Санитарно-топографическое обследование водоисточника

МЕТОДЫ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДЫ

Методические указания к лабораторно-практическим занятиям

Новосибирск 2003

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДЫ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДЫ

Методические указания к лабораторно-практическим занятиям

Новосибирск 2003

Кафедра экологии животных

Методы санитарно-гигиенических исследований воды: Методические указания к лабораторно-практическим занятиям / Новосиб. гос. аграр. ун-т; Сост.: Е.И. Герб, А.А. Пермяков,
А.Г. Незавитин. –Новосибирск, 2003. –22 с.

Под общей редакцией доктора биологических наук,
профессора А.Г. Незавитина.

В методических указаниях приведены наиболее распространенные методы санитарно-гигиенических исследований, а также очистки, улучшения и обеззараживания питьевой воды.

Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по специальностям «Ветеринария» и «Зоотехния».

Утверждены методическими комиссиями зооинженерного факультета, Института заочного образования и повышения квалификации Новосибирского государственного аграрного университета (протокол №6 от 13 февраля 2003 года).

Рецензент д-р с.-х. наук, проф. А.И. Желтиков

© Новосибирский государственный аграрный университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ

При оценке воды в животноводстве руководствуются
ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».

Питьевая вода в животноводстве должна быть безопасной в эпизоотическом отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Качество воды устанавливают на основании санитарно-топографичес­кого обследования водоисточника, определения физических свойств, данных лабораторного анализа воды.

Цель методических указаний:

1. Ознакомление студентов с санитарно-гигиеническими требованиями к питьевой воде по ГОСТ 2874-82.

2. Изучение методов санитарно-гигиенического исследования воды.

САНИТАРНО-ТОПОГРАФИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ВОДОИСТОЧНИКА

Пригодность источника для питьевого водоснабжения устанавливают на основе:

1. Санитарного состояния места водозабора и самого источника водоснабжения.

2. Качества воды в источнике водоснабжения.

3. Наличия возможных стоков в водоисточнике (талые воды, сточные воды населенного пункта, животноводческих и промышленных объектов).

4. Наличия охранно-предупредительных мер по загрязнению и заражению водоисточника.

ВЗЯТИЕ ПРОБЫ ВОДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Пробы воды из открытых водоисточников берут батометром (рис. 1) или стеклянной бутылью с притертой пробкой. Объем пробы зависит от цели исследования. Для полного санитарно-химического анализа берут 5 л воды, для краткого – 1-2 л, при анализе на месте (у источника) – 0,5 л. Бутыль должна быть чисто вымыта, перед исследованием ополоснута водой, предназначенной для исследований. Пробы воды надежно закрывают пробками.

К пробе прилагают сопроводительное письмо, в котором указывают: наименование источника и его местонахождение, дату взятия пробы (год, месяц, число и час), место и точку взятия пробы, метеоусловия, температуру воды, цель исследования, место работы, должность и подпись лица, взявшего пробу воды.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЫ

Полевые методы анализа включают определения следующих показателей: запаха, вкуса, цветности, мутности, температуры, рН, нитратов, нитритов, хлоридов, сульфатов, общей жесткости, железа, фтора, ионов аммония, суммы металлов (цинк, медь, свинец).

Исследования проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 1030-81 «Вода хозяйственно-питьевого назначения. Полевые методы анализа».

Температура воды. Температуру воды определяют термометром с делениями 0,1ºС. Используют ртутные, электрические термометры и термоэлементы.

Запах воды. Для определения запаха 150-200 мл воды наливают в стеклянную колбу, закрывают ее пробкой, взбалтывают после чего пробку открывают и нюхают. Интенсивность запаха оценивают по ГОСТ 3351-74 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности». Запах определяют не позднее чем через 2 ч после отбора пробы. При обнаружении запахов выясняют их происхождение: естественное или искусственное (фенола, хлора, нефти, сероводорода и т. д.).

