Санитарный анализ воды

При санитарном анализе воды обычно определяют ряд показателей, характеризующих:

а) органолептические, в том числе физические, свойства воды;

б) химический состав воды;

в) безопасность воды в эпидемиологическом отношении, о которой судят по показателям загрязнения водоисточника.

Органолептические свойства воды

Человек охотно отдает предпочтение воде с хорошими органолептическими свойствами, т. е. возможно более прозрачной, бесцветной, лишенной неприятного запаха или постороннего привкуса.

Прозрачность и мутность. Прозрачность определяется способностью воды пропускать видимый свет. Степень прозрачности воды зависит от oналичия в ней взвешенных частиц минерального или органического происхождения. Воду считают достаточно прозрачной, если через 30-сантиметровый слой ее можно прочитать шрифт определенного размера.

Качество, противоположное прозрачности, называется мутностью. Ухудшая прозрачность воды, мутность снижает ее органолептические свойства, а в ряде случаев увеличение мутности указывает на загрязненность воды сточными водами или на недостатки в оборудовании колодцев, скважин или каптажных устройств родников (каптаж - оборудование родника, которое включает устройство стока для родниковой воды, отделку места выхода воды с целью предупреждения заиливания и загрязнения его). Мутные воды хуже обеззараживаются и в них создаются лучшие условия для выживания микроорганизмов.

Мутность измеряется количеством миллиграммов взвешенных веществ на 1 л воды; мутность водопроводной воды не должна превышать 1 мг/л.

Цветность. Цветность поверхностных и неглубоких подземных вод обусловливается наличием в них вымываемых из почвы гуминовых веществ, которые придают воде окраску от желтой до коричневой. Кроме того, окраска воды открытого водоема может быть вызвана размножением водорослей (цветение) и загрязнением сточными водами.

При очистке на водопроводах цветность воды естественного происхождения может быть снижена в желаемой степени.

При лабораторных исследованиях сравнивают интенсивность окраски воды с условной шкалой стандартных хромовокобальтовых растворов и результат сравнения выражают в градусах цветности. Цветность (естественного происхождения) водопроводной воды выше 20-30° нежелательна.

Вкус и запах. Вкус и запах воды зависят от многих причин. Наличие органических веществ растительного происхождения и продуктов их распада сообщает воде землистый, илистый, травянистый или болотистый запах и привкус. При гниении органических веществ возникает гнилостный запах. Присутствие и разложение водорослей при цветении воды придают ей ароматический, рыбный или огуречный запах. Причиной запаха и привкуса воды может явиться загрязнение ее бытовыми и промышленными сточными водами, пестицидами, а в военных условиях боевыми отравляющими веществами.

Привкусы и запахи глубоких подземных вод происходят от растворенных в них минеральных солей и газов, например сероводорода. При обычно применяемой на водопроводах технологии очистки привкус и запах воды улучшаются ненамного.

При исследовании воды характер запаха и привкуса, а также интенсивность их определяют в баллах: 1 - очень слабый, определяемый лишь опытным лаборантом; 2 - слабый, еще не привлекающий внимания потребителя; 3 - заметный, вызывающий у потребителя неодобрение; 4 - ясно выраженный, делающий воду неприятной; 5 - очень сильный, делающий воду непригодной для употребления. В питьевой водопроводной воде интенсивность запаха или привкуса не должна превышать двух баллов.

Температура. Наилучший эффект в отношении удовлетворения жажды, освежающего действия, стимулирующего влияния на функцию пищеварительного тракта дает вода, имеющая температуру 8-12°. Вода низкой температуры может оказать охлаждающее действие и приобрести таким образом значение простудного фактора. С другой стороны, чем больше температура воды приближается к температуре тела человека, тем хуже такая вода удовлетворяет жажду. Теплая вода для питья неприятна и всасывается медленнее.

Химический состав воды

Активная реакция. pH большинства природных вод колеблется в пределах от 6,5 до 9,0. Наиболее кислыми из природных вод являются болотистые воды, содержащие гуминовые вещества, щелочными - подземные воды, богатые бикарбонатами; pH воды открытых водоемов вне пределов 6,5-8,5 указывает на загрязнение сточными водами.

