Министерство здравоохранения Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Саратовский государственный медицинский университет имени В.И.Разумовского» Министерства здравоохранения Российской Федерации
(ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России)
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ И ЭКОЛОГИИ
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ДИСЦИПЛИНА: ГИГИЕНА
ТЕМА: Гигиеническая оценка качества воды источников
водоснабжения
САРАТОВ 2020
Конспект занятия.
Качество питьевой воды во многом определяется состоянием водоисточника. При выборе водоисточника обращают внимание на ряд характеристик. Важнейшими гигиеническими характеристиками источника водоснабжения являются качество воды,
подверженность влиянию природных и социальных (техногенных) факторов и степень
санитарной надежности источника, т.е. устойчивость к влиянию природных и антропогенных факторов. Кроме того, большое значение для характеристики источника имеют его водообильность (дебит), соотнесенная с предполагаемыми потребностями в воде, а также доступность источника.
Для обеспечения высокого уровня качества питьевой воды необходимо выполнение ряда обязательных условий, таких как: 1) соответствующее качество воды источника централизованного водоснабжения; 2) создание благоприятной санитарной ситуации вокруг источников и самой системы водоснабжения (водопровода).
В качестве источников водоснабжения могут быть использованы подземные и поверхностные источники водоснабжения.
К поверхностным источникам питьевого водоснабжения относят реки, озера,
водохранилища и каналы. Общими свойствами поверхностных водоисточников являются:
1)низкая минерализация;
2)большое количество взвешенных частиц;
3)высокий уровень микробного загрязнения;
4)колебания расхода воды в зависимости от времени года и метеорологических
условий;
5)чрезмерное развитие микроскопических водорослей (т. ч. цветение, ухудшающее органолептические свойства воды и придающее ей аллергическое действие);
6)интенсивное техногенное загрязнение в результате сброса промышленных и сельскохозяйственных сточных вод.
Большое значение для надежной эксплуатации имеет выбор места расположения водозабора. Вода открытых водоисточников в 100 % случаев нуждается в обработке.
Подземные водоисточники в зависимости от глубины залегания и отношения к породам делятся на: 1) почвенные; 2) грунтовые; 3) межпластовые.
Почвенные воды залегают наиболее близко к поверхности земли (2—3 м), что приводит к быстрому загрязнению, поэтому в санитарном отношении они крайне ненадежны, что ограничивает их использование в качестве источника водоснабжения. Они обильны весной,
летом пересыхают, зимой промерзают. Качество вод определяется загрязненностью
атмосферных осадков. Количество этих вод сравнительно невелико, органолептические свойства неудовлетворительные.
Грунтовые воды - расположены в 1-ом от поверхности водоносном горизонте (от 10— 15 м до нескольких десятков метров). Питание этих горизонтов осуществляется в основном за счет фильтрации атмосферных осадков. Режим питания не постоянен. Атмосферные осадки фильтруются через большую толщу грунта, поэтому в бактериальном отношении эти воды чище, чем почвенные, но еще не всегда надежны. Грунтовые воды имеют более или менее стабильный химический состав, могут содержать значительное количество двухвалентного железа, которое при подъеме воды наверх переходит в трехвалентное
(бурые хлопья). Грунтовые воды могут использоваться для децентрализованного, местного водоснабжения, так как мощность их невелика.
Межпластовые подземные воды лежат глубоко в водоносном горизонте, залегающем
(до 100 м) между двумя водонепроницаемыми пластами, один из которых — нижний — водонепроницаемое ложе, а верхний — водонепроницаемая кровля. Поэтому они надежно изолированы от атмосферных осадков и грунтовых вод (рис.1). Это предопределяет свойства воды, в частности ее бактериальный состав. Эти воды могут заполнить все пространство между пластами (как правило, глиняными) и испытывают гидростатическое давление. Это так называемые напорные, или артезианские, воды. Качество артезианских вод по физическим и органолептическим свойствам вполне удовлетворительно. Надежны такие воды и в бактериальном отношении, они имеют стабильный химический состав. В
таких водах, как указывалось выше, нередко находят сероводород (результат действия микробов на сернистые соединения железа) и аммиак, в них мало кислорода, отсутствуют гуминовые вещества.