Вкус воды. Вкус воды определяют при отсутствии подозрений на ее загрязненность (бактериальную или химическую). Органолептически определяют характер и интенсивность вкуса и привкуса. Вкус воды может быть кислый, соленый, горький, сладкий; привкусы – железистый, хлорный, вяжущий, терпкий, рыбный, щелочной и др. Интенсивность вкуса и привкуса определяют и оценивают при температуре воды 20ºС по пятибалльной шкале.

Прозрачность воды. Хорошая питьевая вода должна быть прозрачной, не имеющей взвешенных частиц. Определяют прозрачность методом сравнения: в одинаковые цилиндры наливают исследуемую и дистиллированную воду. Исследуемую воду оценивают как прозрачную, слабопрозрачную, слабоопалесцирующую, слабомутную, мутную и сильномутную.

В полевых условиях прозрачность можно определить методом диска: в открытом водоеме белый диск диаметром 20 см опускают при помощи мерной веревки на определенную глубину. Вода считается прозрачной, если диск виден на глубине не менее 60 см.

В лабораторных условиях прозрачность воды определяют в специальном цилиндре с плоским дном и краном внизу. Цилиндр имеет деления в сантиметрах. Цилиндр наполняют исследуемой водой и под дно подкладывают специальный шрифт Снеллена №1 (высота букв 2,5 см). Исследуемую воду постепенно сливают и смотрят через толщу воды на шрифт. Вода постепенно выливается до тех пор, пока буквы шрифта не станут хорошо видны.

При высоте столба 30 см и более вода считается прозрачной, при высоте от 20 до 30 см – слегка мутной, от 10 до 20 см – мутной. Вода с прозрачностью менее 10 см считается непригодной для питья без предварительного осветления.

Прозрачность воды можно определить при помощи кольца (рис. 2). Это упрощенный и наиболее доступный метод. Заключается он в том, что из медной или железной проволоки сечением 1 мм, окрашенной лаком в черный цвет, делают кольцо диаметром 1-1,5 см. Длина проволоки с кольцом должна быть 45 см. Проволоку с кольцом опускают в исследуемую воду, налитую в цилиндр, бутыль или другой прозрачный сосуд, на глубину, при которой контуры кольца не видны. После этого кольцо медленно поднимают до тех пор, пока оно не станет видимым. Толщину (глубину) воды до конца измеряют сантиметровой линейкой или лентой.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ

Химическими исследованиями воды определяют ее солевой состав, содержание веществ антропогенного характера, а также наличие токсических примесей.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИИ ВОДЫ (рН)

В полевых условиях реакцию воды определяют по изменению цвета красной и синей лакмусовой бумажки. Посинение красной свидетельствует о щелочной реакции (рН>7,0), покраснение синей – реакции кислой (Р<7,0).

Для определения рН воды от 2,0 до 10,0 можно использовать универсальный индикатор в форме порошка, раствора или пропитанные индикатором бумажные полоски.

Для приготовления индикатора берут 50 мл абсолютного спирта, в котором растворяют 0,01 г фенолфталеина, 0,02 г метилрота, 0,03 г диметиламинобензола, 0,04 г бромтимолбляу, 0,05 г тимолбляу. Затем в жидкость добавляют 0,1 н. раствор NaOH до ясного зеленого окрашивания (от капли до 1 мл).

Для определения рН 2 мл исследуемой воды наливают в фарфоровую чашку и добавляют две капли универсального индикатора. В зависимости от рН воды она приобретает разный цвет: при рН 2 – красный, при рН 4 – оранжевый, при рН 6 – желтый, при рН 8 – зеленый, при рН 10 – синий. Согласно ГОСТ 2874-82, рН воды должна быть в пределах 6,0-9,0.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ

Жесткость воды обусловливается в основном наличием углекислых, хлористых, серно-кислых, фосфорно-кислых, азотно-кислых солей кальция и магния.

Жесткость воды может служить показателем загрязнения ее органическими веществами. В результате распада органических веществ образуется углекислота, которая может выщелачивать из почвы соли кальция и магния.

