Физические, бактериологические и гидробиологические показатели принадлежат к общим показателям качества воды. Химические показатели могут быть общими и специфическими. К общим химическим показателям качества воды относятся: растворенный кислород, водородный показатель (pH), содержание азота и фосфора, минеральный состав.
Растворенный кислород. Основными источниками поступления кислорода в водоемы является газообмен с атмосферой (атмосферная реаэрация), фотосинтез и талые воды, которые, как правило, пересыщены кислородом. Окислительные реакции являются основным источником энергии для преобладающего большинства гидробионтов. Растворенный в воде кислород используется гидробионтами для дыхания и окисления органических веществ. Поэтому низкое содержание растворенного в воде кислорода негативно влияет на весь комплекс биохимических и экологических процессов в водном объекте.
Водородный показатель (pH). Активную реакцию воды выражают водородным показателем (pH), который является отрицательным десятичным логарифмом активности ионов водорода:
pH = lg [aн+].
Величину pH измеряют электрометрически или с помощью индикаторов. От pH воды зависит развитие водных сельскохозяйственных растений, протекание продукционных и многих других процессов водоподготовки.
Минеральный состав определяют по суммарному содержанию семи главных ионов: Na+, Ca2+, K+, Mg2+, Cl¯, SO42-, HCO3¯ . основными источниками повышения минерализации являются грунтовые и сточные воды. По эффекту воздействия на гидробионтов и организм человека неблагоприятными являются как высокие, так и очень низкие показатели минерализации воды.
К специфическим показателям качества принадлежат фенолы, нефтепродукты, ПАВ и ШПАВ, тяжелые металлы и пестициды.
Фенолы поступают в водоемы из антропогенных источников в процессе метаболизма гидробионтов и биохимической трансформации органических веществ. Источником поступления фенолов являются гуминовые вещества, которые образуются в почвах и торфяниках. Фенолы токсически действуют на гидробионтов и ухудшают органолептические свойства воды.
2.4 Санитарно-токсикологическая характеристика химических примесей воды.
Алюминий. При нарушении выделительной функции почек в результате различных заболеваний алюминий может накопляться в печении жизненно важных делянках головного мозга. В последнем случае возникают тяжелые нарушения функции центральной нервной системы. Содержание алюминия в питьевой воде обуславливается поступлением его из коагулянтов, которые используют в водоподготовке, и наличием его в поверхностных водах.
Барий. В природных водах содержание бария составляет 0,001 – 0,01 мг/л, иногда – 0,1 мг/л. В большинстве своем он попадает в источники водоснабжения со сточными водами металлургической, машиностроительной и фармацевтической промышленности и с водами производства бумаги. Растворимые соединения бария (хлорид и нитрат) хорошо впитываются и способны к аккумуляции (накоплению). Барий – высокотоксическое вещество, которое даже в небольших дозах может вызвать гонадотоксический, эмбриотоксический или мутагенный эффекты. При поступлении в организм он способен аккумулироваться в костной ткани, что небезопасно для здоровья. В случае поступления в организм в виде хлорида летальная доза для взрослого человека составляет 550 – 600 мг.
Бериллий является токсическим и аккумулятивным клеточным ядом. Проникая во все органы, клетки и органеллы и повреждая клеточные мембраны, он способен причинять широкий спектр отдаленных эффектов неблагоприятного действия. Его повышенные концентрации могут наблюдаться в подземных и поверхностных водах в результате поступления загрязненных бериллием сточных промышленных вод (авиационная и космическая промышленность).
Бор. При поступлении в организм человека высоких концентраций бора с питьевой водой наблюдаются значительные расстройства функций половой системы у мужчин и женщин и выраженный эмбриотоксический эффект. Бор хорошо впитывается в пищеварительном канале, но постепенно выводится. В высоких концентрациях он находится в очень минерализированных подземных и морских водах.
Мышьяк. Неорганический мышьяк более токсичен, нежели органический, а неорганические соединения мышьяка (III) более опасны, нежели соединения мышьяка (V). При продолжительном потреблении воды, загрязненной мышьяком, на коже возникают наросты, мозоли, могут поражаться кровеносные сосуды, возникать опухоли. Постоянное употребление воды с концентрацией мышьяка 0,2 мг/л в течение жизни определяет 5 %-й риск развития рака кожи. В случае острого отравления мышьяком поражается центральная нервная система, что приводит к состоянию комы, а при дозах 70 – 80 мг – к смерти. Возможно также сильное поражение пищеварительного канала, нервной системы и дыхательных путей. Отравление возможно и при низких дозах – 3 – 6 мг/сутки в течение долгого времени. Содержание мышьяка в пресных подземных и поверхностных водах невысокий, но местах залегания полиметаллических он может превышать 1 мг/л. В отходах производства (гидрометаллургии, пепел ТЭЦ) наблюдается повышенное содержание мышьяка, который является реальным источником загрязнения подземных вод.
