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.