Тел: +7 (347) 266-29-56
E-mail: uttp@mail.ru
Основные принципы государственной политики в области контроля качества воды в нашей стране закреплены соответствующими статьями Водного кодекса Российской Федерации [1] и Федерального закона Российской Федерации от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды». Большое значение при контроле качества продукции имеет также Закон №184-ФЗ от 27.12.02 «О техническом регулировании».
Источниками водоснабжения в большинстве регионов РФ являются поверхностные воды рек (водохранилищ) и озер, на долю которых приходится 65—68 % от общего объема водозабора. Ниже приводится оценка качества воды в них в зависимости от некоторых характерных показателей состава: рН, минерализованности (солесодержания), жесткости, содержания взвешенных и органических веществ, а также фазово-дисперсного состояния.
Сравнивая оценочные и фактические показатели состава воды в источниках Российской Федерации, можно отметить преобладание мягких и очень мягких, а также мало- и среднеминерализованных вод в азиатской ее части и северных районах, т.е. на большей части территории страны. Повсеместное загрязнение водных объектов примесями антропогенного и техногенного происхождения, наблюдаемое в последние годы, обусловлено поступлением в них неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, хозяйственно-бытовых и промышленных, талых и ливневых вод с водосборов.
Под качеством природной воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером и концентрацией содержащихся в воде примесей. Ниже дана классификация вод по различным признакам: величине рН, минерализованности, жесткости, прозрачности, цветности и размеру содержащихся в воде частиц.
Таблица 1 – Минеральный состав вод
| Среда | pH | Минерализованность (солесодержание) | Сухой остаток, мг/дм3 |
|---|---|---|---|
| Сильнокислая | ≤ 4,5 | Малая | < 200 |
| Слабокислая | 4,5 - 6,5 | Средняя | 200 - 500 |
| Нейтральная | 6,5 - 8 | Повышенная | 500 - 1000 |
| Слабощелочная | 8,0 - 9 | Высокая | 1000 - 2000 |
| Сильнощелочная | > 9 | Очень высокая | 2000 - 8000 |
Таблица 2 – Характеристики водных сред
| Характеристика воды | Жесткость, мг-экв/дм3 | Прозрачность | По шрифту Снеллена | Содержание взвеси, мг/дм2 |
|---|---|---|---|---|
| Очень мягкая | ≤ 1,5 | Прозрачная | > 30 | < 5 |
| Мягкая | 1,5 - 3 | Слабомутная | 25 - 30 | 5 - 20 |
| Средняя | 3 - 6 | Среднемутная | 20 - 25 | 20 - 50 |
| Жесткая | 8 - 10 | Мутная | 10 - 20 | 50 - 300 |
| Очень жесткая | > 10 | Очень мутная | < 10 | > 300 |
Таблица 3 – Окисляемость водных сред
| Характеристика окисляемости (цветности) | Перманганатная окисляемость, мг/дм3 O2 | Цветность, град Pt-Co шкалы |
|---|---|---|
| Очень малая | ≤ 2,5 | ≤ 25 |
| Малая | 2,5 - 6 | 25 - 50 |
| Средняя | 6 - 12 | 50 - 80 |
| Высокая | 12 - 20 | 80 - 120 |
| Очень высокая | > 20 | > 120 |
Таблица 4 – Примеси в водных средах
| Фазово-дисперсная группа | Характер примесей | Размер частиц, см | Структурные системы |
|---|---|---|---|
| I Взвеси | Суспензии, эмульсии, микроорганизмы | 10-2 - 10-5 | Гетерогенные |
| II Коллоидные растворы | Коллоиды, высокомолекулярные | 10-5 - 10-6 | Гетерогенные |
| III Молекулярные соединения | Газы, растворимые в воде; органические вещества, придающие запах и привкус | 10-6 - 10-7 | Гомогенные |
| IV Ионные растворы | Соли, кислоты, основания | 10-7 - 10-8 | Гомогенные |
По специфике требований к качеству очищенной воды различают воду, используемую для хозяйственно-питьевых целей, нужд пищевой промышленности, сельского хозяйства и промышленности.
