Глава 7. Инженерная защита гидросферы §1. Контроль качества водных ресурсов

Качество воды - это характеристика состава и свойств воды, определяющая возможность ее использования для целей хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, рыбохозяйственного и технического назначения.

Для оценки качества воды анализируются ее физические свойства, химический состав и санитарно-биологические показатели. Анализы выполняют гидрогеохимические лаборатории Госкомприроды в соответствии с действующими стандартами и другими нормативными документами.

По характеру водопользования и нормирования качества воды водоемы подразделяются на 2 категории:

1. хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения;

2. рыбохозяйственного назначения.

В водных объектах первого типа состав и свойства воды должны соответствовать нормам в створах, расположенных на расстоянии 1 км выше по течению водотока от ближайшего пункта водопользования (для непроточных водоемов - в радиусе 1 км от ближайшего пункта водопользования).

В рыбохозяйственных водоемах показатели качества воды не должны превышать установленных нормативов не далее чем в 500 м ниже по течению от места выпуска сточных вод, при выпуске сточных вод в пределах населенного пункта - в месте их выпуска.

К физическим показателям качества природной воды относят температуру, содержание взвешенных и плавающих веществ, цветность, запахи и привкусы.

Температура воды подземных источников характеризуется постоянством (8...12 ^оС). Температура воды поверхностных источников меняется по сезонам года (0,1...30 ^оС) и зависит от поступления в них подземных вод, а также сбросов использованной воды.

Наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, водорослей и т.д.) определяет прозрачность и мутность воды, которые определяются с помощью специального шрифта. Единица измерения – сантиметр.

Цветность воды обусловлена присутствием в ней гумусовых и дубильных веществ, а также белковых соединений, жиров, органических кислот, входящих в состав живых и растительных организмов, населяющих воду. Окраска воды вызывается также присутствием соединений железа, сточных вод, «цветением» водоемов.

Цветность воды измеряется в градусах специальной платиново-кобальтовой шкалы. Для питьевой воды она не должна превышать 20 градусов.

Привкусы и запахи природных вод могут быть естественного и искусственного происхождения. Первые определяются присутствием железа, марганца, сероводорода, других веществ, вторые - сбросом промышленных стоков.

Различают 4 основные вкуса воды: соленый, горький, сладкий и кислый. Оттенки вкусовых ощущений, складываемые из основных, называют привкусом.

Соленый вкус воды обычно обусловлен присутствием хлорида натрия, морской соли, горький вкус - присутствием сульфатов кальция и магния, кислый вкус - избытком растворенной углекислоты, сладкий вкус - присутствием солей алюминия.

К запахам естественного происхождения относят землистый, рыбный, сероводородный, ароматический и др., к запахам искусственного происхождения - хлорный, камфорный, фенольный, запах нефтепродуктов.

Интенсивность и характер запахов и привкусов в настоящее время определяют органолептически, т.е. с помощью органов чувств по шкале от 0 до 5 баллов.

Химический состав воды характеризуется:

• ионным составом;

• жесткостью;

• щелочностью;

• окисляемостью;

• концентрацией водородных ионов (рН);

• сухим остатком;

• общим солесодержанием;

• содержанием растворенного кислорода, свободной углекислоты, сероводорода, активного хлора.

Сухой остаток характеризует содержание в воде минеральных солей и нелетучих органических соединений. Он получается после выпаривания известного объема исследуемой воды, предварительно профильтрованной через бумажный фильтр.

Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния.

Щелочность воды определяется суммой содержащихся в ней гидроксильных ионов (ОН^-) и анионов слабых кислот, например, угольной.

Окисляемость воды обуславливается присутствием в ней органических и некоторых легкоокисляющихся неорганических примесей. Она определяется количеством кислорода в мг/л, эквивалентном расходу окислителя, необходимого для окисления примесей в данном объеме. Резкое повышение окисляемости воды свидетельствует о ее загрязнении органическими примесями.

Концентрация водородных ионов является количественной характеристикой ее щелочности или кислотности. В нейтральном растворе концентрации водородных и гидроксильных ионов равны, т.е. [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 ионов/л.

При [H⁺] > 10^-7 растворы имеют кислую реакцию,

при [H⁺] < 10^-7 - щелочную.

На практике активную реакцию воды выражают водородным показателем рН, являющимся отрицательным десятичным логарифмом концентрации водородных ионов:

рН = - lg [H⁺].

Для нейтральной воды рН = 7, для кислой рН < 7, для щелочной рН > 7.

Солесодержание воды оценивается по сухому остатку (мг/л):

до 100 - ультрапресная вода;

100...1000 - пресная;

1000...3000 - слабосоленая;

3000...10000 - соленая;

10000...50000 - сильносоленая;

50000...300000 - рассол;

более 300000 - ультрарассол.

Растворенные в воде газы - кислород, углекислый газ, сероводород и др. оказывают значительное влияние на ее качество.

Максимальная концентрация растворенного в воде кислорода при температуре 0 ^оС равна 14,56 мг/л. С повышением температуры воды эта величина уменьшается.

В обитаемом водоеме концентрация растворенного кислорода в любое время года не должна быть меньше 4 мг/л.

Кислород в воде расходуется, помимо окисления минеральных примесей, на разложение органических загрязнителей. Основной показатель потребности кислорода для этих целей - БПК (биохимическая потребность кислорода). Это количество кислорода в мг/л, затраченное на окисление органических веществ аэробными микроорганизмами. БПК характеризует степень загрязнения воды органическими веществами.

Определяется частичное (БПК₅, БПК₇) и полное (БПК₂₀ или БПК_полн) потребление кислорода соответственно в течение 5, 7 или 20 суток. БПК чистой воды колеблется от 2 до 4 мг/л.

Ионный состав воды характеризует содержание в ней вредных веществ. Концентрации вредных веществ, определяемые при анализе качества воды, сравниваются с предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

В настоящее время для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения установлены ПДК более 1600 вредных веществ, для водоемов рыбохозяйственного назначения - более 1050.

Санитарно-бактериологическими показателями качества воды являются коли-титр и коли-индекс, а также общее число содержащихся в воде бактерий.

В связи с тем, что при биологическом анализе воды определение наличия патогенных бактерий в общей массе бактерий затруднено, бактериологические исследования сводятся к нахождению общего числа бактерий, растущих при температуре 37 ^оС, в 1 литре воды и кишечной палочки – бактерии коли. Наличие последней имеет индикаторные функции.

Минимальный объем испытуемой воды (в мл), приходящийся на одну кишечную палочку, называют коли-титром, а количество кишечных палочек в 1 л воды - коли-индексом.

Вода считается чистой, если ее состав и свойства ни по одному из показателей не выходят за пределы установленных нормативов, а содержание вредных веществ не превышает предельно допустимых значений (ПДК).

По совокупности присутствующих загрязняющих веществ и частоте их обнаружения вода в водных объектах разделяется на 5 классов загрязненности:

• I класс - условно чистая;

• II класс - слабозагрязненная;

• III класс - загрязненная;

• IV класс - грязная;

• V класс - очень грязная.