Исследование качества питьевой воды в городе Пущино

Вода – самое распространённое на земле вещество. Ею заполнены океаны, моря, реки, озёра. Пары воды входят в состав воздуха. Вода составляет большую часть организмов растений и животных (то 70% до 90%).

Природная вода всегда содержит примеси разнообразных веществ, которые влияют на её цвет, запах, вкус. К питьевой воде предъявляются высокие требования по качеству. Контролируются такие показатели как: цветность, прозрачность, pH (показатель кислотности), наличие микроорганизмов, содержание различных растворённых веществ, влияющих на здоровье человека ( всего 175 показателей). Нами исследованы 8 из них.

Прозрачность. Определяется концентрацией взвешенных частиц и ее же характеризует.

Цветность. Большинство окрашенных веществ, присутствующих в воде – это гумусовые кислоты – весьма устойчивый продукт неполного разложения органических веществ. Высокая цветность воды, как правило, говорит о её болотном происхождении.

По нормам, цветность воды в системе централизованного водоснабжения не должна превышать 20(, колодезной - 30(. Однако, лимитирующим показателем вредности в данном случае является органолептический (то есть, цветность ограничивается не потому, что окрашивающие вещества ядовиты, а потому что окрашенную воду неприятно пить).

Запах. Обусловлен в первую очередь серо- и азотсодержащими органическими соединениями, образующимися в результате разложения органики (как правило, отмершими растениями или экскрементами) в безкислородных и малокислоровных условиях. Вода с выраженным запахом непригодна для жизни микроорганизмов, так как либо ядовита, либо не содержит кислорода.

Запах питьевой воды не должен превышать 2 балла (обнаруживается, если обратить внимание, кажется, что что-то есть). Вся шкала рассчитана на 5 баллов.

pH. Величина, характеризующая кислотность водоёма. Равен отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных ионов H+. В большинстве незагрязнённых водоёмов России определяется в первую очередь, соотношением концентраций растворённых гидрокарбонатов и гуматов с одной стороны, и углекислого газа с другой. Показатель pH колеблется от 6,5 в зимний период до 8 в летний. Исследования, результаты которых представлены в данной работе, были проведены в октябре – ноябре. pH также влияет на конформацию мембранных белков, а следовательно, проницаемость клеточных мембран, поэтому может определять флористический и фаунистический состав водоёма.

По нормам, pH питьевой воды должна лежать в пределах от 6,0 до 9,0.

Общая жёсткость. Жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов Ca2+ и катионов Мg2+.

Если концентрация таких ионов мала, то воду называют мягкой, если велика – то жесткой. Именно они придают специфические свойства природным водам. При стирке белья жесткая вода ухудшает качество тканей, увеличивается расход мыла. В жесткой воде с трудом развариваются пищевые продукты, а сваренные в ней овощи невкусны. Очень плохо заваривается чай, а вкус его теряется. При высоком содержании катионов магния вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник человека. Жесткая вода не пригодна для использования в паровых котлах: Растворенные в ней соли при кипячении образуют на стенках котлов слой накипи, которая плохо проводит теплоту. Это вызывает перегрев котлов, перерасход топлива и в конечном итоге, преждевременный износ котлов. Жесткость воды вредна для металлических конструкций, трубопроводов. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме, и, в конечном итоге к заболеванию суставов, к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Степень жесткости воды выражается по-разному. В нашей стране ее традиционно выражают числом миллиграммэквивалентов (мгэкв) катионов Са 2+ и Мg2+, содержащихся в 1 литре воды. По значению жесткости природную воду различают как очень мягкую – с жесткостью до 1,5; мягкую от 1,5 до 4; средней жесткости – от 4 до 8; жесткую –от 8 до 12 и очень жесткую – свыше 12 мгэкв/ л. Жесткость воды хозяйственно-питьевых водопроводов не должна превышать по этой системе оценки 7 мгэкв/л. Оптимальный физиологический уровень жесткости составляет 3,0 – 3,5 мгэкв/л. В современных нормативных документах общая жесткость питьевой воды выражается суммарной концентрацией катионов Са2+ и Мg2+ в миллимоль на литр (мМ/л) и должна лежать в пределах от 0,75 до 3,5 мМ/л .

Содержание различных ионов. Питьевая вода может содержать катионы Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cr6+; анионы Cl-, CO32-, HCO3-, и другие ионы. Одни являются необходимыми для человеческого организма, другие – вредными. Но и для тех, и для других существуют предельно допустимые концентрации, которые определены в соответствующих документах.

Так, например, содержание ионов железа в питьевой воде не должно превышать 5 мкМ/л, хотя в некоторых случаях допускается 15 мкМ/л.

Если содержание ионов железа превышает ПДК, эта вода имеет ржавый цвет и «железный» вкус. Ионы хрома, в концентрациях выше ПДК, (ПДК хрома III 0,05 мг/л и хрома VI - 0,5 мг/л) способствуют развитию стойких нарушений работы желудочно–кишечного тракта и ослаблению иммунитета.

Содержание микроорганизмов. Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям. Даже вода из подземных источников может содержать единичные клетки патогенных микроорганизмов. В лабораториях, осуществляющих микробиологический контроль воды, регистрируются следующие показатели: наличие термотолерантных колиформных бактерий, общее микробное число, общие колиформные бактерии, колифаги, патогенные простейшие и др. Общее микробное число – это число образующих колонии бактерий в 1мл. Их должно быть не более 50.

Для того, чтобы воду из природных источников сделать безопасной для человека, её очищают различными методами. При этом должен идти постоянный контроль качества поступающей в водопровод питьевой воды.

