Учебное пособие для преподавателей и студентов образовательных учреждений среднего профессионального

ЗНАНИЯ:

1. 
   Физические свойства воды.
   
2. 
   Физиологическая роль, хозяйственно-бытовое и санитарно-гигиеническое значение воды.
   
3. 
   Характеристика источников водоснабжения, их охрана и причина загрязнения.
   
4. 
   Нормы потребления в зависимости от благоустройства.
   
5. 
   Характеристика систем водоснабжения.
   

1. 
   Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.
   
2. 
   Определение и оценка органолептических свойств питьевой воды.
   

1. 
   Экологическое значение воды:
   

• 
  Роль воды в природе и в быту.
  
• 
  Кругооборот воды в природе.
  
• 
  Самоочищение воды в источниках.
  
• 
  Характеристика источников питьевого водоснабжения, причины и источники их загрязнения.
  
• 
  Способы получения пресной воды. Перспективы Мирового океана в ХХ1 веке
  

2. 
   Питьевая вода, ее физические (органолептические) свойства.
   
3. 
   Водоснабжение населенных мест:
   
   • 
     Характеристика систем питьевого водоснабжения.
     
   • 
     Охрана источников водоснабжения.
     
   • 
     Система очистки и обеззараживания питьевой воды в домашних и полевых условиях.
     
   • 
     Обеззараживание индивидуальных запасов воды.
     
   • 
     Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта.
     
   • 
     Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.
     

• 
  Роль воды в природе и в быту
  

Вода – колыбель жизни, именно в ней и с ее участием зародились живые существа. В природе вода в составе гидросферы является необходимой составной частью биосферы. Она пронизывает ее всю, обеспечивая жизнь живых существ на Земле. Экологическое значение воды обеспечивается тем, что вода является универсальным растворителем многих веществ; в водной среде протекают физико-химические реакции, связанные с обменом веществ у живых существ + происходит транспорт пластических и энергетических материалов + в нее выводятся из организма вредные и использованные продукты обмена + испаряясь с поверхности почвы, кожи, органов дыхания, она участвует в температурной регуляции. В воде легко растворяются атмосферные газы. В 1л воды при 20^оС растворяется 665 мл углекислого газа, а при 0^оС - в 3 раза больше. В дождевой воде его больше в 33 раза, чем в воздухе - вот почему эта вода не годится для аквариумов.

Велико гигиеническое значение водыдля человека в быту: для питья + приготовления пищи + поддержания чистоты тела, жилища, белья, предметов обихода, жилых и общественных зданий. Вода используется для централизованного отопления, канализации, полива улиц и зеленых насаждений. Большие потребности в воде у промышленности и сельского хозяйства. Вода незаменима для оздоровительных мероприятий – купания, закаливания. Чем больше цивилизовано государство, тем больше оно потребляет питьевой воды.

• 
  Кругооборот воды в природе
  

Круговорот воды на Земле – непрерывный процесс движения и обмена водой между всеми тремя фазами, составляющих гидросферу: жидкой массы - океанов, газообразной - атмосферы и литосферы и твердой – во льдах. Гидросфера находится в постоянном движении, растворяя химические вещества и поддерживая физические, погодные, химические и биологические процессы. При этом в гидросфере существуют постоянные устойчивые процессы – течения в океанах и в воздушных пространствах, дождевые капли, снег и т.д.

Круговорот воды начинается на молекулярном уровне: в каждом растении, животном, человеке. На Земле 86% пресной воды находится в ледниках, 13% - в подземных водах и 1% - в озерах, болотах, реках. Недостаток пресной воды начал ощущаться с начала 60-х годов, особенно на Ближнем Востоке, юге США, Мексике, Индии, что стало сдерживать развитие промышленности и сельского хозяйства в них.

• 
  Самоочищение воды в источниках
  

Природа защищается от загрязнений. Во всех частях биосферы идут процессы самоочищения - абиотические и биотические. В водоемах действуют абиотические факторы: а) физические - разбавление и смешивание с основной массой воды; б) механические процессы – осаждение нерастворимых взвешенных веществ; в) физические – разрушение под влиянием солнечной радиации и температуры и г) химические – растворение, нейтрализация кислых вод щелочными и наоборот, окисление кислородом и др. При повышении температуры в присутствии УФЛ эти процессы ускоряются.