Нитраты и нитриты. Нитраты – продукт окисления органического азота бактериями. Нитриты образуются в результате неполного окисления органического азота бактериями.
Использование удобрений, гниение растительных и животных останков, бытовые стоки, попадание в почву осадков сточных вод, промышленные сбросы, вымывание из мест захоронения отходов – все это обуславливает поступление в водные источники ионов NO¯2 NO3¯. Содержание нитрата в воде, как правило, ниже 5 мг/л. Однако в небольших водных источниках и, особенно в подземных водах содержание его может превышать 10 мг/л. Как нитраты, так и нитриты очень легко поглощаются организмом. После поступления с питьевой водой нитратов и особенно нитритов в крови человека накопляется метгемоглобин – дериват гемоглобина, который не способен переносить кислород из крови в ткани, вследствие чего развивается болезнь – водно-нитратная метгемоглобиния.
Наявность в воде нитратов и нитритов представляет собой канцерогенную опасность.
Свинец. Случаи сильного отравления свинцом наблюдались после употребления воды с повышенным его содержанием (0,6 – 2 мг/л). свинец попадает в воду из свинцовых труб и резервуаров. Отравление сопровождается кишечными коликами и утомлением. Этот металл имеет высокую аккумулятивную способность, накопляется в костях, поражает нервную систему, почки и приводит к раннему атеросклерозу. При концентрации в питьевой воде 0,1 мг/л организм аккумулирует 50 % поглощенного свинца, и его содержание в крови достигает граничной отметки – 0,025 мг/л. В незагрязненных озерных и речных водах содержание свинца не превышает 0,01 мг/л. однако в районах залегания полиметаллических руд его содержание в подземных водах может значительно увеличиваться. Расчеты, выполненные с учетом употребления 2 л воды в сутки, доказывают, что суточное поступление свинца колеблется от 10 – 20 мкг до 1 мг и более. Свинец выводится из организма с мочой, калом и потом. Он содержится в волосах и ногтях пальцев рук и ног.
Селен содержится в воде в виде селенита или селената в зависимости от pH и присутствия солей некоторых металлов. Содержание его в поверхностных водах значительно ниже – 10 мкг/л. В воде некоторых колодцев содержание селена превышает 100 мкг/л. В случае употребления подземных вод с повышенным содержание селена нарушается функция печени, формирование эмали зубов и кальциевый обмен. Как правило, в природных водах содержание селена незначительно. Из организма выводится преимущественно с мочой.
Стронций. После продолжительного употребления подземных вод с повышенным содержанием стронция у детей было выявлено нарушение развития костных тканей, например неудовлетворительный рост зубов.
Фтор. Избыток фтора в питьевой воде определяет развитие болезни – флюороза, проявлением которой является появление пятен на эмали зубов. Кроме того, может нарушаться окостенение скелета у детей, происходить изменения в сердечных мышцах и деятельности нервной системы.
Недостаток фтора в воде является причиной развития кариеса зубов - основной причины потери зубов в юношеском и зрелом возрасте. Очень важна роль фтора в регулировании минерального обмена скелета. В раннем возрасте он благоприятствует процессу минерализации костей, а в преклонном – уменьшает степень возрастной деминерализации костной ткани. необходимое его количество в организм человека попадает преимущественно с питьевой водой.
В больших дозах фтор для человека очень токсичен. Патологические изменения – геморагичный гастроэнтерит, острый токсический нефрит и различной степени поражения печени и сердечной мышцы. Острая смертельная доза составляет около 5 г фторида натрия, то есть примерно 2 г фтора. первыми проявлениями и симптомами интоксикации являются тошнота, боли в полости живота, рвота, диарея и даже судороги.
Железо, марганец, медь и цинк принадлежат к малотоксическим элементам, характерной особенностью которых является влияние на органолептические свойства воды.
Железо. В организме железо берет участие в окислительно-востановительных процессах, имуннобиолгических реакциях, и входит в состав некоторых ферментов. Гемоглобин крови содержит до 70 % железа в организме человека. Наявность в организме механизма регуляции баланса железа не дает возможности выявляться его токсическому действию. Однако большое содержание его в питьевой воде негативно влияет на ее органолептические качества. Вода с повышенным содержанием железа неприятна на вкус, имеет бурый цвет, образует конкреции в трубах, препятствуя протеканию воды.