18

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования “Казанский государственный медицинский университет

Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию”

Кафедра общей гигиены с курсом радиационной гигиены

Определение природного солевого состава воды

Учебно-методическое пособие

для самостоятельной работы студентов

Казань, 2007 г.

ББК

УДК

Печатается по решению Предметно-методической комиссии по гигиеническим дисциплинам Казанского государственного медицинского университета.

Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов 3 курса медико-профилактического факультета /Галлямов А.Б., Тазетдинова А.Б., Рашитов Л.З. // Казань: КГМУ. - 2007г. – 18с.

© Казанский государственный медицинский университет, 2007

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОДНОГО СОЛЕВОГО СОСТАВА ВОДЫ.

Цели занятия:

1. Систематизировать знания о санитарно-гигиеническом зна­чении основных минеральных компонентов природной воды - соеди­нений кальция и магния /жесткость воды/, хлоридов, сульфатов, общего железа.

2. Овладеть стандартными методиками и провести лаборатор­ное исследование по определению общей жесткости, щелочности во­ды, содержания хлоридов, сульфатов, общего железа.

3. Научиться давать гигиеническую оценку солевому составу питьевой воды.

План изучения темы:

1. Самоподготовка

1.1. Изучить информационные материалы по теме:

а) Общая гигиена. Под ред. Румянцева Г.И., М., Медицина, 1990, с. 124-127.

б) Румянцев Г.И., Козлова Т.А., Вишневская Е.П., "Руководство к лабораторным занятиям по гигиене", М., Медицина, 1980, с. 181-184.

в) Методические указания для самоподготовки (Приложение 1)

2. Изучить методики определения показателей природного солевого состава воды (Приложение 2).

3. Ответить на вопросы контроля результатов самоподго­товки (Приложение 3).

2. Самостоятельная работа на занятии

1. Пользуясь стандартными методиками, представленными в приложении 2, провести определение общей жесткости, щелочности, хлоридов, сульфатов и общего железа в исследуемой пробе воды.

2. Оформить протокол исследования (форма протокола представлена в Приложении 4)

3. Составить письменное заключение по гигиенической оценке солевого состава воды на основании полученных результатов лабораторного исследования.

4. Ответить на вопросы контроля усвоения материалов темы (Приложение 5).

5. Сдать работу преподавателю.

Приложение 1

Методические указания для самоподготовки

Cтепень и характер минерализации воды, в той или иной мест­ности, отличается известным постоянством. Общее содержание раст­воренных в воде нелетучих минеральных и частично органических веществ характеризует величина сухого остатка (главным образом совокупность хлоридов, сульфатов, карбонатов и бикарбонатов, щелочных и щелочноземельных металлов). Воды, содержащие повы­шенные количества минеральных солей, могут приобретать неприят­ный соленый или горько-соленый привкус. Поэтому уровень сухого ос­татка питьевых вод ограничивается санитарной практикой, в первую очередь из-за его влияния на вкусовые свойства воды, на уровне 1000 мг/л. Экспериментальные исследования показали, что оптимальной (по органолептическим свойствам) является питьевая вода, содержащая 200-400 мг солей в 1 литре. Воду с сухим ос­татком до 1000 мг/л называют пресной, свыше 1000 мг/л - минера­лизованной. Употребление высокоминерализованной питьевой воды с содержанием солей выше 2000 мг/л может привести к изменениям в водно-солевом равновесии, которые могут служить неблагоприятным фоном при различных заболеваниях, вызванных нарушением вод­но-солевого обмена, ведет к изменению желудочной секреции, усилению моторной функции желудка и перистальтике кишечника.

Изменения обычного уровня минерализации воды, не связанные с естественными причинами (весенние паводки), могут рассматри­ваться как показатель загрязнения воды посторонними веществами. Хлориды в воде встречаются преимущественно в виде хлористого натрия и реже в виде других соединений (хлористый магний и др.) В природных водах хлориды появляются в результате вымыва­ния их из земельных пород. Особенно много хлоридов содержится в местах с солончаковой почвой. Хлориды имеют значение как ве­щества, изменяющие вкус воды и влияющие на физиологические функции организма. Начиная с концентрации 500 мг/л, хлориды вы­зывают угнетение желудочной секреции, выражающееся в уменьшении кислотности и переваривающей силы желудочного сока. Наряду с этим, ускоряется эвакуация пищи из желудка. При концентрации более 1000 мг/л хлориды приводят к уменьшению диуреза, что мо­жет оказаться особенно вредным для людей, страдающих болезнями сердца и почек. В концентрациях более 350 мг/л хлориды придают воде солоноватый привкус.