• 
  Характеристика источников питьевого водоснабжения, причины и источники их загрязнения
  

Источником питьевой воды могут быть атмосферные, поверхностные и подземные воды. Все они очень отличаются по химическому составу и гигиенической значимости для человека.

Поверхностные воды, опускаясь ниже, встречают глиняную или каменную преграду, скапливаются над ней, образуя грунтовые воды – это колодцы, родники, ключи. Эти воды отражают состав почвы: чем сильнее загрязнение почвы (в жилой зоне), тем больше этих веществ в воде. Двигаясь по уклону местности под землей, эта вода с одной стороны фильтруется от поверхностных загрязнений, а с другой – в жилой зоне она может загрязняться, впитывая, что встречает на пути (содержимое необустроенных выгребных уборных и помойных ям). В этой воде часто присутствуют химические вещества (аммиак, нитриты, нитраты) и микроорганизмы (повышенное содержание кишечной палочки), указывающие на фекальные загрязнения и возможное наличие болезнетворных микробов (дизентерийных и брюшнотифозных) и вирусов (гепатита А и др.). Поэтому в современных городских условиях пить воду из колодцев, «святых источников» и родников надо после гигиенической оценки – посмотреть откуда стекает вода. Если это сельский колодец, то надо периодически проводить его дезинфекцию и лабораторные исследования воды.

Спускаясь вниз и растекаясь по уклону местности, вода затекает в водонепроницаемые межпластовые пространства, скапливается здесь и называется межпластовой. Если пробурить скважину глубиной 20 - 90 м , то вода из нее будет называться артезианской. Эта вода отличается от других вод характерным химическим составом, зависящим от пород, по которым она двигается, большей прозрачностью из-за отсутствия взвешенных частиц, низкой температурой; в ней мало микробов и почти полностью отсутствует кислород. Чаще это вода с повышенной жесткостью – в ней много Са и Мg. Физико-химический состав артезианской воды характеризуется постоянством: как правило, это чистая вода. Загрязнения артезианской воды возможны: 1) из-за трещины в земных породах, куда проваливается поверхностная вода и 2) при поступление воды из заброшенных шахт в результате слишком интенсивной эксплуатации артскважины. Артезианская вода используется без очистки и хлорирования. Минусом ее является жесткость воды, в результате чего в ней плохо приготовляется пища - плохо развариваются овощи и мясо; не мылится мыло и плохо стирается белье; водопроводные трубы быстро выходят из строя в результате закупорки их просвета известью. Люди, употребляющие эту воду в сыром виде (некипяченой), чаще болеют желудочно-кишечными и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Поверхностные водоисточники разделяются на естественные водоемы (реки, озера, пруды) и

искусственные (водохранилища, каналы). Вода проточных водоемов (рек) отличается от воды непроточных (озер, прудов).

Чистота воды в реках зависит от сезона года, источника воды, скорости течения, многоводности и объема загрязнений, стекающих в нее, от санитарного состояния ее берегов и что на них расположено – предприятия, спускающие сточные воды, или навозохранилища молочно-товарный ферм. Как правило, реки берут свое начало из болот и поверхностных водоисточников. Весной и осенью идут дожди – и реки сильно загрязняются сточными водами. Зимой из-за уменьшения атмосферных осадков реки становятся чище. Большинство рек в настоящее время перегорожены плотинами и используются для гидроэлектростанций, поэтому вода в них малопроточна, что снижает процессы самоочищения. Например, Волга перекрыта 6 водохранилищами, ее вода до впадения в Каспийское море трижды «выпивается и выливается» городами, расположенными на ней; в результате только ее химическое загрязнение в 2 раза превышает ПДУ.

То же относится к воде озер и прудов. Поэтому вода рек, озер и прудов из-за микробной загрязненности для непосредственного питья непригодна. А выпитая при купании часто служит причиной кишечных заболеваний. Купающиеся в прудах утки служат показателем возможной загрязненности воды гельминтозами и сальмонеллезом. Для питьевого водоснабжения чаще используются искусственные водохранилища. Самое большое их них в Европе - Рыбинское водохранилище в Ярославской области – площадью 15 км². Минусом искусственных водохранилищ является их малопроточность, из-за чего они сильно зацветают зелеными водорослями, которые при разложении ухудшают вкус воды и засоряют очистные фильтры.

