Показатели качества воды. Примеси в природных и сточных водах могут быть во взвешенном

Примеси в природных и сточных водах могут быть во взвешенном, коллоидном или растворенном состояниях.

Примеси во взвешенном состоянии представляют собой суспензии и эмульсии. Они кинетически неустойчивы и находятся во взвешенном состоянии вследствие гидродинамического воздействия течения потока.

Примеси в коллоидном состоянии представляют собой гидрофобные частицы, которые могут быть природного или антропогенного происхождения.

Концентрация отдельных примесей в воде определяет её свойства, т.е. качество воды. Различают показатели качества воды: физические, химические, биологические и бактериологические.

Физические показатели. К ним можно отнести показатели: содержание взвешенных веществ, цветность, запах и вкус. Эти показатели характеризуются как общесанитарные.

Взвешенные вещества содержатся в природных и сточных водах; они могут быть минерального и органического происхождения. Эти вещества характеризуют наличие в воде суспензированных частиц песка, глины, ила, планктона и др. В зависимости от размеров отдельных частиц и их плотности взвешенные вещества могут выпадать в виде осадка, всплывать на поверхность воды или оставаться во взвешенном состоянии.

Цветность воды (окраска) обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот и других органических соединений.

Запах и вкус воды могут быть естественными или искусственными. Количественно запах и вкус воды оцениваются по пятибалльной шкале: 0 – отсутствие запаха и вкуса; 1 – очень слабый;2 – слабый; 3 – заметный; 4 – отчетливый; 5 – очень сильный.

Химические показатели. Эти показатели условно длят на пять групп: главные ионы, растворённые газы, биогенные вещества, микроэлементы и органические вещества.

Главные ионы. Наиболее распространённые в природных водах катионы: и анионы . Содержание главных ионов в пресных водах составляет 90 – 95 % от общего солесодержания.

Главные ионы определяют один из основных показателей качества природных вод – жесткость. Жесткость воды (ЖВ) – совокупность свойств воды, обусловленная наличием в ней преимущественно катионов (кальциевая ЖВ) и (магниевая ЖВ). Сумма концентраций и называются общей ЖВ. Она складывается из карбонатной ( ) (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной ( ) (постоянной) ЖВ. Карбонатная ЖВ вызвана наличием в воде гидрокарбоната кальция и магния, некарбонатная – наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов. Карбонатная жесткость отвечает той части катионов и , которая эквивалентна содержащимся в воде анионам , некарбонатная – анионам , и др.

В России ЖВ выражают в ммоль-экв/л. 1 ммоль-экв/л соответствует 20,04 мг/л катионов или 12,61 мг/л катионов .

В других странах для выражения жесткости воды часто используют так называемые градусы жесткости. Например, немецкий 1º жесткости соответствуют 0,01 г СаО в 1 л воды и равен 0,357 ммоль-экв/л.

Общую жесткость ( )воды можно вычислить по формуле:

Различают воду мягкую (общая жесткость до 2 ммоль-экв/л), средней жесткости (2-10 ммоль-экв/л) и жесткую (больше 10 ммоль-экв/л).

Растворенные газы. Среди них определённое значение имеют кислород, оксид углерода (IV) и сероводород.

В воде поверхностных водоёмов содержание кислорода определяется поступлением его из воздуха и в результате фотосинтеза. В зимний период концентрация кислорода в воде водоемов резко уменьшается из-за отсутствия реаэрации и в связи с поступлением только подземных вод. Почти не содержащих кислорода. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры воды.

Основным источником оксида углерода (IV) в поверхностных водах являются биохимические процессы распада органических веществ и попадание его в водоёмы с подземными одами. Концентрация его в воде зависит от солесодержания, рН, температуры и др.

Сероводород в природных водах может быть органического (продукт распада органических соединений ) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождения. Наличие сероводорода в воде способствует коррозии металла и может вызвать зарастание трубопроводов.

Биогенные вещества. К этой групп относят соединения, необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образуемые ими в процессе обмена веществ. Это в первую очередь минеральные и органические соединения азота. А также фосфора.

Микроэлементы. Содержание этих элементов в воде составляет мене 1 мг/л. Микроэлементы в природных водах могут находиться в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвесей; могут входить в состав минеральных и органических комплексов. Для питьевой воды важное гигиеническое значение имеют соединения йода и фтора.

Органические вещества. В природных водах они бывают в виде гумусовых соединений, которые образуются при разложении растительных остатков. Органические примеси сточных вод вследствие их многообразия. Сложности и трудности анализа непосредственно не определяются.

Для характеристики степени загрязнения воды органическими соединениями применяют косвенный метод – окисляемость воды.

Окисляемость воды – количество кислорода в миллиграммах, необходимое для окисления примесей, содержащихся в 1 (л) воды. Различают химическое потребление кислорода (ХПК) и биохимическое потребление кислорода (БПК).

ХПК – величина, характеризующая общее содержание в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильным окислителем. Образующиеся в водоёме и поступающие в него извне, органические вещества весьма разнообразны по своей химической природе и свойствам, в том числе по устойчивости к воздействию разных окислителей. Наиболее полное окисление достигается дихроматом калия.

Применявшийся раньше метод перманганатного окисления совершенно непригоден для анализа сточных вод (в анализе природных вод его ещё используют).

БПК – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях в результате происходящих в воде биологических процессов (аэробный – способный жить и развиваться только в присутствии кислород). Окислительный процесс в этих условиях осуществляется за счёт микроорганизмов, использующих органические компоненты в качестве пищи.

Полным БПК считается количество кислорода, требуемое для окисления органически веществ до начала процесса нитрификации ( ), т.е. превращения аммонийных ионов в нитритионы и потом в нитрат-ионы. В лабораторных исследованиях наряду с Полным БПК определяется биохимическая потребность в кислороде в течение пяти суток - . Для воды водоемов у пунктов питьевого водопользования - не более 3мг/л (ХПК – не более 15 мг/л).

Активная реакция воды является показателем кислотности или щелочности. Количественно она характеризуется концентрацией водородных ионов. Для нейтральной среды рН 7, для кислой – меньше 7, для щелочной – больше 7. Активная реакция природных вод находится в пределах 6, - 8,5; рН сточных вод колеблется в больших пределах в зависимости от происхождения.

Биологические показатели. Эти показатели качества воды главным образом присущи природным водам. Основные из таких показателей – гидробионты и гидрофлора.

Гидробионты подразделяются на планктон – обитатели, пребывающие в толще воды от дна до поверхности; benios – обитатели, находящиеся на дне водоёма, neision – организмы, населяющие поверхностную плёнку воды.

Гидрофлора водных объектов определяется макро- и микрофитами. К первым относится высшая водная растительность, а ко вторым – водоросли. При отмирании и разложении макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшая органолептические (запах и вкус) показатели качества воды. Микрофиты поглощают углекислоту и продуцируют кислород.

Бактериологические показатели. Эти показатели качества воды характеризуют безвредность воды относительно присутствия болезнетворных микроорганизмов.

Важным бактериологическим показателем является содержание бактерий группы кишечной палочки в 1л воды, которое определяет величину коли-индекса. Наименьший объём воды, приходящийся на одну кишечную палочку, называют коли-тит-ром. Общее число микроорганизмов в 1 мл питьевой воды должно быть не выше 100, число бактерий группы кишечных палочек (коли-индекс) – не более 3.