Версия для печати Версия для печати

Типы загрязнений воды и методы очистки (часть 1) продолжение

В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ В ПРОДАЖЕ ПОЯВИЛОСЬ МНОГО МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ФТОРА. НЕ ВРЕДНО ЛИ ЕЕ ПОСТОЯННО ПИТЬ?
Фтор относится к веществам с санитарно-токсикологическим показателем вредности с классом опасности 2. Этот элемент естественным образом содержится в воде в различных, как правило, невысоких концентрациях, а также в ряде продуктов питания (например, в рисе, чае) также в небольших концентрациях. Фтор – один из необходимых микроэлементов для организма человека, поскольку участвует в биохимических процессах, воздействующих на весь организм. Входя в состав костей, зубов, ногтей фтор оказывает благоприятное воздействие на их структуру. Известно, что недостаток фтора приводит к кариесу зубов, от которого страдает больше половины населения планеты. В отличие от тяжелых металлов, фтор эффективно выводится из организма, поэтому важно иметь источник его регулярного возобновления.
Содержание фтора в питьевых водах менее 0,3 мг/л позволяет говорить о его дефиците. Однако уже при концентрациях 1,5 мг/л отмечаются случаи крапчатости зубов; при 3,0÷6,0 мг/л может наблюдаться флюороз скелета, а при концентрациях выше 10 мг/л может развиться инвалидизирующий флюороз. Рекомендованный ВОЗ на основании этих данных уровень содержания фтора в питьевой воде принимается равным 1,5 мг/л. Для стран с жарким климатом или для большего потребления питьевой воды этот уровень снижен до 1,2 и даже до 0,7мг/л. Таким образом, фтор гигиенически полезен в узком диапазоне концентраций примерно от 1,0 до 1,5 мг/л. Поскольку фторирование питьевой воды централизованного водоснабжения нецелесообразно, производители бутилированной воды прибегают к наиболее рациональному улучшению ее качества, путем искусственного фторирования в гигиенически допустимых пределах. Содержание фтора в бутилированной воде в концентрации выше 1,5 мг/л должно говорить о его естественном происхождении, но такая вода может быть отнесена к лечебным и не предназначена для постоянного употребления.

ХОТЯ В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ ГОВОРЯТ ОБ ОПАСНОСТИ ПОБОЧНЫХ ЭФФЕКТОВ ХЛОРИРОВАНИЯ, ПОЧЕМУ НЕ ПРЕДЛАГАЕТСЯ НИКАКОЙ АЛЬТЕРНАТИВЫ?
В последнее время в научно-практических кругах в области водоподготовки на конференциях, симпозиумах довольно активно обсуждается вопрос об эффективности того или иного метода обеззараживания воды. Существует три наиболее распространенных метода инактивации воды — хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое (УФ)-облучение. Каждый из этих методов имеет определенные недостатки, не позволяющие полностью отказаться от других методов обеззараживания воды в пользу какого-либо выбранного. Наиболее предпочтительным с технико-эксплуатационных, экономических и медицинских позиций мог бы выступить метод УФ-облучения, если бы не отсутствие продленного обеззараживающего действия. С другой стороны, совершенствование метода хлорирования на основе связанного хлора ( в виде диоксида, гипохлорита натрия или кальция) позволяет существенно снизить один из отрицательных побочных эффектов хлорирования, а именно – в пять-десять раз уменьшить концентрацию канцерогенных и мутагенных хлорорганических соединений. Все же остается нерешенной проблема вирусного загрязнения воды – эффективность хлора в отношении вирусов, как известно, невысокая, и даже гиперхлорирование (при всех его минусах) не в состоянии справиться с задачей полной дезинфекции обрабатываемой воды, в особенности, при высокой концентрации органических примесей в обрабатываемой воде. Вывод напрашивается сам собой – использовать принцип сочетательности методов, когда методы взаимно дополняют друг друга, в комплексе решая поставленную задачу. В рассматриваемом случае последовательное применение методов УФ-облучения и дозированный ввод в обрабатываемую воду связанного хлора наиболее эффективно отвечают основному назначению системы обеззараживания – полной инактивации объекта дезинфекционной обработки с пролонгированным последействием. Дополнительный бонус в тандеме УФ- связанный хлор – это возможность снижения мощности УФ-облучения и доз хлорирования по сравнению с используемыми при раздельном применении вышеуказанных методов, что дает дополнительный экономический эффект. Предлагаемое сочетание методов обеззараживания не является единственно возможным на сегодняшний день и работы в этом направлении обнадеживают.