Плотный остаток. Плотный остаток характеризует степень минерализации воды. Его определяют путем выпаривания профильтрованной воды и высушивания остатка при 110° до постоянного веса. Результат высчитывают в миллиграммах на 1 л воды. На основании ранее изложенного считают, что плотный остаток питьевой воды не должен превышать 1000 мг/л. В районах, где отсутствуют подобные воды, по согласованию с органами здравоохранения в отдельных случаях может быть разрешено использование водопроводами воды, содержащей до 1500 мг солей в 1 л.

Общая жесткость. Общая жесткость воды преимущественно обусловливается присутствием в ней кальция и магния, которые находятся в виде углекислых, двууглекислых, хлористых и сернокислых солей.

Жесткость воды измеряют в миллиграмм-эквивалентах на 1 л: 1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 28 мг/л CaO (или 20,16 мг/л MgO). Жесткость воды можно также характеризовать в градусах: 1° жесткости соответствует содержанию 10 мг окиси кальция в 1 л воды. Следовательно, 1 мг-экв/л жесткости равен 2,8°. Воду до 3,5 мг-экв/л (10°) жесткости называют мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л (от 10 до 20°) - средней жесткости, свыше 7 мг-экв/л (20°) - жесткой и свыше 14 мг-экв/л (40°) - очень жесткой.

С увеличением жесткости воды ухудшается развариваемость мяса и бобовых, увеличивается расход мыла, поскольку пена при намыливании образуется лишь после того, как весь кальций и магний воды будут связаны жирными кислотами мыла. После мытья головы из-за оседания кальциевых и магнезиальных солей жирных кислот волосы становятся жесткими. Увеличивается образование накипи в паровых котлах и радиаторах, что приводит к излишнему расходу топлива, необходимости частой очистки котлов и радиаторов и иногда к взрывам паровых котлов.

При резком переходе от пользования мягкой к пользованию жесткой водой, что может иметь место в военных или экспедиционных условиях, а также при перемене места жительства, могут наступать временные диспепсические явления. Гипотеза о значении жесткой воды в этиологии и патогенезе почечнокаменной болезни до сих пор не нашла окончательного подтверждения. Тем не менее экспериментальные и статистические исследования ряда авторов свидетельствуют о том, что употребление жесткой воды, особенно в условиях жаркого климата, может вызвать образование почечных камней или ускорить увеличение их размеров. Желательно, чтобы общая жесткость питьевой воды не превышала 7 мг-экв/л (20°). В тех районах, где такие воды отсутствуют, по согласованию с органами здравоохранения в отдельных случаях может быть разрешено временное использование воды с жесткостью до 10-14 мг-экв/л.

Железо. Железо находится в подземных водах главным образом в виде бикарбоната закиси железа [Fe(HCO₃)₂]. При контакте воды с воздухом двууглекислое железо окисляется с образованием бурых хлопьев гидрата окиси железа [Fe(OH)₃], придающего воде мутность и окраску. Содержащееся в поверхностных водах гуминовокислое железо более устойчиво.

При содержании железа в воде подземных источников свыше 0,3-0,5 мг/л внешний вид воды может ухудшиться (опалесценция, мутность), а содержание железа свыше 2 мг/л придает воде, кроме мутности и окраски, неприятный вяжущий привкус. Кроме того, высокое содержание железа в воде портит вкус чая, при стирке белья придает ему желтоватый оттенок и оставляет ржавые пятна, ведет к усиленному размножению железистых микроорганизмов в водопроводных трубах, что уменьшает их просвет, а при отделении отложений со стенок труб ухудшает внешний вид и вкус водопроводной воды.

Содержание железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л.

Хлориды (хлор-ион). Обычно в проточных водоемах содержание хлоридов невелико (до 20-30 мг/л) и может значительно возрастать в водоемах, не имеющих стоков. Незагрязненные колодезные воды в местах с несолонцовой почвой обычно содержат до 30-50 мг/л хлоридов. Воды, фильтрующиеся через солонцоватую почву или осадочные породы, богатые хлористыми соединениями, могут содержать сотни и даже тысячи миллиграммов хлоридов в 1 л, будучи безукоризненными в других отношениях.

Воды, содержащие хлор-ион в количестве, превышающем 350-500 мг/л, имеют солоноватый привкус и неблагоприятно влияют на желудочную секрецию. Поэтому считают, что содержание хлоридов в водопроводной воде не должно превышать 350 мг/л.