Рис.1 Схема расположения подземных водоносных слоев.
Выбор источника водоснабжения проводится путем технико-экономического сравнения вариантов при приоритете гигиенических характеристик, т.е. качество воды источника водоснабжения в совокупности с адекватно применёнными методами обработки должно гарантировать получение воды, соответствующей требованиям СанПиН по воде питьевой.
Требования к качеству воды источников согласно ГОСТ 2761-84. «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора» представлены санитарными показателями. Согласно этим показателям подземные водоисточники делят на 3 класса (таблица №1).
Таблица №1
Показатели качества воды и классы подземных источников водоснабжения
Определяемые |
|
Предельный уровень по классам |
|
показатели |
|
|
|
|
|
|
|
|
1-й класс |
2-й класс |
З-й класс |
|
|
|
|
Мутность (мг/дм) не более |
1,5 |
1,5 |
10 |
|
|
|
|
Цветность (градусы) |
20 |
20 |
50 |
|
|
|
|
Водородный показатель |
6-9 |
6-9 |
6-9 |
|
|
|
|
Железо, мг/дм3 |
0,3 |
10 |
20 |
Марганец, мг/дм3 |
0,1 |
1 |
2 |
Сероводород, мг/дм3 |
- |
3 |
10 |
Фтор, мг/дм3 |
1,5-0,7 |
1,5-0,7 |
5 |
Окисляемость |
2 |
5 |
15 |
перманганатная, мг/О2/дм3 |
|
|
|
Число бактерий группы |
3 |
100 |
1000 |
кишечных палочек в 1 дм |
|
|
|
|
|
|
|
К 1-му классу подземных водоисточников относят источники, качество воды в которых по всем показателям удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 по питьевой воде, имеет постоянный состав вне зависимости от времени года и, как следствие, может быть использована в качестве питьевой воды без предварительной обработки.
Ко 2-му классу подземных водоисточников относят источники, качество воды в которых имеет отклонения по отдельным показателям (содержанию железа, марганца, числу БГКП), которые могут быть устранены аэрированием, фильтрованием,
обеззараживанием; или источники с непостоянным качеством воды, которое проявляется в сезонных колебаниях солевого состава, что является косвенный признаком ненадежности водоисточника. Вода такого водоисточника обязательно требует профилактического обеззараживания.
К 3-му классу подземных водоисточников относят источники, имеющие такие отклонения от требований СанПиН 2.1.4.1074-01, которые требуют более сложной обработки воды с применением реагентных методов.
Поверхностные водоисточник также делят на три класса исходя из исходного качества воды в водоисточнике (таблица №2).
Таблица №2
Показатели качества воды и классы поверхностных источников водоснабжения
Определяемые показатели |
Предельный уровень по классам |
||
|
1-й класс |
2-й класс |
3-й класс |
|
|
|
|
Мутность (мг/дм) |
20 |
1500 |
10000 |
|
|
|
|
Цветность (градусы) |
35 |
120 |
200 |
|
|
|
|
Запах, баллы |
2 |
3 |
5 |
|
|
|
|
Водородный |
6,5-8,5 |
6,5-8,5 |
6,5-8,5 |
Показатель (рН) |
|
|
|
|
|
|
|
Железо, мг/дм3 |
1 |
3 |
5 |
Марганец, мг/дм3 |
0,1 |
1 |
2 |
Фитопланктон, мг/дм3 |
1 |
5 |
50 |
Окисляемость перманганатная, мг/О2/дм3 |
7 |
15 |
20 |
|
|
|
|
БПК мг/О2/дм3 |
3 |
5 |
7 |
|
|
|
|
Число бактерий группы кишечных палочек в |
1000 |
10000 |
50000 |
дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
К 1-му классу поверхностных водоисточников относят источники с маломутной (до 20 мг/л) и малоцветной (до 35 градусов) водой, которая может быть доведена до требований на питьевую воду путем обеззараживания, фильтрования с коагулированием или без него; Ко 2-му классу поверхностных водоисточников относят источники с более мутной (до 1500 мг/л) и более цветной (до 120 градусов) водой или с водой, содержащей значительное число планктона, но относительно чистой от промышленных и бытовых загрязнений. Для получения питьевой воды, требуется коагулирование, отстаивание, фильтрование,
обеззараживание; при наличии фитопланктона - микрофильтрование;
К 3-му классу поверхностных водоисточников относят источники, качество воды которых не может быть доведено до требуемых с помощью традиционных схем и методов очистки. Требуется дополнительная обработка.
