II Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ И ИЗУЧЕНИЕ ПРАКТИКИ ЕЕ АНАЛИЗА
Орлова В.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


 

Введение

Вода необходима для нормального роста и функционирования всех систем организма, поэтому так важно, чтобы она содержала все необходимые питательные вещества и не имела вредных примесей.

Проведенные исследования показали неблагоприятное воздействие на организм человека питьевой воды с неконтролируемым химическим составом. Стало ясно, что очистка воды необходима, так как качество питьевой воды имеет большое значение для поддержания здоровья

Давайте представим, что мы получили стерильную воду. В такой воде нет вредных веществ и микроорганизмов. Является ли такая вода полноценной для нашего употребления? Оказывается, нет. Ведь с водой организм должен получать комплекс минеральных веществ, без которых человек рискует столкнуться с целым букетом неприятностей.

Если вода мутная и ржавая, то любой скажет, что лучше ее пропустить через фильтр для очистки. А если вода чистая и прозрачная на вид? Является ли это гарантией того, что в ней не содержится вредных примесей?

К сожалению нет.

Очистка воды предназначена для того, чтобы удалить из воды, как вредные химические вещества, так и болезнетворные организмы. Кроме того, изменяются свойства воды, она делается приятной на вкус.

Сегодня действует система промышленной водоочистки, нацеленная на водоснабжение населенных пунктов водой питьевого качества. Людям предлагается очищенная бутилированная вода – питьевая, минерализированная, лечебная. Разрабатываются тысячи моделей бытовых водяных фильтров, которые стали привычными на кухне, в офисе, на производстве.

Имеющиеся в настоящее время информационные возможности позволяют ознакомиться самой и рассказать в доступной и наглядной форме:

- о потребности человеческого организма в потреблении воды и нормах потребления воды;

- о требованиях и способах контроля качества и безопасности питьевой воды;

- охарактеризовать источники питьевой воды и показать необходимость их очистки;

- продемонстрировать практически как организована работа по контролю водных источников и характера водопользования воды в Ростовской области, как организована деятельность испытательных лабораторий в г. Ростове-на-Дону, какие ими решаются задачи, какие данные содержатся в документах, которые выдаются лабораториями по заявкам контролирующих органов, потребителей и производителей воды.

Цели работы:образовательная - способствовать получению знаний о составе и качестве воды; развивающая – формировать умение находить необходимые сведения, раскрывать причинно-следственные связи, навыки работы с компьютерной техникой и использования возможностей интернета; воспитательная – развивать познавательный интерес и бережное отношение к природным ресурсам.

Задачи работы – облегчить восприятие, понимание необходимости и значимости водоподготовки, проинформировать о видах опасностей и рисков потребления некачественной воды, показать взаимодействие различных областей знаний и потребность разностороннего развития современного специалиста, познакомить с областью деятельности и проблематикой, помочь определиться с выбором профессии.

I - Какой должна быть водопроводная вода

1. Качество воды и факторы загрязнения

а) что такое качество воды

ГОСТ 2874-82 качество питьевой воды определяется как вода, которая по своим органолептическим свойствам, микробиологическому и химическому составу соответствует действующим санитарным нормам и правилам и безопасна для жизни и здоровья человека.

Требования к качеству воды устанавливается ГОСТ 2874-82. Качество воды определяется ее составом, который при поступлении воды в водопроводную сеть должен отвечать требованиям:

- ГОСТ Р 51232-98;

- ГОСТ 2761-84;

- СанПиН 2.1.5.980-2000 – устанавливается особый санитарный режим, чтобы не допустить ухудшения качества воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения и для охраны водопроводных сооружений;

- с 1 января 2002 года действует Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 2.1.4.1116-02, которые устанавливают гигиенические требования к качеству питьевой воды, расфасованной в емкости: бутыли, контейнеры, пакеты (далее - расфасованных вод), предназначенной для питьевых целей и приготовления пищи, а также требования к организации контроля ее качества.

б) факторы загрязнения воды

Для питья и хозяйственно-бытовых целей, в промышленности и сельском хозяйстве используются поверхностные и подземные воды. В результате загрязнения качество водных источников снижается. Загрязнение вод – это поступление в водный объект загрязняющих веществ , микроорганизмов или тепла [1]. Если эти загрязнения начинают разлагаться или сами становятся источниками развития организмов, то говорят о вторичном загрязнении вод (ГОСТ 27065-86 «Качество вод»).

По ГОСТ 17.1.1.01-77 состояния водного объекта оценивается по следующим количественным и качественным показателям: расход воды, скорость течения, глубина водного объекта, температура воды, рН [2].

