Показатели качества воды и требования, предъявляемые к качеству воды

Введение

Актуальность работы. Расширение масштабов строительства связано с интенсивным развитием промышленности, энергетики, сельского хозяйства и коммунального хозяйства, а следовательно, со значительным увеличением потребления воды всеми отраслями народного хозяйства. Научно обоснованное нормирование водопотребления промышленностью является одним из аспектов социально-экономического развития различных регионов нашей страны. Для нужд современных городов, промышленных предприятий и энергетических ферм требуются огромные объемы воды, строго соответствующие по качеству существующим нормативным документам. В настоящее время качество воды по санитарно-химическим и санитарно-бактериологическим показателям регламентируется ГОСТ 2761-84 "Источники централизованного питьевого водоснабжения. Гигиенические требования и правила отбора", СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения: контроль качества", СанПиН 2.1.4.1175-02 "Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников", которая должна соответствовать качеству потребляемой воды. Для решения этой важной национально-экономической проблемы необходим тщательный отбор источников водоснабжения, организация их защиты от загрязнения, строительство очистных сооружений.
Объект исследования: показатели качества воды.
Предмет исследования: характеристика качества воды.
Цель работы: рассмотреть показатели качества воды и требования, предъявляемые к качеству воды.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
- рассмотреть показатели качества воды;
- проанализировать требования, предъявляемые к качеству воды.
1. Показатели качества воды
Вода водоисточника должна удовлетворять следующим требованиям: отвечать биологическим особенностям выращиваемых видов рыб; обеспечивать выращиваемой рыбе товарные качества; предотвращать накопление ядовитых веществ в рыбе; не содержать веществ, портящих вкус или придающих рыбе неприятный запах; не должна быть источником заболеваний рыб.
Перед строительством рыбоводного хозяйства следует провести всестороннее исследование воды на предмет соответствия ее качества рыбохозяйственным нормативам. Для этого в ближайшей санэпидстанции проводят гидрохимические, токсикологические, бактериальные, паразитологические анализы проб воды, взятых в водоисточнике. При несоответствии качества воды рыбохозяйственным требованиям определяют способы водоподготовки: аэрация, очистка воды и другие. Качество воды рыбоводных водоемов характеризуется такими показателями как температура, прозрачность, цветность, растворенные газы (кислород, двуокись углерода, аммиак, сероводород), водородный показатель (рН), органические вещества, биогенные элементы (азот, фосфор), солевой состав, численность микроорганизмов.
Температура воды в водоеме зависит от его географического расположения, времени года и других факторов. Температура играет исключительно важную роль в жизни рыб и других водных организмов, которые относятся к пойкилотермным, или холоднокровным животным. Температура их тела зависит от температуры окружающей среды. По отношению к температуре воды всех рыб принято разделять на теплолюбивых и холоднолюбивых. К первой группе относят карпа, карасей, растительноядных рыб: белого амура, белого и пестрого толстолобиков, тиляпий, сомов и других. Ко второй - лососевых рыб: форель, лосось, пелядь, сиг и другие. Для теплолюбивых рыб наиболее благоприятная температура для роста - 20-30 °С, для холоднолюбивых - 10-20 °С. Вода обладает очень важным для живой природы свойством, которое определяет саму возможность жизни в замерзающих водоемах. Максимальную плотность вода имеет при температуре 4 °С. При 0 °С, то есть в точке замерзания, вода имеет меньшую плотность. Вот почему лед поднимается на поверхность водоема, а не остается у дна, и защищает водоем от полного промерзания. Вода обладает большой теплоемкостью, она медленно нагревается и долго остывает. Именно с этой особенностью связан более мягкий климат прибрежных стран. Температура воды в летнее время обычно немного повышается к вечеру. Поэтому измерять ее нужно ежедневно не менее двух раз: утром и вечером, чтобы определить среднедневную температуру.
Прозрачность воды зависит от количества сестона, то есть взвешенного живого и неживого органического и неорганического вещества. Прозрачность измеряют с помощью специального белого или окрашенного в разные цвета диска, прикрепленного к размеченному тросу или штанге. На штанге отметки наносят через каждые 10 см. Диск опускают в воду до той глубины, где он перестает быть виден. В рыбоводных прудах, особенно в карповых, прозрачность бывает очень незначительной (20-40 см) вследствие роющей активности карпов, взмучивающих ил. Иногда прозрачность сильно уменьшается вследствие вспышки развития микроскопических водорослей - фитопланктона. Увеличить прозрачность воды в водоеме можно путем внесения извести, осаждающей сестон.
