Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

А.А. Касьяненко
Современные методы оценки рисков в экологии

Учебное пособие. – М.: Изд-во РУДН 2008. – 271 с.

Предыдущая

Глава 3. Качество окружающей среды

3.4. Качество водной среды

3.4.3. Показатели качества водной среды

Для оценки качества вод, степени их чистоты или загрязнённости и возможности водопользования для тех или иных нужд применяются три группы показателей качества воды: физико-химические, биологические и органолептические (табл. 3.17).

К физико-химическим показателям качества воды относятся: содержание в ней солей, металлов, сухой остаток, жёсткость, кислотность.

Таблица 3.17

Характеристики качества вод

Физико-химические

Биологические

Органо-лептические

Сухой остаток

Мутность

Химические вещества

Жёсткость

Температура

Растворённый кислород

Химическая потребность кислоода

Число бактерий

Число микроорганизмов

Органические вещества

Биологическая потребность  кислорода

Запах

Вкус

Цвет

Прозрачность

Биологические показатели качества характеризуют количество бактерий и микробов, количество органических примесей, биологический показатель качества (БПК).

Органолептические показатели качества воды – это её вкус, цвет, запах, прозрачность.

Показатели качества вод, используемых для разных нужд, имеют существенные различия.

3.4.3.1. Физико-химические показатели качества воды

Охарактеризуем более подробно физико-химические показатели качества воды.

Сухой остаток воды – это соли и вещества, которые остаются после её выпаривания. В воде источника и питьевой воде он не должен превышать 1 000 мг на литр. Более высокое содержание солей, если оно не обусловлено геологическими особенностями, даёт основание полагать, что соли поступают в водоём вместе с промышленными стоками.

Мутность определяют с помощью мутномера, в котором исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором, приготовленным из инфузорной земли или каолина на основе дистиллированной воды. Мутность воды выражают в мг/л взвешенного вещества.

Жёсткость воды зависит от содержания солей кальция и магния, главным образом двууглекислых. Различают три вида жёсткости: общую, постоянную и устранимую.

Общая жёсткость воды – это жёсткость сырой воды, обусловленная содержанием всех соединений Са и Mg, независимо от того, с какими анионами они связаны.

Постоянная жёсткость – это жёсткость воды после одночасового кипячения, зависящая от присутствия солей Са и Mg, не дающих осадка при кипячении (сульфаты и хлориды).

Устранимая жёсткость – это жёсткость воды, которая устраняется при кипячении, что связано с превращением бикарбонатов в нерастворимые соединения (монокарбокаты), которые выпадают в осадок.

Жёсткость измеряется в градусах или миллиграмм-эквивалентах.

За один градус жёсткости принимается количество солей Са и Mg эквивалентное 10 мг СаО, в одном литре воды:

1° жёсткости = 10 мг СаО в литре воды;

1 мг экв СаО – 28 мг/л СаО;

1 мг экв СаО s 2,8° жёсткости.

Мягкой считается вода, имеющая жёсткость менее 10°, т.е. менее 100 мг СаО в 1 литре воды, умеренно жёсткой – от 10° до 20°, жёсткой – более 20°.

Очень жёсткая вода может оказывать на желудок человека послабляющее действие. Косвенное влияние жёсткой воды состоит в худшей усваиваемости организмом пищи: овощей, мяса, бобовых, которые плохо провариваются в жёсткой воде. При использовании жёсткой воды в промышленности происходит быстрое засорение труб осадками.

Важнейшим показателем качества воды является её кислотность или  рН. Кислотность характеризует активность и определяется концентрацией ионов водорода. Чем меньше значение показателя, тем более кислой является вода.

Концентрация ионов водорода в дистиллированной воде при температуре 25оС равна 1∙10-7 моль/л.

pH равно десятичному логарифму величины обратной активности иона водорода и рассчитывается по формуле (3.17):

pH = - log V(H+),                                                   (3.17)

где V(H+) есть концентрация ионов водорода (моль/л).

рН атмосферной воды находится в пределах от 5 до 6 ед. рН. Под влиянием абсорбированных углекислого газа, окислов серы и азота (особенно в промышленных районах) атмосферная вода может становиться кислой и её рН понижается до 4 – 5 ед. рН. Для питьевой воды, как видно из табл.3.18, показатель рН находится в пределах от 6,5 до 8,5 ед. рН. Кислую реакцию вода приобретает при загрязнении её промышленными и другими сточными водами, содержащими кислоты и их соли.

Количество растворённого кислорода зависит от температуры воды  и барометрического давления. В чистых открытых водоёмах при температуре + 5+15°С содержание кислорода составляет 3 – 6 мг/л, при сильном загрязнении оно снижается до нуля за счёт поглощения его водной фауной и загрязняющими воду органическими веществами.

Таблица 3.18

Шкала кислотности

pH

0

1

2

3

4

5

6

7

концентрация H+, моль/л

1

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

10-6

 

10-7

pH

8

9

10

11

12

13

14

концентрация H+, моль/л

10-8

10-9

10-10

10-11

10-12

10-13

10-14

Косвенными показателями является окисляемость воды, характеризуемая химической потребностью кислорода (ХПК), и биологической потребностью кислорода (БПК).

ХПК характеризует расход кислорода на окислительно-восстановительные процессы в воде, обусловленные её загрязнением химическими веществами (без учёта его расхода на биологические процессы, т.е. процессы, связанные с потреблением кислорода живыми организмами).

3.4.3.2. Биологические показатели качества воды

Биологические показатели качества воды можно разделить на прямые и косвенные. Прямые показатели – это общее число бактерий и количество кишечных палочек. Загрязнение микрофлорой характеризуется так называемый микробным числом, т.е. количеством бактерий в 1 мл воды.