Сульфаты (сульфат-ион). Сульфаты в количествах, превышающих 500 мг/л, придают воде горько-соленый вкус, неблагоприятно влияют на желудочную секрецию и могут вызывать диспепсические явления (особенно при одновременно большом содержании магния в воде) у лиц, не привыкших пользоваться водой такого состава.

Нитраты (нитрат-ион). Высокие концентрации нитратов встречаются преимущественно в воде колодцев, питающихся грунтовыми водами, загрязненными продуктами разложения органических веществ. С целью предупреждения заболеваний детской воднонитратной метгемоглобинемией содержание нитратов в воде не должно превышать 40 мг/л (при расчете на азот нитратов - 10 мг/л).

Фториды (фтор-ион). Фтористые соединения вымываются водой из почв и горных пород. Содержание фтора в природных водах СССР в основном колеблется от сотых долей миллиграмма до 12 мг/л. Вода 95% открытых водоемов и свыше 50% подземных источников содержит мало фтора (менее 0,5 мг/л). Высокие концентрации фтора встречаются преимущественно в подземных водах.

Некоторое количество фтора необходимо организму для нормального развития и хорошей минерализации костей и зубов. Проведенные во многих странах исследования показали, что при прочих равных условиях заболеваемость кариесом зубов закономерно снижается с повышением концентрации фтора в воде. При употреблении воды, содержащей 1-1,5 мг/л фтора, заболеваемость кариесом зубов минимальна.

Однако при большей концентрации фтора вода оказывает уже неблагоприятное действие на организм, вызывая флюороз. Такие места на земном шаре называются очагами эндемического флюороза; имеются] они и в нашей стране. При флюорозе в первую очередь поражаются зубы. Резорбированный в желудочно-кишечном тракте фтор воздействует на чувствительные к нему зачатки зубов и нарушает их формирование и минерализацию, внешним проявлением чего служит так называемая пятнистая эмаль, обнаруживаемая на прорезывающихся постоянных и реже молочных зубах. При концентрации фтора в воде до 2 мг/л поражения характеризуются наличием мело- и фарфороподобных пятен на симметрично расположенных зубах. При больших концентрациях фтора в воде появляются тяжелые поражения зубов, характеризующиеся пигментированными в желтый или коричневый цвет пятнами и дефектами эмали - эрозиями. Такие зубы обезображивают прикус, отличаются хрупкостью и преждевременно стираются. В Северной и Южной Африке, Южной Америке, Китае, Индии и других странах описаны местности, в которых население пользовалось источниками, содержавшими 5-12 мг/л фтора. У лиц, употреблявших эту воду в течение 10-30 лет, кроме поражения зубов, наблюдались случаи остеосклероза с кальцификацией связок, что приводит к ограничению подвижности позвоночника и ряду нарушений со стороны нервной системы, печени и других органов. Оптимальным содержанием фтора в питьевой воде считают 0,7-1 мг/л. При таком содержании фтора в воде среди населения, пользующегося этой водой, не наблюдается флюороза зубов, и отмечается достаточно высокая устойчивость к кариесу. Предельно допустимая концентрация фтора в питьевой воде 1,5 мг/л.

Присутствие токсических концентраций других (кроме фтора) веществ в незагрязненных природных водах признается крайне редким явлением. Оно обычно бывает следствием спуска в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных промышленных сточных вод. В этих случаях ознакомление с технологией производства позволяет врачу решить вопрос о том, какими исследованиями необходимо дополнить программу обычного анализа воды. Например, если в водоем спускаются сточные воды, содержащие свинец и мышьяк, то исследование воды должно быть дополнено количественным анализом этих элементов.

Советскими гигиенистами разработаны предельно допустимые концентрации в питьевой воде меди, цинка, свинца, мышьяка и многих других элементов и токсических соединений. Например, количество свинца в питьевой воде не должно превышать 0,1 мг/л, мышьяка - 0,05 мг/л, меди - 1 мг/л, бериллия - 0,0002 мг/л. Превышение указанных концентраций меди приводит к появлению специфического металлического привкуса воды, а свинца, мышьяка и ряда других элементов - к хронической интоксикации.