Цветность воды пресноводных водоемов зависит от содержания в ней органических веществ растительного происхождения, так называемых гумусовых, которые при дают воде буроватый оттенок. Бурая болотистая вода малопригодна для выращивания рыбы. Иногда цвет воды зависит от цветения тех или иных водорослей: зеленых, синезеленых, диатомовых и других и может варьировать от ярко-зеленого до желтоватого или голубоватого. Мощные вспышки развития фитопланктона в прудах, так называемое цветение водоемов, нежелательны, так как через несколько дней после бурного развития водоросли начинают отмирать, на их разложение расходуется большое количество кислорода, и может возникнуть предзаморная ситуация или даже замор - гибель рыб от недостатка кислорода. Один из способов борьбы с чрезмерным "цветением" водоема - известкование. Цветность измеряется длиной волны в нанометрах (нм). Для карповых прудов технологической нормой считается длина волны 550-580 нм, что соответствует желто-зеленому или зелено-желтому цвету. Для форелевых - допустимые границы от 515 до 565 нм, что соответствует переходу от синезеленого через зеленый к желто-зеленому цвету. Измерять цветность удобно во время измерения прозрачности. Для этого на диске диаметром 10 см наносят 16 секторов с углом 22,5°. Цвета чередуются от фиолетового с длиной волны 420 нм до вишневого (680 нм). Измерив прозрачность, помещают диск на глубину половины прозрачности. При этом диск виден отчетливо, а его белый сектор окрашен естественным цветом воды. Выбирая сектор, наиболее схожий по цвету на белом секторе, определяют цветность. В табл. 1 представлен порядок и название эталонов цветности, нанесенные на сектора диска и соответствующие им длины волн.
Таблица 1 - Соотношение цветности и длины волны
Наименование цвета
Длина волны, нм
Фиолетовый
420
Синий
460
Зелено-синий
490
Синезеленый
515
Зеленый
540
Желто-зеленый
550
Зелено-желтый
565
Желтый
580
Оранжево-желтый
590
Желто-оранжевый
610
Оранжевый
620
Красный
650
Вишневый
680
Белый
-
Серый
-
Черный
-
Измерять цветность воды рекомендуется так же, как температуру и прозрачность, дважды в день - утром и вечером, в одной, как правило, наиболее глубокой точке пруда у донного водоспуска или в нескольких точках пруда. Кислород является одним из важнейших газов, растворенных в воде, так как он необходим для дыхания всех водных животных и растений. При определенных температуре и давлении в воде может раствориться строго определенное количество кислорода. Растворимость его растет при понижении температуры и повышении давления. Так, при температуре 20 °С и давлении 1 атм. 100%-ное насыщение водой кислородом составляет около 9 мг/л, или 9 г/м3. Главным источником поступления кислорода в воду является процесс фотосинтеза водорослей, прежде всего, мелких одноклеточных, так называемого фитопланктона, который дает почти 100% всего кислорода, вырабатываемого водными растениями

. Другой путь поступления кислорода в воду - из атмосферы. Если в воде находится кислорода меньше, чем 100% насыщения, то есть то максимальное количество, которое может раствориться, то мы наблюдаем процесс инвазии - абсорбции кислорода из атмосферы в воду. Если же, вследствие массового развития в водоеме фитопланктона и бурного процесса фотосинтеза в воде оказывается кислорода больше, чем может раствориться, то он в виде пузырьков выделяется из воды в атмосферу. Этот процесс называется эвазией. Эвазия гораздо более редкое явление для рыбоводных прудов, чем инвазия. Кроме дыхания организмов кислород расходуется в водоемах для процессов самоочищения, окисляя избыточное количество органических и неорганических веществ. Утром концентрация кислорода в воде минимальна, так как ночью при отсутствии света фотосинтез не происходит, кислород только расходуется на дыхание. С восходом солнца его концентрация повышается, достигая максимума в послеполуденные часы. При слишком интенсивном развитии фитопланктона в прудах в безветренную погоду, при отсутствии перемешивания слоев воды может наблюдаться неравномерное вертикальное распределение кислорода. У дна кислорода может не быть совсем, а в поверхностном слое - перенасыщение до 250-300%. Это явление называется кислородной стратификацией. Если оно продолжается больше суток, то может послужить причиной замора - гибели рыб, так как в придонных слоях образуются вредные продукты бескислородного разложения органических веществ, такие как сероводород, метан, аммиак. Концентрацию растворенного в воде водоемов кислорода определяют ежедневно в ранние утренние часы. При ее снижении ниже технологической нормы используют приемы, направленные на ее увеличение: водообмен, аэрацию, удобрение прудов с целью стимулирования процессов фотосинтеза, уменьшение норм кормления рыбы, известкование прудов.
Углекислый газ, или двуокись углерода, является другим важным газом, находящимся в воде. Источником его поступления являются процессы биохимического распада и окисления органических веществ, а также дыхания водных животных и растений. Углекислый газ служит главным источником построения органических веществ зелеными растениями. Растворяясь в воде, углекислый газ образует угольную кислоту Н2СО3, подкисляя воду. Большое количество двуокиси углерода (более 30 г/м3) свидетельствует о загрязнении водоема органическими веществами. В этом случае пруды либо известкуют, либо аэрируют при снижении уровня кормления рыбы.