Различают три вида жесткости: общую, устранимую (карбонатную) и постоянную.

Общая жесткость обусловлена наличием в воде суммарного количества солей (мг-экв/л).

Устранимая (карбонатная) жесткость обусловлена гидрокарбонатами и карбонатами кальция и магния, устранимыми при кипячении.

Постоянная жесткость – жесткость воды, остающаяся после часового кипячения.

Жесткость воды выражается в миллиграмм-эквивалентах растворимых солей кальция и магния в 1 литре ( 1 мг-экв/л жесткости соответствует 20,04 мг кальция или 12,16 мг магния).

Согласно ГОСТ 2874-82, общая жесткость питьевой воды составляет 7 мг-экв/л, предельно допустимая – 10 мг-экв/л.

Для поения животных допустимо использовать воду с жесткостью (мг-экв/л): для крупного рогатого скота – 10-18, овец – 20-25, свиней – 8-14, лошадей – 10-15.

Жесткость воды ранее выражалась в градусах, 1 мг-экв/л равен 2,8º жесткости.

Для определения жесткости воды доступными методами используют следующие реактивы и посуду: 0,1 н. раствор HCl, щелочнe. смесь, состоящую из равных частей 0,1 н. раствора Na₂CO₃ и 0,1 н. раствора NaOH, 0,2%-й раствор метилрота, мерные пипетки на 2, 5, 10 мл, конические колбы емкостью 150-250 мл, мерный цилиндр или пипетку на 100 мл.

Определение устранимой (карбонатной) жесткости. В колбу наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2 капли метилрота и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до появления слабо-розового окрашивания.

Расчет проводят по формуле

,

где карбонатная жесткость, мг-экв/л;

количество 0,1 н. раствора HCl, израсходованной на титрование, мл; титр соляной кислоты;

объем исследуемой воды, мл.

Определение общей жесткости воды. В ту же колбу с водой, уже оттитрованной, добавляют 20 мл щелочной смеси (равных частей 0,1 н. раствора Na₂CO₃ и 0,1 н. NaOH) и кипятят 3 минуты. Жидкость охлаждают, переливают в мерный цилиндр (или колбу на 200 мл), доливают дистиллированную воду до объема 200 мл, перемешивают и фильтруют.

В колбу наливают 100 мл фильтрата, добавляют 2 капли индикатора метилрот и титруют 0,1 н. соляной кислотой до слабо-розового окрашивания.

Расчет проводят по формуле

,

где общая жесткость, мг-экв/л;

количество щелочной смеси, мл;

количество 0,1 н. раствора HCl, израсходованной на титрование, мл;

множитель, поскольку для титрования было взято только 100 мл воды.

Постоянная жесткость представляет собой разность между общей и карбонатной жесткостью.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРИДОВ

Хлориды могут свидетельствовать о косвенном загрязнении воды органическими отходами животноводства.

Качественное определение основано на осаждении хлоридов азотно-кислым серебром.

В пробирку наливают5 мл исследуемой воды, подкисляют 2-3 каплями азотной кислоты (исключая из реакции углекислые и фосфорно-кислые соли). Прибавляют 3 капли 10%-го раствора азотно-кислого серебра и определяют степень помутнения воды. Образование слабой белой мути (хлопьев) указывает на то, что в исследуемой воде около 1-10 мг/л хлоридов, сильной мути – 10-15 мг/л, медленно осаждающихся крупных хлопьев – 50-
100 мг/л, белого творожистого осадка – более 100 мг/л.

Количественное определение хлоридов основано на их осаждении титрованным раствором азотно-кислого серебра, 1 мл которого связывает 1 мг хлоридов.

В две колбы наливают по 100 мл исследуемой воды, прибавляют по 15 капель индикатора хромово-кислого калия. Воду в одной из колб титруют раствором азотно-кислого серебра до перехода желтого цвета в оранжево-бурый. При титровании обе колбы ставят рядом и постоянно сравнивают окраску. Записывают расход азотно-кислого серебра и делают расчет по
формуле:

,

где количество хлора, мг/л;

количество азотно-кислого серебра, израсходованного на титрование 100 мл исследуемой воды, мл;

множитель для приведения объема к 1 л.