• 
  Источники и причины загрязнения природных резервуаров питьевой воды:
  

Источниками загрязнения природных резервуаров питьевой воды являются:

• 
  стоки поверхностных вод с загрязненных территорий;
  
• 
  спуски бытовых и промышленных стоков (1992 г. в РФ сброшено 28 км³ стоков, из них 8,4 км³ без очистки);
  
• 
  сбросы отходов водного транспорта.
  

1/3 загрязнений поступает с поверхностными ливневыми водами. В весенний паводок качество воды резко ухудшается из-за смыва загрязнений с поверхности почвы, попадания навоза с полей и переполненных навозохранилищ и многих других причин.

• 
  Способы получения пресной воды. Перспективы Мирового океана в ХХ1 веке
  

Возникший «голод» пресной воды способствовал развитию новых способов ее получения из морской воды Мирового океана – развитию технологий будущего – ХХ1 века по опреснению морской воды с помощью:

• 
  метода «обратного осмоса» - продавливания воды с растворенными солями через полупроницаемую мембрану: вода проходит, а соли остаются;
  
• 
  метода электролиза – с помощью электрического тока через мембраны проходят катионы и анионы воды, а соли остаются;
  
• 
  метода термической дистилляции – от солнечной энергии получается электрический ток, который нагревает воду до кипения, пар конденсируется и получается дистиллированная вода; мощность такой установки – сотни тыс. м³ в сутки.
  

Предложен метод использования талой воды айсберга, Даже небольшого размером – 2 ^х 0,5 ^х 0,1 км хватит для 5-миллионного города на месяц при расходе воды до 1000 л/сутки. Сдерживает внедрение этого метода отсутствие возможности буксировки айсберга по океану.

2. 
   Питьевая вода, ее физические (органолептические) свойства
   

К физическим свойствам питьевой воды относятся: мутность, цветность, запах и вкус. Эти свойства воспринимаются нашими органами чувств, поэтому их называют органолептическими. Доброкачественная вода должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь запаха и обладать приятным освежающим вкусом. Изменение этих показателей связано как с природными особенностями (в степи вода соленоватая, болотная - желтая), так и с антропогенными загрязнениями (попадание мочи или фекалий, химических веществ). Температура питьевой воды имеет гигиеническое значение: при температуре 7-12оС вода имеет приятный освежающий вкус и человек «напивается». При меньшей температуре – возможна ангина, при большей – не возникает ощущения удовлетворения жажды.

3. 
   Водоснабжение населенных мест
   

При централизованном водоснабжении вода подается потребителю в дома с помощью водопровода. Обычно для централизованных водоисточников используется вода поверхностных или подземных источников. Вода из подземных источников (артскважин) используется для небольших населенных пунктов. Преимущество этого способа – воду не надо подвергать очистке и можно делать водозабор в самом населенном пункте. Водопровод в этом случае состоит из скважины + насоса первого подъема, поднимающего воду из артскважины в сборный резервуар + сборного резервуара + насоса второго подъема, забирающего воду из резервуара и подающего в + бак водонапорной башни + разводящей сети, в которую вода течет из бака самотеком.

Воду из открытых водоемов надо очищать и дезинфицировать. При этом методе водопровод состоит из: водозаборного сооружения + насоса 1-го подъема на очистные сооружения + водопроводной станции, где вода очищается и обеззараживается + резервуара чистой воды + насоса 2-го подъема + бака водонапорной башни + разводящей сети в дома.

• 
  Охрана источников водоснабжения.
  

Пресная вода является возобновляемым, но ограниченным и уязвимым для загрязнения природным ресурсом. Поэтому ее источники для питьевого водоснабжения в РФ охраняются как основа жизнедеятельности и безопасности народов, ею пользующихся. В будущем пресная вода будет самым ходким и прибыльным товаром для нашей страны, особенно из рек Сибири. Использование вод в РФ регулируется Водным Кодексом РФ (1995), в частности ст.3 определяет права граждан на чистую воду и благоприятную водную среду.

