Гигиеническое значение воды
Вода – важнейшая составная часть живого организма. Ее физиологическое значение заключается в том, что все процессы в организме (ассимиляция, диссимиляция, диффузия, осмос, резорбция, гидролиз, окислительное дезаминирование) протекают в водных растворах или при участии воды. Пожалуй, нет вещества более удивительного и загадочного, чем обыкновенная вода.
Вода вездесуща, она буквально пронизывает оболочки Земли и проникает в любые участки того пространства, где обитают человек и все живое. Она наполняет растения и животных, человек тоже на 70 % состоит из воды. Чем моложе организм, тем больше удельный вес воды в его составе. У эмбриона оно достигает 97 %; сразу после рождения общее количество воды в организме быстро уменьшается – у новорожденного ее уже только 77 %. Дальше содержание воды продолжает постепенно снижаться, пока не станет в зрелом возрасте относительно постоянным. В среднем содержание воды в организме мужчин от 18 до 50 лет составляет 61 %, женщин – 54 % от массы тела. Разница эта связана с тем, что организм взрослых женщин содержит больше жира; при отложении жира масса тела увеличивается, и доля воды в нем снижается (у людей, страдающих ожирением, содержание воды может уменьшиться до 40 % от массы тела). После 50 лет организм человека начинает «усыхать»: воды в нем становится меньше.
Вода является основным элементом биосферы, без которого невозможно существование органической природы. Поэтому там, где есть жизнь в любой форме проявления, всегда есть и вода. Вода входит в состав всех тканей человеческого тела: в крови ее около 81 %, в плотных тканях (мышцах) – 75 %, в костях – около 20 %. Наша кровь и лимфа есть не что иное, как водные растворы сложного химического состава. Ни одна клетка организма не может обойтись без водной среды. В жидкой среде происходят переваривание пищи и всасывание в кровь питательных веществ. Ежесуточно в просвет желудочно-кишечного тракта выделяется около 1500 мл слюны, 2500 мл желудочного сока, 700 мл сока поджелудочной железы, 3000 мл кишечных соков.
Вода в организме может быть свободной (мобильной), составляющей основу внеклеточной и внутриклеточной жидкости; конституционной, входящей составной частью в молекулы белков, жиров и углеводов; связанной, входящей в состав коллоидных систем.
Взрослый человек употребляет в среднем 2,5 л воды в сутки. Из этого количества 1,2 л приходится на питьевую воду, 1,0 л – на воду, поступившую с пищей, и 0,3 л – на воду, которая образуется в самом организме в процессе обмена веществ. Такое же количество воды выводится из организма: через почки – около 50 % этого объема, с потом через кожу – 32 %, с выдыхаемым воздухом через легкие – 13 %, через кишечник – 5 %. В интервале температур от +36 до +37 °C вода обладает максимальной теплоемкостью. Это означает, что, для того чтобы «сдвинуть» с нормального состояния температуру нашего тела в ту или иную сторону, необходимо приложить наибольшие энергетические затраты. Если суммировать все вышеуказанные цифры, то получается около 2–2,5 л. Эта цифра средняя, потому что расход воды может сильно колебаться в зависимости от внешних условий, индивидуальных особенностей обмена или его нарушений.
Недостаток воды в организме тяжело переносится человеком. Избыток воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение, сопровождающееся потерей солей и водорастворимых витаминов, ослабляет организм. При потере воды в количестве 6–8 % от массы тела у человека повышается температура тела, ухудшается работа сердечно-сосудистой и дыхательной систем, появляются мышечная слабость, головокружение, головная боль и наступает коллаптоидное состояние. При потере 10 % массы тела могут наступить необратимые изменения в организме, а 15–25 % – гибель.
В процессе эволюции в организме выработался сложный и тонкий механизм, обеспечивающий нормальный водный баланс.
Как было сказано выше, суточная потребность организма взрослого человека в воде составляет в среднем около 2,5 л. Это вовсе не означает, что человек должен каждый день выпивать не меньше 10 стаканов воды: основная часть потребляемой нами воды содержится в пище. Часть воды образуется также непосредственно в организме в процессе жизнедеятельности – при распаде белков, жиров, углеводов (эндогенная вода). Например, при окислении 100 г жиров освобождается около 107 мл воды, 100 г углеводов – 55 мл. Следовательно, наиболее выгоден (в смысле получения эндогенной воды) жир.
Гигиеническое значение воды для человека невозможно переоценить, оно определяется ее многоцелевым назначением, использованием в интересах сохранения и укрепления здоровья, а также поддержания его высокой работоспособности. Общеизвестно, что вода нужна не только для удовлетворения ежедневных потребностей человека (питье, приготовление пищи, соблюдение личной гигиены). Технология современного промышленного производства невозможна без использования чистой воды. Вода расходуется на поддержание в чистоте одежды, личных вещей, для мытья посуды, жилища, общественных зданий и помещений. Большое значение имеет вода в обеспечении благоприятного санитарного состояния лечебно-профилактических учреждений, предприятий пищевой промышленности и общественного питания. Широко используются водоемы для проведения массово-оздоровительных и физкультурных мероприятий. Удаление нечистот и отбросов из домов, с территории населенных пунктов тесно связано с применением воды (сплавная канализация). Кроме того, значительное количество воды расходуется на потребности транспорта и сельского хозяйства.
Поэтому хорошо организованное водоснабжение населенных мест – один из важнейших социальных факторов труда и быта людей, который способствует поддержанию высокого уровня общественного здоровья, предупреждению многих эпидемических заболеваний, общему благоустройству и санитарному комфорту в жилищах.
Среди химических соединений, встречающихся в природных водных источниках, могут быть вещества, обладающие токсическим действием (соединения хрома, мышьяка, цианиды, пестициды и др.). Как правило, содержание вредных веществ в водоеме очень мало, но эти малые количества вводятся в организм систематически на протяжении долгого времени. В большинстве случаев в водоемах бывает не одно, а несколько ядовитых веществ, что усиливает их действие на организм.
Одной из главных задач в охране здоровья населения является обеспечение его доброкачественной питьевой водой, поэтому проблемы загрязнения окружающей среды, токсическое воздействие химических веществ – проблема № 1 современного общества. Вот почему выявление химических загрязнителей воды, изучение их токсичности и опасности для здоровья людей – важнейшие задачи, которые становятся предметами экологических исследований биосферы. Наиболее сильными загрязнителями природных вод являются не только биогенные вещества, но и большое количество токсичных химически активных веществ, которые часто проявляют мутагенное и аллергенное действия на человеческий организм. Такое воздействие на человека отмечается при превышении допустимых норм ионов металлов.
Загрязнение природных вод обязательно сказывается на качестве питьевой воды. Большая часть лекарственных средств представляет из себя водные растворы, качество которых определяется не только составом основных составных частей, но и качеством растворителей. Основным растворителем, используемым в фармацевтической практике, является вода (дистиллированная и для инъекций). Основным сырьем для приготовления воды, применяемой в фармацевтическом и химическом производстве, является вода питьевая.
Повышение качества выпускаемой этими предприятиями продукции способствует выполнению задачи сохранения здоровья людей. Поэтому на передний план выдвигается создание эффективных методов стандартизации и контроля качества лекарственных веществ и специальных методик по их анализу. Большое значение имеет четко разработанный и правильно поставленный контроль качества не только конечного продукта, но и отдельных продуктов на каждом этапе синтеза лекарственного препарата, а также контроль за исходными веществами (сырье), из которых готовится данный препарат.
Водные растворы лекарственных средств и качество питьевой воды и должны осуществляться методами современного контроля. Несмотря на то, что разработан ряд методов определения химических загрязнителей, в воде и водных растворах лекарственных веществ, многие методики требуют значительной доработки, так как их чувствительность низка, недостаточно специфична и трудоемка.
Методы анализа некоторых ионов металлов (калия, натрия, свинца и цинка) при оценке качества питьевой воды и жидкостей для парентеральных введений унифицированы.
При анализе катионов металлов в медицинской и биологической практике широко используют атомно-абсорбционной спектроскопию, плазменную фотометрию, ионоэксклюзионную распределительную хроматографию, ионометрию. Эти методы обладают высокой чувствительностью и точностью, не требуют сложной подготовки проб к анализу, позволяют определять ионы металлов при наличии смеси элементов. Эти современные методы используются во всем мире для анализа незначительных примесей металлов в различных объектах.
Состав и свойства природных вод могут оказывать прямое и косвенное воздействие на здоровье населения. При гигиенической оценке питьевой воды учитывается влияние солевого ее состава на организм человека. Длительное использование минерализованных вод может оказывать негативное влияние на водно-солевой баланс, функциональную деятельность пищеварительной системы, нарушение обменных и других физиологических процессов. Минерализация воды не должна превышать 1000 мг/л.
Экспериментальными и клиническими исследованиями установлено, что питьевые воды не только с избыточным, но и с низким содержанием минеральных солей биологически неполноценны. Длительное использование маломинерализованной воды обусловливает широкий диапазон нарушений физиологических функций организма (повышение секреции желудочного сока и его кислотности, изменение процессов всасывания воды в желудочно-кишечном тракте, нарушения слизистой оболочки кишечника). При длительном потреблении маломинерализованных вод развивается снижение в крови кальция, фосфора, щелочной фосфатазы.