Приготовление титрованного раствора серебра (1 мл раствора серебра осаждает 1 мг хлора). Берут навеску 4,7910 г нитрата серебра и растворяют в 1 л дистиллированной воды (раствор хранят в стеклянной посуде желтого цвета).

Приготовление индикатора хромовокислого калия. В небольшом количестве дистиллированной воды растворяют 50 г нейтрального хромата калия, прибавляют нитрат серебра до образования легкого красного осадка. Через 1-2 дня фильтруют и доводят объем фильтрата до 1 л дистиллированной водой.

В питьевой воде по ГОСТ 2874-82 содержание хлоридов допускается до 350 мг/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАТОВ

Сульфаты могут быть косвенным показателем загрязнения водоисточников промышленными сточными водами.

Качественное определение сульфатов основано на учете степени помутнения воды от сульфата, образующегося при взаимодействии сульфат-иона с хлоридом бария.

В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, подкисляют 2 каплями 10%-го раствора HCl, прибавляют 5 капель 5%-го раствора хлористого бария (10 г BaCl₂ растворяют в 200 мл дистиллированной воды, нагревая до кипячения).

При наличии сульфатов появляется белая муть из нерастворимого в кислотах сернокислого бария (BaSO₄), по которой определяют приблизительное содержание сульфатов в воде. При этом руководствуются следующими показателями: слабая муть, появляющаяся через 1-2 минуты, указывает на содержание сульфатов от 1 до 10 мг/л; слабая муть, появляющаяся сразу, свидетельствует о содержании 10-100 мг/л; сильное помутнение – 100-500 мг/л; появление осадка на дне пробирки указывает на наличие в воде более 500 мг/л сульфатов.

Согласно ГОСТ 2874-82, содержание сульфатов в питьевой воде не должно превышать 500 мг/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ

Азотсодержащие вещества являются показателем загрязнения воды сельскохозяйственными и промышленными стоками.

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АММИАКА

В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 2-3 капли реактива Несслера. При наличии в воде аммиака или его солей вода окрашивается в желтый или оранжевый цвет.

На основании качественного определения можно дать количественную характеристику.

В воде допускаются лишь следы аммиака (0,1 мг/л)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРИТОВ

Метод основан на образовании яркоокрашенных азотсоединений при взаимодействии в кислой среде нитратов с реактивом Грисса.

Качественное определение нитритов. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 мл реактива Грисса. Затем пробирку нагревают на водяной бане в течение 5-10 минут при 70…80ºС. Появление розовой окраски различной интенсивности свидетельствует о наличии в воде нитритов. По интенсивности окрашивания воды можно приблизительно определить количество нитритов.

В воде допустимо содержание лишь следов нитритов (0,002-0,003 мг/л).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТОВ

Приближенный метод количественного определения нитратов основан на том, что азотно-кислые соли переводятся раствором фенола в серной кислоте в пикриновую кислоту, которая при добавлении аммиака переходит в нитрат аммония желтого цвета.

Приготовление сульфофенолового реактива. В колбу на 150 мл вносят 3 г кристаллического фенола и 20 мл серной кис­лоты плотностью 1,84 г/см³. Колбу закрывают пробкой, в которую вставлена длинная стеклянная трубка, заканчивающаяся сверху капилляром (для предотвращения попадания водяных паров) и нагревают на водяной бане при 100ºС в течение 6 ч.

В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 1 мл сульфофенолового реактива из пипетки так, чтобы капли падали на поверхность воды. Контролем служит пробирка с дистиллированной водой. Пробирки взбалтывают, через 20 минут определяют содержание нитратов по таблице.

По ГОСТ 2874-82 в питьевой воде нитратов должно содержаться не более 45 мг/л.