Зоны санитарной охраны (ЗСО) водоисточников
Несмотря на существующую систему водоочистки, крайне важно принять меры,
исключающие значительное загрязнение водоисточников. Для этого устанавливают специальные зоны санитарной охраны (ЗСО). Под ЗСО понимают специально выделенную вокруг источника территорию, на которой должен соблюдаться установленный режим, с
целью охраны водоисточника и водопроводных сооружений и окружающей территории от загрязнения.
Согласно СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения» эта зона делится на 3 пояса:
1) пояс строгого режима;2) пояс ограничений; 3) пояс наблюдения.
ЗСО поверхностных водоемов Первый пояс (пояс строгого режима) — участок, где находятся место забора воды и
головные сооружения водопровода. Сюда включается акватория, примыкающая к водозабору на протяжении не менее 200 м вверх по течению и не менее 100 м ниже водозабора. Здесь выставляется военизированная охрана. Запрещаются проживание и временное пребывание посторонних лиц, а также строительство. Границы 1-го пояса в стороны должны составлять не менее 100м (рис.2).
Рис.2 Схема зон санитарной охраны поверхностного водоисточника
При водозаборе из озера или водохранилища в 1-й пояс входит береговая полоса не менее чем на 100 м от водозабора во всех направлениях. Акватория 1-ого пояса должна быть отмечена бакенами.
Второй пояс (пояс ограничений) — территория, использование которой для промышленности, сельского хозяйства и строительства или совсем недопустимо, или разрешается на известных условиях. Здесь ограничиваются спуск всех сточных вод и массовое купание. Обязательному регулированию в пределах 2-го пояса подлежит судоходство. Все суда, проходящие по акватории зоны, должны быть оборудованы сборниками фановых и хозяйственно-бытовых вод с их выгрузкой на специальные береговые насосные станции. Для открытых водоисточников протяженность пояса вверх по течению определяется расстоянием, выше которого поступление загрязнений не отражается на качестве воды в месте забора. Так, верхняя точка этой границы определяется временем, в течение которого поступившие здесь загрязнения при подходе к водозабору ликвидируются в результате процессов самоочищения. Это время установлено в 3—5 суток.
Так как процессы самоочищения в зимний период значительно замедляются, то ЗСО 2-го пояса должна быть удалена от водозабора так, чтобы пробег воды от верхней границы зоны до водозабора обеспечил период бактериального самоочищения не менее 5 суток.
Ориентировочно это расстояние для крупных рек составляет вверх по течению 20—30 км,
для средних — 30—60 км. Нижняя граница 2-го пояса устанавливается не менее 250 м от водоразбора с учетом ветрового обратного водотечения.
3-й пояс— пояс наблюдения, границы которого вверх и вниз по течению совпадают с границами второго пояса. Боковые границы должны проходить по линии водоразделов в пределах 3-5 километров, включая притоки и все населенные пункты, имеющие связь с данным источником водоснабжения.
Процессы самоочищения водоемов.
Несмотря на почти непрерывное поступление разнообразных загрязнений в водоемы в большинстве из них прогрессирующего ухудшения качества воды не наблюдается. Это происходит по причине процессов самоочищения водоема.
Физические факторы самоочищения — разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений, осаждение в воде нерастворимых осадков, в том числе и микроорганизмов. Понижение температуры воды сдерживает процесс самоочищения, а
ультрафиолетовое излучение и повышение температуры воды ускоряют этот процесс.