В природных водах, наряду с макроэлементами (хлориды, сульфаты и др.), должны быть и микроэлементы (фтор, молибден, бериллий, мышьяк, селен, серебро и др.). В воде обнаружено до 65 микроэлементов, содержащихся в тканях животных и растений. В настоящее время доказано биологическое значение для животных и растительных организмов около 20 микроэлементов.
Нарушение оптимальных гигиенических пределов при поступлении микроэлементов в организм (избыточное или недостаточное) вызывает физиологические или патологические изменения, могут развиться различные заболевания. Например, при дефиците кобальта наблюдается развитие тяжелых анемий, предрасположение к воспалению легких у детей, при недостатке меди могут развиться алиментарная гипохромная анемия у детей, беременных женщин.
С недостатком цинка связывают карликовый рост, а с недостатком селена в сетчатке – понижение остроты зрения, из-за низкого содержания в воде и почве селена может возникнуть селенодефицитная кардиопатия – болезнь Кешана.
Особенно велико значение микроэлементов для организма ребенка на всех этапах развития и роста. Материнское молоко также содержит большое количество микроэлементов – Si, Zn, Mn, Pb, Ar, I, Br, As и др. Поэтому так важно, чтобы вода была чистой, вкусной, натуральной, т. е. природной.
В природе вода не встречается в виде химически чистого соединения. Она обладает свойствами универсального растворителя, содержит большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых зависят от условий формирования вод, состава водоносных пород и др.
Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка), равный 1000 мг/л, был в свое время установлен по органолептическому признаку. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Основную часть сухого остатка пресных вод составляют хлориды и сульфаты. Допускается содержание их в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов.
Нижним пределом минерализации (ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»), при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации питьевой воды находится в диапазоне 200–400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния – 10 мг/л.
Жесткость воды, обусловленная суммарным содержанием кальция и магния, обычно рассматривалась в хозяйственно-бытовом аспекте (образование накипи, повышенный расход моющих средств, плохое разваривание мяса и овощей и т. п.). Среди макрокомпонентного состава воды особенно негативное влияние на организм человека оказывает низкое содержание в питьевой воде кальция и магния. Так, например, результаты санитарно-эпидемиологических обследований населения, проводимых по программам ВОЗ, показывают, что низкое содержание в питьевой воде Ca и Mg приводит к увеличению числа сердечно-сосудистых заболеваний. В результате исследований в Англии было выбрано шесть городов с самой жесткой и шесть с самой мягкой питьевой водой. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в городах с жесткой водой оказалась ниже нормы, в то время как в городах с мягкой водой – выше. Более того, у населения, живущего в городах с жесткой водой, параметры деятельности сердечно-сосудистой системы лучше: ниже общее кровяное давление, частота сокращений сердца в покое, а также содержание холестерина в крови. Курение, социально-экономические и другие факторы не влияли на эти корреляции. В Финляндии более высокая смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, повышенное кровяное давление и содержание холестерина в крови в восточной части страны по сравнению с западной, по всей видимости, также связаны с использованием мягкой воды, так как другие параметры (диета, физическая нагрузка и т. д.) населения этих групп практически не различаются. В последнее время эти данные получили клиническое подтверждение. Группой исследователей под руководством С. К. Чуриной было установлено, что 60–80 % суточной потребности Ca и Mg у человека удовлетворяется за счет пищи. Но значение Ca и Mg в суточном рационе можно оценить, если учесть, что требования ВОЗ к содержанию этих катионов в воде для Ca составляют 80–100 мг/л (около 120–150 мг в сутки), а для Mg – до 150 мг/л (около 200 мг в сутки) при общей суточной потребности, например Ca, равной 500 мг. Показано, что Ca и Mg из воды всасываются в кишечнике полностью, а из продуктов, в которых они связаны с белком, – только на 1/3. Уровень Ca в клетке является универсальным фактором регуляции всех клеточных функций независимо от типа клеток. Недостаток Ca в воде сказывается на увеличении всасывания и токсического действия тяжелых металлов (Cd, Hg, Pb, Al и др.). Тяжелые металлы конкурируют с Ca в клетке, так как используют его метаболические пути для проникновения в организм и замещают ионы Ca в важнейших регуляторных белках, нарушая их нормальную работу.
К настоящему времени можно с уверенностью утверждать, что мягкая питьевая вода, характерная для северных регионов планеты, с низким содержанием жизненно важных для организма двухвалентных катионов (Ca и Mg) является существенным экологическим фактором риска сердечно-сосудистой патологии и других широко распространенных Ca-Mg-зависимых региональных заболеваний.
В то же время известна прямая высокая корреляция жесткости воды с содержанием в ней, кроме кальция и магния, еще 12 элементов (в том числе бериллия, бора, кадмия, калия, натрия) и ряда анионов.
Повышенное содержание в пищевом рационе любого элемента вызывает различные отрицательные последствия. Однако низкое содержание целого ряда элементов также представляет опасность для организма человека.
Человек может получить с водой от 10 до 85 % необходимого количества фтора. Широкое распространение его среди людей, проживающих в геохимических провинциях, где вода содержала высокие концентрации фтора (2–8 мг/л), послужило основанием тому, что это заболевание было названо эндемическим флюорозом (поражаются печень, почки и центральная нервная система). Степень развития флюороза тесно связана с концентрацией фтора в питьевой воде. При концентрации 1,4–1,6 мг/л у некоторых лиц на отдельных зубах отмечаются желтовато-коричневые пятнышки. Содержание фтора в значениях ниже оптимальных (0,7–1,1 мг/л) способствует развитию кариеса зубов среди населения. Противокариозное действие фтора было детально изучено в эксперименте и доказано в наблюдениях, проводившихся в населенных пунктах, снабжающихся водой, искусственно обогащенной фтором. Механизм действия фтора на организм обусловлен образованием его комплексных соединений с кальцием, магнием и другими элементами – активаторами ферментных систем. Угнетающее действие фтора на ферменты приводит к тому, что он может быть первым конкурентом в синтезе гормонов щитовидной железы и, следовательно, влиять на ее функцию. В результате исследований о влиянии фтора при комплексном поступлении в организм получено, что безопасное комплексное суточное поступление фтора в организм человека составляет около 4 мг в сутки.
В биогеохимических провинциях, бедных йодом, распространено заболевание эндемическим зобом. Известно, что суточная потребность организма в йоде составляет 120–2000 мкг. С водой в организм поступает около 15–20 %. По содержанию йода в воде можно судить о наличии этого микроэлемента в почве, растениях, молоке, мясе домашних животных. Следовательно, содержание йода в воде имеет сигнальное значение.
В соответствии с характером действия на организм изученные микроэлементы могут быть разделены на микроэлементы, влияние которых связано с их избытком (молибден, селен, бор, никель и др.) или с их недостатком (йод, медь, кобальт).
В районах с жесткими водами у людей иногда наблюдаются нарушение пуринового и кальциевого обмена, повышение содержания кальция в моче, уменьшение суточного диуреза, ацидотический сдвиг в моче и другие изменения, показывающие, что в организме создается предрасположение к формированию уролитиазиса.
Повышенное количество никеля и бора в воде вызывает изменение активности кишечных ферментов и способствует развитию гипацидных состояний.
Внимательному изучению подвергается вопрос о влиянии нитратного азота. Последний содержится в незагрязненных водах в количестве, не превышающем 0,1 мг/л.
Раньше считалось, что нитратный азот может служить лишь индикатором давнего загрязнения воды белоксодержащими отбросами. В настоящее время доказано отрицательное действие нитратов. Под воздействием высоких концентраций нитратов развивается такая болезнь, как водно-нитратная метгемоглобинемия, предшествуют этому состоянию уменьшение кислотности желудочного сока и развитие диспепсических явлений. Нитраты, попадая в организм человека, под влиянием микрофлоры кишечника образуют нитриты, которые в свою очередь приводят к образованию в крови метгемоглобина, в результате чего снижается снабжение тканей кислородом. Нитриты и нитраты в организме человека могут трансформироваться в канцерогенные нитрозоамины. Содержание нитратов в питьевой воде не должно превышать 45 мг/л.
В последнее время большое внимание уделяется изучению влияния веществ, появляющихся в воде в результате ее хлорирования. К таким соединениям относятся тригалометаны – производные метана, в молекулах которого часть атомов водорода замещена атомами галогенов: CI, Br, I. Тригалометаны обладают большой биологической активностью и оказывают канцерогенное действие на организм человека. Их количество достигает 100 мкг/л. Основным из них является хлороформ, наряду с которым обнаруживается еще до 40 различных веществ. Количество и разнообразие тригалометанов зависят от химической природы первичных органических соединений, находящихся в хлорируемой воде, количества использованного при хлорировании воды активного хлора, времени его контакта с водой, pH воды, ее температуры и других факторов. Эти соединения являются причиной злокачественных, обменных, аллергических, ревматических и других неинфекционных заболеваний.
Известны биогеохимические провинции с неблагоприятным для организма соотношением и других микроэлементов в окружающей среде. Так, в районах, бедных кобальтом, встречаются акобальтозы, гипо– и авитаминозы B12.
