Охрана воды и водоснабжение
Гигиеническое значение воды
Вода — один из важнейших факторов внешней среды. От нее в значительной мере зависят здоровье и санитарные условия жизни населения. Вода участвует в образовании тканей и органов тела и необходима для нормального течения физиологических процессов.
Вода необходима для поддержания чистоты тела; для умывания (5—10 л/сут), гигиенического душа) (120—150 л на каждого моющегося) и стирки белья; она нужна для приготовления пищи и мытья посуды (5—8 л/сут на человека), поддержания чистоты жилищ и общественных зданий, удаления нечистот путем использования канализации, для поливки улиц и зеленых насаждений. Воду широко используют в целях закаливания организма. Плавание в открытых водоемах и плавательных бассейнах представляет собой массовый вид спорта и ценное оздоровительное мероприятие. Из сказанного ясно, почему улучшение культурных и гигиенических условий жизни тесно связано с повышением водопотребления на душу населения. Чем выше уровень санитарно-технического благоустройства зданий, тем больше водопотребление. Установлены следующие нормы снабжения водопроводной водой из расчета на одного человека в сутки; для жителей, пользующихся водой из водоразборных колонок — от 40 до 60 л, для проживающих в зданиях, оборудованных водопроводом и канализацией, но без ванн—от 125 до 160 л, с ваннами—от 160 до 230 л, с системой централизованного горячего водоснабжения — от 230 до 350 л. Расход воды на все нужды в крупных городах достигает в настоящее время 500—1000 л/сут. на человека.
Большое гигиеническое значение имеет качество питьевой воды, которое характеризуется ее органолептическими свойствами, химическим составом и наличием или отсутствием возбудителей заболеваний.
Органолептические свойства воды зависят от ее прозрачности, цвета, вкуса и запаха. Вода с плохими органолептическими свойствами, например мутная, с неприятным вкусом, вызывает у людей отвращение. Население избегает пользоваться такой водой даже в том случае, если она неопасна для здоровья.
Химический (минеральный) состав воды на 85% и более обусловлен катионами кальция, магния, натрия и анионами гидрокарбонатов (HCO-5), хлоридов (Сl-) и сульфатов (SO2-4). Остальная часть приходится на катионы аммония, калия, железа, анионы нитратов, нитритов, фосфатов, микроэлементы (фтор, йод, цинк, молибден и др.).
По химическому составу природные воды могут значительно различаться между собой. Большие концентрации минеральных солей придают воде неприятный вкус, отрицательно влияют на функции желудочно-кишечного тракта и других органов, мешают использованию воды в быту и на производстве. Некоторые соли, например нитраты, нитриты, фториды, при определенных концентрациях обладают токсическим действием.
Спуск необезвреженных промышленных сточных вод в водоемы, используемые в качестве источников водоснабжения, может привести к появлению в питьевой воде токсических концентраций мышьяка, свинца, хрома и других химических элементов.
В горных породах содержатся радиоактивные элементы (уран, торий, радий, полоний и др.), а также радиоактивные газы (радон и торон). Растворяясь в воде, они вымываются в природные водоисточники. Если удельная радиоактивность почвы в среднем составляет 2·10-9Kи (кюри[14]) на 1 кг, воздуха—Ю-13 Ки на 1 л, то удельная радиоактивность речных вод равна 10-11— Ю-12 Ки на 1 л. Естественная радиоактивность подземных вод может быть намного больше, чем вод открытых водоемов. Особенно сильно она возрастает в районах месторождений радиоактивных руд, где концентрация радиоактивных веществ в воде иногда превышает предельно допустимую.
Эпидемиологическое значение воды обусловлено тем, что она может явиться одним из важных путей распространения многих инфекционных заболеваний. Водным путем передаются холера, брюшной тиф, паратифы, бактериальная и амебная дизентерия, инфекционные энтериты, болезнь Боткина и другие заболевания, в том числе вызываемые энтеровирусами. Возбудители этих заболеваний заражают воду при попадании в нее выделений больных и бациллоносителей. Особо опасны в этом отношении сточные воды больниц, в первую очередь инфекционных. Причиной заражения воды могут быть также массовые купания, судоходство со сбросом нечистот в водоем, загрязнение нечистотами берегов, стирка белья в водоеме, просачивание в подземные воды жидкости из выгребных уборных, попадание патогенных микроорганизмов в колодец с загрязненными ведрами. Возбудители острых кишечных инфекций могут выживать в воде открытых водоемов и колодцев несколько месяцев, хотя в большинстве случаев массовая гибель их происходит в течение двух недель.
