Экологический мониторинг питьевой воды в Жердевском районе Тамбовской области.

Авторы: Артамонова Анастасия, Девяткин Артем.

Научный руководитель: к.т.н. Закржевский А.Ю.

Здоровье человека и длительность его жизни, как известно, напрямую зависит от того что он есть, что пьет, и чем дышит. Но если голодание является одной из лечебной диет, то потеря организмом около 10% входящей в него воды опасно для жизни. Качество питьевой воды напрямую связано со средней продолжительностью жизни, которая в Тамбовской области составляет [1] 65,3 лет для мужчин, 77,03 для женщин, а суммарно 71,1 года (в г. Москва – 76,7).

Тамбовская область существенно отстает по этому параметру от развитых стран: США – 78,9 лет, Германия – 80,7 лет, Япония - 83.6 года [2].

С точки зрения химика человек – это коллоидный раствор, так что качество воды, которую мы пьем, должно волновать нас так же, как и качество пищевых продуктов и их природа, если хотим прожить подольше. Только определение качества питьевой воды позволяет оценить уровень ее загрязнения и выявить его источники, что являлось нашей задачей в данной работе.

Основным документом, регламентирующим качество воды централизованных систем питьевого водоснабжения в РФ являются санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.1074-01 [3]. Именно соответствие физических и химических показателей воды этому стандарту позволяет сделать вывод о пригодности воды для использования ее в питьевых и хозяйственно-бытовых целях.

Мы исследовали пробы воды из следующих источников:

проба №1 – родниковый источник г. Жердевка (район сахарного завода);

проба №2 – водопроводная вода взятая в столовой ЖКСП;

проба №3 – отобрана из реки Савала в районе водозабора (г. Жердевка район сахарного завода);

проба №4 – известный в регионе целебный источник в районе с. Вязовое.

Определение органолептических показателей.

Органолептическими показателями, которые регулируются согласно нормативам  являются запах, привкус, цветность и мутность питьевой воды. На поверхности всех 4-х отобранных проб, как и положено по нормативам, отсутствовали какие-либо пленки, водные организмы и другие скопления.

Запах воды определяются живущими и отмершими организмами, растительными остатками, специфическими веществами, выделяемыми некоторыми водорослями и микроорганизмами, а также присутствием в воде растворенных газов или органических и хлорорганических загрязнений. Различают природный запахи: ароматический, болотный, гнилостный, древесный, землистый, плесневый, рыбный, травянистый, неопределённый и сероводородный. Запахи искусственного происхождения называют по определяющим их веществам: фенольный, хлорфенольный, нефтяной, смолистый и так далее.

Привкус вызывается наличием в воде растворенных веществ и может быть соленым, горьким, сладким и кислым. Природные воды обладают, как правило, только солоноватым и горьковатым привкусом. Солёный вкус вызывается содержанием хлорида натрия, горький - сульфата магния.

Кислый вкус воде придаёт большое количество растворённой углекислоты. Вода может иметь также чернильный или железистый привкус, вызванный солями железа и марганца или вяжущий привкус, вызванный сульфатом кальция.

Интенсивность запаха и привкуса измеряется по пятибалльной шкале:

0 баллов - запах и привкус не обнаруживается;

1 балл - очень слабые запах или привкус (обнаруживает только опытный исследователь);

2 балла - слабые запах или привкус, привлекающие внимание неспециалиста;

3 балла - заметные запах или привкус, легко обнаруживаемые и являющиеся причиной жалоб;

4 балла - отчётливые запах или привкус, которые могут заставить воздержаться от употребления воды;

5 баллов - настолько сильные запах или привкус, что вода для питья совершенно непригодна.

Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 интенсивность запаха и привкуса выше 2-х баллов в питьевой воде не допускается.

Таблица 1. Органолептические показатели воды.

