ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Природная вода качественно и количественно формируется под влиянием естественных процессов. Ее качественные показатели при отсутствии антропогенного воздействия зависят от многочисленных климатических, геологических, гидрологических и других природных факторов. Следовательно, природная вода - это сложная многокомпо­нентная система, содержащая растворенные вещества, а также мине­ральные и органические соединения.

Проблема охраны природных вод заключается в исключении их загрязнения. Для этого необходимо регулярно, а в некоторых случаях и непрерывно контролировать показатели качества вод.

При оценке качества природной воды с точки зрения использова­ния ее для различных нужд необходимо учитывать не только наличие и концентрацию примесей, но и их фазово-химическое состояние.

Вода, как гидрид кислорода, обладает рядом особенностей, от­личающих ее от других гидридов. В частности, вода обладает ано­мальными температурами кипения и замерзания, имеет плотную анома­лию, очень высокую теплоту парообразования, исключительно высокое поверхностное натяжение [4].

Существует несколько классификаций природных вод.

По классификации, предложенной Л.А.Кульским [5] все примеси воды разделены на четыре группы.

К первой группе относятся взвешенные вещества, средний размер которых находится в пределах 10- 3 – 10- 5 см. Эти примеси обуслав­ливают мутность воды.

Ко второй группе относятся коллоидно-растворенные примеси и высокомолекулярные органические соединения с размерами частиц в пределах 10 -5 – 10 -6 см. Наличие коллоидных соединений обусловливает не только мутность, но и цветность воды.

К третьей труппе относятся молекулярно-растворенные вещества с размером частиц 10 -6 – 10 -7 см. Суммарная приближенная оценка этих веществ обычно характеризуется несколькими показателями, основным из которых является показатель окисляемости воды.

К четвертой группе относятся вещества, диссоциированные в во­де на ионы и имеющие степень дисперсности менее 10 -7 см. Это в ос­новном соли, поэтому концентрация их характеризуется показателем "общего содержания солей".

Одной из важнейших является классификация природных вод по степени минерализации:

а) пресные воды - с содержанием солей до 1,0 г/кг;

б) солоноватые воды - от 1,0 до 25 г/кг;

в) соленые воды - от 25 до 50 г/кг;

г) рассолы - более 50 г/кг.

Кроме того, в зависимости от целевого назначения, природные воды разделяют на 6 групп:

1.Хозяйственно-питьевая вода. Показатели качества этой воды должны соответствовать требованиям Государственного стандарта [6]. К этой группе относятся также воды, используемые в отдельных от­раслях пищевой и бродильной промышленности.

2.Воды для сельскохозяйственных целей. Они делятся на две подгруппы: для орошения и для животноводства. Вода для животно­водства, за исключением отдельных показателей, должна соответство­вать требованиям, предъявляемым к водам 1-ой группы. Основным ог­раничительным показателем качества воды для орошения является пре­дельная степень минерализации.

3.Вода для охлаждения действующих агрегатов, химической ап­паратуры, печей в металлургической и других видах промышленности. Эта вода не должна вызывать обрастание или коррозию поверхности агрегатов и труб. Поэтому к данной воде предъявляется ряд ограничительных требований по жесткости, содержанию минеральных веществ и другим веществам.

4.Вода для паросилового хозяйства, например, для питания котлов. Эта вода не должна содержать взвешенные вещества, соли, обусловливающие жесткость, растворенный кислород.

5.Вода для технологических целей промышленности. К такой во­де предъявляются различные требования в зависимости от вида промышленного продукта и технологии его производства.

В каждом конкретном случае качественные требования к воде предъявляются на основе технологических исследований или подбираются по справочным данным [7].

6. Вода для заводнения нефтяных пластов. Эта вода не должна вызывать осложнений при эксплуатации систем добывания и переработ­ки нефти. Основные требования к ней содержатся в строительных нормах [8].

Таким образом, для каждого конкретного случая при добывании и использовании воды необходим трудоемкий и относительно точный контроль качества по многочисленным показателям.

3.2 . Свойства и классификация сточных вод

Сточной называется вода, использованная на бытовые или произ­водственные нужды и получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальные свойства.

В зависимости от происхождения и качественной характеристики сточные воды подразделяются на три вида: бытовые (хозяйственно-фе­кальные), производственные и дождевые (атмосферные).

К бытовым относятся сточные воды от кухонь, туалетных комнат, бань, прачечных, столовых, больниц, образующиеся при мытье помещений. Загрязнения, содержащиеся в бытовых сточных водах, разделяют на орга­нические и неорганические. К органическим загрязнениям относятся в основном белки, жиры, углеводы и продукты их разложения.

К неорганическим загрязнениям относятся соли, со­держащиеся в природной воде, а также образующиеся в процессе об­менных реакций в организме человека.