Все изложенное свидетельствует о том, что снабжение населения достаточным количеством доброкачественной воды является важнейшим оздоровительным мероприятием и одним из основных элементов благоустройства населенных мест.
Гигиенические требования к качеству питьевой воды и ее санитарная оценка
Вода, используемая населением для хозяйственно-бытовых целей, должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:
1) иметь хорошие органолептические свойства и освежающую температуру, быть прозрачной, бесцветной, без неприятного привкуса или запаха;
2) быть безвредной по химическому составу;
3) не содержать патогенных микробов и других возбудителей заболеваний, т. е. не служить источником возникновения инфекций.
Эти требования нашли отражение в действующем в нашей стране стандарте на качество питьевой воды, подаваемой населению водопроводами (ГОСТ 2874-73). Соответствие качества питьевой воды нормативам, установленным стандартом, определяют путем санитарного химико-бактериологического анализа воды из водопроводной сети. Вода должна удовлетворять следующим требованиям.
Органолептические свойства воды. Прозрачность воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц. Питьевая вода должна быть такой прозрачной, чтобы слой ее в 30 см можно было прочесть шрифт определенного размера.
Цветность питьевой воды, получаемой из поверхностных и неглубоких подземных источников, как правило, вызвана наличием вымываемых из почвы гуминовых веществ. Окраска питьевой воды может также обусловливаться размножением водорослей в водоеме (цветение), из которого осуществляют забор воды, а также загрязнением его сточными водами. После очистки воды на водопроводных станциях цветность ее уменьшается. При лабораторных исследованиях сравнивают интенсивность цветности питьевой воды с условной шкалой стандартных растворов, и результат выражают в градусах цветности. Цветность воды не должна превышать 20°.
Вкус и запах питьевой воды могут определяться наличием в воде источника водоснабжения органических веществ растительного происхождения, сообщающих воде землистый, травянистый, болотистый запах и привкус. Причиной запаха и привкуса питьевой воды может быть загрязнение и промышленными сточными водами. Привкус и запахи некоторых подземных вод объясняются наличием большого количества растворенных в них минеральных солей и газов, например хлоридов, сероводорода. При обработке воды на водопроводных станциях интенсивность запаха уменьшается, но незначительно.
Во время исследования питьевой воды определяют характер запаха или привкуса, а также их интенсивность в баллах: 0—отсутствие, 1—балл—очень слабый, 2 балла—слабый, еще не привлекающий внимания, 3 балла — заметный, вызывающий неодобрительную оценку воды, 4 балла — отчетливый, делающий воду неприятной, 5 баллов — очень сильный. Допустима интенсивность запаха или привкуса не выше 2 баллов.
Химический состав воды. При химическом анализе питьевой воды, подаваемой населению централизованными водопроводами, определяют те показатели, которые имеют наибольшее гигиеническое значение.
Плотный остаток. Остающийся после выпаривания 1 л воды плотный остаток характеризует степень минерализации воды. Плотный остаток водопроводной воды не должен превышать 1000 мг/л.
Железо. Железо находится в подземных водах главным образом в виде бикарбоната закиси железа
Fе(НСО3)2. При контакте воды с воздухом двууглекислое железо окисляется с образованием бурых хлопьев гидрата окиси железа— Fe(ОH)3, придающего воде мутность и окраску. В результате при содержании железа в воде подземных источников более 0,3—0,5 мг/л органолептические свойства воды могут ухудшаться, а содержание железа свыше 1—2 мг/л придает воде, кроме мутности и окраски, неприятный вяжущий привкус, Содержание железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, а в воде местных источников водоснабжения — 1 мг/л.
Наличие солей кальция и магния обусловливает жесткость воды, которую оценивают в миллимолях на 1 л (ммоль/л) (1 ммоль/л соответствует 56 мг окиси кальция или эквивалентного количества окиси магния в 1 л воды). Воду жесткостью до 1,75 ммоль/л называют мягкой, от 1,75 до 3,5—средней жесткости, от 3,5 до 17—жесткой, выше 17—очень жесткой. С увеличением жесткости воды ухудшается разваривание мяса и бобовых, увеличивается расход мыла, усиливается образование накипи в паровых котлах и радиаторах, что приводит к излишнему расходу топлива и необходимости частой очистки котлов. В соответствии с требованиями стандарта жесткость питьевой воды должна быть до 3,5 ммоль/л.