Цветность питьевой воды обычно обусловлена присутствием окрашенного органического вещества. На цветность воды сильно влияет присутствие железа и других металлов в виде естественных примесей или в качестве продуктов коррозии. Она бывает также обусловлена загрязнением промышленными стоками и может служить первым признаком возникновения опасной ситуации. Для показателя цветности питьевой воды ВОЗ (Всемирная Организация Здравохранения) не устанавливает никакого конкретного значения, которое влияет на здоровье человека.

Цветностью называется условно принятая количественная характеристика для описания цвета природной и питьевой воды, имеющей незначительную естественную окраску. Цветность является косвенным показателем количества содержащихся в воде растворенных органических веществ. Измерение цветности природных вод необходимо для правильного выбора технологии водоподготовки.

Цветность воды определяется сравнением с растворами специально приготовленной шкалы цветности и выражается в градусах цветности этой шкалы [4].

 По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 на питьевую воду, цветность воды не должна быть выше 20 град. хром-кобальтовой шкалы (в особых случаях не выше 35 град.) Многие виды промышленности предъявляют гораздо более жесткие требования в отношении цветности используемой воды.

Таблица 2. Цветность воды по хром-кобальтовой шкале.

Определение мутности воды.

Мутность воды – это показатель качества, который обусловлен присутствием в воде нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения. Причиной мутности поверхностных вод является наличие гидроксидов железа и алюминия, кремниевой кислоты, а также органических коллоидов и ила. В грунтовых водах мутность вызывается, в основном нерастворимыми минеральными веществами.

ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 ЕМФ. В тоже время российские требования мутности к питьевой воде – не выше 2,6 ЕМФ; согласно директиве Совета ЕС - 1,0 ЕМФ; и, наконец требования к воде высшего качества Швейцарии – 0,5 ЕМФ. Схожая картина характерна и для многих других показателей качества питьевой воды. Чем богаче страна, тем жестче требования.

Мы определяли мутность наших проб фотометрическим методом – путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями каолина по стандартной методике [5]. Затем результат, полученный в мг/дм3 переводили в единицы мутности по формазину (ЕМФ или FTU – Formazine Turbidity Unit). Результаты измерений показаны в таблице 3.

Таблица 3. Результаты определения мутности воды.

Определение общей жесткости.

Жесткость воды обусловлена содержанием в ней растворимых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Общая жесткость включает в себя как временную (устраняется кипячением) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния, и постоянную (не устраняется кипячением) жёсткость, вызванную присутствием в основном, сульфатов и хлоридов кальция и магния. Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 общая жесткость питьевой воды не должна превышать 7 ммоль/л и лишь в отдельных случаях, по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой допускается использование воды с жесткостью до 10 ммоль/л.

Жесткая вода неблагоприятна для приготовления пищи – многие продукты в ней готовятся дольше и их пищевая ценность снижается. Использование ее в быту приводит к выведению из строя нагревательных приборов из-за образующейся накипи; ее моющая способность значительно ухудшена; при умывании такая вода сушит кожу.

Влияние длительного употребления жесткой воды на здоровье людей по мнению большинства исследователей – причина многочисленных заболеваний [6]. Согласно докладу руководителя Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главного государственного санитарного врача РФ, Г.Г. Онищенко: «около 28% населения страны потребляет воду с уровнем общей минерализации питьевой воды от 1,6 до 10,0 г/л, что повышает риск заболевания населения сердечно-сосудистой патологией и мочекаменной болезнью [7]. Использование жесткой воды для питания и купания новорожденных увеличивает риск атопического дерматита и экземы у детей [8].

Мы проводили анализ отобранных проб в соответствии с ГОСТ 4151-72 Вода питьевая. Метод определения общей жесткости. Определение жесткости проводили методом комплексонометрического титрования проб трилоном Б в присутствии аммиачного буферного раствора при рH = 10 с использованием индикатора хромового темно-синего (эриохром Т). Результаты определялись как среднее значение из 3-х анализов, представлены в таблице 4.

Таблица 4. Результаты определения общей жесткости вод.

Определение pH.