ИНОГДА ВОДОПРОВОДНАЯ ВОДА ИМЕЕТ НЕПРИЯТНЫЙ ВКУС, ЗАПАХ И МУТНОВАТА НА ВИД. НАСКОЛЬКО ОПАСНО УПОТРЕБЛЯТЬ ТАКУЮ ВОДУ ДЛЯ ПИТЬЯ?
Согласно принятой терминологии, названные выше свойства воды относятся к органолептическим показателям и включают запах, привкус, цветность и мутность воды.
Запах воды, в основном, связан с присутствием органических веществ (естественного или промышленного происхождения), хлора и хлорорганических соединений, сероводорода, аммиака или деятельностью бактерий (необязательно патогенных).
Неприятный привкус вызывает наибольшее количество жалоб потребителей. К веществам, влияющим на этот показатель, относятся магний, кальций, натрий, медь, железо, цинк, бикарбонаты (например, жесткость воды), хлориды и сульфаты.
Цветность воды обусловлена присутствием окрашенных органических веществ, например, гуминовых веществ, водорослей, железа, марганца, меди, алюминия (в сочетании с железом), или окрашенных промышленных загрязняющих отходов.
Мутность вызвана наличием в воде мелкодисперсных взвешенных частиц (глинистых, илистых компонентов, коллоидного железа и др.). Мутность приводит к снижению эффективности обеззараживания и стимулирует рост бактерий.
Хотя вещества, влияющие на эстетические и органолептические показатели, редко присутствуют в токсически опасных концентрациях, следует определять причину неприятных ощущений (чаще опасность представляют вещества, не определяемые органами чувств человека) и обеспечивать концентрацию веществ, вызывающих неприятные ощущения, значительно ниже порогового уровня. В качестве допустимой концентрации веществ, влияющих на эстетические и органолептические показатели, принимается концентрация в 10 (для органических веществ) и более раз ниже пороговой. По данным специалистов ВОЗ, около 5% людей могут ощущать привкус или запах некоторых веществ при концентрациях в 100 раз ниже пороговой. Однако чрезмерные усилия по полному устранению веществ, влияющих на органолептические показатели, в масштабах населенных пунктов могут оказаться неоправданно дорогостоящими и даже невозможными. В этой ситуации целесообразно использовать правильно подобранные фильтры и системы доочистки питьевой воды.