Хлориды и сульфаты в больших концентрациях придают воде соленый и горько-соленый привкус и угнетают секреторную деятельность желудка, вследствие чего считают, что питьевая вода должна содержать не больше 350 мг/л хлоридов и 500 мг/л сульфатов.
Фтористые соединения вымываются водой из почвы и горных пород. Фтор-ион, входящий в эти соединения в небольших количествах, способствует развитию и минерализации костей и зубов. При прочих равных условиях заболеваемость населения кариесом зубов снижается с повышением концентрации фтор-иона в воде до 1 мг/л. Однако вода, содержащая больше 1— 1,5 мг/л фтор-иона, уже неблагоприятно действует на организм, причем в первую очередь поражаются зубы. У людей, употреблявших в детстве такую воду, на эмали зубов имеются мелоподобные или пигментированные (желтого или коричневого цвета) пятна и дефекты эмали. При содержании фтора больше 5 мг/л поражается и костно-связочный аппарат. Это заболевание, носящее название флюороз, относится к так называемым геохимическим эндемиям, т. е. массовым заболеваниям населения, связанным с особенностью химического состава местной почвы или воды. Оптимальным содержанием фтор-иона в питьевой воде считают 0,7—1 мг/л, ПДК— 1,5 мг/л.
Присутствие в воде токсических веществ связано главным образом со спуском в водоем промышленных сточных вод. В этих случаях ознакомление с технологией производства позволяет решить вопрос, какими исследованиями необходимо дополнить обычный анализ воды.
Российские экологи разработали предельно допустимые концентрации в воде свинца, мышьяка, цинка, меди и других веществ, которые также указаны в стандарте на качество питьевой воды. Так, например, для предупреждения хронических отравлений количество свинца в воде не должно превышать 0,1 мг/л, мышьяка — 0,05 мг/л. Концентрация цинка должна быть не больше 5, а меди —не больше 3 мг/л. Превышение этих концентраций цинка и меди приводит к появлению в воде специфического привкуса.
Бактериологические показатели качества воды. С эпидемиологической точки зрения при гигиенической оценке воды имеют значение патогенные микроорганизмы.
Однако исследование воды на их присутствие — сложный и длительный процесс. В связи с этим используют косвенные бактериологические показатели. В основе применения этих показателей лежит наблюдение, свидетельствующее о том, что чем меньше загрязнена вода сапрофитными (не болезнетворными) микробами (в том числе кишечной палочкой), тем меньше она опасна в эпидемиологическом отношении. Поскольку кишечная палочка выделяется с испражнениями человека и животных, ее присутствие сигнализирует о фекальном загрязнении воды и, следовательно, о возможном наличии в ней патогенных микроорганизмов.
При исследовании воды на кишечную палочку результаты анализа выражают величиной коли-титра или коли-индекса. Коли-титр — это наименьшее количество воды, в котором обнаруживается одна кишечная палочка. Чем ниже коли-титр, тем сильнее фекальное загрязнение воды. Коли-индекс — число кишечных палочек в 1 л воды.
Экспериментальные исследования показали, что если после обеззараживания воды коли-индекс снизился до 3 (а коли-титр стал выше 300), то имеется полная гарантия, что патогенные микробы тифопаратифозной группы, лептоспиры и возбудители туляремии погибли.
На основании изложенных данных составлены требования стандарта к качеству водопроводной воды в отношении ее бактериального состава. Число сапрофитных бактерий в 1 мл водопроводной воды (микробное число) должно быть не больше 100; коли-титр должен быть не меньше 300 или коли-индекс — не больше 3.
При оценке воды в шахтных колодцах, на которую не распространяется указанный стандарт, нужно руководствоваться следующими требованиями: прозрачность должна быть не меньше 30 см, цветность — не больше 40°, вкус и запах — не выше 2—3 баллов, жесткость — не больше 7 ммоль/л, коли-индекс — не больше 10.
Наряду с этим при оценке качества воды в колодцах, обычно употребляемой для питья без всякой обработки, могут быть использованы так называемые химические показатели загрязнения водоисточника органическими веществами и продуктами их распада (аммонийные соли, нитриты, нитраты). Наличие этих соединений может свидетельствовать о загрязнении почвы, через которую протекает вода, питающая источник, и о том, что наряду с этими веществами в воду могли попасть патогенные микроорганизмы.
В отдельных случаях каждый из показателей может иметь и другую природу. Например, органические вещества могут быть растительного происхождения. Вследствие этого водоисточник можно признать загрязненным в том случае, если в воде присутствует не один, а несколько химических показателей загрязнения, если в воде одновременно обнаружены бактериальные показатели загрязнения, например кишечная палочка, и если возможность загрязнения подтверждается санитарным обследованием водоисточника.