Охрана источников водоснабжения обеспечивается в соответствии с Санитарными правилами «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). Они требуют: 1) создания санитарных охранных зон и 2) охрану поверхностных вод от загрязнения сточными водами.
Зона санитарной охраны – это специально выделенная территория, связанная с источником водоснабжения и водозабором. Зачем нужны зоны санитарной охраны? Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоема. Значит, зоны нужны для его самоочищения. Кроме того, зоны нужны для ограничения попадания в водоемы загрязнений. Для разных водоисточников организуются разные зоны: для поверхностных (рек, озер) – 3 пояса, для артскважин - 2 и для колодцев – 1 пояс.
Первый пояс – зона строго режима – непосредственно защищает место водозабора и территорию от загрязнения и посторонних людей. На земле – это забор с колючей проволокой и строгим режимом охраны. На проточном водоеме – реке – такая же ограда и охрана на 200м по течению вверх и на 100 м – вниз. Для непроточных водоемов - небольших озер – вся территория озера. Для артскважин – ограда в радиусе 50 м для безнапорных и 30м – для напорных. На территорию 1-го пояса не допускаются посторонние, не разрешается проживание, строительство, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Территория его благоустроена и асфальтирована.
Второй пояс – зона ограничений – охватывает всю территорию, которая может влиять на качество воды в месте водозабора. Он определяется расчетным способом для каждого водоема – с учетом времени пробега воды от границ пояса до места водозабора. Для реки – на пространство, которое она проходит за 3-5 суток. Для крупных рек это вверх - 20-30 км, средних 30-60 км, а для малых охватывает ее всю до истоков. Вниз по течению – не менее 250 м по реке и 1000 м по берегу. Для непроточных водоемов – радиус 3-5 км. Для артскважин – 200-9000 суток пробега – это время, в течение которого проникшие микробы погибают. Во 2 поясе ограничивается всякая производственная и хозяйственная деятельность, ограничивается сток сточных вод, массовые купания, промышленное рыболовство.
Третий пояс – зона санитарных ограничений. Применяется для открытых водоемов: в нем запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм.

Контроль за качеством питьевой воды осуществляется в соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999). Этим законом введен санитарно-эпидемиологический мониторинг: автоматическое слежение за качеством питьевой воды.

• 
  Система очистки и обеззараживания питьевой воды
  

Чтобы пресная вода стала питьевой для централизованного водоснабжения надо ее обработать - очистить и обеззаразить. Гигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в Санитарных правилах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). В соответствии с этими требованиями производятся очистка (осветление, обесцвечивание) и обеззараживание.

Основная цель очистки – освобождение от взвешенных частиц и окрашенных коллоидов. Это достигается 1) отстаиванием, 2) коагуляцией и 3) фильтрацией. После прохождения воды из реки через водозаборные решетки, в которых остаются крупные загрязнители, вода поступает в большие емкости – отстойники, при медленном протекании через которые за 4-8 час. на дно выпадают крупные частицы. Для осаждения мелких взвешенных веществ вода поступает в емкости, где коагулируется – добавляется в нее полиакриламид или сульфат алюминия, который под влиянием воды становится, подобно снежинкам, хлопьями, к которым прилипают мелкие частицы и адсорбируются красящие вещества, после чего они оседает на дно резервуара. Далее вода идет на конечную стадию очистки – фильтрацию: медленно пропускается через слой песка и фильтрующую ткань – тут задерживаются оставшиеся взвешенные вещества, яйца гельминтов и 99% микрофлоры.

Далее вода идет на обеззараживание от микробов и вирусов. Для этого используется хлорирование воды газом (на крупных станциях) или хлорной известью (на мелких). При добавлении хлора к воде он гидролизуется, образуя хлористоводородную и хлорноватистую кислоты, которые, легко проникая через оболочку микробов, убивают их.

Эффективность хлорирования воды зависит от: 1) степени очистки воды от взвешенных веществ, 2) введенной дозы, 3) тщательности перемешивания воды, 4) достаточной экспозиции воды с хлором и 5) тщательности проверки качества хлорирования по остаточному хлору. Бактерицидное действие хлора выражено в первые 30 мин и зависит от дозы и температуры воды – при низкой температуре дезинфекция удлиняется до 2 часов.