Таким образом, при разработке требований к качеству воды, используемой для питьевых целей, необходимо нормировать и нижний предел содержания целого ряда компонентов. При более детальном анализе влияния содержащихся в воде биологически активных элементов на здоровье человека необходимо также учитывать форму их нахождения в растворе. Так, фтор в ионном виде, будучи токсичным для человека при концентрациях более 1,5 мг/л, перестает быть токсичным, находясь в растворе в виде комплексного соединения BF4. Экспериментально установлено, что введение в организм человека значительного количества фтора в виде указанного комплексного соединения исключает опасность заболевания человека флюорозом, так как, будучи устойчивым в кислых средах, это соединение не усваивается организмом. Поэтому, говоря об оптимальных концентрациях фтора, следует учитывать возможность его нахождения в воде в виде комплексных соединений, поскольку и положительное воздействие на человека в определенных концентрациях оказывает именно ион F-.
Как известно, аналитический (определяемый в лаборатории) химический состав природных вод не соответствует реальному составу. Большинство растворенных в воде компонентов, участвуя в реакциях комплексообразования, гидролиза и кислотно-основной диссоциации, объединены в разные устойчивые ионные ассоциации – комплексные ионы, ионные пары и т. д. Современная гидрогеохимия называет их миграционными формами. Химический анализ дает лишь валовую (или брутто) концентрацию компонента, например меди, тогда как реально медь может почти целиком находиться в виде карбонатных, хлоридных, сульфатных или гидроксокомплексов, что зависит от общего состава данной воды (биологически активными же и соответственно токсичными в больших концентрациях, как известно, являются незакомплексованные ионы Cu2+). Медики выделяют целую группу заболеваний, связанных с повышенным или пониженным содержанием различных микроэлементов в среде обитания организмов, в первую очередь в воде и геологической среде в целом. Это так называемые экзогенные первичные гипер– и гипомикроэлементозы.
Накопление химических элементов во внутренних органах человека приводит к развитию различных заболеваний. Из элементов больше всего в организме человека накапливаются кадмий, хром – в почках, медь – в желудочно-кишечном тракте, ртуть – в центральной нервной системе, цинк – в желудке, двигательном аппарате, мышьяк – в почках, печени, легких, сердечно-сосудистой системе, селен – в кишечнике, печени, почках, бериллий – в органах кроветворения, нервной системе. Избыток солей кальция в воде приводит к нарушению обменных процессов в организме, атеросклерозу, мочекаменной болезни.
Известно также, что хлоридно-сульфатные воды приводят к нарушениям в системе пищеварения, различным гинекологическим заболеваниям.
Косвенное неблагоприятное влияние на качество питьевой воды оказывают те или иные примеси, ухудшая органолептические свойства воды:
1) мутность;
2) цветность;
3) наличие неприятного запаха и вкуса.
Установлено, что даже небольшие изменения органолептических свойств воды снижают секрецию желудочного сока; приятные вкусовые ощущения повышают остроту зрения и частоту сокращений сердца, неприятные – понижают.
Цветность питьевой воды обусловлена содержанием органических и неорганических веществ природного и техногенного генеза (гуминовых и фульвокислот, трехвалентного железа, марганца и др.).
Длительное время гигиеническое значение цветности питьевой воды основывалось только на эстетических соображениях без учета возможного неблагоприятного влияния на здоровье населения. Согласно ГОСТу цветность по шкале должна быть не более 20°.
В последние годы выявлена достоверная зависимость между показателями остаточной цветности питьевой воды и содержанием побочных продуктов хлорирования, представляющим определенный риск здоровью населения.
В настоящее время доказана реальная возможность образования хлорпроизводных соединений, особенно хлороформа, от 5,0 до 12,0 ПДК в весенне-летний период года, сопровождаемый обычно увеличением цветности питьевой воды.
Считается, что высокая цветность воды (от 45 до 180°) является предпосылкой образования в ней после хлорирования хлоропроизводных соединений, обладающих канцерогенным и мутагенным эффектом.
Изучение общей смертности от онкологических заболеваний всех локализаций показало, что наиболее высокие интенсивные показатели за все эти годы наблюдения отмечаются в городах, в которых население пользуется питьевой водой с наибольшей цветностью до 180°. Установлена прямая положительная достоверная корреляция с высоким коэффициентом (r = 0,96) между показателями онкологической смертности и цветностью питьевой воды.
Исследованиями репродуктивной функции у женщин установлено наибольшее число нарушений течения беременности, родов и патологии у женщин городов, употребляющих для питьевых целей также хлорированную воду с высокой остаточной цветностью 45–190°.
К наиболее информативным показателям, свидетельствующим о связи обнаруженной патологии беременности с качеством питьевой воды, следует отнести количество спонтанных абортов. В городах с высокой цветностью питьевой воды число спонтанных абортов у женщин статистически достоверно отличается от данных контрольных городов.
Между показателями цветности и числом самопроизвольных абортов установлена прямая положительная связь с коэффициентом на уровне 0,78, что, вероятно, обусловлено повышенной чувствительностью женщин во время беременности к употреблению питьевой воды, содержащей комплекс загрязняющих веществ, в первую очередь хлорпроизводных соединений.
Кроме того, зарегистрировано превышение более чем в 2 раза по сравнению с контролем частоты хромосомных нарушений на основе микроядерного теста у контингентов детей с мультифакторной патологией.
Полученные данные свидетельствуют о необходимости обеспечения населения питьевой водой при централизованном водоснабжении с цветностью, не превышающей гигиенический норматив – 20°, с целью снижения канцерогенного и мутагенного риска здоровью населения за счет побочных продуктов хлорирования воды.
Отмечая положительное физиологическое и гигиеническое значение воды, не следует забывать, что с водой в организм человека могут попадать возбудители целого ряда инфекционных заболеваний, а также токсичные химические и радиоактивные вещества, приводящие к интоксикации или даже облучению человека.
Природные воды могут загрязняться патогенными микроорганизмами в результате попадания в них бытовых фекальных сточных вод. При нарушении санитарных требований в процессе очистки и обеззараживания воды может возникнуть опасность водных эпидемий. Легко могут происходить загрязнение и микробное обсеменение воды при децентрализованном водоснабжении. Возможно заражение при купании в сильно загрязненных водоемах. Распространению возбудителей заболеваний водным путем благоприятствует способность ряда микроорганизмов довольно продолжительное время сохранять свою жизнеспособность в воде. Среди патогенных организмов чаще других обнаруживаются сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, энтеропатогенные бактерии, пастереллы, вибрионы, микобактерии, а также энтеровирусы.
Эпидемические вспышки возникают не только при непосредственном употреблении для питья загрязненной воды, но и при ее использовании на бытовые нужды, когда зараженная вода расходуется для приготовления пищи, мытья посуды, оборудования и рук. Через воду могут передаваться холера, брюшной тиф, паратифы, дизентерия, болезнь Васильева – Вейля (иктеро-геморрагический лептоспироз), водная лихорадка (безжелтушный лептоспироз), туляремия, бруцеллез, вирусный гепатит, полиомиелит, лихорадка Ку, туберкулез, сибирская язва и др.
По имеющимся данным ВОЗ около 800 000 000 человек ежегодно страдают от болезней, передаваемых через воду. Потребление непригодной воды и отсутствие элементарных санитарных условий служат причинами ежегодной гибели около 25 000 000 человек. Это дало основание назвать проблему гигиены водоснабжения, т. е. снабжения доброкачественной водой в достаточном количестве, проблемой первостепенной важности.
Первая водная эпидемия холеры отмечена в Лондоне в 1854 г. В 1892 г. в Гамбурге при использовании загрязненной речной воды из водопровода вспыхнула эпидемия холеры, в результате чего из 18 000 заболевших умерло 8600 человек. В 1908 г. водная эпидемия холеры потрясла Петербург, заболели 20 800 человек, из них умерло 4000. Водные эпидемии наблюдались также в Ростове-на-Дону (1908 г.), в ряде приволжских городов (1910 г.). В настоящее время возможность передачи холеры водным путем остается по-прежнему реальной.
Большого внимания заслуживает опасность распространения водным путем различных гельминтов. В кишечник человека яйца гельминтов могут попадать при условии, если люди пьют неочищенную речную воду, обмывают ею фрукты и овощи. Загрязненные водоемы способствуют распространению возбудителей шистосоматоза, дифиллоботриоза.
Инфицирование через воду наиболее вероятно при децентрализованном типе водоснабжения, когда вода не подвергается обеззараживанию. Особую опасность представляет использование воды для питьевых целей из открытых водоемов, которые легко подвергаются заражению.
При централизованном водоснабжении опасность распространения инфекций водным путем может быть сведена к нулю.
Потребности населенных мест удовлетворяются преимущественно централизованными системами водоснабжения. Но часто люди пользуются и нецентрализованными источниками. В любом случае питьевая вода должна отвечать гигиеническим требованиям, т. е. быть доброкачественной.
Профилактика распространения возбудителей инфекций водным путем заключается прежде всего в строгой санитарной охране источников водоснабжения, в соблюдении санитарных требований к устройству и эксплуатации сооружений, предназначенных для забора, обработки, хранения и распределения воды.