О содержании органических веществ в воде судят по окисляемости, выраженной в миллиграммах кислорода, который расходуется на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Наименьшую окисляемость имеют артезианские воды — обычно до 2 мг кислорода на 1 л. В воде шахтных колодцев окисляемость может достигать 3—4 мг кислорода на 1 л. Повышение окисляемости воды сверх этих количеств часто указывает на загрязнение водоисточника.
Основной источник появления в воде аммонийного азота и нитритов—это разложение белковых остатков, трупов животных, мочи и фекалий. При свежем загрязнении отбросами в воде, не содержавшей до этого аммонийных солей, количество их превышает 0,1— 0,2 мг/л. Будучи продуктом дальнейшего биохимического окисления аммонийных солей, нитриты в количестве, превышающем 0,002—0,005 мг/л, также являются важным показателем загрязнения водоисточника. Нитраты представляют собой конечный продукт окисления аммонийных солей. Наличие нитратов в воде при отсутствии аммонийных солей и нитритов указывает на сравнительно давнее попадание в воду азотсодержащих веществ, которые уже успели минерализоваться. В последние годы в связи с обильным применением азотсодержащих удобрений часто наблюдаются высокие концентрации нитратов в колодезных водах.
При повышенном содержании нитратов в воде (больше 40 мг/л, или 10 мг/л, считая на N) могут наблюдаться заболевания детей грудного возраста, вскармливаемых питательными смесями, приготовленными на этой воде. Заболевание обусловлено значительным повышением содержания метгемоглобина в крови, который нарушает перенос кровью кислорода от легких к тканям организма. При водно-нитратной метгемоглобинемии у грудных детей наблюдаются диспепсические явления, одышка, посинение кожных покровов и слизистых оболочек (цианоз), в тяжелых случаях—судороги и смерть.
При оценке воды колодцев руководствуются следующими соображениями. Если санитарные условия, в которых находится источник водоснабжения, и результаты исследования воды благоприятны, то вода может быть использована сырой, т. е. без всякой обработки. Если же качество воды не соответствует гигиеническим требованиям, а санитарное обследование и анализ показали, что не исключается загрязнение колодца, то пользоваться им разрешается лишь при условии обеззараживания воды хлорированием или кипячением и после улучшения санитарного состояния колодца.
Гигиеническая характеристика источников водоснабжения и основные санитарные правила их использования
В практике водоснабжения в основном используют подземные воды и открытые водоемы.
Подземные воды. Выпадающие осадки частично впитываются в землю, медленно фильтруясь вглубь через поры водопроницаемых пород. Скапливаясь над первым пластом водонепроницаемых пород (глина, гранит, сплошные известняки), вода образует первый водоносный горизонт подземных вод, который называют грунтовой водой.
В зависимости от местных условий глубина залегания грунтовых вод колеблется от 1—2 м до нескольких десятков метров. По уклону водонепроницаемого слоя грунтовые воды продвигаются из повышенных мест к пониженным. Фильтруясь через породу, вода освобождается от взвешенных частиц и микробов и обогащается минеральными солями. Грунтовые воды прозрачны, имеют незначительную цветность, количество растворенных в них солей повышается с увеличением глубины залегания, но в большинстве случаев невелико. При мелкозернистых породах, начиная с глубины 5—6 м, грунтовые воды почти не содержат микробов.
Схема залегания подземных вод.
/ — водоупорные слои; 2 — водоносный горизонт грунтовых вод; 3 — водоносный горизонт межпластовых безнапорных вод; 4 — водоносный горизонт межпластовых напорных вод (артезианских); S—колодец, питающийся грунтовой водой; S — колодец, питающийся межпластовой безнапорной водой; 7 — колодец, питающийся межпластовой напорной (артезианской) водой.
Если почва загрязняется отбросами и нечистотами, то существует опасность загрязнения грунтовых вод возбудителями заболеваний. Эта опасность тем больше, чем глубже загрязнена почва, и чем меньше глубина залегания грунтовых вод.
Грунтовые воды благодаря их доступности широко используют в сельских местностях путем устройства рытых — шахтных и буровых — трубчатых колодцев. Обычно из шахтного колодца, питающегося грунтовой водой, можно получить от 1 до 10 м3 воды в сутки.