Хлориды могут попадать в воды с фекалиями, мочой, кухонны­ми отбросами, поэтому для источников местного водоснабжения, вода которых не подвергаются обеззараживанию, хлориды имеют значение как косвенный индикатор бытового загрязнения воды. При этом оценивается не столько концентрация хлоридов, сколько ее изменение во времени и на протяжении водоисточника, т.е. увели­чение по сравнению с обычными, характерными для данной местнос­ти концентрациями. Совместное присутствие хлоридов и аммиака в сочетании с высокой окисляемостью и неблагоприятными бактерио­логическими показателями указывает на санитарное неблагополучие данного водоисточника.

Сульфаты в количествах, превышающих 500 мг/л, придают воде горьковато-солоноватый привкус, при концентрации 1000-1500 мг/л и выше угнетают желудочную секрецию, оказывают послабляющее действие на кишечник, вызывает отрицательное отношение людей к вкусовым качествам воды. Сульфаты могут быть показателем заг­рязнения поверхностных вод животными отбросами, так как состав­ной частью белковых тел является сера, которая при разложении и последующем окислении превращается в соли серной кислоты.

Жесткость воды показывает концентрацию в ней катионов двухвалентных щелочноземельных металлов, прежде всего кальция и магния. Ионы Са²⁺ и Мg²⁺ могут быть связаны с различными анионами (НCО_3-^-, SO₄²⁺ , С1^- , С0₃^2-, HNO₃^- и др.).

Гидрокароонаты кальция и магния Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ и карбонаты СаСО₃, MgCO₃ определяют карбонатную жесткость. При нагревании воды нарушается карбонатное равновесие (уменьшается содержание СО₂ ), вследствие чего гидрокарбонаты переходят в карбонаты.

Са(НСО₃)₂ = СаСО₅ + СО₂ + Н₂О

Растворимость карбонатов кальция и магния значительно меньше, чем гидрокарбонатов, поэтому при кипячении воды жест­кость снижается. Жесткость воды, обусловленная гидрокарбонатами кальция и магния, называется карбонатной. Карбонатная жесткость нередко совпадает с устранимой жесткостью, но приравнивать их к друг другу нельзя. При большом количестве в воде гидрокарбоната магния разница между карбонатной и устранимой жесткостью бывает довольно значительной. С величиной устранимой жесткости практи­чески совпадает щелочность воды, которая обусловлена содержани­ем в ней гидрокарбонатов щелочноземельных металлов (Са, Na, Mg, ,К) и других солей слабых кислот. Щелочность воды имеет значение для процесса коагуляции воды при ее очистке. Разность между общей и устранимой жесткостью называется постоянной жесткостью, она связана с количеством кальция и магния, связанным с другими анионами кроме гидрокарбонатов (Cl^- , SO₄²⁺ ,NO₃^2- и др.).

Жесткость воды является одним из существенных критериев качества питьевой воды. Жесткая вода нежелательна для хозяйс­твенно-бытовых целей: в жесткой воде плохо развариваются овощи, мясо, портится внешний вид, вкус и качество чая, плохо мылится мыло, так как натрий в нем замещается кальцием и магнием воды, в результате чего образуется хлопьевидный осадок кальциевого и магниевого мыла. Жесткая вода может вызвать болезненное раздра­жение и сухость кожи; в нагревательных приборах в системах го­рячего водоснабжения жесткая вода образует нерастворимый оса­док, затрудняющий их эксплуатацию.

Что касается влияния на здоровье, то высокую жесткость следует рассматривать как один из факторов, способствующих раз­витию уролитиаза. В течении длительного времени обсуждается вопрос о влиянии жесткости на сердечно-сосудистую систему; име­ются данные о более высокой смертности от сердечно-сосудистых заболеваний при использовании мягких питьевых вод. Однако, эта гипотеза в ряде стран не нашла подтверждения.