Сероводород и аммиак образуются в результате анаэробного, то есть без присутствия кислорода, разложения органических веществ и, в первую очередь, белков. Присутствие сероводорода в воде даже в незначительных количествах губительно для рыб и категорически недопустимо в рыбоводных водоемах. Определить его наличие можно по запаху тухлых яиц. Появление сероводорода в придонных слоях водоема служит признаком острого дефицита кислорода и развития заморных явлений. При появлении характерного запаха нужно немедленно сбросить нижний, наиболее загрязненный слой воды, добавить свежей воды, включить аэраторы, если они имеются в наличии. Содержание сероводорода зависит от рН. Чем он ниже, то есть чем кислее среда, тем его больше. При рН не более 8 он практически отсутствует. Концентрация свободного аммиака в воде также очень связана с рН. Однако в отличие от сероводорода доля его увеличивается с ростом водородного показателя. Естественным источником аммиака в воде служат прижизненные выделения рыб и других водных обитателей. Токсичность аммиака для рыб в значительной мере зависит также от концентрации кислорода, температуры и жесткости воды. Допустимое содержание свободного аммиака в воде рыбоводных прудов составляет 0,1 г/м3.
Активная реакция среды, или водородный показатель (рН) характеризует кислотность воды и определяется концентрацией водородных ионов. Выражается в безразмерных единицах от 1 до 14. Реакция среды нейтральная при рН, равном 7. При рН менее 7 среда кислая, если рН больше 7, то щелочная. Для нормального роста и развития большин ства видов рыб наилучшей считается нейтральная или слабощелочная реакция воды. Показатель рН может изменяться в течение суток на 2-3 единицы. Летом, во время массового развития водорослей, растения извлекают в течение дня из воды свободную углекислоту, к вечеру ее содержание часто уменьшается почти до нуля. В воде не содержится угольной кислоты, рН повышается, и реакция воды становится щелочной. Поскольку концентрации свободной углекислоты, аммиака и сероводорода тесно связаны с активной реакцией среды, водородный показатель иногда причисляют к параметрам, характеризующим газовый режим водоема. Измерять рН воды рыбоводных водоемов следует не менее двух раз в день: утром и вечером.
Органические вещества поступают в водоем различными путями. Основной источник органического вещества в интенсивно эксплуатируемых прудах - корма для рыб. Часть из них может быть по тем или иным причинам не использована рыбой. Остатки корма загрязняют водоем. Потребленные рыбой корма в виде экскрементов также загрязняют воду. Однако следует помнить, что экскременты рыб в гораздо меньшей степени загрязняют воду, чем остатки корма. Поэтому следует всячески избегать его потерь. При отмирании водорослей также образуется значительное количество органического вещества. Поэтому, как упоминалось выше, следует препятствовать чрезмерному развитию фитопланктона. О наличии в воде органического вещества судят по таким показателям как перманганатная, бихроматная, агрессивная окисляемость, биохимическое потребление кислорода за одни или пять суток (БПК1 и БПК5). Общее количество органического вещества определяют по бихроматной окисляемости. Перманганатная окисляемость составляет примерно 40% всего органического вещества. В первом случае органическое вещество окисляют бихроматом калия, а во втором - перманганатом калия. Отсюда и названия показателей. Измеряют их в мг кислорода, пошедшего на окисление органического вещества в 1 л воды или в г кислорода на 1 м3. Агрессивная окисляемость показывает долю сверхлегкоокисляемого органического вещества. Ее величина в 40% свидетельствует об относительно чистой воде, 40-60% - о наличии органического загрязнения, 70-80% - об угрозе замора. Сама по себе высокая окисляемость не вредит рыбам, однако на окисление органического вещества требуется кислород, который необходим рыбам. Поэтому следует избегать превышения допустимых значений этого показателя.
Азот и фосфор относятся к биогенным элементам. Само название этих элементов говорит об их важности. В переводе на русский язык биогены означают "создающие, образующие жизнь". При недостатке азота и фосфора замедляется рост растений. Однако их избыток свидетельствует о загрязнении водоемов. Азот находится в воде в виде солей аммония, нитритов, нитратов и альбуминоидного азота, входящего в состав разлагающихся органических веществ. Присутствие аммонийного азота свидетельствует о поступлении продуктов распада белков, мочевины или их поступлении с притекающей водой или поверхностными стоками. Нитриты образуются в результате неполного окисления азота при недостатке кислорода. Служат показателем поступления свежего органического загрязнения. Даже в небольших количествах нежелательны в рыбоводных водоемах. Нитраты образуются в результате окисления аммония, поступления со сточными водами и атмосферными осадками. Потребляются фитопланктоном. Наличие определенного, но не чрезмерного количества нитратов в воде рыбоводных прудов, так же как и солей аммония, необходимо