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения и правила контроля качества воды, производимой и подаваемой системами питьевого водоснабжения населенных мест в РФ, устанавливаются по [3].
Ее безопасность в эпидемиологическом отношении определяется нормативами, представленными в таблице 5.
Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных и химических веществ (таблица 6).
Таблица 5 - Нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям
| Показатели | Единицы измерения | Нормативы |
|---|---|---|
| Термотолерантные колиформные бактерии | Число бактерий в 100 см3 | Отсутствие |
| Общие колиформные бактерии | Число бактерий в 100 см3 | Отсутствие |
| Общее микробное число | Число образующих колонии бактерий в 1 см3 | Не более 50 |
| Колифаги | Число бляшкообразущих единиц в 100 см3 | Отсутствие |
| Споры сульфитредуцирующих Клостридий | Число спор в 20 см3 | Отсутствие |
| Цисты лямблий | Число цист в 50 см3 | Отсутствие |
Таблица 6 - Нормативы по обобщающим показателям и вредным химическим веществам, мг/дм3
| Показатель | Нормативы (ПДК), не более | Показатель | Нормативы (ПДК), не более | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 1 | 2 | ||||||||||||||
| Обобщенные показатели | Мышьяк (As, суммарно) | 0,05 | |||||||||||||||
| Реакция среды | 6 - 9 ед. рН | Никель (Ni, суммарно) | 0,1 | ||||||||||||||
| Общая минерализация (сухой остаток) | 1000 | Нитраты (по N03- ) | 45 | ||||||||||||||
| Жесткость общая | 7 мг-экв/дм3 | Ртуть (Hg, суммарно) | 0,0005 | ||||||||||||||
| Окисляемость перманганатная | 5 мг-экв/дм3 | Свинец (РЬ, суммарно) | 0,03 | ||||||||||||||
| Нефтепродукты (суммарно) | 1 | Селен (Se, суммарно) | 0,01 | ||||||||||||||
| Поверхностно-активные вещества (ПАВ) | 0,5 | Стронций (Sr 2+ ) | 7 | ||||||||||||||
| Фенольный индекс | 0,25 | Сульфаты (SO42 - ) | 500 | ||||||||||||||
| Неорганические вещества |
|
|
|||||||||||||||
| Алюминий (Al3+ ) | 0,5 | Хлориды (Сl - ) | 350 | ||||||||||||||
| Барий (Ва2+ ) | 0,1 | Хром (Сr6+ ) | 0,05 | ||||||||||||||
| Бериллий (Ве2+ ) | 0,0002 | Цианиды (CN - ) | 0,035 | ||||||||||||||
| Бор (В, суммарно) | 0,5 | Цинк (Zn2+ ) | 5 | ||||||||||||||
| Железо (Fe, суммарно) | 0,3 | Органические вещества | |||||||||||||||
| Кадмий (Cd, суммарно) | 0,001 | γ-ГХЦГ(линдан) | |||||||||||||||
| Марганец (Mn, суммарно) | 0,1 | ДДТ (сумма изомеров) | 0,002 | ||||||||||||||
| Медь (Cu, суммарно) | 1,0 | 2,4-Д | 0,03 | ||||||||||||||
| Молибден (Mo, суммарно) | 0,25 | ||||||||||||||||
Кроме того, действуют нормативы по вредным химическим веществам, поступающим и образующимся в процессе обработки воды: хлору, хлороформу, озону, формальдегиду, полиакриламиду, активированной кремнекислоте и полифосфатам.
Благоприятные основные органолептические свойства воды определяются нормативами, приведенными в таблице 7.