Железо является неотъемлемой частью животного организма и используется для построения дыхательных и окислительных фер­ментов /гемоглобина, каталазы и др./. Выделяется из организма железо через кишечник. Организм удовлетворяет свои потребности в железе в основном, потребляя его с пищей. Поэтому то количест­во его, которое поступает в организм с питьевой водой, не имеет существенного физиологического значения. Железо Fe²⁺ и Fe³⁺ в разных концентрациях содержится во всех естественных водоис­точниках. В больших концентрациях оно появляется в водоемах в результате поступления производственных сточных вод. При расп­ределении воды по стальным (неоцинкованным) трубам содержание железа в ней увеличивается в результате коррозии. Токсическое действие железа на организм неизвестно. При длительном пероральном поступлении в организм даже больших доз железа (300 мг/кг и более) наблюдались лишь явления гастроэнтерита без признаков интоксикации. Поэтому присутствие железа в воде нежелательно только по эстетическим и бытовым соображениям, так оно придает воде мутность, окраску, горьковатый металлический привкус. Кро­ме того, повышенные концентрации железа в воде способствуют развитию железобактерий, при отмирании которых внутри водопро­водных труб накапливается плотный осадок, уменьшающий их диа­метр. Установлено, что ухудшение прозрачности и цветности воды происходит под влиянием как закисных, так и окисных соединений железа, поскольку во всех случаях они вызывают образование гид­роокиси железа. При уменьшении концентрации железа до 0,3 мг/л прозрачность и цветность воды находятся на уровне стандарта. Металлический привкус воды исчезает при концентрации железа 0,5 мг/л. Данные, полученные методом опроса населения, свиде­тельствует о том, что при значительно большем содержании железа (более 1,0 мг/л) вода может оказывать раздражающее действие на кожу человека, вызывая зуд и сухость.

Для приведения качества воды в соответствие с требованиями стандарта на водоочистных сооружениях применяются специальные методы улучшения качества воды. Для уменьшения в воде содержа­ния сульфатов, хлоридов и других солей используется опреснение воды с последующим добавлением растворов солей. Опреснение осу­ществляется методами дистилляции, ионного обмена, электродиа­лиза. В условиях местного водоснабжения используется метод вымораживания природным холодом и искусственным замораживанием. Для обезжелезивания воды используются следующие методы: аэрация (окисление) и известкование с последующим удалением выпавшей гидроокиси железа путем отстаивания и фильтрации, а также ис­пользуется коагуляция воды и катионирование.

Для умягчения воды (полного или частичного удаления из во­ды катионов Са²⁺ и Мg²⁺) используются реагентные методы, основанные на обработке воды веществами, образующими с ионами кальция и магния практически нерастворимые соединения, выпадаю­щие в осадок /для этого используется добавление гашеной извести в сочетании с содой). Практическое применение получил также ме­тод ионного обмена для умягчения воды с использованием ионооб­менных смол. Умягчение воды методом ионного обмена может быть осуществлено Na-катионированием, Н-катионированием, параллель­ным или последовательным H-Na-катионированием.

Нормирование солевого состава воды

Допустимые концентрации для соединений, составляющий соле­вой состав питьевой воды установлены СанПин 2.1.4.1074-01 “Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения” и СанПиН 2.1.4.1175-02 “Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников” по лимитирующему показателю вредности - влия­нию на органолептические свойства воды на следующем уровне:

Сухой остаток - не более 1000 мг/л (1000-1500 мг/л для воды нецентрализованного водоснабжения)

Хлориды (С1^-)/ - не более 350 мг/л

Сульфаты (SO₄)- не более 500 мг/л

Железо (Fe, суммарно) - не более 0,3 мг/л

Жесткость общая - не более 7,0 мг - экв/л, (7-10 мг-экв/л для воды нецентрализованного водоснабжения)

Для водопроводов, подающих воду без специальной обработки по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается сухой остаток до 1500 мг/л; общая жесткость до 10 мг - экв/л; железо до 1 мг/л.

Приложение 2.