К производственным сточным водам относятся воды, использован­ные в технологическом процессе и не отвечающие более требованиям, предъявляемым этим процессом к их качеству. Состав производствен­ных сточных вод весьма разнообразен и зависит от технологических процессов, характерных соответствующим видам производства.

Дождевые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. Отличительной особенностью этих вод является эпизодич­ность и неравномерность по расходу и качеству.

3.3. Организация контроля состояния водных источников

Водные источники условно разделяют на подземные, поверхност­ные и атмосферные.

Для подземных водных источников характерно повышенное содер­жание минеральных солей и относительно небольшое содержание орга­нических веществ. Во многих случаях атмосферные, поверхностные и подземные источники сообщаются между собой. Это оказывает значи­тельное влияние на качество вод.

В наибольшей степени подвержены загрязнениям поверхностные воды. Их состав при выборе водного источника для хозяйственного исполь­зования регламентируется Государственным стандартом [9].

Общий контроль состояния водных источников осуществляется различными службами. К ним относятся: гидрометеослужба, органы санпидемнадзора, рыбоохраны, комитеты по экологии и природополь­зованию и некоторые другие. Каждая из этих служб осуществляет свой (ведомственный) контроль качества воды в источниках. Этот кон­троль заключается в отборе проб воды на постах наблюдений, транс­портировании этих проб и их анализе.

Частота проведения контрольных анализов воды устанавливается обычно контролирующими организациями. Наиболее устойчивые показа­тели свойств и состава воды определяются реже, а быстро изменяющие­ся и наиболее важные - чаще. Полный химический анализ воды источ­ника рекомендуется производить один раз в месяц. При этом, анализ про­изводится различными организациями практически по одним и тем же показателям. В таблице 2 приведен перечень основных показателей качества воды, контролируемых различными службами.

Как видно из этой таблицы, измерения по большинству показателей дублируются. Это нецелесообразно и экономически невы­годно. Кроме того, основными недостатками общепринятой организации контроля водных источников являются: ее неэффективность из-за значительных перерывов во времени при отборе проб, плохое обеспечение контроля автоматическими приборами.

В настоящее время контроль качественных показате­лей природных и сточных вод жестко привязан к нормативной системе предельно – допустимых концентраций (ПДК). Установлены ПДК для нес­кольких сотен веществ и их количество продолжает увеличиваться. Таким об­разом, в соответствии с принципами ПДК контроль качественных пока­зателей водных объектов сориентирован на большие массивы показателей. Это усложняет и делает экономически нецелесообразной сущест­вующую систему контроля.

Перечень показателей, регулярно контролируемых службами водоохраны

Показатели Наименование служб Санэпид-надзор Комитеты по экологии и природопользо-ванию Рыбоох-рана Предприя-тия «Водоканал» Взвешенные вещества + + + + Плавающие примеси + - + + Прозрачность - + - - Запах + - + + Окраска + - + + Температура + - + + РН + + + + Минеральный состав + - + + Растворимый кислород + - + + ВПК,полн. + + + + ХПК + + + + Возбудители заболеваний + - + +

продолжение табл. 2

Ядовитые примеси + + + + Nаммоний - + - - Нитраты - + - - Нитриты - + - - СПАВ - + - - Са и Мg - + - -

Такая система контроля, не смотря на большое количество контролируемых показателей, не позво­ляет в полной мере учитывать суммарное действие на природную среду попадающих в воду загрязняющих веществ. Следовательно, организация контроля водных источников должна основываться на единой системе непрерывного наблюдения за неболь­шой группой показателей, измеряемых автоматическими быстродейству­ющими приборами и характеризующих суммарное действие на воду заг­рязнителей. Опыт введения таких систем успешно опробован в Татарс­тане [10] и в Нижегородской области [11]. В настоящее время разработана и опробована комплексная систе­ма экологического мониторинга водных объектов [12], в основу кото­рой положена методика оценки качества воды по критерию ее опаснос­ти для биологических объектов и здоровья человека с параллельным выделением причин ее токсичности. Эта система предусматривает про­ведение обобщенных анализов воды по четырем блокам показателей.

Первый блок предусматривает проведение физико-химических ана­лизов воды с использованием существующих нормативов [13]

Второй блок - санитарно-гигиенический анализ воды также с ис­пользованием нормативов [14].

Третий блок - биологический, предусматривает новую форму контроля с использованием тест-объектов в виде отдельных видов ор­ганизмов (бактерии, водоросли, грибы и другие).

Четвертый блок - медико-токсикологический контроль, который осуществляется на основе оценки состояния физиологических и биохи­мических систем.

Согласно предложенной методике, функциональное состояние жи­вых организмов классифицируется по семи уровням. Каждому уровню соответствует оценка качества воды, которая экспер­тами выражается в баллах, характеризующих токсичность воды в ис­точнике. Бальная система оценки качества воды приведена в таблице 3.

