38. Физиологическое и гигиеническое значение воды, показатели ее качества.

Свойства:

универсальный растворитель (все биохимические реакции протекают в растворах, всасывание и доставка веществ). Со способностью воды растворять вещества связывают ее роль в водно-солевом обмене.

Теплообмен (человек расходует часть тепла на испарение пота.

Химический состав сложен. В воде присутствует большинство элементов ПСМ, некоторые в очень малых количествах

I, F, Co, Pb, As, Zn, Hg, хром – микроэлементы; Cl, Na,K, Ca, Mg – макроэлементы.

Состав зависит от того, через какой путь прошла вода.

Нормирование элементов. Калмыков в 1948 году – ввел свой принцип – гигиенический (был гидрохимический).

Гигиенический принцип: химические элементы делят на 4 группы:

вещества являются показателями возможного загрязнения воды патогенными микроорганизмами: соединения, содержащие азот, органические вещества животного и растительного происхождения, обуславливают окисляемость, хлориды, фосфаты, раствор кислорода, H₂S, pH

вещества, имеющие положительное биологическое значение, некоторые минеральные вещества, наличие которых в воде желательно в определенной концентрации F, Fe, Cu, I, Zn, Mn, Co, Si. Фтор влияет на формирование костного аппарата, прежде всего зубов. Увеличивается их прочность, стойкость к кариесу. Влияние связано со способностью фтора внедряться в кристаллическую решетку молекул гидроксиопатита зубной эмали, в итоге образование более прочного и кариесоустойчивого фторапатита

вещества в известных концентрациях, оказывающие токсическое действие на организм. Присутствие в воде нежелательно и строго ограничено. Основная масса – продукты производственной деятельности людей. Это огромное количество органических и неорганических веществ, а также радиоактивных веществ.

Индифферентные и даже полезные для организма вещества. Такие вещества, отсутствие которых не сказывается на качестве воды. При  концентрации изменяют свойства воды (цвет, прозрачность, вкус)

Критерии пригодности питьевой воды:

Вода должна соответствовать определенным физическим, органолептическим свойствам (t, прозрачность, не иметь вкуса и запаха)

Вода должна иметь постоянный химический состав, содержание микроэлементов.

Вода не должна содержать в своем составе болезнетворных микробов, яйца и личинки гельминтов

Вода не должна содержать ядовитых веществ в токсических концентрациях, радионуклиды выше допустимых уровней.

Для оценки качества воды нужно знать от чего зависят физические, химические, органолептические свойства.

ГОСТ включает в себя:

микробное число – то количество колоний, которое вырастает при посеве в 1 мл воды при 37оС за сутки (не более 100 колоний в 1 мл)

кишечная палочка

колиндекс – количество киш палочек в 1 л воды (3 кишечные палочки на № л – неболее)

колититр – наименьшее количество воды, в котором содержится 1 кишечная палочка (333 не больше)

3*333~1000. Зная колититр или колииндекс можно найти неизвестное

39. Методы улучшения качества питьевой воды.

Средства по улучшению качества питьевой воды включают в себя методы очистки воды, улучшающие органолептические свойства воды, и методы ее обеззараживания, целью которых является уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемиологической безопасности воды.

