Гигиена воздуха. гигиена водух. Гигиенический контроль за состоянием воздушной и водной среды
 Скачать 1.38 Mb.
|
|
ГЛАВА 2. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И МЕТОДАМ ЕЁ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ 2.1. Гигиенические требования к источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения Качество питьевой воды с гигиенической точки зрения долж- но соответствовать гигиеническим требованиям и оценивается по отсутствию прямого или косвенного неблагоприятного, влияния ее на здоровье населения. Прямое воздействие осуществляется при наличии в воде болезнетворных микроорганизмов и инвазий, возбудителей инфекционных и неинфекционных заболеваний и химических примесей. Косвенное влияние выражается в огра- ничении водопользования при наличии таких неприятных орга- нолептических свойств воды как: мутность, неприятный запах, привкус, цвет. Причины изменения органолептических свойств воды раз- личны. Для поверхностных водоисточников это, прежде всего, почвенные загрязнения, поступающие со сточными водами. Про- явление запаха и привкуса может быть связано с цветением воды в результате отмирания водорослей и разложения другой расти- тельности на дне водоемов. Окраска воды чаще всего зависит от присутствия в ней гумусовых веществ почвенного, растительно- го и планктонного происхождения. Для подземных вод основной причиной ухудшения органолептических свойств воды является её высокая минерализация в силу содержания повышенных кон- центраций хлоридов и сульфатов натрия, реже кальция и магния, поступающих в подземные водоносные горизонты с недостаточ- но очищенными бытовыми и особенно производственными сто- ками. На формирование химического состава пресных подзем- ных вод оказывают влияние многие природные факторы. Веду- щим из них является физико-химическое взаимодействие воды с вмещающими породами разнообразного состава и структурами при движении воды от областей питания к участкам разгрузки или погружения водоносного горизонта. На химический состав 60 61 подземных вод большое влияние оказывают воды, поступающие в водоносный горизонт из различных источников питания: • за счет просачивания атмосферных осадков; • разгрузки глубоко залегающих подземных вод; • перетекания воды из других водоносных горизонтов через слабо проницаемые слои и литологические окна; • привлечением речного стока, оросительных вод и других источников. Так на участках берегового водозабора качество забираемой воды формируется под влиянием смешения подземных вод, по- ступающих со стороны речных террас, из реки и инфильтрацион- ного бассейна. В составе природных подземных вод, в зависимости от их состава и содержания, выделяют макрокомпоненты и микроком- поненты. К макрокомпонентам относят хлориды, сульфаты, би- карбонаты, натрий, магний, кальций, калий. Природные аномалии подземных вод отмечаются в райо- нах, где подземные воды залегают в отложениях, обогащенных некоторыми неорганическими и органическими веществами (же- леза, меди, свинца, ртути, цинка, хлорида калия и натрия, угля, торфа). Ухудшение качества подземных вод наблюдается также на прибрежных участках долин, где постоянное или периодиче- ское питание подземных вод обеспечивается речной водой, име- ющей повышенную минерализацию и жесткость. Повышенную минерализацию могут иметь подземные воды, контактирующие с солеными морскими водами, и грунтовые воды в аридных и по- луаридных областях, где испарение преобладает над осадками. Многообразие химического состава указывает на необходимость детального изучения структурного состава подземных вод. Большую роль играет также вовлечение дополнительных источников питания в виде фильтрации атмосферных осадков из поверхностных водотоков и водоемов. При этом могут поступать более минерализованные воды из нижележащих водоносных го- ризонтов, загрязненных поверхностными водами. Понижение уровня грунтовых вод на участке водозабора из- меняет окислительно-восстановительную обстановку в осушен- ной части водоносного горизонта; это может привести, в част- ности, к увеличению в воде концентраций сульфатов, железа, кальция магния вследствие окисления пирита, содержащегося в породах тонкодисперсного состава. Для большинства типов месторождений пресных подзем- ных вод характерна связь с атмосферой, при этом одним из су- щественных или даже главных источников питания являются атмосферные осадки. Эта связь при работе водозаборов