В современных условиях водопотребление многими учеными рассматривается как показатель уровня цивилизации страны. Еще в 1980 г. в Нью-Йорке на специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН Генеральный директор ВОЗ доктор Х. Малер сказал, что «около 80 % всех болезней в развивающихся странах связано с неудовлетворительным состоянием водоснабжения и неадекватными санитарными условиями… Число водопроводных кранов на 1000 человек вскоре станет более наглядным показателем здоровья населения, чем число больничных коек».
И до настоящего времени проблема обеспечения доброкачественной питьевой водой жителей городов и населенных пунктов в различных точках земного шара остается актуальной.
В нашей стране благодаря широкому проведению санитарно-оздоровительных и противоэпидемических мероприятий давно нет больших эпидемий заразных болезней, связанных с употреблением недоброкачественной воды. Тем не менее и до сих пор ряд инфекционных заболеваний, передающихся через воду, не удалось полностью ликвидировать.
В последние годы значительно повысилась заболеваемость другими инфекционными болезнями в связи с употреблением недоброкачественной питьевой воды. К их числу следует отнести инфекционный гепатит. Высокие уровни заболеваемости инфекционным гепатитом характерны для периода войны и вооруженных конфликтов, когда существенно ухудшаются санитарные условия мест рассредоточения войск и их обеспечение. Об этом свидетельствует опыт боевых действий английских войск в Алжире, американских – во Вьетнаме, советских – в Афганистане и российских – в Чеченской республике.
Тем не менее современные достижения в области охраны водоисточников, очистки и обеззараживания воды позволяют предотвратить водные эпидемии кишечных инфекций. Централизованное водоснабжение позволяет резко поднять уровень санитарной культуры населения, способствует уменьшению заболеваемости лишь при бесперебойной подаче достаточного количества воды определенного качества. Нарушение тех или иных санитарных правил как при организации водоснабжения, так и в процессе эксплуатации водопровода влечет за собой санитарное неблагополучие вплоть до настоящих катастроф.
Дело в том, что любая среда биосферы имеет свои защитные силы и обладает способностью к самоочищению. Самоочищение происходит за счет разбавления, оседания частиц на дно и формирования отложений, разложение белка до аммиака и его солей – за счет действия микробов. Если водоем справляется, то все органические вещества превращаются в аммиак и его соли на 7–12-е сутки, а далее количество аммиака и его солей начинает падать, так как наступает вторая фаза, в ходе которой и соли аммиака превращаются в нитриты, что происходит на 25–27-е сутки. А дальше концентрация нитритов начинает падать, потому что все нитриты превратятся в нитраты на 32–35-е сутки, т. е. весь процесс самоочищения заканчивается примерно за месяц. Аммиак, нитриты и нитраты называют триадой азота. Используя ее, можно с очень высокой точностью определить давность загрязнения водоема. Например, определение в триаде только аммиака говорит о том, что загрязнение произошло 7–12 суток назад (свежее). При обнаружении всей триады азота надо думать о постоянном загрязнении водоема. В чистой воде наличие триады азота может быть обусловлено разложением органических веществ растительного происхождения. Для всей триады азота ГОСТом 28-74-82 «Вода питьевая» нормируются только нитраты, поскольку при длительном употреблении воды, содержащей повышенное количество нитратов, может быть водная нитритно-нитратная метгемоглобинемия. Лимитирующий признак нормирования нитратов – токсикологический. По ГОСТу содержание нитратов не должно превышать 10 мг/л в пересчете на чистый азот или 45 мг/л в пересчете на соль. Для аммиака и его солей существуют ориентировочные нормы 0,1–0,2 мг/л, для нитритов 0,001–0,002 мг/л.
Воды бывают напорными и безнапорными. С гигиенической точки зрения самые чистые – артезианские воды (они защищены слоями пород от загрязнения). Особенностями подземных вод являются: большая минерализованность, чистота, практическое отсутствие органических веществ, сбалансированность по органолептическим свойствам. Для водоснабжения лучше использовать подземные воды.
Миграция вещества в подземных водах сопровождается химическими, биохимическими и физико-химическими процессами, направленными на приведение в равновесное состояние системы «вода – порода». В случае попадания в подземные воды загрязняющих веществ совокупность перечисленных выше процессов обобщается понятием «самоочищение».
Самоочищение подземных вод от неорганических веществ происходит, как правило, вследствие осаждения компонентов раствора на геохимических барьерах. Понятие о геохимических барьерах было сформулировано А. И. Перельманом. Геохимический барьер – это зона, в которой на коротком расстоянии происходит резкая смена гидрогеохимических условий миграции химических элементов, что вызывает осаждение этих элементов в твердую фазу. Геохимические барьеры возникают не только на границе разных фаз, но и в однородной среде (например, при изменении pH условий подземных вод или концентраций отдельных компонентов раствора). Основными геохимическими барьерами, приводящими к самоочищению пресных подземных вод, являются окислительный (кислородный), восстановительный, щелочной (гидролитический и карбонатный), сульфидный, кислый, сорбционный гидроксидный и сорбционный глинистый.
Окислительный барьер заключается в окислении более растворимых восстановленных соединений в менее растворимые окисленные. В результате таких процессов даже на участках загрязнения данными элементами подземные воды могут сохранять свой первоначальный состав.
Восстановительный барьер характеризуется преобразованием более растворимых окисленных форм элементов с переменной валентностью в менее растворимые – восстановленные.
Щелочной гидролитический барьер возникает при увеличении pH среды. При этом многие элементы, мигрирующие в виде комплексов (Be2+, Hg2+, Cr3+, Fe3+, Mn3+, Cu2+), переходят полностью или частично в твердую фазу в виде гидроксидов (BeF+ +2OH- = Be(OH)2 + F-).
Действие щелочного карбонатного барьера основано на образовании труднорастворимых карбонатов катионогенных элементов и элементов-комплексообразователей (Fe, Mn, Со, Zn, Pb и др.).
Сульфидный барьер основан на образовании труднорастворимых сульфидов многих элементов-комплексообразователей и анионогенных элементов (Cd, Си, Hg, Ni, Pb, Zn, Mo, As, Sb). Условия действия этого барьера создаются в зонах сульфат-редукции, а также при подтоке сульфидных вод.
Сорбционный гидроксидный барьер основан на том, что свежеосажденные гидроксиды поливалентных элементов являются эффективными сорбентами.
Сорбционный глинистый барьер обусловлен наличием отрицательного заряда на поверхности глинистых минералов.
Как правило, в природных условиях всегда имеет место не один, а несколько геохимических барьеров. С позиции самоочищения подземных вод наиболее эффективными являются окислительные барьеры (для элементов с переменной валентностью) и сорбционные (для большинства элементов, содержащихся в воде в микроколичествах). Для органических веществ характерны также процессы саморазложения. В этом случае вещество продолжает мигрировать, но уже в виде продуктов химических и биохимических реакций. Важной характеристикой процессов самоочищения является скорость их протекания. Скорость химических реакций уменьшается при понижении температуры. Для приближенной оценки влияния температуры на скорость химической реакции можно пользоваться правилом Вант-Гоффа, из которого следует, что при понижении температуры на 100 °C скорость реакции уменьшается в 2–4 раза. Для биохимических реакций характерна зависимость их скорости как от температуры, так и от содержания кислорода. Для каждого вида микроорганизмов характерен свой температурный диапазон жизнедеятельности. При несоответствии температурных условий подземных вод этому диапазону жизнедеятельность микроорганизмов замедляется в десятки и сотни раз. Возможность загрязнения подземных вод с поверхности земли в значительной степени определяется защищенностью водоносных горизонтов.
Под защищенностью водоносного горизонта от загрязнения понимается его перекрытость отложениями, препятствующими проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли или из вышележащего водоносного горизонта. Защищенность зависит от многих факторов, которые можно разбить на две группы – природные и техногенные. К основным природным факторам относятся следующие: глубина до уровня подземных вод, наличие в разрезе и мощность слабопроницаемых пород, сорбционные свойства пород, соотношение уровней исследуемого и вышележащего водоносных горизонтов. К техногенным факторам прежде всего следует отнести условия нахождения загрязняющих веществ на поверхности земли и, соответственно, характер их проникновения в подземные воды, химический состав загрязняющих веществ и, как следствие, их миграционную способность, сорбируемость, химическую стойкость, время распада, характер взаимодействия с породами и подземными водами. Защищенность подземных вод можно охарактеризовать качественно и количественно. В первом случае в основном рассматриваются только природные факторы, во втором – природные и техногенные. Детальная оценка защищенности подземных вод с учетом особенности влагопереноса в зоне аэрации и характера взаимодействия загрязнения с породами и подземными водами требует, как правило, создания гидрогеохимической модели процессов проникновения загрязнения в водоносный горизонт. Качественная оценка может быть проведена в виде определения суммы условных баллов или на основании оценки времени, за которое фильтрующиеся с поверхности воды достигнут водоносного горизонта (особенности влагопереноса в зоне аэрации и процессы взаимодействия загрязнения с породами и подземными водами при этом не учитываются). Балльная оценка защищенности грунтовых вод детально разработана В. М. Гольдбергом. Сумма баллов, зависящая от условий залегания грунтовых вод, мощностей слабопроницаемых отложений и их литологического состава, определяет степень защищенности грунтовых вод.