Очистка воды на водопроводных станциях производится с целью освобождения воды от взвешенных и коллоидных примесей для улучшения ее ор-ганолептических свойств (прозрачность, цветность)-, а также значительного снижения количества находящихся в воде бактерий, простейших, гельминтов. Очистка проводится в несколько этапов. 1) Коагуляция. Заключается в укрупнении (коагуляции) частиц, взвешенных в воде. Это делается для ускорения осаждения частиц примесей, так как скорость оседания частиц зависит от их размера. Для коагуляции в воду добавляют коагулянты, например, сульфат натрия (глинозем) - A12(SO4)3. Он вступает в реакцию с гидрокарбонатами Са и Mgсобразованием гид-роксида алюминия, который выпадает в осадок соединившись с частичками примесей и частично бактериями с образованием хлопьев Подбирают оптимальную дозу коагулянта, так как его количество зависит от химического состава воды, количества взвешенных примесей и тд. Обычно она находится в переделах 40-60 мг/л. 2) Отстаивание. Производится в отстойниках, через которые вода непрерывно движется с маленькой скоростью. При отстаивании частички примесей, особенно укрупненные в результате коагуляции, оседают на дно. 3) Фильтрация. Производится через фильтры. Применяются быстродействующие (скорые) фильтры. В качестве фильтра может выступать слой песка определенной толщины (скорые песчаные фильтры), комбинация песка с гравием, антрацитом. Кроме песчаных фильтров применяются фильтры АКХ, контактные осветлители и др. После очистки воды проводят ее обеззараживание (см. соответствующий вопрос) Дополнительные мероприятия по улучшению качества воды. Фторирование и дефторирование •преснение Умягчение Обезжеле-зивание 1) Фторирование и дефторирование Фторирование воды осуществляется при концентрации фтора в воде всреднемниже0.5 мг/л (так как при этом значительно возрастает частота возникновения кариеса среди детей и взрослых). Методика: Для фторирования воды применяют фторид натрия, крем-нефтористый аммоний, кремнефтористый натрий. Вводят соединения фтора в воду после ее коагуляции и фильтрации. Кроме системного фторирования водопроводной воды возможно фторирование воды в детских учреждениях, школах. Дефторирование воды показано при концентрации фтора в воде в среднемсвыше1.5мг/л (так как при этом возникает флюороз зубов). Методика: Дефторирование осуществляется на специальных установках путем осаждения избытка фтора или фильтрации воды через активную окись алюминия или анионообменныс смолы, которые извлекают фтор из воды. 2) Опреснение воды Опреснение - это удаление из воды избытка минеральных солей. Опреснению подвергают морскую воду, высокоминерализованные подземные воды'." Методика: • 1. Метод дистилляции (перегонки). Воду испаряют, а пар затем конденсируют. При этом образуется дистиллированная вода, которую затем разбавляют исходной, так как дистиллированная вода вообще не содержит минеральных солей и не пригодна для питья. 2. Метод ионного обмена. Осуществляется с помощью ионообмен-ников. Сначала воду пропускают через фильтр, загруженный катионитом, затем - анионитом. При этом минеральные соли (ионы) поглощаются. 3. Метод электродиализа. Суть метода заключается в том, что катионы и анионы минеральных солей, содержащихся в воде перемещаются к погружаемым в воду электродам под действием электрического поля . 4. Метод замораживания. Основан на том, что при замораживании сначала замерзает пресная вода, превращаясь в лед, а соленая вода остается внизу, (подо льдом). Используют естественный холод и холодильные установки. 3) Умягчение воды. Умягчение применяется для жесткой воды, то есть воды, содержащей повышенное количество солей кальция и магния (свыше 7 мг-экв/л). Жесткая вода не пригодна для промышленных и бытовых целей (неудобна для мытья и стирки, портит котлы на производстве и тд.) Методика: - 1. Фильтрация воды через слой ионитов с обменом ионов Са и Mg на ионы Na и Н 2. Кипячение воды также дает некоторое ее умягчение. 4) Обезжелезивание воды. Используется для удаления из воды избытка железа, которое ухудшает ее 40 органолептические свойства (вкус, цвет, прозрачность). Избыток железа чаще всего содержится в артезианских водах. Методика: Принцип заключается в окислении растворимых соединений железа, находящихся в воде (при пропускании через нее воздуха, обогащенного кислородом) в нерастворимые, которые выпадают в осадок при отстаивании. К методам улучшения качества питьевой воды можно отнести и озонирование, которое применяется для обеззараживания воды. При озонировании воды улучшаются ее органолеитическис свойства

Обеззараживание воды

Для обеззараживания воды на водопроводах используются различные физические и химические методы. К химическим (реагент- ным) методам относятся хлорирование, озонирование и обработка воды ионами серебра. Наиболее распространенным методом до настоящего времени является обработка воды соединениями хлора: газообразным хлором, двуокисью хлора, хлорной известью. Во всех случаях при контакте этих хлорсодержащих соединений с водой выделяется хлорноватистая кислота, которая частично диссоциирует в воде с выделением гипохлоритиона и хлориона

Обеззараживающее действие оказывают гипохлорит-ион - и недиссоциированная хлорноватистая кислота и рассматриваются как «активный хлор». Бактерицидный эффект активного хлора свя- зывают с его окислительным действием на клеточные ферменты, входящие в состав бактериальной клетки, и прежде всего на SH-группы клеточной оболочки бактерий, регулирующие процессы дыхания и размножения. При обеззараживании воды хлором могут применяться разные способы хлорирования воды: нормальное хлорирование (хлорирование по хлорпотребности), хлорирование с преаммонизацией, хлорирование с учетом точки перелома, перехлорирование. На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Как правило, используется метод нормального хлорирования, т.е. метод хлорирования по хлорпотребности. Важное значение имеет выбор дозы, обеспечивающей надежное обеззараживание. При введении хлорсодержащего реагента в воду основное его количество (более 95%) расходуется на окисление органических и легкоокисляющихся (соли двухвалентного железа и марганца) неорганических веществ, содержащихся в воде, и 2-3% от общего количества хлора - на бактерицидное действие. Количество активного хлора в миллиграммах, которое при хлорировании воды взаимодействует с органическими веществами и некоторыми солями, а также идет на окисление и обеззараживание микроорганизмов в 1 л воды в течение 30 мин, называ-ется хлорпоглощаемостью. Хлорпоглощаемость воды определяется экспериментально путем проведения пробного хлорирования, так как ее количество зависит от степени загрязнения воды. Появление в воде остаточного активного хлора свидетельствует о завершении процесса хлорирования воды и служит косвенным показателем ее безопасности в эпидемиологическом отношении. Присутствие остаточного активного хлора в концентрациях 0,3-0,5 мг/л является гарантией эффективного обеззараживания. Кроме того, наличие остаточного хлора необходимо для предотвращения вторичного загрязнения воды в водопроводной сети. Хлорпотребность воды - это общее количество активного хлора в миллиграммах, обеспечивающее достаточный эффект обеззараживания воды и определяемое хлорпоглощаемостью воды и наличием остаточного количества активного хлора (0,3-0,5 мг/л) в воде. Хлорирование воды по методу нормального хлорирования наиболее приемлемо при централизованном водоснабжении, так как небольшие количества остаточного хлора не изменяют органолептических свойств воды (вкус и запах) и не требуют последующего дехлорирования.