Грунтовые воды могут проникать в область, где над ними окажется слой водоупорной породы. В этом случае они станут межпластовыми, располагаясь между водоупорным ложем и водоупорной кровлей. В зависимости от местных условий межпластовые воды могут образовать второй, третий водоносный горизонт и т. д. Часто межпластовая вода заполняет все пространство между водоупорными слоями, и если прорезать ее кровлю трубчатым колодцем, то вода в нем поднимается, а в некоторых случаях даже изливается фонтаном на поверхность земли. Межпластовую воду, поднимающуюся в колодце выше той глубины, на которой она встречена при бурении, называют напорной, или, артезианской. Глубина залегания межпластовых вод колеблется от 15 м до нескольких сот метров.
Межпластовые воды имеют стабильный минеральный состав. Они обычно прозрачные, бесцветные, а температура их невысокая (5—12°С). Встречаются подземные воды с избытком солей: очень жесткие, соленые, горько-соленые, богатые фтором, железом, сероводородом или радиоактивными веществами.
В связи с тем, что межпластовые воды проходят длинный путь под землей, а сверху прикрыты одним или несколькими водоупорными слоями, защищающими их от загрязнения с поверхности почвы, они отличаются бактериальной чистотой и, как правило, могут использоваться для питья в сыром виде. Благодаря постоянному и большому дебиту (от 1 до 200 м3 в час и больше), а также хорошему качеству межпластовые воды являются лучшим источником водоснабжения для водопроводов небольшой и средней мощности.
Подземные воды могут самостоятельно выходить на поверхность земли. Это — родники. На поверхность могут пробиваться как грунтовые, так и межпластовые воды, если соответствующий водоносный горизонт разрезается при падении рельефа (например, склон горы, глубокие овраги). Качество родниковой воды в большинстве случаев хорошее. Оно зависит от водоносного горизонта, питающего родник, и от устройства каптажа (захватывающих воду сооружений).
Во избежание загрязнения подземных вод при эксплуатации необходимо соблюдать следующие правила:
1. Место, где находится колодец, должно располагаться выше по рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов, оно не должно заболачиваться или затопляться. При эксплуатации необходимо охранять почву окружающей источник территории от загрязнения.
2. Стенки колодца или каптажа должны быть водонепроницаемыми. Вокруг верхней части стен колодца должен устраиваться так называемый глиняный замок, для того чтобы поверхностные воды не могли просочиться вблизи и вдоль стен сооружения к водоносному горизонту или в колодец.
3. Забор воды должен производиться так, чтобы колодец или каптаж были закрытыми и в них не могли быть внесены загрязнения извне. Большой опыт свидетельствует о том, что подземные воды загрязняются микробами не столько при фильтрации через почву, сколько при попадании загрязнений в колодец сверху вследствие его плохого устройства, отсутствия крышки или пользовании индивидуальными ведрами.
В сельских местностях устраивают шахтные колодцы. Место для них выбирают на возвышенности, не меньше чем в 20—30 м от возможного источника загрязнения (например, уборной), если он находится ниже колодца, и не меньше чем в 80—100 м, если он расположен выше колодца. При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта, если он залегает не глубже 30 м. Дно шахты колодца остается открытым, а боковые стенки закрепляются материалом - бетонными кольцами или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не меньше чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка вокруг колодца выкапывают яму глубиной 2 м, шириной 0,7—1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной глиной. Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем, кирпичом или бетоном с уклоном в сторону от колодца для стока воды, проливаемой при ее заборе.
Лучший способ подъема воды — насосы. Колодцы, оборудованные насосами, наглухо закрыты и не подвергаются загрязнению извне; подъем воды из них облегчен. Чтобы свести к минимуму загрязнение воды при подъеме ее с помощью ворота или «журавля», следует устье колодца плотно закрывать крышкой и пользоваться только общественным ведром. В радиусе 5 м вокруг общественных колодцев устраивают ограду.
Кроме шахтных колодцев, для добывания подземных вод применяют разные типы трубчатых колодцев. Преимущество таких колодцев заключается в том, что они могут быть любой глубины, стенки их водонепроницаемы, из металлических труб, вода поднимается насосами. При расположении грунтовых вод на глубине не больше 6—8 м сооружают так называемые мелкотрубчатые колодцы, дебит которых достигает 0,5— 1 м3 воды в час. Из глубоких водоносных горизонтов воду добывают посредством устройства буровых скважин, оборудуемых металлическими трубами и насосами. Глубокие трубчатые колодцы часто используют для водоснабжения пищевых и промышленных предприятий, животноводческих ферм, совхозов и водопроводов населенных мест.
Открытые водоемы. Атмосферные осадки, стекая по естественным уклонам местности, образуют открытые водоемы: ручьи, реки и озера. Открытые водоемы частично питаются и подземными водами. Путем сооружения плотин устраивают искусственные водохранилища.