Загрязнение кишечной палочкой выражается коли-индексом, определяющим количество кишечных палочек в 1 мл воды. Их значения для питьевой воды приведены в табл. 4.34. При эффективном обеззараживании в водопроводной воде микробное число не превышает 100 в 1 мл. В воде артезианских скважин оно не превышает 10-30, в воде незагрязнённых колодцев 300 – 400, а в воде сравнительно чистых водоёмов 1 000-1 500 в 1 мл. Коли-индекс после обеззараживания питьевой воды должен быть не более 3, в артезианских скважинах – менее 2, в колодцах – не более 10.

Окисляемость воды косвенно указывает на общее содержание в ней свежих органических веществ (мочевины, аминокислот и т.п.) и характеризуется биологической потребностью кислорода (БПК).

С ростом концентрации органических веществ в воде окисляемость повышается. Для артезианских вод окисляемость не превышает 2 – 4 мг/л O2 для открытых водоемов – 4 – 7 мг/л O2.

БПК характеризует загрязнение воды источника нестойкими органическими веществами. Существует способ учёта потребления кислорода за определённый срок хранения воды.

За критерий оценки биохимической потребности кислорода принимают величину уменьшения количества растворённого в воде кислорода в течение пяти суток при температуре + 20 °С (БПК5).

В воде водоёмов с чистой водой за этот срок содержание кислорода уменьшается не более чем на 1 – 2 мг/л. В воде сильно загрязнённых источников через пять суток отмечается полное исчезновение кислорода.

Коэффициент накопления в гидробионтах Кн определяют по формуле (3.18)

,                                         (3.18)

где Сгидробионт – концентрация в гидробионтах;  Свода – концентрация в воде.

При оценке состояния водных экосистем достаточно надёжными показателями являются характеристики состояния и развития всех экологических групп водного сообщества.

Из гидробиологических показателей качества в России нашёл наибольшее применение индекс сапробности водных объектов, который рассчитывают исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов, представленных в различных водных сообществах  (фитопланктоне, перифитоне). Индекс сапробности определяют по формуле (3.19)

,                                                 (3.19)

где si– значение сапробности гидробионта, которое задаётся специальными таблицами, hi – относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения микроскопа); n – число выбранных индикаторных организмов.

3.4.3.3. Органолептические показатели качества воды

К основным органолептическим показателям воды относятся запах, вкус, прозрачность и цвет воды.

Запах воды определяется при обычной температуре и при нагревании до 60 °С. Качественно запах характеризуется как: «хлорный», «землистый», «болотный», «нефтяной», «ароматический», «непреодолимый» и т.п. Качественно запах оценивается по пятибалльной системе, которая является общепринятой также для обозначения запаха воздуха, вкуса и запаха воды и пищевых продуктов (табл. 3.19).

Таблица 3.19

Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды

Баллы

Интенсивность запаха и привкуса

Характеристика интенсивности

0

1

2

3

4

5

Нет

Очень слабый

Слабый

Заметный ( средний )

Отчётливый ( сильный )

Очень сильный

Отсутствие ощущения запаха или привкуса

Запах или привкус не поддающиеся охарактериз-ованию, но определяемые в лаборатории опытным путём

Запах или привкус, не привлекающие внимания потребителя но обнаруживаемые, если обратить на них внимание

Запах или привкус, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде неодобрительно

Запах и привкус, привлекающие внимание и делающие воду неприятной для питья

Запах и привкус настолько сильны, что делают воду непригодной для питья

Вкус воды определяется только при уверенности, что она безопасна (отсутствуют ядовитые вещества и бактериальное загрязнение). Вкус характеризуют как: солоноватый, горький, кислый, сладкий. Говорят также, что вода имеет привкус: рыбный, металлический, неопределённый и т.д. Интенсивность привкуса оценивают в баллах. При определении привкуса и вкуса воды ею ополаскивают рот (примерно 10 мл) и не проглатывают.

Прозрачность воды определяют по печатному шрифту Снелла. Исследуемую воду взбалтывают и доверху наливают в бесцветный цилиндр, имеющий по высоте градуировку в сантиметрах и слабо-наклонный книзу отвод с краном. Дно цилиндра прозрачное. Шрифт подкладывают под дно цилиндра и пробуют различить буквы сквозь столб воды. Высота столба в сантиметрах указывает на степень прозрачности. Прозрачность воды характеризует наличие в ней взвешенных веществ и служит важным признаком её доброкачественности. Питьевая вода должна иметь прозрачность не менее 30 см.

По цвету вода определяется как бесцветная, слабо-жёлтая, буроватая и т.п. путём сравнения профильтрованной воды с равным объёмом дистиллированной окрашенной воды (не менее 40 мл).

Контрольные вопросы и задачи

1.  Что представляет собой чистая вода и каковы её основные свойства?

2.  Что такое загрязнение воды и каковы его последствия?

3.  Какие показатели качества называются физико-химическими и каковы их значения для различных видов воды?

4.   Что такое кислотность, окисляемость, жёсткость, растворённый кислород?

5.  Как влияют на качество воды примеси металлов, солей, кислот, аммиака; фтор, органические вещества?

4.  Что такое ХПК, БПК, БПК5?

5.  Что такое микробное число и коли-индекс?

6.  Каковы основные органолептические показатели качества воды и как они определяются?

7.  Как вы оцениваете вкус воды?

8.  Какие запахи вы считаете приятными и какие неприятными?

9.  Как вы оцениваете, какую часть мироощущения теряет человек, когда
перестаёт ощущать запахи?

10. Какую роль играют запахи в мире животных и растений?

11. Как определяется индекс сапробности?

12.Что такое индекс разнообразия и как он определяется?

Предыдущая