Бальная система оценки качества волы

№ п/п Состояние тест-объекта Качество воды Баллы Отличное Отличное 0-1 Нормальное Нормальное 1-2 Преболезненное Тревожное 2-3 Легкая форма заболевания Опасное 3-5 Средняя форма заболевания Вредное 5-7 Тяжелая форма заболевания Кризисное 7-9 Быстрый летальный исход Катастрофическое

3.4. Организация технологического контроля природных и сточных вод

Контроль процессов очистки природных и сточных вод осу­ществляется производственными (объектовыми) лабораториями, имеющимися практически на всех крупных и малых очистных сооружениях, а также базовыми лабораториями, при крупных управлениях "Водоканал".

Базовые лаборатории обычно оснащены набором спе­циального оборудования, приборов, специфических реактивов и укомп­лектованы штатом специалистов, способных обеспечивать контроль всех стандартных и нормативных параметров качества воды. Одна ба­зовая лаборатория может обслуживать до 30-35 объектов водоснабже­ния и водоотведения.

На объектовые лаборатории возлагается контроль по ограничен­ному набору показателей, необходимых для оперативного управления технологическими процессами водоочистки.

Базовая лаборатория обычно состоит из двух отделений:

Первое отделение - для анализа питьевой воды. Оно, в свою очередь, состоит из химической лаборатории, бактериологической лаборатории и ряда вспомогательных помещений.

Оно, в свою оче­редь, состоит из химической лаборатории, бактериологической лабора­тории и ряда вспомогательных помещений (моечная, автоклавная, весовая, гидробиологическая и другие).

Второе отделение - для анализа сточной воды и осадков. Оно состоит из химической и бактериологической лабораторий, лаборато­рии для анализа осадка и набора вспомогательных помещений. Кроме того, в состав базовой лаборатории входят приборные комнаты, лаборатория для специальных работ, помещения для хранения реактивов, посу­ды. Кроме того, в состав базовой лаборатории входят одна или несколько передвижных химических лабораторий для анализа питьевой воды и сточных вод. Такие лаборатории обычно используют для проведения анализов по ограниченному набору показателей, а также для отбора и транс­портировки проб в базовую лабораторию. Они обслуживают водоочист­ные установки и станции малой производительности, на которых нет объектных лабораторий.

Объектная лаборатория обычно содержит помещения для проведе­ния химических определений, весовую комнату, комнату для бактерио­логических анализов воды и ряд вспомогательных помещений.

3.5. Критерии качества воды

Качество воды - это характеристика ее состава и свойств, оп­ределяющая пригодность этой воды для конкретных видов водопользо­вания. Критерием качества воды называется признак, по которому производится оценка качества этой воды в зависимости от вида водо­пользования.

Критерии качества воды для хозяйственно-питьевого водоснаб­жения приводятся в стандарте на питьевую воду [6].

Критерии качества воды в водных источниках при выборе их для

хозяйственного использования регламентируются стандартом [9].

Критерии качества условно очищенных сточных вод, которые до­пускается сбрасывать в водные источники, содержатся в различных нормативных документах. Они регулярно изменяются. Для каждого из вредных веществ, которые могут быть обнаружены в сточных водах, устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК).

Если сточные воды содержат несколько веществ с одинаковыми показателями вредности, то сброс их в водные объекты допускается при соблюдении условия:

где С1 С2 … Сп - концентрации отдельных вредных веществ,

ПДК1, ПДК2. ПДКn - предельно допустимые концентрации этих веществ.

3.6. Отбор, консервация и хранение проб воды

Для получения достоверных сведений о составе воды важно пра­вильно производить отбор проб, их консервацию и хранение.

Виды отбора проб подразделяются на разовые и серийные. При разовом отборе берут пробу в определенном месте и рассматривают результат одного анализа.

При серийном отборе отдельные пробы отбирают с различных глу­бин водоема. Анализ серии проб дает соответствующее количество ре­зультатов, которые обрабатывают и оценивают, используя методы ма­тематической статистики.

Виды проб подразделяются на простые и смешанные. Простая про­ба получается при однократном отборе всего требуемого для анализа количества воды. Смешанная проба получается путем сливания простых проб, взятых в одном и том же месте через определенные промежутки времени.

Консервацию проб производят для сохранения в течение опреде­ленного времени компонентов и свойств воды в том состоянии, в ко­тором они были в момент отбора пробы. Для консервации пробы обычно герметически закупоривают в стеклянном сосуде. Часто в пробу для предотвращения химических и других процессов добавляют консерви­рующие вещества. Однако универсальных консервирующих веществ не существует, поэтому законсервированные пробы следует анализировать не позднее, чем на третьи сутки после их отбора.

Существуют правила отбора, консервирования, транспортирования и хранения проб воды. Эти правила регламентированы стандартом [15].