Хлорирование с преаммонизацией применяется для обеззараживания воды, загрязненной промышленными сточными водами с присутствием фенола и других фенолсодержащих органических соединений, которые при реакции со свободным хлором образуют хлорфенолы, даже в ничтожных количествах придающие воде сильный аптечный запах. При этом способе вода вначале обрабатывается раствором аммиака, а через 0,5-2 мин хлорируется, в результате чего происходит образование хлораминов, не обладающих неприятными запахами. Остаточное количество активного хлора в воде после обеззараживания ее хлораминами в силу более слабого действия хлораминного хлора должно быть выше, чем свободногоПри невозможности экспериментального определения хлорпоглощаемости воды используется метод перехлорирования. Перехлорирование проводится избыточными дозами хлорирующего препарата на основе оценки типа и состояния источника водоснабжения, качества очистки воды и эпидемической ситуации в зоне ограничений вокруг источника водоснабжения. Обеззараживание воды повышенными дозами хлора применяется обычно в полевых условиях, особенно при неудовлетворительных органолептических свойствах воды или неблагоприятном санитарно-топографическом состоянии территории вокруг водоисточника, а также при наличии случаев инфекционных заболеваний в районеПерехлорирование применяется для дезинфекции шахтных колодцев при вспышке кишечных инфекций в населенном месте, попадании в воду колодцев сточных вод, фекалий, трупов животных и др. или с профилактической целью по окончании строительства колодца, после его чистки или ремонта.. При обеззараживании воды методом перехлорирования обычно применяется хлорная известь. Недостатками метода хлорирования является ухудшение органолептических свойств воды, образование в воде токсичных веществ (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов), продол- жительное время реакции воды с хлором и сложность подбора дозы при хлорировании нормальными дозами. Кроме того, бактерицидное действие химических реагентов распространяется не на все формы микроорганизмов. Однако высокая эффективность и технологическая надежность делают метод хлорирования самым распространен- ным в практике обеззараживания питьевой воды как в нашей стране, так и за рубежом.

Ионы серебра обладают выраженным бактериостатическим действием. Введение даже незначительного количества ионов серебра приводит к инактивации ферментов протоплазмы бактериальных клеток (олигодинамический эффект), потере способности к размножению и постепенной гибели. Из-за высокой стоимости серебро применяется для обеззараживания и консервации небольших объемов питьевой воды в системах автономного жизнеобеспечения. Метод не используется для воды с большим содержанием взвешенных органических веществ и ионов хлора. Озонирование основано на окислении органических веществ и других загрязнений воды озоном О3, являющимся сильным окислителем. Бактерицидные свойства озона обусловлены присутствием в воде атомарного кислорода и свободных короткоживущих радикалов и OH, которые образуются при разложении озона в воде. Показателем эффективности озонирования является остаточный озон в воде (0,1-0,3 мг/л). Преимущества метода состоят в том, что озон улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает надежное обеззараживание воды при малом времени контакта - до 10 мин. Однако высокая энергоемкость процесса получения озона затрудняет широкое внедрение этого метода.

Физические (нереагентные) методы обеззараживания воды: кипячение, обработка ультрафиолетовым (УФ) облучением, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами - применяются в зависимости от конкретных целей и условий обработки воды. Нереагентные методы обеззараживания имеют преимущества перед реагентными: они не изменяют химического состава воды и не приводят к образованию токсичных веществ, не ухудшают органолептических свойств, имеют широкий диапазон бактерицидного действия, так как действуют непосредственно на структуру микроорганизмов.

При местном водоснабжении наиболее надежным методом обеззараживания воды является кипячение