В ЧЕМ ВРЕДНОСТЬ НИТРАТОВ И КАК ИЗБАВИТЬСЯ ОТ НИХ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ?
Соединения азота присутствуют в воде, в основном, поверхностных источников, в виде нитратов и нитритов и относятся к веществам с санитарно-токсикологическим показателем вредности. Согласно СанПиН 10-124 РБ99 ПДК нитратов по NO3 составляет 45мг/л (класс опасности 3), а нитритов по NO2 – 3мг/л (класс опасности 2). Избыточное содержание этих веществ в воде может вызывать кислородное голодание за счет образования метгемоглобина (форма гемоглобина, в которой железо гема окислено до Fe(III), не способного переносить кислород), а также заболевания некоторыми формами рака. Наиболее подвержены метгемоглобинемии грудные дети и новорожденные. Вопрос очистки питьевой воды от нитратов наиболее остро стоит для сельских жителей, поскольку широкое использование нитратных удобрений приводит к накоплению их в почве, а затем, как следствие, и в реках, озерах, колодцах и неглубоких скважинах.
Удалить нитраты и нитриты из питьевой воды на сегодняшний день можно двумя методами – на основе обратного осмоса и на основе ионного обмена. К сожалению, сорбционный метод (с использованием активированных углей) как наиболее доступный характеризуется низкой эффективностью.
Метод обратного осмоса обладает чрезвычайно высокой эффективностью, однако следует учитывать его дороговизну и тотальное обессоливание воды. Для приготовления воды для питьевых нужд в небольших количествах все же следует считать его наиболее подходящим способом очистки воды от нитратов, тем более что существует возможность подключения дополнительной ступени с минерализатором.
Метод ионного обмена на практике реализуется в установках с сильноосновным анионитом в Clформе. Процесс удаления растворенных соединений азота заключается в замещении ионов Cl на анионообменной смоле на ионы NO3- из воды. Однако при этом в реакции обмена участвуют и анионы SO4- , HCO3-, Cl, причем анионы сульфатов с большей эффективностью, чем анионы нитратов и емкость по нитрат-ионам оказывается невысокой. При реализации этого метода дополнительно следует учесть ограничение суммарной концентрации сульфатов, хлоридов, нитратов и бикарбонатов величиной ПДК по хлорид-ионам. Для преодоления этих недостатков разработаны и предлагаются специальные селективные анионообменные смолы, сродство которых по отношению к нитрат-ионам наиболее высокое.

ПРИСУТСТВУЮТ ЛИ РАДИОНУКЛИДЫ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ И НАСКОЛЬКО СЕРЬЕЗНО ИХ СЛЕДУЕТ ВОСПРИНИМАТЬ?
Радионуклиды могут оказаться в источнике воды, используемой человеком, по причине естественного присутствия радионуклидов в земной коре, а также вследствие техногенной деятельности человека – при испытаниях ядерного оружия, недостаточной очистке сточных вод предприятий атомной энергетики и промышленности или авариях на этих предприятиях, утерях или хищениях радиоактивных материалов, добыче и переработке нефти, газа, руд и др. Учитывая реальность такого рода загрязнения вод в нормативы на питьевую воду вводятся требования по ее радиационной безопасности, а именно – общая α-радиоактивность (поток ядер гелия) не должна превышать 0,1 Бк/л, а общая β-радиоактивность (поток электронов) не выше 1,0 Бк/л ( 1Бк соответствует одному распаду в секунду).
Основной вклад в радиационное облучение человека на сегодняшний день вносит естественная радиация – до 65-70%, ионизирующие источники в медицине – больше 30%, остальная доза облучения приходится на созданные человеком источники радиоактивности – до 1,5% ( по данным А.Г. Зеленкова). В свою очередь, существенная доля в фоне естественной внешней радиации приходится на α-радиоактивный радон Rn-222. Радон представляет собой инертный радиоактивный газ, в 7,5 раза тяжелее воздуха, бесцветный, не имеющий вкуса и запаха, содержащийся в земной коре и обладающий высокой растворимостью в воде. В среду обитания человека радон попадает со строительными материалами, в виде просочившегося из недр земли на ее поверхность газа, при сжигании природного газа, а также с водой (в особенности, если она подается из артезианских скважин). В случае недостаточного воздухообмена в домах и отдельных помещениях в доме (как правило, в подвалах и нижних этажах) затрудняется рассеяние радона в атмосфере и его концентрация может превысить предельно допустимую в десятки раз. Например, в коттеджах с водоснабжением из собственной скважины радон может выделяться из воды при пользовании душем или кухонным краном, и его концентрация в кухне или ванной может в 30-40 раз превышать концентрацию в жилых помещениях. Наибольший вред от облучения наносится от радионуклидов, попадающих внутрь организма человека при вдыхании, а также с водой (не менее 5% в общей дозе радоновой радиации). При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких и по вероятности этого заболевания радон стоит на втором месте в ряду причинности после курения (по данным Службы Общественного Здоровья США). В этой ситуации можно порекомендовать отстаивание воды, аэрацию, кипячение или использование угольных фильтров (эффективность> 99%), а также умягчителей на ионообменных смолах.

к.т.н. Барасьев С. В.

академик Белорусской инженерной академии