Факторы, влияющие на состояние водного объекта , могут иметь как естественную природу – (абиотические факторы неживой природы и биотические факторы, связанные с деятельностью живых организмов), так и антропогенную природу, вызванную хозяйственной деятельностью человека.

Главные источники загрязнения гидросферы [3].

- сточные воды промышленных предприятий;

- сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

- стоки систем орошения, стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

- атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водных бассейнов;

- захоронение токсических отходов (в том числе радиоактивных);

- утечка и аварийные выбросы загрязняющих веществ с судов и из подводных трубопроводов.

Одновременно существуют природные процессы, направленные на восстановление экологического благополучия водного объекта. Это абиотические и биотические процессы самоочищения вод.

На скорость загрязнений водоемов влияют :

- цели и характер водопользования – для нужды населения, для промышленности, для сельского и рыбного хозяйства, для транспортировки грузов;

- способ и интенсивность использования водных объектов:

- проведение природоохранных мероприятий.

Люди могут влиять на состояние водоёма. Борьба с загрязняющими факторами ведется путем проведения природоохранных мероприятий. Требования к воде для полива растений отличаются от качества воды для питья. В зависимости от целей использования воды необходимо достичь требуемого состояния водоема.

Вывод: воздействуя на факторы, влияющие на состояние водоема, можно регулировать качество воды.

Таким образом мы доказали положение ГОСТ 17.1.1.01-77: регулирование качества воды - это воздействие на факторы, влияющие на состояние водного объекта, с целью соблюдения норм качества воды.

2. Показатели качества питьевой воды.

(физико-химические, органолентические, показатели безопасности)

Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды. Нормы качества - это установленные безопасные значения показателей.

При контроле и выборе методов контроля качества питьевой воды используется ГОСТ Р 51232-98. Согласно п. 4.5 ГОСТ Р 51232-98 для оценки качества питьевой воды используются следующие показатели:

Физико-химические показатели воды включают водородный показатель рН, общую минерализация (сухой остаток), жесткость общая (моль/м3), щелочность, окисляемость перманганатная, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВ) анионо-активные, фенольный индекс.

Органолептические показатели воды:

- органолептические свойства питьевой воды – запах, привкус, цветность, мутность. Вода не должна содержать различимые невооруженным глазом водные организмы и не должна иметь на поверхности пленку.

Привкус воды может быть горьковатым, солоноватым, сладковатым, кисловатым. Допустимость таких показателей определяется их количественной оценкой при температуре 60 °С по 5-ти бальной шкале. Пригодная для питья вода не должна иметь оценку более 2 баллов.

Микробиологические и паразитологические показатели – определяют безопасность воды в эпидемическом отношении по общему числу микроорганизмов и числу бактерий группы кишечных палочек.

Радиационная безопасность питьевой воды- показатели, которые характеризуют свойство воды по наличию радиоактивных веществ – источников ионизирующего излучения.

Токсикологические показатели воды

- по содержанию неорганических веществ (мг/дм3, не более) - Аl, Be, Мо, As, NO3, Рb, Se, Sr, F;

- содержание некоторых органических веществ - g-изомер ГХЦ (линдан), ДДТ, 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота, четыреххлористый углерод, бензол, бензапирен.

Показатели качества и нормы качества воды не являются жестко установленными и неизменными. С ухудшением состояния окружающей среды в результате ее загрязнения, изменяются показатели и нормы качества. Как правило, они становятся более жесткими

3. Гигиенические требования к питьевой воде.

(эпидемические, радиологические, санитарно-химические)

Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода, предназначенная для потребления человеком, должна отвечать гигиеническим требованиям: быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, иметь благоприятные органолептические свойства и безвредный химический состав.

Эпидемические показатели. Вода является идеальной средой для развития многочисленных форм бактерий, простейших и высших организмов. Некоторые из развивающихся в воде микробов являются распространителями «водных инфекций», к числу которых относят возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, дизентерии и т. д.

Бактериальная загрязненность воды характеризуется также числом содержащихся в ней бактерий других видов. Оно не должно превышать 50 в 1 мл воды (50 000 в 1 л). В воде должны также отсутствовать и простейшие.

Радиационная безопасность. Контроль радиационной безопасности питьевой воды осуществляется в местах водозаборов один раз в три года. В случае установления превышения показателей проводятся радиологические исследования питьевой воды.

Санитарно химические показатели включают органолептические, физико-химические, санитарно-токсикологические показатели.