Химические факторы – окисление органических и неорганических веществ. Часто оценку самоочищения водоема дают по биохимической потребности кислорода (БПК) и по конкретным соединениям в воде — углеводородам, смолам, фенолам и др. Санитарный
режим водоема характеризуется, прежде всего, количеством растворенного в нем кислорода, содержание которого должно быть не менее 4 мг/л в любой период года.
Биологические факторы - размножение в воде водорослей, плесневых и дрожжевых грибков. Кроме растений самоочищению способствуют и представители животного мира:
моллюски, некоторые виды амеб.
Зоны санитарной охраны для подземных источников
ЗСО подземных источников устанавливаются вокруг водозаборных скважин, так как защищенность водонепроницаемыми породами не всегда надежна. Изменение состава подземных вод может иметь место при интенсивном заборе воды из скважины, когда по законам гидродинамики вокруг скважины создаются зоны пониженного давления, что может создать подсос воды. Изменение состава подземных вод может быть обусловлено и влиянием внешних поверхностных загрязнений. Однако его проявление следует ожидать через длительный промежуток времени, так как скорость фильтрации обычно не более 0,1
м в сутки.
На территории зоны строгого режима (1 пояс) подземного водоисточника должны размещаться все головные водопроводные сооружения: скважины и каптажи, насосные установки и оборудование для обработки воды. Граница первого пояса устанавливается на расстоянии не менее 30 м от водозабора - при использовании защищенных подземных вод и на расстоянии не менее 50 м - при использовании недостаточно защищенных подземных вод (рис.3).
Рис.3 Схема зон санитарной охраны подземного водоисточника.
Граница второго пояса ЗСО (зона ограничения) определяется гидродинамическими расчетами исходя из условий, что микробное загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами второго пояса, не достигает водозабора. Основным параметром,
определяющим расстояние от границ второго пояса ЗСО до водозабора, является время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору. Граница 2-
го пояса определяется гидродинамическими расчетами: допустимое время продвижения фронта микробного загрязнения для грунтовых вод и межпластовых безнапорных принимается в 400 сут. а для межпластовых напорных вод – в 200 сут. Более точное определение границ второго пояса проводится с учетом степени защищенности водоисточника и климатического района (таблица №3).
Таблица№3
Расчет границ 2-го пояса ЗСО подземных водоисточников
|
Время продвижения в сутках |
|
Гидрологические условия |
|
|
В пределах |
В пределах |
|
|
I и II климатичес |
IIIклиматического |
|
ких районов |
района |
|
|
|
1. Недостаточно защищенные подземные воды |
400 |
400 |
(грунтовые воды, а также напорные и безнапорные |
|
|
межпластовые воды, имеющие непосредственную |
|
|
гидравлическую связь с открытым водоемом) |
|
|
|
|
|
2. Защищенные подземные воды (напорные и |
200 |
100 |
безнапорные межпластовые воды, не имеющие |
|
|
непосредственной гидравлической связи с |
|
|
открытым водоемом) |
|
|
|
|
|
Граница третьего пояса ЗСО (зона наблюдения) подземного водоисточника, предназначенного для защиты водоносного пласта от химических загрязнений, также определяется гидродинамическими расчетами и принимается как срок эксплуатации водозабора (обычный срок эксплуатации водозабора - 25-50 лет).
Контрольные вопросы:
1. Требования, предъявляемые к выбору источника водоснабжения.
2.Основные показатели качества воды поверхностных и подземных источников водоснабжения населения.
3.Показатели качества воды по классам, их характеристика.
4.Зоны санитарной охраны поверхностных вод, особенности.
5.Зоны санитарной охраны подземных вод, особенности.
6.Процессы самоочищения водоемов.
Составители: проф. Ю.Ю. Елисеев, доц. Е.С. Сергеева, доц. Н.Н. Пичугина, доц. Ю.В. Елисеева, доц. А.А. Войтович, доц. Н.И. Алексеева.