Все открытые водоемы подвержены загрязнению атмосферными осадками и талыми водами, стекающими из населенных мест. Особенно сильно загрязняются участки водоема, лежащие у населенных пунктов и в местах спуска бытовых и промышленных сточных вод. В эпидемиологическом отношении воды всех открытых водоемов считаются подозрительными.
Органолептические свойства и химический состав воды открытых водоемов зависят от ряда условий. Высокая цветность воды отмечается в тех случаях, когда реки или впадающие в них притоки протекают в болотистых местах. Если русло реки состоит из глинистых пород, то вымываемая тонкая взвесь вызывает стойкую мутность воды.
Особенность водоемов со стоячей водой или с незначительным течением заключается в летнем цветении, то есть массивном развитии водорослей. Вода окрашивается и вследствие отмирания водорослей приобретает неприятный запах и привкус. Доказано, что некоторые водоросли выделяют в воду вещества, неблагоприятные для здоровья человека.
Поверхностные воды, как правило, слабо- и среднеминерализованные, мягкие. Для открытых водоемов характерно непостоянство качества воды. Оно изменяется в зависимости от сезона, и даже погоды, например, после дождя. Несмотря на почти непрерывное поступление разнообразных загрязнений, в большинстве открытых водоемов не наблюдается прогрессирующего ухудшения качества воды. Причина этого — многообразные физико-химические и биологические процессы, ведущие к самоочищению водоема.
Самоочищение водоема заключается в следующем. Прежде всего, происходят разбавление стоков и осаждение взвешенных частиц на дно. Попавшие в воду органические вещества минерализуются за счет жизнедеятельности населяющих водоем микроорганизмов. Для биохимического окисления органических веществ необходимо наличие в воде растворенного кислорода, запасы которого по мере расхода восстанавливаются в результате диффузии из атмосферного воздуха в воду.
В результате самоочищения загрязненная вода становится более прозрачной, неприятный запах исчезает, органические вещества минерализуются, значительное число патогенных микробов погибает и вода приобретает качества, которые она имела до загрязнения. Скорость самоочищения зависит от степени загрязнения воды, сезона года и других условий. При небольшом загрязнении вода в значительной мере самоочищается за 3 суток.
Однако способность водоема к самоочищению имеет пределы. Сильное загрязнение органическими веществами ведет к снижению содержания растворенного кислорода, вследствие чего в воде развивается анаэробная микрофлора. В результате гнилостных процессов водоем становится непригодным к использованию не только как источник водоснабжения, но и для спортивных, оздоровительных и хозяйственных целей. Способность к самоочищению небольших и непроточных водоемов невелика.
Из сказанного можно сделать вывод, что при необходимости использовать открытый водоем для централизованного водоснабжения следует отдавать предпочтение крупным и проточным водоемам. При этом необходимо охранять водоем от загрязнения сточными водами.
Санитарные правила предлагают выбирать источники водоснабжения в следующем порядке: 1) межпластовые напорные (артезианские) воды; б) межпластовые безнапорные воды, в том числе родниковые; в) грунтовые воды; г) открытые водоемы.
Гигиеническая характеристика методов улучшения качества питьевой воды
Наиболее часто применяют следующие методы улучшения качества воды: осветление (устранение мутности), обесцвечивание (устранение цветности) и обеззараживание (освобождение воды от возбудителей заболеваний).
В настоящее время очистку воды, т. е. осветление и обесцвечивание, осуществляют чаще всего по следующей схеме: воду последовательно подвергают коагуляции, отстаиванию и скорой фильтрации. Для коагуляции к воде добавляют химические реагенты-коагулянты. Наиболее часто используют сульфат алюминия, который в воде переходит в гидроокись алюминия, выпадающую в виде быстро оседающих хлопьев. Эти хлопья увлекают за собой мельчайшую взвесь, микробы и коллоидные гуминовые вещества, придающие воде окраску. Количество коагулянта, необходимое для обработки воды, подбирают опытным путем. Оно составляет от 30 до 200 мг на 1 л. Воду с коагулянтами (после камеры реакции) подают в отстойники, представляющие собой резервуары глубиной несколько метров, через которые она движется с очень малой скоростью. В отстойнике вода находится около 2 ч. За это время большинство хлопьев осаждается, а вода осветляется и обесцвечивается.