может усилиться, поэтому состав поверхностных (ливневых, талых, речных) вод оказывает большое влияние на качество подземных вод. В последние десятилетия основной причиной ухудшения ка- чества подземной воды стала антропогенная деятельность. Антропогенное влияние на подземные воды стало особенно ощутимым в связи с развитием и интенсификацией промышлен- ности, сельского хозяйства, ростом городов и расширением урба- низированных территорий. Данное влияние проявляется истоще- нием запасов подземных вод, ухудшением их качества: при этом в подземных водах может увеличиться содержание компонентов, характеризующих их природный состав (хлориды, сульфаты, же- лезо и др.). Вещества антропогенного происхождения попадают в подземные воды из промышленных и коммунально-бытовых стоков и отходов, в результате утечки технологических жидко- стей, при растворении атмосферными осадками сырья, твердых отходов, продуктов промышленности и транспорта, в результате загрязнения атмосферного воздуха. Биологическое загрязнение подземных вод вызывается микроорганизмами, поступающими при инфильтрации фекальных и коммунально-бытовых сточных вод из выгребных ям, канализационной сети. По масштабу влияния на водоносные горизонты выделя- ют локальные и региональные загрязнения подземных вод. При действии многочисленных локальных источников, совокупность которых обуславливает площадный характер загрязнения, оно становится региональным. Такое загрязнение характерно для ур- банизированных территорий. В таких районах кроме постоянных утечек и аварийных разливов сточных технологических вод из цехов, коммуникаций, различных емкостей для хранения жидко- 62 63 го и твердого сырья, продуктов отходов производства, большую роль в загрязнении подземных вод играют выбросы предприятий и теплоэнергетических установок, поступающих на поверхность земли с атмосферными осадками. Ухудшение качества подземных вод сделало актуальным про- блему оценки естественной защищенности подземных вод и их охраны от загрязнения. Значимость данной проблемы возрастает в связи с продолжающейся урбанизацией, химизацией сельского хозяйства и быта. Влияние питьевых вод на физиологические функции орга- низма зависит от степени их минерализации, сочетания солей и от исходного состояния организма. Установлено, что высокая жесткость воды, обусловленная повышенным содержанием каль- ция и магния, при низких концентрациях фтора, способствует снижению заболеваемости кариесом. Избыточное поступление бикарбоната кальция нарушает пуриновый и йодный обмен, обуславливает увеличение частоты случаев заболеваний мочевыделительной системы, костей, сочле- нений и мышц. Повышенная минерализация воды отрицательно влияет на менструальную, детородную функцию женского орга- низма, течение беременности, родов, на плод и новорожденного. Длительное употребление жесткой воды ведет к увеличению ги- некологических заболеваний у женщин. При высоких концентра- циях кальция в питьевой воде, превышающем содержание магния в 1,5–4,5 раза, возрастает на 25 % частота заболеваний органов пищеварения, в том числе желчекаменной болезнью, холецисти- том на 20 %, а также мочеполовой и костно-мышечной систем на 13 %, сахарным диабетом на 25 %, всеми формами рака на 13 %. Доказано неблагоприятное влияние и маломинерализован- ных вод на организм. Уровень смертности от ишемической болез- ни сердца в районах с мягкой питьевой водой выше, чем в районах с жесткой питьевой водой. Предполагается, что низкий уровень магния в воде может быть фактором увеличения смертности от сердечнососудистых заболеваний в районах с мягкой питьевой водой. Магний участвует во многих окислительных, синтетиче- ских и транспортных процессах сердечной мышцы. Установле- на связь артериальной гипертензии с длительным потреблением мягкой питьевой воды. У детей, потребляющих мягкую воду, от- мечается функциональное напряжение сердечно-сосудистой сис- темы, снижение ее функциональных возможностей и склонность к развитию гипертензии. Распространенность сердечно-сосудистой патологии нахо- дится в определенной зависимости от жесткости воды и концент- рации кальция, магния и натрия. Доказана связь поражения зубов и возникновение пародон- тоза с низким содержанием в воде кальция, магния, фтора, меди, цинка. Большая концентрация меди делает воду органолептически непригодной, сильно раздражают слизистые желудочно-кишеч- ного тракта. Соли цинка, особенно сульфаты, также