Цели данной работы

1. Исследовать качество и экологическую безопасность питьевой воды в г. Пущино: определить прозрачность, цветность, запах, кислотность - pH, общую жесткость, содержание взвешенных частиц и микроорганизмов, ионов тяжелых металлов – железа и хрома.

2. Сравнить полученные результаты с официальными данными и существующими санитарными нормами.

4. Апробировать походный полевой комплект для анализа природных вод фирмы «Реахим», полученный в прошлом году на конференции «Экополис - город будущего».

5. Узнать больше об экологическом состоянии города Пущино.

Материалы и методы.

1. Питьевую воду для анализа брали из двух источников: 1) водопроводная вода из- под крана, 2) родниковая вода из источника, находящегося в окрестностях Пущинской усадьбы. В качестве контроля использовали дистиллированную деионизированную воду, а для теста на микробиологическое загрязнение и воду из реки. Микробиологическое загрязнение воды определяли высевом 0,1 мл проб воды без разведения на чашки Петри с богатой агаризованной средой LB с последующим культивированием в термостате в течение недели при 350 С. Наличие взвешенных частиц, цветность, прозрачность, наличие запаха определяли органолептически. Общую жесткость воды определяли по методике, описанной в инструкции по использованию школьной экспедиционной лаборатории для анализа природных вод. Определение рН воды, присутствие ионов железа и хрома проводили с помощью индикаторных бумаг, входящих в комплект-лабораторию «Пчелка - У» НПО ЗАО «Кристмас+», по предложенным производителем методикам.

Официальные данные исследования водопроводной воды любезно предоставлены сотрудниками аналитической лаборатории контроля качества воды Муниципального унитарного предприятия «Тепловодоканал» (бывшей ОКТС) во время нашей экскурсии на это предприятие.

Результаты и их обсуждение.

Результаты проведенных исследований приведены в таблице 1.

В ней представлены параметры водопроводной и родниковой воды, которую жители города используют в качестве питьевой.

Таблица 1.

Качество питьевой воды в городе Пущино.

Вода Цвет Прозрачность Запах рН Микробное загрязнение (КОЕ в 0. 1 мл) Взвешенные частицы Общая жесткость мМ/л Содержание ионов железа мг/л хрома мг/л Водопроводная б/ц прозрачная нет 6,5 0 нет 3,25 < 50 < 3 Родниковая б/ц прозрачная нет 6,5 4 нет 2,6 < 50 < 3

Как видно из таблицы, и водопроводная и родниковая вода прозрачны, бесцветны, не имеют запаха и не содержат взвешенных частиц. Доступными нам методами мы не обнаружили ионов железа и хрома в анализируемых образцах воды. Их или не было, или их концентрация была ниже чувствительности наших методов. Показатель кислотности - рН в обоих образцах был в пределах сезонной нормы. Водопроводная вода не содержала микроорганизмов, в родниковой воде были обнаружены микроорганизмы в количестве 40 колониеобразующих единиц на 1мл исследуемой воды, что соответствует существующим санитарным нормам для питьевой воды по этому показателю.

Исследуемые образцы воды различались показателем общей жесткости, которая в водопроводной воде составила около 3,25 , а в родниковой – 2,6 мМ/л, т. е. родниковая вода более мягкая , чем водопроводная. По этому показателю вода в г. Пущино определена как вода средней жесткости. Эти показатели близки к предельно допустимой концентрации и не соответствуют оптимальной физиологической норме.

В таблице 2 для сравнения представлены данные, полученные школьниками и аналитической лабораторией МУП «Тепловодоканал». Представленные результаты показывают сопоставимость данных, полученных разными группами исследователей.

Таблица 2.

Показатели качества водопроводной воды, полученные разными методами.

№ Лаборатории Общая жесткость Содержание ионов Взвешенные частицы рН железа хрома 1 Школьная 3,25 мМ/л < 50 мг/л < 3 мг/л Нет 6,5 2 МУП «Тепловодоканал» 4 мМ/л 0,05 мг/л 0 мг/л Нет 7,5

Выводы.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Питьевую воду в г. Пущино по исследованным нами параметрам можно считать экологически безопасной, так как она не содержит посторонних примесей и микроорганизмов. Показатели качества соответствуют санитарным и экологическим нормам. Родниковая вода примесей не содержит, основные показатели качества соответствуют санитарным нормам, но в ней обнаружено небольшое количество микроорганизмов, которое не превышает нормативные показатели. рH - показатель кислотности водопроводной воды - соответствует сезонной норме и санитарным требованиям. Водопроводная вода не содержит ионов хрома, содержание ионов железа ниже ПДК.

2. Главным недостатком питьевой воды в городе является ее высокая жесткость. Питьевая вода в городе отнесена к категории воды средней жесткости. Общая жесткость водопроводной воды критически близка к ПДК, ее необходимо снижать. Концентрация солей кальция и магния в водопроводной воде выше, чем в родниковой.

3. Апробирована школьная экспедиционная лаборатория для анализа природных вод фирмы «Реахим», показана корректность методов, предложенных разработчиками.

4. Изучена литература по теме доклада, справочники и нормативные документы.

5. Мы узнали больше о замечательном городе, в котором живем, предприятиях города и о людях нашего города Пущино – экологической жемчужины России.

Благодарность

Мы выражаем большую благодарность сотруднице МУП « Тепловодоканал» Орловой Марине Вячеславовне и сотруднице Института Биохимии и Физиологии Микроорганизмов РАН Пунтус Ирине Филипповне за огромную помощь в представленной работе.