Хлор активно поглощается недоочищенными органическими веществами, прошедшими все степени очистки (гуминовыми веществами, органикой навоза и распавшимися цветущими водорослями) – это называется хлорпоглощаемость воды. В соответствии с санитарными требованиями в воде после хлорирования должно оставаться 0,3-0,5 мг/л, так называемого, остаточного хлора. Поэтому через определенное время определяется хлорпоглощаемость воды по остаточному хлору – летом через 30 мин., зимой через 2 часа – и соответственно добавляется доза хлора сверх остаточной. Контроль качества дезинфекции воды осуществляется по остаточному хлору и по бактериологическим анализам. В зависимости от примененной дозы различают обычное хлорирование – 0,3-0,5 мг/л и гиперхлорирование – 1-1,5 мг/л, применяемое в период эпидемической опасности. До потребителя должна доходить вода с остаточным хлором не менее 0,3 мг\л – этим предупреждается ее загрязнение на этапах транспортировки по трубам, где она может загрязняться через трещины в них. Наличие этой дозы в воде из крана в квартире является гарантией ее обеззараживания.

• 
  Обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях
  

Для обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях применяются следующие метода:

1. 
   кипячение – самый простой способ уничтожения микроорганизмов в воде; при этом многие химические загрязнения сохраняются;
   
2. 
   использование бытовых приборов - фильтров, обеспечивающих несколько степеней очистки; адсорбирующих микроорганизмы и взвешенные вещества; нейтрализующих ряд химических примесей, в т.ч. жесткость; обеспечивающих поглощение хлора и хлорорганических веществ. Такая вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами;
   
3. 
   «серебрение» воды с помощью специальных приборов путем электролитической обработки воды. Ионы серебра эффективно уничтожают всю микрофлору; консервируют воду и позволяют ее долго хранить, что используется в длительных экспедициях на водном транспорте, у подводников для сохранения питьевой воды в течение продолжительного времени. Лучшие бытовые фильтры используют серебрение в качестве дополнительного метода обеззараживания и консервации воды;
   
4. 
   в походных условиях пресную воду обрабатывают таблетками с хлором: пантоцидом, содержащим хлорамин (1 табл. – 3 мг активного хлора), или аквацидом (1 табл. – 4 мг); а также с йодом - йод-таблетки (3 мг активного йода). Необходимое к применению число таблеток рассчитывается в зависимости от объема воды.
   

• 
  Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта
  

Нормы водопотребления жителей зависят от благоустройства домов и систем водоснабжения:

А) воду берут из колонок на улицах (канализация отсутствует) - 30-60 л/сут на 1 жителя в день;

Б) с внутренним водопроводом и выгребной канализацией, без ванны и горячего водоснабжения (не канализованные) – 125- 160 л/сут на 1 жителя в день;

В) то же + ванны + местный водонагрев (частично канализованные ) - 170– 250 л/сут на 1 жителя в день;

Г) то же + централизованное обеспечение горячей водой – 250-350 л/сут на 1 жителя в день;

Д) для городов Москвы и Петербурга нормой считается 400-500 л/сут на 1 жителя в день.

• 
  Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев
  

На медработников, работающих на территории сельского участка, возлагается контроль за устройством и эксплуатацией колодцев. За основу берутся Санитарные правила «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (1996). Обеззараживание воды в колодцах по эпидемическим показаниям (при возникновении кишечных инфекционных заболеваний среди пользующихся колодцем) производится в керамических сосудах, в которые закладывается хлорная известь, и они подвешиваются в колодце на 1,5-2 мес., потом содержимое их заменяется. Ежегодно проводится профилактическая чистка колодка: в плановом порядке, весной вода из колодца вычерпывается, очищаются стенки и дно от осадков, стенки обмываются 3-5% раствором хлорной извести. После наполнения водой, добавляют 1% раствор хлорной извести из расчета по 1 ведру на 1 м³, перемешивают и оставляют на 10-12 часов, затем воду вычерпывают до исчезновения хлорного запаха, после чего колодец считается очищенным.

2. 
   Роль воды в природе и в быту (физиологическая роль, хозяйственно-бытовое и санитарно-
   

3. 
   Самоочищение воды в источниках.
   
4. 
   Характеристика источников водоснабжения.
   
5. 
   Санитарные зоны охрана источников водоснабжения.
   
6. 
   Причины загрязнений источников водоснабжения.
   
7. 
   Характеристика систем водоснабжения.
   
8. 
   Система очистки питьевой воды из источников водоснабжения.
   
9. 
   Организация дезинфекции питьевой воды на водных станциях.
   
10. 
    Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта.
    
11. 
    Методы обеззараживания индивидуальных запасов воды.
    
12. 
    Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.
    
13. 
    Возможности Мирового океана в снабжении пресной водой.