Эксплуатация крупных горнодобывающих предприятий часто приводит к необратимым гидрогеологическим явлениям регионального масштаба. При осушении горных выработок откачиваются большие объемы воды, что вызывает формирование вокруг них депрессионных воронок радиусом в десятки километров. Часто добыча одной тонны полезного ископаемого сопровождается откачкой десятков и даже сотен тонн воды. В результате ухудшается водный баланс крупных территорий. Снижают свою производительность или выходят из строя водозаборы, попавшие в зону депрессионной воронки, нарушаются условия питания поверхностных водоемов и водотоков, развиваются мощные техногенные зоны аэрации, приводящие к нарушению естественной влажности почв и грунтов, просадкам и изменению химического состава подземных вод.
Среди промышленных отходов основное значение в загрязнении подземных вод имеют промышленные стоки. Загрязнение происходит в процессе фильтрации сточных вод из накопителей, хвосто– и шламохранилищ или в результате их подземного захоронения. В сточных водах находятся как компоненты общего химического состава вод, так и микрокомпоненты, газы, органические вещества.
Конкретный состав сточных вод зависит и от отрасли промышленности, и от технологий, применяемых на данном предприятии. Часто источниками промышленного загрязнения подземных вод являются атмосферные осадки, насыщенные газодымовыми выбросами и продуктами испарения с поверхности полей фильтрации и накопителей сточных вод и отходов. Главными веществами, загрязняющими атмосферный воздух, являются взвешенные вещества (пыль), оксид углерода, сернистый ангидрид, оксиды азота, углеводороды, фенолы, различные ядохимикаты и тяжелые металлы. Выбросы больших количеств сернистого ангидрида, оксидов углерода и азота обусловливают образование кислотных дождей с pH < 4. Такие осадки могут существенно изменить химический состав подземных вод за счет нарушения равновесия в системе «вода – порода». Концентрация в атмосферных осадках промышленных районов As, Se, Sb, Cr, V, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg и ряда других компонентов может в десятки и сотни раз превышать их фоновые значения. Попадая в почву, большинство из них сорбируются в зоне аэрации и вначале не фиксируются в значительных количествах в подземных водах. Однако сорбционная емкость пород не безгранична, и в условиях ее наполнения или изменения Eh-, pH-условий в зоне аэрации может произойти повсеместное загрязнение грунтовых вод с последующим перетеканием загрязняющих веществ в более глубокие горизонты.
Достаточно крупным источником загрязнения подземных вод в настоящее время является автомобильный транспорт. Влияние других транспортных магистралей в основном сказывается при возникновении аварийных ситуаций на железной дороге и нефте– и газопроводах.
Еще одним источником загрязнения являются необорудованные хранилища твердых отходов. Здесь может иметь место ветровой разнос загрязняющих веществ с дальнейшим их проникновением вместе с атмосферными осадками в грунтовые воды, а также непосредственное выщелачивание на месте, в результате чего под хранилищами твердых отходов часто образуются значительные ореолы некондиционных подземных вод.
В городах имеют место все возможные виды антропогенного воздействия на окружающую среду, встречаются все известные типы загрязнения подземных вод. На урбанизированных территориях, помимо промышленного загрязнения, значительную роль играет загрязнение подземных вод коммунальными стоками. Кроме химического загрязнения, здесь часто присутствует радиоактивное, бактериальное, газовое и тепловое загрязнения. Специфической особенностью городских территорий является нарушенный гидрогеологический режим в связи с большой плотностью застройки, значительной площадью асфальтовых покрытий, густой сетью водонесущих коммуникаций и подземных инженерных сооружений. Для крупных городов характерны как значительное понижение уровней водоносных горизонтов, используемых для централизованного водоснабжения, так и повышение уровня грунтовых вод за счет утечек из водопроводной сети и уменьшения таких расходных статей водного баланса, как испарение и транспирация. Все это способствует усилению миграции загрязненных грунтовых вод в нижележащие водоносные горизонты. Во многих городах интенсивный отбор подземных вод сопровождается значительными проседаниями земной поверхности.
На урбанизированных территориях, как правило, присутствуют все факторы изменения химического состава подземных вод, связанные с понижением или повышением их уровня. Особое значение имеет процесс взаимодействия (в результате подъема уровня) подземных вод с техногенными отложениями. Также для городов характерно развитие электрохимических процессов. Этому способствует наличие под землей большого количества металлических конструкций и электрокабелей. Более подробно с эколого-гидрогеологическими проблемами, возникающими на урбанизированных территориях, можно познакомиться по материалам научных конференций и семинаров, посвященных данной проблеме.
Отдельным фактором воздействия на подземные воды в районе населенных пунктов является их эксплуатация в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения. В процессе откачки воды из скважин могут возникать те же отрицательные техногенные процессы, что и при осушении горных выработок. Отличие заключается в том, что при эксплуатации подземных вод особое внимание должно уделяться прогнозу их качества. Состояние подземных вод в районе водозаборного сооружения определяется многими факторами:
1) типом водозабора, граничными условиями водоносного горизонта;
2) характером естественного движения подземных вод;
3) фильтрационной неоднородностью пород (слоистой и плановой).
Для водозаборов, эксплуатирующих напорные водоносные горизонты, особое значение имеет конструкция буровых скважин. Это связано с тем, что при наличии выдержанного верхнего водоупора наиболее уязвимым местом для попадания в водоносный пласт загрязнения является затрубное пространство водозаборных скважин. В случае некачественной цементации обсадных труб возникают искусственные гидрогеологические окна, по которым загрязненные грунтовые воды могут беспрепятственно попадать в эксплуатируемый водоносный горизонт.
В целях предотвращения загрязнения подземных вод вокруг действующих водозаборов устанавливается зона санитарной охраны (см. ниже).
Сельскохозяйственное загрязнение подземных вод связано с выносом из почвы с дождевой или ирригационной водой ядохимикатов и удобрений. Также источниками загрязнения являются стоки от животноводческих комплексов птице– и звероферм. Сельскохозяйственное загрязнение носит площадной (и даже региональный) характер. Среди многочисленных удобрений, применяемых в сельском хозяйстве, наиболее распространенными являются азотные, фосфорные и калийные, при этом особое значение имеют азотистые соединения. Помимо удобрений, источниками загрязнения могут быть силосные ямы, хозяйственно-бытовые стоки деревень и поселков.
При попадании соединений азота в почву аммонийная их форма (NH|) хорошо сорбируется породами и не вымывается из почв так быстро, как нитратная. Та часть солей аммония, которая не усваивается растениями и не сорбируется породами, окисляется сначала до нитритов, а затем до нитратов. По своим миграционным свойствам нитраты являются аналогами хлора, они отличаются высокой растворимостью и отсутствием гидрохимических барьеров. В связи с этим в сельскохозяйственных районах нитраты являются самым масштабным загрязнителем подземных вод. Грунтовые воды многих стран содержат нитраты в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые. Максимальные концентрации могут превышать 1000 мг/л.
Значительно меньшая доля в загрязнении подземных вод принадлежит калийным и фосфорным удобрениям. Соединения калия и фосфора хорошо усваиваются растениями, а также сорбируются глинистыми компонентами пород, и лишь незначительная их часть, не зафиксированная на этих барьерах, выносится в подземные воды.
Одним из наиболее опасных видов сельскохозяйственного загрязнения являются пестициды. Большинство из них относится к хлор– и фосфорорганическим соединениям. Степень опасности пестицидов оценивается по их токсичности, летучести, кумулятивным свойствам и стойкости. Токсичность и стойкость оказывают наибольшее влияние при оценке возможности загрязнения подземных вод. Большинство хлорорганических пестицидов относятся к среднетоксичным соединениям, однако обладают ярко выраженными кумулятивными свойствами (способностью накапливаться) и являются стойкими и очень стойкими соединениями. В результате разложения многие из них превращаются в еще более токсичные соединения, чем исходные. Фосфорорганические пестициды в большинстве своем относятся к группе высокотоксичных соединений, однако они, как правило, малоустойчивы во внешней среде.
Воздействие на окружающую среду крупных животноводческих комплексов, птице– и звероферм соизмеримо с рассмотренными выше промышленными объектами. Отходы животноводства являются источниками сильного химического и бактериального загрязнения природных вод. В первую очередь это органические вещества (мочевина, органические кислоты, фенолы, медицинские препараты, добавляемые в корм, СПАВы и т. д.), неорганические вещества (соединения азота, фосфора и калия, Си, Mn, Zn, Со, As, Fe и другие микроэлементы), патогенные микроорганизмы (сальмонеллы, бациллы Банга), бактерии фекального загрязнения и гетеротрофные сапрофитные микроорганизмы. Загрязнение подземных вод происходит как в результате фильтрации из навозохранилищ, так и в случае несоответственных доз внесенной в почву в качестве удобрения навозной жижи.
Значительное влияние на подземные воды оказывают мелиоративные работы. Орошение сельхозугодий почти всегда приводит к нарушению водного и солевого баланса грунтовых вод, изменению их уровня и минерализации. В условиях аридного климата эти процессы могут привести к засолению земель. Наиболее эффективным способом борьбы с засолением является искусственный дренаж. Однако его применение может нанести значительный экологический ущерб водоемам – приемникам дренажного стока.