рН - это отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Характеризует степень кислотности воды и определяется как концентрация водородных ионов. При рН = 7,0 реакция воды нейтральная, при рН<7,0 среда кислая, при рН>7,0 среда щелочная. Согласно СанПиН 2.1.4.559-96 рН питьевой воды должен быть в пределах 6,0 - 8,5. По результатам измерений (Таблица 5) очевидно, что испытанные пробы относятся к слабощелочным водам.

Таблица 5. Результаты определения водородного показателя воды.

Предварительные выводы и рекомендации.

Данное работа не завершена, поскольку делать заключение о качестве питьевой воды и ставить задачи по очистке и подготовке можно будет после завершения всех трех исследований: органолептического, химического и микробиологического. Расширенный анализ питьевой воды включает всего 25 различных показателей. Однако на основании уже имеющихся данных можно сделать предварительные выводы. Мутность водопроводной воды превышает норму примерно в 10 раз. Такое значительное превышение объясняется тем фактом, что мутность сильно зависит от времени года и погодных условий. Мы отбирали пробы на анализ после продолжительных дождей, таким образом полученная нами результат наихудший из всех возможных. Очевидно, что вода из водопровода на этот момент не пригодна для приготовления пищи без как минимум механической очистки от окалины и других нерастворимых частиц, смываемых с трубопроводов. Для этой цели наименее затратным будет применение магистрального фильтра типа Big Blue. Фильтры этого типа состоят из корпуса и очищающего картриджа. Ассортимент картриджей очень широк: от вспененного полипропилена, блокового угольного до умягчающих, обезжелезивающих, обеззараживающих. Магистральные фильтры для очистки воды эффективно использовать в коттеджах, квартирах, небольших столовых и кафе, где потребление воды не превышает 5 м3/час. Подойдет он и для столовой колледжа.

Жесткость исследованной водопроводной воды хотя и не превышает норму СанПиН, однако весьма высока – 6,9 ммоль/л, при кипячении такой воды образуется заметный слой накипи, а ионы кальция и магния, взаимодействуя с молекулами пищи, меняют вкус блюда. Такую воду желательно умягчить при помощи установок ионного обмена или установок обратного осмоса. Более распространенным и доступным является  ионный обмен, или Na-катионирование.

Таким образом, перед использованием водопроводной воды

(г. Жердевка Тамбовская обл.) мы рекомендуем применять комплексную систему водоподготовки, которая включает:

1.    Механический фильтр грубой очистки;
2.    Установку ионообменного умягчения;
3.    Фильтр тонкой очистки.

Такая система производительностью 1м3/час или 17 л/мин стоит около 50 тысяч рублей. Эксплуатационные расходы такой установки весьма умеренны: регенерацию ионообменной смолы хлористым натрием нетрудно провести самостоятельно, без привлечения специалистов, как и замену фильтров (проводится примерно раз в 3-6 месяцев). Здоровье, как говорится, дороже.

Список литературы

1. данные Федеральной службы государственной статистики http://www.statdata.ru/spg_reg_rf.

2. Программа развития Организации Объединённых Наций (ПРООН) 2014 год.

3. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01
"Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 26 сентября 2001 г. N 24).

4. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31868-2012 Вода. Методы определения цветности. Соответствует международному стандарту ISO 7887:2011 Waterquality – Examination and determination of colour (Качество воды. Изучение и опредепение цвета).

5. Государственный стандарт ГОСТ 3351-74 Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности. ИПК Издательство стандартов, Москва 1975.

6. Питьевая вода и здоровье населения: Информационное пособие/Под общ.ред. д.м.н., проф. Е.Н. Беляева. Вып. 1: Влияние химического состава питьевой воды на здоровье человека. - М. Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.

7. «О состоянии и мерах по обеспечению безопасности хозяйственно-питьевого водоснабжения населения Российской Федерации» доклад на Международной конференции «Чистая вода». Москва 2009 год.

8. Hard Water Linked to Infant Eczema / Dermatology. October 20, 2014.