Установлены негативные последствия для здоровья человека при потреблении воды, содержащей избыток (или недостаток) определенного химического элемента [4].

4. Анализ качества воды.

Безопасность и качество питьевой воды по и санитарно- химическим показателям должна отвечать гигиеническим нормативам СанПиН 2.1.4.1116-02. Пробы воды для определения санитарно-химических показателей отбирают на протяжении года не реже одного раза в месяц.

На период паводков и чрезвычайных ситуаций должен устанавливаться усиленный режим контроля качества питьевой воды.

Водородный показатель воды рН - это показатель концентрации водородных ионов[5].

Для питьевой воды величина рН должна составлять от 6 до 9. Измеряют активную реакцию воды специальными приборами - рН-метрами, иногда с помощью индикаторов.

Общая минерализация - это суммарная концентрация анионов, катионов и недиссоциированных, растворенных в воде органических веществ, выраженная в граммах на кубический дециметр или литр (г/дм3, г/л). Общая минерализация воды совпадает с сухим остатком, который получают путем выпаривания определенного объема воды, предварительно профильтрованного через бумажный фильтр, и последующего высушивания остатка до постоянного веса при температуре 105-120 °С. Сухой остаток можно рассчитать также путем суммирования значений концентраций анионов и катионов, определенных методами химического анализа. Минерализация питьевой воды не должна превышать 0,5 г/л.

Жесткость воды. Природные воды сильно различаются по общему содержанию растворенных солей и по относительному содержанию различных ионов. Это различие может существенно влиять на свойства воды и, следовательно, на применение ее в различных областях.

Специфические свойства воде придают ионы Ca2+ и Mg2+. Жесткость воды – один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод, который характеризуется содержанием числа миллимолей эквивалентов ионов Са2+ и Мg2+ в 1л воды. [5]. .

Жёсткость природных вод колеблется в широких пределах. Вода, жёсткость которой менее 4 мэкв/л ионов Са2+ и Мg2+, характеризуется как мягкая, от 4 до 8 – умеренно жёсткая, от 8 до 12 – жёсткая и более 12 мэкв/л – очень жёсткая. и 135  1000 / 5  1000 = 27 (мг/л) ионов Mg2+.

Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических веществ, а также ряда легко окисляющихся неорганических примесей, таких как двухвалентное железо, сероводород, сульфиты и т.д.

Окисляемость воды, или химическое потребление кислорода (ХПК), определяют количеством кислорода, израсходованного при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием различных окислителей. [5]. Существует несколько методов определения окисляемости воды: перманганатный, бихроматный, йодатный .

Органические и неорганические вещества. Общее число химических веществ, которые в результате производственной деятельности загрязняют природные воды и могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека, постоянно растет и в настоящее время превышает 50 000 [5]. Поэтому проведение тестов на определение концентрации всех химических веществ, которые могут присутствовать в воде, просто невозможно.

В то же время систематизированы наиболее часто встречающиеся в природных водах и образующиеся при обработке воды химические вещества, которые могут нанести вред здоровью человека. В СанПиН 2.1.4.559-96 представлены предельно допустимые концентрации этих химических веществ. При их появлении в источнике водоснабжения необходимо определять их концентрацию в природной или обработанной воде и в случае превышения ПДК проводить доочистку воды.

II. Вода Ростовской области

1. Краткая характеристика системы водоснабжения Ростовской области.

Основные загрязнители поступают в воду из атмосферы и с сельскохозяйственных угодий с отходами и сельхоз удобрениями. В Ростовской области поверхностными источниками для централизованного водоснабжения являются реки Дон и Северский Донец. Только 10% воды формируется на территории региона, остальные объемы поступают к нам из соседних областей . Вода, забираемая из рек Ростовской области, характеризуется низким качеством, поскольку основное питание рек региона составляют осадки, которые на пути в водоемы неизбежно соприкасаются с бытовыми и промышленными стоками, а, главное, превращаются в поверхностные стоки с сельскохозяйственных объектов [7].

Может быть ростовчане мало используют водопроводную воду. Может основной источник питья жителей ростовской области бутылированная вода или подземные источники - колодцы и скважины. Нет. По данным регионального управления Роспотребнадзора основной источник питьевой воды ростовчан - централизованное водоснабжение . Жесткость воды в реке Дон 5,6 ммоль/литр соответствует норме 6-7 ммоль/литр. В то же время, в 2006 году на некоторых крупных водоводах Ростовской области от 30 до 70% проб не отвечало нормативам качества питьевой воды. В трех городах Дона: Таганроге, Морозовске и Каменске - было установлено прямое негативное влияние низкокачественной питьевой воды на здоровье граждан [8].