Другим важным направлением в мелиорации земель является их осушение. В балансе грунтовых вод на осушенных участках значительно возрастает величина инфильтрационной составляющей за счет уменьшения поверхностного стока. Так, при осушении болот величина инфильтрационного питания может возрастать с 6 до 35 % от суммы выпадающих осадков, что приводит к усиленному вымыванию питательных веществ из почвы. При значительных понижениях уровня грунтовых вод капиллярная кайма может опуститься ниже корнеобитаемого слоя, что вызывает ухудшение условий развития растительного покрова, а иногда и полную его деградацию.
При строительстве гидротехнических сооружений основное влияние на подземные воды оказывают процессы, связанные с подъемом или понижением их уровня. В естественных условиях речные долины, как правило, играют роль региональных дрен для подземных вод. Естественные фильтрационные потоки направлены от водоразделов речных долин к руслам рек. При образовании водохранилищ происходит подпор подземных вод, что может приводить к заболачиванию значительных территорий. Часто в сферу гидродинамического влияния равнинных водохранилищ попадают населенные пункты и промышленные предприятия. При этом возникает необходимость осуществлять довольно сложную систему защитных мер.
При значительных повышениях уровня поверхностные воды начинают питать гидравлически связанные с ними водоносные горизонты. Это часто приводит к химическому и бактериальному загрязнению последних и, как следствие, к необходимости строительства дополнительных очистных сооружений на водозаборных скважинах.
Основой для уменьшения отрицательного антропогенного воздействия на подземные воды является их рациональное использование. Практика использования природных вод в настоящее время отличается отсутствием количественных оценок целесообразности той или иной формы эксплуатации водных ресурсов и, как следствие, расточительным расходованием материальных и природных ресурсов. Так, на территории России для питьевого и хозяйственного водоснабжения часто используются пресные поверхностные воды. При достаточном объеме качество поверхностных вод почти повсеместно является неудовлетворительным, вследствие чего затраты на водоподготовку стремительно возрастают. Вместе с тем значительные запасы чистых пресных подземных вод используются недостаточно.
Обострение внимания к проблеме охраны окружающей среды, все возрастающее использование математических методов для решения задач управления качеством и рационального использования природных, в том числе и водных, ресурсов привело к широкому применению в экологической гидрогеологии информационных технологий. Процесс внедрения информационных технологий в решение практических и научных задач ускоряется развитием вычислительной техники, позволяющей детально проанализировать большое количество вариантов природопользования за ограниченное время. В свою очередь развитие вычислительной техники побуждает математиков к разработке новых и развитию существующих методов компьютерной обработки данных и математического моделирования.
Одним из основных методов решения вопросов, связанных с рациональным использованием подземных вод, является применение компьютерных информационных систем, которые позволяют оценить качество природных вод, используемых в различных целях, наличие месторождений минеральных и питьевых вод и выдать рекомендации по их рациональному использованию. Такие системы необходимы административным и планирующим организациям, предпринимателям и водопользователям, природоохранным органам, исследователям, занимающимся проблемами гидрологии, гидрогеологии, экологии, медицинской географии, рационального использования ресурсов.
Данные информационные (экспертные) системы представляют собой программы управления базами данных, которые, помимо представления информации, позволяют проводить численное прогнозное моделирование (вычислительный эксперимент) на основе введенных в компьютер данных о том или ином варианте водопользования. Однако для достоверного решения задач управления водными ресурсами на практике требуется системный подход, учитывающий все необходимые стороны изучаемого процесса. В настоящее время внедрение системного анализа на основе математического моделирования в практику принятия решений часто сдерживается не отсутствием математических методов и соответствующего компьютерного обеспечения, а недостаточной информированностью лиц, принимающих подобное решение.
Преодоление подобных трудностей и является основной задачей при внедрении экспертных компьютерных систем, позволяющих оперативно решать часто встречающиеся задачи по управлению природными водными ресурсами, такие, как:
1) извлечение (добыча) воды из водоносного горизонта;
2) естественное и искусственное пополнение запасов подземных вод;
3) химический состав и загрязнение подземных вод;
4) совместное управление запасами подземных и поверхностных вод;
5) влияние подземных вод на инженерные сооружения;
6) различные комбинации перечисленных проблем.
Таким образом, учитываются как количественная (объем водоотбора), так и качественная (распространение загрязнений) стороны водопользования.
Кроме того, информационные системы предоставляют возможность получить статистическую информацию о состоянии природных вод, эксплуатационных запасах, имеющихся загрязнениях, экологическом качестве природных вод, произвести оценку защищенности подземных вод.
Зная потребность в воде по районам и отраслям, можно дифференцировать ее потребление по качеству: на технические и производственные нужды забирать воду худшего качества, хорошую же воду использовать только для питьевого водоснабжения. Но административным указом и штрафами, как показывает опыт, потребителя не заставить регламентировать водоотбор. Одним из наиболее эффективных инструментов регулирования интенсивности антропогенного воздействия на подземные воды является экономическое стимулирование рационального водоотбора и экологически безопасного размещения производства.
Известно, что население закономерно реагирует на изменение цен на воду. Поэтому отдельной и весьма актуальной задачей является установление оптимальных размеров водопользовательских платежей. Стоимость природных вод должна способствовать внедрению оптимальной схемы водопользования в регионе. Необходимо также анализировать альтернативные пути использования ресурсов подземных вод в качестве лечебных, промышленных, мелиоративных.
Рациональное использование подземных вод не только уменьшит отрицательное воздействие на подземную гидросферу, но и даст необходимые средства для проведения различных природоохранных мероприятий.
Основными регламентирующими документами для питьевой воды в России являются ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» и ГОСТ 13273-88 «Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые».
ГОСТ 2874-82 распространяется на воду при централизованном использовании местных источников с разводящей сетью труб.
ГОСТ 13273-88 распространяется на минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые воды, которые имеют минерализацию не менее 1 г/л или содержат биологически активные микроэлементы в количестве не ниже бальнеологических норм. Предельно допустимые концентрации большинства элементов и соединений приводятся в ряде нормативных документов, основным из которых являются «Санитарные нормы и предельно допустимые содержания вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (СНиП)», утвержденные Министерством здравоохранения СССР в 1988 г.
Международные нормы качества питьевой воды разрабатываются Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).
ВОЗ приняты рекомендуемые величины содержания компонентов, которые обеспечивают качество воды, эстетически приемлемое и не представляющее значительной опасности для здоровья потребителя.
Данные величины служат основой при разработке национальных стандартов, которые при правильном применении должны обеспечивать безопасность питьевого водоснабжения. Во всех странах разрабатываются стандарты качества воды, наиболее близкие к рекомендуемым величинам.
Принятые в России нормы качества питьевой воды очень близки к международным.
Качество питьевой воды должно соответствовать требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества», обеспечиваться на протяжении всей водопроводной сети и не зависеть от вида источника водоснабжения и системы обработки воды.
Действующим ГОСТом 2874-82 предусмотрен контроль органолептических (запаха, привкуса, цветности, мутности), физико-химических (pH, температуры) и бактериологических показателей качества питьевой воды, содержания ряда химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, влияющих на органолептические или биологические свойства воды.
Кроме этого, стандартом в ряде случаев предусмотрен контроль содержания химических веществ, нормативные требования к которым приведены в СанПиН 4630-88 «Санитарные требования и нормативы охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».
Требования ГОСТа, обеспечивающие безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении, основываются на косвенных показателях – количестве сапрофитов в 1 мл воды (< 100) и индексе бактерий группы кишечной палочки 1 л воды (< 3).
Требования ГОСТа к химическому составу воды включают 20 показателей для веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых в нее при обработке на очистных сооружениях.
Государственный стандарт регламентирует требования к качеству питьевой воды, подаваемой централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, т. е. системами, имеющими разводящую сеть труб.
В настоящее время количество существующих гигиенических нормативов для наиболее опасных и наиболее часто встречающихся в воде химических соединений составляет более 1500. В связи с этим проблема научного обоснования и совершенствования системы требований к качеству питьевой воды с позиций безопасности для здоровья становится чрезвычайно актуальной. Одними из наиболее сложных и важных вопросов в системе обеспечения и контроля качества питьевой воды являются количество и состав контролируемых показателей, определяющие в совокупности интегральную качественную оценку воды, ее безопасность и безвредность для человека.
В таблице 29 приведены показатели качества воды по ГОСТу 2874-82, Руководству по контролю качества питьевой воды ВОЗ (1994) и СНиП. Представлены только некоторые показатели качества воды, упоминаемые в ГОСТе 2874-82, СНиПе или Руководстве по контролю качества питьевой воды ВОЗ (1994). Всего в России нормативными документами установлены ПДК для более чем 1500 различных элементов и соединений.