После отстаивания воду для окончательного осветления пропускают через быстродействующий фильтр. Он представляет собой железобетонный резервуар, на дне которого устроен дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями, отводящими профильтрованную воду. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой щебня и гравия, не дающий лежащему выше песку просыпаться в отверстия дренажа. На гравий укладывают фильтрующий слой песка толщиной около 1 м. Через фильтр со скоростью 5—12 м/ч пропускают очищаемую воду. Через 10— 15 мин после фильтрации в верхнем слое песка образуется фильтрующая пленка из хлопьев коагулянта. Это улучшает процесс задержки взвешенных примесей и микробов. Каждые 8—12 ч фильтр отмывают в течение 10—15 мин током чистой воды, направляемой снизу вверх. На быстродействующих фильтрах в зависимости от периода работы задерживается от 80 до 99% микробов.
Для полного исключения эпидемиологической опасности воду на водопроводах после фильтрации обеззараживают.
Обеззараживание воды—один из наиболее широко применяемых методов улучшения ее качества. К обеззараживанию часто прибегают при использовании подземных и во всех случаях применения поверхностных вод. Чаще всего для обеззараживания воды на водопроводах используют хлорирование и лишь в отдельных случаях—обработку ультрафиолетовыми лучами и озонирование; в условиях местного водоснабжения применяют кипячение.
Широкое применение хлорирования на водопроводах объясняется надежностью обеззараживания, доступностью и дешевизной. Имеется много способов хлорирования, что позволяет использовать этот метод в различной обстановке; на водопроводах, полевых станах и в военно-полевых условиях.
Иногда на небольших сельских водопроводах воду осветляют в отстойниках без обработки коагулянтом (при 8—12 часовом отстаивании) и с последующей фильтрацией через медленно действующие фильтры (0,1 м/ч).
|
Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором (газом) или химическими соединениями, содержащими его в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием, например хлорной известью, двутретьосновной солью гипохлорита натрия (ДТСГК).
На крупных водопроводах для обеззараживания воды применяют специальные аппараты—хлораторы, дозирующие поступление хлора в обеззараживаемую воду. На небольших водопроводах, а также при необходимости обеззараживать воду в бочках или других резервуарах вместо хлора пользуются хлорной известью или ДТСГК. При хранении хлорная известь может распадаться. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю активного хлора. В связи с этим хлорную известь хранят в бочках в темном, прохладном, сухом, хорошо проветриваемом помещении, а перед использованием проверяют ее активность в лаборатории. Применяемая на практике хлорная известь обычно содержит 20—25% активного хлора. ДТСГК несколько более стабилен, чем хлорная известь, и содержит 50—52% активного хлора.
При обеззараживании воды хлор взаимодействует не только с микробами, но и с органическими веществами воды и некоторыми солями, поэтому при хлорировании воды очень важно правильно выбрать дозу хлора или хлорной извести, необходимую для надежного обеззараживания. Как показывает многолетний опыт, доза хлора должна быть такой, чтобы после обеззараживания в воде осталось 0,3—0,5 мг/л так называемого свободного остаточного хлора. Это количество остаточного хлора, с одной стороны, свидетельствует о надежности обеззараживания, а с другой — не ухудшает органолептических свойств воды и не является вредным для здоровья. Большая концентрация остаточного хлора придает воде неприятный запах. Поскольку состав природных вод разнообразен, необходимая для обеззараживания доза хлорной извести значительно варьирует. Ее обычно устанавливают путем опытного хлорирования подлежащей обеззараживанию воды разными дозами хлорной извести в нескольких стаканах.
В тех случаях, когда требуется прохлорировать воду, находящуюся в таре, определяют ее объем и рассчитывают, как показано выше, количество 1 % раствора хлорной извести, необходимое для обеззараживания всей воды (1% раствора ДТСГК требуется вдвое меньше). Приготовив 1% раствор хлорной извести или ДТСГК, дают ему отстояться, затем добавляют его в нужном количестве к обеззараживаемой воде и тщательно ее перемешивают. Для надежного обеззараживания контакт воды с хлором должен продолжаться летом не меньше 30 мин, а зимой — не меньше 1 ч. После обеззараживания проверяют наличие остаточного хлора, запах, вкус воды и разрешают ее употребление. В водопроводах, в которых обеззараживаемая вода подается непрерывным потоком, необходимо также непрерывно добавлять к ней соответствующее количество раствора хлорной извести. С этой целью применяют различные дозирующие установки.
Для надежного обеззараживания мутные и цветные воды нужно предварительно осветлять и обесцвечивать.