Около 65% подземной воды на территории Ростовской области можно было бы использовать без предварительной очистки. Однако она находится на большой удаленности от крупных промышленных городов. Для их водоснабжения пришлось бы построить крупнейшие водоводы протяженностью от 300 километров, что экономически нецелесообразно. Несмотря на этот факт, в Ростовской области периодически поднимается вопрос о необходимости создания запасной системы водоснабжения мегаполиса, которая поставляла бы городу природный ресурс не из Дона [9].

Дополнительный фактор загрязнения питьевой воды в мегаполисах и крупных городах - вторичное загрязнение воды. Этот вид загрязнения относится к питьевой воде, в которую из-за пороков водопровода могут попадать химикаты и инфекция из земли городов, окислы (ржавчина) старых труб. Из-за большой протяженности водопроводных путей вероятность такого загрязнения возрастает. В результате в питьевую воду может попасть и кишечная инфекция, и гепатит А. Употребляющие воду сырой жители городов и г. Ростова-на-Дону сильно рискуют.

2. Изучение практики испытательных лабораторий г. Ростова-на-Дону.

Испытание воды проводятся в аккредитованных испытательных лабораториях. Наиболее крупными лабораториями в ростовской области являются :

- ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ростовской области»;

- ФГУ «Ростовский центр стандартизации, метрологии и сертификации».

- Лаборатория ФГУЗ располагается по адресу 7-линия, 67. Эта лаборатория аккредитована Министерством здравоохранения России.

- Лаборатория ФГУ «Ростовской ЦСМ» аккредитована Росстандартом и располагается по адресу пр. Соколова, 52. Лаборатория проводит испытания воды по заявкам организаций в рамках производственного контроля, при приемке продукции, в случае хозяйственных или судебных споров.

По результатам исследований воды выдается «Протокол испытаний».

Полный анализ воды содержит результаты измерений более 80-ти показателей. По каждому показателю в протоколе приводятся следующие данные: Результаты испытаний:

Наименование показателей качества продукции по НД

Наименование НД,

регламентирующих методику проведения испытаний

Фактическое значение показателей качества по результатам испытаний

Значения показателей качества по НД

Характери-стика погрешно-сти,

 

Сухой остаток (общая минера-лизация), мг/дм3, не более

ГОСТ 18164-72

72,0

1000

10,0

Приведенный пример показывает, что оценка минерализации воды или сухого остатка проводится по ГОСТ 18164-72.

В рамках практической части данной работы изучена методика исследования показателя минерализации воды.

Согласно п. 3.1 ГОСТ 18164-72 «Определение сухого остатка без добавления соды» проводится в день отбора пробы по следующей схеме:

250-500 см3 профильтрованной воды выпаривают в предварительно высушенной до постоянной массы фарфоровой чашке. Выпаривание ведут на водяной бане с дистиллированной водой. Затем чашку с сухим остатком помещают в термостат при 110 С и сушат до постоянной массы.

Сухой остаток (Х), мг/дм3, вычисляют по формуле

,

где m - масса чашки с сухим остатком, мг;

m1 - масса пустой чашки, мг;

V - объем воды, взятый для определения, см3.

Данный метод определения сухого остатка дает несколько завышенные результаты вследствие гидролиза и гигроскопичности хлоридов магния и кальция и трудной отдачи кристаллизационной воды сульфатами кальция и магния. Эти недостатки устраняются прибавлением к выпариваемой воде химически чистого карбоната натрия. При этом хлориды, сульфаты кальция и магния переходят в безводные карбонаты, а из натриевых солей лишь сульфат натрия обладает кристаллизационной водой, но она полностью удаляется высушиванием сухого остатка при 150-180 С.

Согласно п. 3.2 ГОСТ 18164-72 «Определение сухого остатка с добавлением соды» применим следующий метод:

250-500 см3 профильтрованной воды выпаривают в фарфоровой чашке, высушенной до постоянной массы при 150 С. После того как в чашку прилита последняя порция воды, вносят пипеткой 25 см3 точного 1 %-ного раствора углекислого натрия с таким расчетом, чтобы масса прибавленной соды примерно в два раза превышала массу предполагаемого сухого остатка. Для обычных пресных вод достаточно добавить 250 мг безводной соли (25 см3 1 %-ного раствора Na2CO3). Раствор хорошо перемешивают стеклянной палочкой. Палочку обмывают дистиллированной водой, собирая воду в чашку с осадком. Выпаренный с содой сухой остаток высушивают до постоянной массы при 150 С. Чашку с сухим остатком помещают в холодный термостат и затем поднимают температуру до 150 С. Разность в массе между чашкой с сухим остатком и первоначальной массой чашки и соды (1 см3 раствора соды содержит 10 мг Na2CO3) дает значение сухого остатка во взятом объеме воды.