Таблица 29
Показатели качества воды
Данные по предельно допустимым концентрациям различных компонентов в воде приводятся в различных справочных изданиях. Сведения о физико-химических свойствах, получении и применении, а также ПДК для элементов I–VIII групп, углеводородов и их галогенопроизводных и радиоактивных элементов приведены в четырехтомнике «Вредные химические вещества» Химическая классификация и некоторые физические и химико-аналитические свойства около 1000 нормируемых в водах органических соединений представлены в справочнике «Основные свойства нормируемых в водах органических соединений». Там же даны структурные формулы этих соединений, их ПДК, лимитирующие признаки вредности (необходимы при выборе наиболее опасных веществ для контроля и учитываются при одновременном содержании вредных веществ), молекулярные массы, агрегатное состояние, некоторые физические константы, растворимость, устойчивость, область применения.
В настоящее время является актуальным совершенствование системы контроля качества питьевой воды (приоритетность методов анализа, периодичность исследований, методика отбора проб воды и др.). Самостоятельной задачей является уточнение величин гигиенических стандартов по ряду показателей, таких как цветность, содержание хлоридов, сульфатов, алюминия, свинца, селена, по которым имеются расхождения между ГОСТом и Рекомендациями ВОЗ. Также необходима разработка отдельного Государственного стандарта на качество питьевой опресненной воды, так как опреснение соленых и солоноватых вод является очень важной гигиенической проблемой.
Показатели наличия в воде органических веществ
Около 1/3 населения России продолжает использовать в питьевых целях воду из колодцев, родников, открытых водоемов.
Показатели загрязненности воды.
1. Наличие в воде органических веществ.
Количество растворенного кислорода зависит от температуры воды. Чем ниже температура, тем больше растворенного кислорода в воде. Кроме того, содержание кислорода зависит от наличия в воде зоо– и фитопланктона. Если в воде много водорослей или много животных, то содержание кислорода меньше, так как часть кислорода расходуется на жизнедеятельность зоо– и фитопланктона. Содержание кислорода также зависит от поверхности водоема: в открытых водоемах кислорода больше. Содержание кислорода при всех прочих условиях будет зависеть от барометрического давления и от загрязнения. Чем больше загрязнение, тем меньше кислорода содержится в воде, потому что кислород буде расходоваться на окисление загрязнения (органических веществ). Для того чтобы судить о том, достаточно или недостаточно кислорода в водоеме, существуют таблицы Виндлера, где приводятся данные о пределе растворимости кислорода при данной температуре.
Если мы определяем количество растворенного кислорода в нашей пробе воды и находим, что при 7 °C у нас в пробе содержится 9 мг кислорода, то эти цифры ничего не дают. Мы должны посмотреть в таблицу Виндлера: при 7 °C должно быть растворено 11 мг кислорода на литр, и это говорит о том, что по всей видимости в воде содержится большое количество органических веществ.
2. Показатель биохимического потребления кислорода (БПК).
БПК – это количество кислорода, которое необходимо для окисления легкоокисляемых органических веществ, находящихся в 1 л воды. Условия для проведения этого анализа: экспозиция 1 сутки, 5 суток, 20 суток. Методика: требуется время и темное место: берутся две банки, заполняются исследуемой водой. В первой банке определяется содержание кислорода тотчас, а вторую банку ставят либо на сутки, либо на 5, либо на 20 в темное помещение и определяют содержание кислорода. Чем больше содержится органических веществ в пробе воды, тем меньше кислорода будет обнаружено, потому что часть растворенного кислорода израсходуется на окисление органических веществ (легкоокисляемых).
3. Окисляемость воды.
Окисляемость воды – это количество кислорода, которое необходимо для окисления легко– и среднеокисляемых органических веществ, находящихся в 1 л воды. Условия: окислитель – перманганат калия, 10-минутное кипячение. Не всегда высокая цифра окисляемости свидетельствует о неблагополучии водоисточника. Высокая цифра окисляемости может быть за счет растительной органики. Высокая цифра окисляемости может быть обусловлена наличием в воде неорганических веществ – сильных восстановителей, что характерно для подземных вод. Сюда относятся сульфиды, сульфиты, соли закиси железа, нитриты. Высокая цифра окисляемости может быть обусловлена наличием в воде органики животного происхождения, и только в этом случае мы говорим о том, что водоем загрязнен. Разумеется возникает вопрос, как же нам решить, за счет чего у нас наблюдается высокая цифра окисляемости. Для ответа на этот вопрос существуют следующие приемы: для того чтобы дифференцировать окисляемость за счет органических веществ от окисляемости за счет неорганических веществ, нужно поставить пробу на холоде: на холоде окисляются неорганические вещества (минеральные). Допустим у нас окисляемость была 8 мг/л, поставили пробу на холоде, выяснили, что окисляемость на холоде составляет 1 мг/л. Получается, что за счет органических веществ приходится 7 мг/л. Теперь мы должны отдифференцировать органику растительного происхождения от животного. В этом случае нужно посмотреть на бактериологические показатели. ГОСТом окисляемость не нормируется, так как она может быть высокой и в нормальной, и загрязненной воде. Однако существуют ориентировочные нормы. Ориентировочные нормы следующие: для поверхностных водоемов – 6–8 мг/л. Для подземных водоисточников, для шахтных колодцев – 4 мг/л, для артезианских вод – 1–2 мг/л.
4. Химическая потребность в кислороде (ХПК).
ХПК – также показатель наличия в воде органических веществ – химическая потребность в кислороде. Это количество кислорода, которое необходимо для окисления легко-, средне– и трудноокисляемых органических веществ, находящихся в 1 л воды. Условия проведения анализа: двухромистый калий в качестве окислителя, концентрированная серная кислота, 2-часовое кипячение. В любой воде, если правильно проведен анализ, БПК будет всегда меньше, чем окисляемость, а окисляемость, всегда меньше ХПК. Определение ХПК, БПК и окисляемости имеет значение для прогнозирования системы очистки сточных вод. В хозяйственно-фекальных сточных водах основную массу составляют легкоокисляемые химические вещества, следовательно, для очистки надо применять биологический метод. В стоках с преобладанием средне– и трудноокисляемых веществ, следует применять химическую очистку.
5. Органический углерод.
Органический углерод – показатель на наличие в воде органических веществ. Чем больше обнаруживается органического углерода, тем больше органики в воде. Существуют ориентировочные нормы по органическому углероду. Считается, что, если он присутствует в пределах 1–10 мг/л, этот водоем чистый, более 100 мг/г – загрязненный.
6. CCE – карбохлороформэкстракт.
Этот показатель позволяет определить присутствие в воде трудноопределяемых веществ: нефтепродуктов, пестицидов, ПАВ. Все эти вещества адсорбируются на угле, а затем экстрагируются. Считается, что если CCE находится в пределах 0,15–0,16, то этот водоем чистый, 10 и более – водоем загрязнен.
7. Хлориды и сульфаты.
Хлориды дают соленый вкус, сульфаты – горький. Хлориды не должны превышать 350 мг/л, а сульфаты не более 500 мг/л. Чаще всего хлориды и сульфаты в воде имеют минеральное происхождение, что связано с почвенным составом, но в отдельных случаях хлориды и сульфаты могут быть показателями загрязнения, когда они поступают в водоемы как загрязнения со сточными водами бань и т. п. Если содержание этих веществ меняется в динамике, то, безусловно, есть загрязнение водоисточника.
8. Сухой остаток.
Если взять 1 л воды и выпарить, взвесить остаток, то получим вес сухого остатка. Чем больше вода минерализована, тем этот сухой остаток будет больше. По ГОСТу сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л. Потери при прокаливании позволяют судить о количестве органики в остатке (так как органические вещества сгорают). Чем больше потерь при прокаливании, тем больше в воде содержится органических веществ. В чистой воде потери при прокаливании не должны превышать 1/3 сухого остатка, т. е. 333 мг.
Все эти показатели являются косвенными, так как они не позволяют сами определить те вещества, которые вызвали загрязнение. Более прямыми являются бактериологические показатели – индекс и титр бактерий группы кишечной палочки.
Количество воды, необходимое для одного жителя в сутки, зависит от климато-географических условий, сезона года, числа жителей, культурного уровня населения и степени санитарного благоустройства зданий (обеспеченности внутренним водопроводом, канализацией, центральным отоплением). Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления», которые введены в СНиПы. В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культурно-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания.
В некоторых городах развитие водопровода позволяет обеспечить более высокие нормы водопотребления (Москва – 500 л в сутки, Санкт-Петербург – 400 л в сутки). Считается, что норма водопотребления 500 л в сутки является максимальной.
При расчете водопотребления необходимо учитывать неравномерность расхода воды как в отдельные часы суток, так и по сезонам года. Для этого средние нормы водопотребления принимаются с так называемыми коэффициентами неравномерности – часовым (отношение максимального часового расхода к среднечасовому) и суточным (отношение максимального суточного расхода к среднесуточному). Учет коэффициентов неравномерности при проектировании водопровода позволяет обеспечить бесперебойную подачу воды в час пик и в жаркие сезоны года, когда увеличивается расход воды.
Источники водоснабжения, их санитарно-гигиеническая характеристика
Основные правила и нормы
1. Жители городов и других населенных пунктов должны обеспечиваться питьевой водой в количестве, достаточном для удовлетворения физиологических и хозяйственных потребностей человека.
2. Качество воды, используемой населением для питьевых, хозяйственных и производственных целей, должно соответствовать санитарным нормам.