являются раздражителями желудочно-кишечного тракта. Поступление свинца в организм с питьевой водой составляет лишь несколько процентов от количества свинца, поступающего с пищей и воздухом. Основной источник свинца в воде – это спла- вы, используемые при соединении водопроводных туб. Сущест- вует утверждение, что содержание свинца в хлорированной водо- проводной воде больше, чем в не хлорированной. При суточном потреблении 5 литров воды общее количество полученного свин- ца составит 15 мкг/л – 6 % от пищевого свинца. Но даже малые дозы его при длительном употреблении ведут к хронической ин- токсикации. Картина хронической интоксикации у людей изучена подробно. Возникают изменения в ЦНС, проявляющиеся голов- ной болью, головокружением, повышенной утомляемостью, раз- дражительностью, нарушением сна, ухудшением памяти, мышеч- ной гипотонией, потливостью. Длительное воздействие свинца способствует развитию атеросклероза. С водой, пищей и воздухом ежедневно в организм поступает до 0,2 мг кадмия. К характерным болезням, связанным с токси- ческим действием кадмия следует отнести гипертонию, ишеми- ческую болезнь сердца, почечную недостаточность, бронхиты, фарингиты. Наиболее серьезным последствием кадмиевой инток- сикации является снижение интенсивности функционирования 64 65 почек, ведущее к уменьшению вывода из организма токсинов, для которых почечная фильтрация является основным каналом их удаления. Кадмий, будучи аналогом цинка, относится к жизненно необ- ходимым веществам, способным замещать цинк в цинкосодержа- щих ферментах, но с потерей их ферментных свойств. Ранее считалось, что поступление в воду ртути безопасно, так как она якобы остается неизменной. В организм человека ртуть поступает в наибольшем количестве с рыбопродуктами, оказывая выраженное влияние на функции печени, почек, обмен веществ. Алюминий содержится в питьевой воде, подвергающейся осветлению в процессе коагуляции. Многократное превыше- ние концентрации алюминия от нормы характерно для озерной и речной воды в регионах, подверженных действию кислотных дождей, за счет растворения природных малорастворимых алю- мосиликатных пород. При избыточном поступлении алюминия в организм он влияет на красные и белые кровяные тельца и кис- лотно-щелочное равновесие. Высоко влияние на население химических веществ, находя- щихся в воде. Многочисленные наблюдения показали появление в воде более токсичных продуктов в результате трансформации их в водной среде под действием многих физических, химических, химических и биологических факторов. Из числа изученных ми- кроэлементов хорошо известна патология населения, связанная с недостаточностью йода в питьевой воде. При избытке фтора в воде возникает флюороз. Недостаток в питьевой воде фтора ве- дет к кариесной патологии зубов. Повышенное количество солей натрия в питьевой воде спо- собствует росту сердечно-сосудистой патологии. Избыток мо- либдена ведет к появлению «молибденовой подагры», а при его недостатке появляется предрасположенность к развитию энде- мического зоба. Нередко при неинтенсивном, но постоянном за- грязнении воды наблюдаются хронически протекающие водные эпидемии. Водный путь распространения свойственен холере, брюш- ному тифу, паратифу. К вирусам, передающимся через воду, от- носятся вирусные гепатиты А и В, полиомиелит, аденовирусы, болезнь Коксаки. К водным инфекциям относят лептоспирозы и туляремию, не исключается возможность заражения туберку- лезом. 2.2. Поверхностные водоисточники К открытым, или поверхностным водоисточникам, относятся реки, озера, водохранилища, каналы, пруды, родники. Для этих водоисточников характерна низкая минерализация, большое количество взвешенных веществ, высокий уровень ми- кробного загрязнения, колебания расхода воды в зависимости от времени года и метеорологических условий. Величина активной реакции находится в диапазоне рН 6,5–8,5. Часто отмечается ин- тенсивное техногенное загрязнение их в результате сброса про- мышленных, поливных, хозяйственно-бытовых сточных вод, массового купания и других причин. Добавляется также чрез- мерное развитие микроскопических одноклеточных водорослей – так называемое цветение вод, способное в значительной мере ухудшить органолептические свойства воды и придать ей аллер- генные свойства. Поэтому использование поверхностных водоисточников ну- ждается в предварительной обработке и обеззараживании воды с целью улучшения ее