Кипячение — простой и в то же время наиболее надежный метод обеззараживания воды. При кипячении в течение 3—5 мин погибают все вегетативные виды патогенных микробов и вирусы. Вода становится безопасной. Недостатками кипячения являются невозможность использовать этот метод для обработки больших количеств воды, необходимость ее охлаждения и быстрое развитие микроорганизмов в случае вторичного загрязнения теплой кипяченой воды.
Из других методов улучшения качества воды чаще применяют фторирование, дезодорацию (устранение неприятных привкусов и запахов) и опреснение (освобождение от избытка солей). Поскольку в воде большинства источников водоснабжения содержится мало фтора, то по требованию ГОСТа воду хозяйственно-питьевых водопроводов обогащают фтор-ионом до концентрации 1 мг/л (путем добавления фтористого или кремнефтористого натрия). Многолетние наблюдения в России, Германии, США и других странах показали, что это профилактическое мероприятие снижает заболеваемостью населения кариесом зубов и потерю их в 3—4 раза Опреснение воды весьма перспективно, так как мировые запасы минерализованных вод во много раз больше пресных.
Санитарный надзор за водоснабжением населенных мест
Существует два вида водоснабжения: местное и централизованное (водопровод). При местном водоснабжении воду разбирают потребители непосредственно из источника, например из колодца. Если имеется водопровод, вода из источника подается потребителю по сети трубопроводов.
К санитарному надзору за местным водоснабжением привлекают медицинский персонал сельских врачебных участков и фельдшерско-акушерских пунктов. Начинают санитарный надзор с учета и паспортизации всех источников местного водоснабжения. Для составления санитарного паспорта проводят санитарно-эпидемиологическое, санитарно-топографическое и санитарно-техническое обследование источника водоснабжения.
При санитарно-эпидемиологическом обследовании выясняют, нет ли среди населения, пользующегося источником или проживающего вблизи него, заболеваний, которые передаются через воду. Во время санитарно-топографического обследования территории, окружающей водоисточник, выявляют объекты, загрязняющие почву (уборные, скотные дворы и др.), и на основе ознакомления с рельефом местности и расстоянием между этими объектами и водоисточником определяют возможность загрязнения воды в нем. При санитарно-техническом обследовании выясняют вид водоисточника, происхождение воды, глубину, дебит, соблюдение санитарных правил при устройстве и оборудовании водоисточника и способ забора воды.
Закончив местный осмотр, отбирают пробу воды для химического анализа в чистую, сухую стеклянную бутылку, для бактериологического—в стерильную (полученную в лаборатории или прокипяченную в течение 30 мин) посуду, соблюдая необходимые предосторожности, чтобы не внести в воду микробы с рук и из воздуха бутылку для химического анализа предварительно, 3—4 раза ополаскивают отбираемой водой.
Из колодцев и открытых водоемов пробу воды беру с глубины 0,5—1 м от поверхности. Для забора проб из глубины привязывают закрытую бутылку к шесту или же прикрепляют к ней гирю и на веревке спускают в водоем. Бутылку открывают на нужной глубине с помощью бечевки, прикрепленной к пробке. Перед взятием пробы из насоса воду откачивают в течение 10 мин. Для анализа отбирают 1,5 л воды (1 л для химического и 0,5 л для бактериологического). Для полного анализа воды с определением минерального состава требуется 3—5 л воды.
К пробе воды прилагают сопроводительный бланк, в котором приводят следующие сведения: кем и когда (дата, час) взята проба, название или место расположения водоисточника, состояние погоды в день забора пробы и за несколько дней до того, краткие санитарно-топографические и санитарно-технические данные, место и глубина забора пробы, органолептические свойства воды в этот момент, цель анализа. Проба должна быть, возможно, скорее доставлена в лабораторию (в жаркую погоду в ящике со льдом).
Получив результаты анализа воды и сопоставив их с прежними анализами и данными санитарного обследования, заносят в паспорт заключение об источнике водоснабжения и необходимых мероприятиях по его оздоровлению. В первую очередь паспортизуют общественные источники водоснабжения. После паспортизации обобщают материалы, и проект мероприятий по улучшению водоснабжения направляют к управлению населенного пункта. При повторных обследованиях водоисточника в паспорт вносят данные о проведенных мероприятиях. Медицинский персонал обязательно должен участвовать в выборе места для вновь строящихся колодцев и в решении вопроса об их устройстве и оборудовании.
Ежегодно весной следует производить очистку и дезинфекцию колодцев хлорной известью. С этой целью вычерпывают из колодца воду, очищают его стенки и дно от осадков и загрязнений, удаляют верхний слой.