Сухой остаток (Х), мг/дм3, вычисляют по формуле

,

где m - масса чашки с сухим остатком, мг;

m1 - масса пустой чашки, мг;

m2 - масса добавленной соды, мг;

V - объем воды, взятый для определения, см3.

Заключение

Благодаря полученным научным данным стало ясно, что качество и безопасность питьевой воды имеет большое значение для поддержания здоровья человека. Необходима очистка воды, чтобы сделать ее пригодной, то есть безопасной для употребления, чего достигают применением природоохранных мер и проведением мероприятий по очистке воды. Ведется поиск дополнительных источников водоснабжения.

Потребители стремятся использовать качественную и безопасную питьевую воду. Нашим современникам: учащимся школ, студентам, работникам и руководителям предприятий – известно о требованиях по защите водных источников от загрязнений. Это важное достижение. Значит у большинства выработано понимание опасности потребления некачественной воды. Осознание важности этих требований спасает многих людей от заболеваний и отравлений в результате употребления неочищенной воды.

Во избежание ошибочных данных о качестве воды строго регламентирован порядок ее исследования. Анализ проб может проводиться только в аккредитованных испытательных лабораториях. Такие лаборатории должны иметь «Аттестат аккредитации», который свидетельствует о наличии у них необходимого оборудования и штата подготовленных специалистов, способных правильно применять методики исследования воды. Методики утверждаются специальным документом – стандартом, санитарными правилами или методическими указаниями. На каждое средство измерения физических величин в лаборатории имеется «Свидетельство о поверке», которое указывает на допустимость их использования. Отбор пробы воды – также важная и ответственная процедура, которая позволяет получить достоверный результат. При нарушении утвержденной стандартом методики отбора проб результаты испытаний к рассмотрению не принимаются и не могут служить доказательством в судебном или ином споре.

Сформированная сегодня водная индустрия занимает значительное место на рынке товаров и услуг. Этот рыночный сектор характеризуется устойчивым спросом и предложением, поддерживается развитием новых технологий. Водная индустрия оснащена своими испытательными полигонами, научно-производственными комплексами, где разрабатываются и внедряются новации нанотехнологий и последние достижения биохимических наук. Изготавливаются российской промышленностью или экспортируются многочисленные приборы и установки для водоподготовки и контроля качества воды. В стране действует утвержденная законодательно сеть контролирующих органов и испытательных лабораторий для проверки качества воды и водных источников. Ряд ведомств задействованы в формировании и обновлении документов по стандартизации и санитарных норм в области качества и безопасности воды.

Все эти сферы требуют огромного числа высококвалифицированных работников –экологов, контролеров, инженеров, разработчиков стандартов, методистов, испытателей, менеджеров, - специалистов с современным уровнем подготовки и знаний в области биологии, физики и химии.

Список литературы

  1. http://waternews.ru http://waternews.ru

  2. http://www.docload.ru/Basesdoc

3. http://ecoflash.narod.ru/likbez_6.htm

4. http://www.bestreferat.ru/referat-146846.htm

5. http://ecoflash.narod.ru/likbez_6.htm

6. http://www.vodoobmen.ru/04-vodoochistka.html

7. http://rostov-dom.info/2015/16/voda-rostovskojj-oblasti/

8. http://www.simeon-aqua.ru/water/1.html

9. http://rostov-dom.info/2014/15/voda-rostova-na-donu/

10.http://www.kprodukt.ru/?q=node/481

11.http://rostov-dom.info/2015/16/voda-rostovskojj-oblasti/

12. www.vpu.ru

13. ГОСТ 17.1.1.01-77 «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод»

14. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества».

15. ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

16. ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого снабжения. Лабораторно-производственный контроль в местах водозабора».

17. СанПиН 2.1.5.980-2000 «Санитарные правила и нормы. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов».

18. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические, технические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

19. ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

20. ГОСТ 25297-82 «Установки компактные для очистки поверхностных вод на питьевые нужды»

21. ГОСТ Р 51871-2002 «Устройства водоочистные. Общие требования к эффективно-сти и методы ее определения».

22. СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества».

23. ГОСТ 18164-72 Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка.

 

17