органолептических свойств. Открытые водоемы, в силу естественных особенностей их режима водопользования и свойств воды, не могут отличаться постоянством. Ледяной покров, дожди и паводки неизбежно вы- зывают изменения, как количества, так и качества воды. Химический состав воды зависит от спуска городских и про- мышленных сточных вод, массовых купаний, удобрения сельско- хозяйственных площадей на склонах берегов. Наиболее сущест- венна в этом отношении роль сточных вод, которые могут при неупорядоченном выпуске вызывать резкую денатурацию физи- ческих и химических свойств и состава воды, и создавать опас- ность заражения. Особенности состава и свойств речной воды зависят и от природных условий. Желтый цвет (цветность до 65°) и высокая окисляемость (до 15–16 мг О 2 /л) воды может быть обусловлена 66 67 наличием гуминовых веществ. Таким образом, в результате есте- ственных условий и воздействия извне физические свойства, хи- мический состав и содержание бактерий в речной воде колеблют- ся в широких пределах в одних реках по сравнению с другими и в одной и той же реке в разное время. Озера разнообразны по размерам, глубине, режиму стока и составу воды. Пресные озера формируются, в основном, за счет стока впадающих в них рек, состав воды близок к речной воде. В озерах осаждение взвеси происходит с большей полнотой. Ил, органические вещества в донные отложения содержатся в зна- чительном количестве, в них идут энергичные биохимические процессы. На глубине 10 м и более вода отличается высокой чистотой в бактериальном отношении, а ее температура и химический со- став колеблются в узких пределах. Вместе с тем загрязненные стоки, поступая в озеро, могут оказывать влияние на значитель- ном расстоянии при отсутствии выраженного течения. Искусственные водохранилища возникли в связи с разви- тием промышленности и строительством гидроэлектростанций, созданием новых и ростом старых городов и рабочих поселков. Чтобы создать запасы воды и сосредоточить их вблизи потре- бителей, на реках были построены плотины, задерживающие и накапливающие огромные запасы воды за счет, как постоянного стока, так и стока дождевых и талых вод. Характерной особенностью водохранилищ является посте- пенное повышение в них концентрации минеральных солей. Про- исходит это в основном в связи с испарением воды с поверхности водохранилища. Чем больше отношение площади водохранили- ща к массе воды, тем сильнее выражена в нем минерализация. Другая особенность водохранилищ – летнее цветение воды в результате бурного разрастания водорослей, главным образом сине-зеленых, за счет поступления избыточного количества био- генных веществ. Последующее массовое отмирание водорослей приводит к обогащению воды разлагающейся органической мас- сой, появлению сероводорода, падению содержания растворен- ного кислорода и замору рыбы. Кроме того, огромное количество водорослей попадает на очистные сооружения водопроводов, за- бивает фильтры, чрезвычайно осложняет их эксплуатацию. Вода в водохранилищах в большинстве случаев обладает хорошими бактериологическими свойствами, прослеженными в динамике, свидетельствующими об интенсивном ходе процессов самоочи- щения. Для предотвращения порчи воды большое значение имеет очистка чаши водохранилища до ее затопления, чтобы устранить все, что может служить причиной ухудшения органолептических свойств, химических особенностей воды и ликвидировать источ- ники возможного ее заражения. Водохранилища в отношении анофелогенности могут играть как положительную, так и отри- цательную роль, уничтожая мелководье и заболоченность или, наоборот, создавая их. Создание искусственных водохранилищ следует расценивать как положительное явление в жизни приле- гающих населенных мест. Они облегчают организацию центра- лизованного водоснабжения, улучшают микроклимат и являются значительным оздоровительным фактором в централизованном водоснабжении. 2.3. Подземные водоисточники Для подземных водоисточников используются, в основном, водозаборы вертикального типа – буровые скважины, достигаю- щие глубины нескольких сот метров, и позволяющие использо- вать любой из разведанных подземных горизонтов. Скважина представляет собой вертикальную шахту круглой формы, достигающую водоносного горизонта. Стенки ее предохра- нены от обрушения металлическими трубами. В нижней части сква- жины, в пределах водоносного горизонта, устанавливают фильтр для поступления воды внутрь скважины и предохранения ее от засо- рения частицами пород. Уровень воды в скважине устанавливается несколько ниже поверхности земли и забирается насосами. При от- качке вода поднимается до уровня, ниже которого откачиваемая вода возмещается одновременным притоком ее из водоносного слоя. Первый уровень называется статическим, второй – динами- ческим. При этом вокруг части водоносного горизонта в прилегаю- щей к скважине создается пониженное давление (депрессия). 