения должен быть не менее 300 мл, коли-индекс – не более 3. Для шахтных колодцев микробное число не более 300-400, коли-титр – не менее 100.
в) Методы обработки воды;
К основным методам очистки воды относятся – осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды. В отдельных случаях вода подвергается специальным методам обработки - умягчению, дезодорации, обезфториванию или фторированию, обезжелезиванию.
Первым этапом очистки воды на водопроводных станциях является освобождение её от грубой мути, что достигается путём отстаивания её в специальных горизонтальным бассейнах в условиях крайне медленного прохождения через них воды. Для ускорения осаждения, а также устранения окраски воды от присутствия органических растительных примесей в отстойники добавляют каогулянты - сульфат алюминия [Al2(SO4)3] или хлорное железо (FeCL3).
Для ускорения процессов каогуляции применяют синтетический препарат полиакриламид (ПАА), усиливающий слипания взвешенных частиц. После каогуляции воду подвергают фильтрации через песчаные и другие фильтры. После отстаивания и фильтрации вода становится прозрачной, бесцветной, устраняются запахи, задерживаются яйца гельминтов и до 90-98% бактерий.
Вслед за очисткой проводится обеззараживание воды. Самым простым, дешевым и наиболее распространённым является хлорирование воды.
Механизм действия: при введении в воду газообразного хлора происходит реакция гидролиза:
Cl2+H2O=HOCl+H++Cl-1
При этом хлорноватистая кислота легко диссоциирует:
HOCl = H++OCl¯
Количество HOCl и OCl¯ зависит от реакции среды. При рН ниже 6 содержится только HOCl, при рН>9 почти весь свободный хлор находится в виде OCl¯. Хлор, входящий в HOCl и OCl¯ называют активным. Активный хлор оказывает бактерицидное действие, в частности способствует нарушению обмена веществ бактериальной клетки. Оптимальная доза хлора считается в том случае, если после хлорирования в водопроводной воде содержится 0,3-0,5 мг/л активного хлора, при условии контакта воды с хлором не менее 30 мин. Большие количества хлора придают воде запах и привкус хлора.
Для обеззараживания воды применяют также натриевые и калиевые соли хлорноватистой кислоты и хлорную известь. Активным началом здесь также являются HOCl и OCl¯.
Более совершенным и безопасным способом обеззараживанием воды является озонирование, т. е. введение в воду озона, который оказывает значительное бактерицидное действие как сильный окислитель. Однако озонирование требует сложной аппаратуры, тщательного ухода за ней и очень хорошей предварительной очистки воды фильтрацией. В воде, содержащей значительное количество органических и неорганических веществ бактерицидный эффект озона снижается. Органолептические показатели после озонирования выше, чем после хлорирования. Продолжительность озонирования не менее 12 мин.
Существуют и другие способы обеззараживания воды – облучение ультрафиолетовыми лучами, использование ультразвука и дp., но они широкого применения не имеют.
Специальные методы обработки:
· фторирование и обезфторивание - применяют при определенных условиях: если в питьевой воде недостаточное содержание фтора (меньше 0,6-0,5 мг/л), то производят фторирование путем добавления фторида натрия NaF и других фторидных соединений, которые не оказывают неблагоприятного действия на качество воды; при содержании фтора в воде 2 мг/л и больше производят обезфторивание с помощью сульфата алюминия или применения анионообменных смол, которые извлекают из воды фтор;
· Опреснение – удаление избытка минеральных солей: для этого применяется перегонка с последующим добавлением известковых солей; фильтрация через ионообменные атомы и др.; простой способ – замораживание (пресная замершая вода собирается сверху , а внизу остается соленая вода);
· Умягчение – уменьшение жесткости воды: производится фильтрация воды через слой ионитов, при котором ионы Ca++ и Mg++ обмениваются на ионы Na+; некоторое умягчение достигается и кипячением воды.
· Обезжелезивание– удаление избытка железа: перевод растворимых солей Fe в нерастворимые и выпадения их в осадок.