Таблица 7 - Нормативы по органолептическим показателям
| Показатель | Единицы измерения | Нормативы, не более |
|---|---|---|
| Запах | Баллы | 2 |
| Привкус | Баллы | 2 |
| Цветность | Градусы Pt-Co шкалы | 20 |
| Мутность | мг/дм3 (по каолину) | 1,5 |
Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей α- и β-активности.
При использовании воды для технических нужд различных видов промышленности различают воду, входящую в состав продукта, используемую в гидротранспорте, для мытья и охлаждения сырья и готовой продукции. Ее качество регламентируется отраслевыми нормативными документами.
Качество воды в значительной мере зависит от ее ионного состава. Для подавляющего большинства природных вод общее солесодержание достаточно точно определяется катионами Са2+, Mg2+, Na+, К+ и анионами НСO3-, SO42-, Сl - (макрокомпоненты). Остальные ионы обычно присутствуют в очень незначительных количествах, но могут существенно влиять на свойства и качество воды.
Данные анализов ионного состава воды удобно изображать графически. Для этого в определенном масштабе на двух параллельных соприкасающихся полосах в порядке, указанном на рисунке 1, откладывают концентрации катионов и анионов (1 см длины соответствует 1 мг-экв/дм3). Графическое изображение результатов анализа позволяет представить гипотетический состав солей в воде. Например, в воде, по результатам анализа которой составлена диаграмма, приведенная на рисунке 1, в, гипотетически присутствуют Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, NaHCO3, Na2SO4, NaCl и KCl. При известных концентрациях катионов и анионов можно вы¬числить и концентрации этих солей.
Рисунок 1 - Диаграмма гипотетического состава солей в воде
Анионы на диаграмме располагаются в порядке увеличения их кислотных свойств. Расположение катионов обусловлено тем порядком, в котором они будут образовывать малорастворимые соединения при постепенном увеличении значения рН.
Огромное влияние на качество и свойства воды оказывают соединения угольной кислоты. Вместе с ионами кальция они образуют карбонатно-кальциевую систему равновесий, самую сложную в природных водах. В последние годы все чаще при оценке стабильности воды учитывают ионные пары, находящиеся в воде в молекулярной форме (рисунок 2).
Из рисунка 2 видно, что с карбонатно-кальциевой системой не¬посредственно связаны ионы водорода, и, таким образом, количественные соотношения между отдельными компонентами системы зависят от величины рН.
В условиях равновесия определенной концентрации бикарбонатов соответствует определенное количество свободной углекислоты, называемой равновесной. Вода при этом стабильна, так как не происходит ни выпадения карбонатов, ни их дополнительного растворения.
Рисунок 2 - Модель основных химических равновесий компонентов воды и состояния насыщения ее карбонатом кальция: ПРСаСO3 — произведение растворимости карбоната кальция; СаСO3(ТВ) — твердая фаза карбоната кальция; K1, K2 — константы соответственно первой и второй ступени диссоциации угольной кислоты; КW — ионное произведение воды; (CaSO4)°, (СаНСO3)+, (СаОН)+ и (СаСO3)° — недиссоциированные комплексы соответствующих ионов (ионные пары)
Если количество растворенной углекислоты больше ее равновесной концентрации, то равновесие реакций (рисунок 2) сдвинется вправо, что приведет к растворению СаСO3. Избыток Н2СO3 сверхравновесной концентрации называется агрессивной углекислотой. Контакт агрессивной углекислоты с бетонными сооружениями приводит к вымыванию из них карбоната кальция. При недостатке Н2СO3 по сравнению с равновесной концентрацией реакция протекает справа налево, что приводит к дополнительному образованию и выпадению в осадок малорастворимого карбоната кальция. Стабильность воды может быть оценена экспериментально или путем вычисления индексов стабильности воды [4] по результатам определения в воде температуры, общего солесодержания, концентрации ионов кальция и общей щелочности и некоторых других ее компонентов. Основным и более точным методом является экспериментальный. Суть его состоит в определении общей щелочности или величины рН в исходной пробе и после встряхивания ее с карбонатом кальция в течение 1 - 2 ч.