68 69 Давление воды падает потому, что при откачке она, подте- кая к скважине, испытывает сопротивление со стороны водонос- ного слоя и часть напора тратится на преодоление этого сопро- тивления. Чем интенсивнее откачка, тем быстрее движется вода, сопротивление возрастает, давление все снижается и депрессия охватывает все большее пространство вокруг скважины (зона де- прессии), создавая возможность подсоса воды и загрязнений во- круг скважины. Депрессия может распространяться на десятки и сотни метров вокруг скважины. Давление падает у самой скважины из-за падения статиче- ского уровня до динамического, меняющегося в зависимости от интенсивности откачки. Зону влияния откачки из основной скважины можно предста- вить в виде депрессионной воронки, вершина которой совпадает с динамиче ским уровнем, а основание лежит в плоскости, прохо- дящей через статический уровень. Если в эксплуатации находятся несколько скважин, то они должны рас полагаться на таком расстоянии одна от другой, чтобы депрессионные воронки не пересекались. В противном случае де- бит скважин уменьшается, так как уменьшается водообильность зоны питания каждой из них. Кроме того, благодаря скважине устанавливается связь между эксплуатируемым водоносным сло- ем и лежащим выше, качество воды которого может быть плохим. Необходимо обеспечить герметичность соединений между трубами одной колонны и между колоннами разных диаметров. Особенно важно это на участках, где скважина пересекает не ис- пользуемые ею водоносные горизонты. Кроме того, на этих участ- ках следует не вырезать трубы, а пропускать внутри обсадных. Это устраняет соприкосновение рабочей трубы с водоносным горизон- том, повышает надежность ее изоляции и защищает от коррозии. Загрязнения могут проникнуть через недостаточно защи- щенное устье скважины наиболее прямым путем. Герметичность соединения оголовка с трубой и насосом – необходимое условие охраны воды от загрязнения в скважине. Если устье скважины выведено в шахту, то последняя должна быть защищена от проникновения грунтовых вод (гидроизоляция дна и стенок шахты) и атмосферных осадков (двойные крыши на люках). Если обсадная труба выходит на поверхность земли, то площадка вокруг нее должна асфальтироваться и иметь уклон для оттока атмосферных вод в сторону от скважины. Обсадная труба должна выступать не менее чем на 0,5 м над поверхностью земли или дном шахты. Подземные воды, забираемые для питания водопровода, в большинстве случаев удовлетворяют требованиям бактерио- логической чистоты воды, но хлорирование (обеззараживание) применяется и в практике подземного водоснабжения. К нему прибегают в случаях неполной надежности перекрывающих сло- ев, связи между подземными водами и открытыми водоемами, внезапных или периодически возникающих изменений в составе воды, неуверенности в надежности оборудования скважин или с профилактической целью при ухудшении качества воды в сети. Характеристика водопроводной сети Водопроводная сеть – это подземная система труб, по кото- рым вода под напором разводится по территории населенного пункта. Величина напора зависит от разницы отметок рельефа в месте установки насосов и в самой высокой точке (верхний этаж здания, самая высокая точка территории населенного ме- ста), в которую подается вода. В водопроводной сети используют чугунные, стальные, ас- боцементные, железобетонные, бетонные, керамические, сте- клянные и металлопластиковые трубы. Требования к водопроводной сети: • сеть не должна подвергаться опасности замерзания в ней воды – поэтому трубы закладываются несколько ниже ли- нии промерзания земли (в зависимости от климатических условий от 1,5 до 3 м); • не допускается прокладывать водопроводную сеть по за- грязненным местам, вблизи свалок и других источников загрязнения почвы. Канализационная сеть укладывается на 1,5–3 м ниже водопроводной; • сеть должна быть непроницаема на всем протяжении; • сеть может иметь тупиковое или кольцевое устройство. |