3. Предприятия и организации обязаны осуществлять мероприятия, направленные на развитие систем централизованного водоснабжения, обеспечение населения доброкачественной питьевой водой.
Источники водопользования населения
Водоисточники – природные воды, используемые для хозяйственно-питьевого, технического или сельскохозяйственного водоснабжения.
Источниками водоснабжения могут быть открытые водоемы (реки, озера), которые имеют риск загрязнения поверхностными химическими загрязнениями. Родники, используемые населением в качестве источника воды, чаще всего не исследованы и имеют неустановленный химический состав.
Благодаря защищенности водоносных пластов артезианские воды обычно обладают хорошими органолептическими свойствами и характеризуются почти полным отсутствием бактерий. В определенной степени это зависит от удаленности водосборной поверхности, ее санитарного состояния. Очень важно знать, где и в каком месте находится источник.
Качество воды источников, используемых для централизованного и нецентрализованного водоснабжения, для купания, занятий спортом и отдыха населения, в лечебных целях, а также качество воды водоемов в черте населенных пунктов должно отвечать санитарным правилам. (Закон РФ от 19.04.1991 «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»)
Существуют три основных источника водообеспечения систем водоснабжения:
1) подземные воды;
2) поверхностные воды;
3) атмосферные осадки.
Для систем центрального водоснабжения наибольший интерес представляют подземные и поверхностные воды.
Подземные воды
Подземные источники (грунтовые, межпластовые воды) образуются при фильтрации атмосферных осадков через почвенный слой и горные породы. Благодаря наличию водоупорных слоев подземные воды расслаиваются на отдельные, изолированные друг от друга водоносные горизонты.
Грунтовыми водами называются подземные воды, скапливающиеся на первом от поверхности водоупорном слое. В природных условиях грунтовые воды не загрязнены и пригодны для использования, если повышенное содержание солей не придает воде неприятного привкуса. При загрязнении почвы и поверхностном расположении санитарная надежность грунтовых вод резко снижается, так как создается реальная опасность их загрязнения органическими веществами животного происхождения и патогенными микроорганизмами, что может явиться причиной кишечных инфекций. Грунтовые воды имеют малый дебит (количество воды, даваемое источником в единицу времени) и широко используются лишь в местном колодезном водоснабжении.
Межпластовые воды залегают между двумя водоупорными слоями и защищены от загрязнения с поверхности. Когда межпластовые воды сосредоточены в зернистых породах и в процессе своего продвижения подвергаются фильтрации, их называют фильтрационными (или поровыми), если они текут в трещинах жестких пород, – флюационными (текущими). Напорные межпластовые воды называются артезианскими.
К подземным водоисточникам относятся также ключи (родники), представляющие собой естественный выход на поверхность грунтовых или межпластовых вод.
Глубокие межпластовые воды по качеству в большинстве случаев соответствуют требованиям ГОСТа и используются для хозяйственно-питьевых целей без предварительной обработки.
При нарушении водонепроницаемых перекрытий межпластовые водоносные горизонты могут загрязняться; в этом случае необходима обработка воды до подачи ее потребителю. В некоторых районах межпластовые воды чрезмерно минерализованы.
Подземные воды характеризуются обычно постоянством состава и температуры, значительной минерализацией, отсутствием минеральных взвесей, относительно невысоким содержанием органических веществ, присутствием растворенных газов, значительной жесткостью, повышенным содержанием железа и марганца, высокой санитарной надежностью (отсутствием бактерий и вирусов). Часто подземные воды имеют гидравлическую связь с поверхностными, что влечет за собой изменение их химического состава: повышается концентрация органических веществ, изменяется минерализация (насыщенность солями), появляется растворенный кислород. С возрастанием глубины залегания увеличивается степень минерализации воды.
Несмотря на малую минерализацию, которая составляет до 1,5 г/л, пресные подземные воды представляют собой сложную многокомпонентную систему, включающую целый комплекс неорганических и органических соединений, газов и живого вещества.
Неорганические вещества – макро– и микрокомпоненты.
В зависимости от концентрации неорганических веществ в подземных водах выделяют макрокомпоненты (десятки и сотни мг/л) и микрокомпоненты (менее 1 мг/л). Макрокомпоненты определяют химический тип воды и, как следствие, ее основные потребительские свойства. В первую очередь к ним следует отнести Ca2+, Mg2+, Na+, K+, CI-, SO42- и HCO3-. Концентрации и возможность накопления в подземных водах макрокомпонентов определяются геолого-гидрогеологическими условиями данного района и во многом зависят от минерального состава водовмещающих пород. К микрокомпонентам можно отнести все другие элементы. В настоящее время в воде их обнаружено более 80. Большая часть из них содержится в воде в концентрациях менее 1 мкг/л.
В таблице 30 приведен порядок максимальных концентраций химических элементов, обнаруживаемых в пресных подземных водах.
Из приведенных данных видно, что не любая пресная подземная вода может использоваться для питьевого водоснабжения, так как содержание многих микрокомпонентов в естественных условиях может превышать установленные ПДК (предельно допустимые концентрации).
Отдельной группой среди неорганических веществ следует выделить радиоактивные элементы. Концентрации радиоактивных элементов измеряются не в весовых единицах на объем, а в количестве распадов изотопа за секунду в единице объема. Один распад в секунду в радиологии получил название «беккерель» (Бк). Таким образом, концентрации радиоактивных элементов в воде измеряются в беккерелях на литр. Наиболее распространенными естественными радиоактивными изотопами в природных водах являются изотопы калия с атомным весом 40 (K40), радия (Ra226), радона (Rn222), урана (U238). Как правило, их суммарная концентрация не превышает 10 Бк/л, однако в местах, где в геологическом разрезе встречаются радиоактивные минералы, концентрация естественных радиоэлементов в воде может достигать тысячи и более Бк/л.
Органические вещества
Пресные подземные воды всегда содержат то или иное количество органического вещества. В естественных условиях их содержание, как правило, уменьшается с глубиной. Состав органических веществ довольно сложен и может быть представлен всеми классами органических соединений. Наиболее распространены высокомолекулярные кислоты (например, гуминовые кислоты и фульвокислоты). Они постоянно присутствуют в грунтовых водах в количестве от одного до нескольких мг/л. В последние годы в подземных водах обнаружен целый ряд аминокислот, являющихся структурными элементами белков. Кроме того, в пресных подземных водах нефтегазоносных провинций, как правило, присутствуют нафтеновые кислоты и различные углеводородные соединения.
Таблица 30
Максимальная концентрация химических элементов в пресных подземных водах
Так как определение отдельных органических соединений в подземных водах затруднено, то, как правило, оценивается их суммарное число. Наиболее распространена суммарная оценка органических веществ с помощью величины окисляемости (мгО/л) количества органических углерода (Cорг) и азота (Nорг). Наиболее точной характеристикой общего содержания органических веществ в подземных водах является количество Cорг.
Микроорганизмы
Из микроорганизмов наибольшее значение в пресных подземных водах имеют бактерии, также встречаются микроскопические водоросли, простейшие и вирусы. Различают аэробные и анаэробные бактерии. Первым для развития требуется кислород, вторые существуют при его отсутствии, восстанавливая сульфаты, нитраты и другие кислородсодержащие вещества. В пресных подземных водах зоны активного водообмена развиваются гнилостные, сапрофитные, денитрифицирующие и клетчатковые бактерии. Общее число бактерий может достигать миллиона на 1 мл воды, микроскопических водорослей – нескольких тысяч на 1 л, простейших – сотен и тысяч на 1 л. Число бактерий в воде зависит главным образом от наличия в ней питательных веществ. Болезнетворные бактерии, для развития которых нужен живой белок, сохраняются в подземных водах, как правило, не более 400 суток.
Газы
Основными газами, растворенными в пресных подземных водах, являются кислород, азот, углекислый газ и сероводород. В незначительных количествах встречаются и все остальные газы. По генетическим признакам выделяют газы воздушного происхождения (O2, N2, CO2), биохимические (CO2, H2S, N2) и газы ядерных превращений (He, Ra). Большое негативное влияние на потребительские свойства воды оказывает наличие в ней сероводорода. Это связано не только с органолептическими показателями. Сероводород вызывает интенсивную коррозию металлических обсадных труб и другого оборудования в результате образования гидротроилита (FeS x nH2O).
В пресных подземных водах преобладают растворенные формы химических элементов. Коллоидные формы присутствуют в основном в грунтовых водах. Главным образом – это соединения элементов с органическими веществами гумусового ряда, особенно с фульвокислотами, а также полимерные соединения кремнезема. В истинном растворе вещество может находиться в виде простых и комплексных ионов, а также нейтральных ионных пар и молекул.
Практически все пресные подземные воды по своему генезису относятся к инфильтрационным водам, т. е. образовавшимся в результате инфильтрации атмосферных осадков. В дальнейшем химический состав инфильтрационных вод формируется под действием физико-химических и биохимических процессов, приводящих к равновесию между водой, водовмещающими породами, газами и живым веществом. Среди них в первую очередь следует выделить:
1) растворение – процесс перехода вещества из твердой фазы в жидкую, сопровождающийся разрушением кристаллической структуры твердой фазы;
2) выщелачивание – избирательное извлечение какого-либо компонента из твердого вещества, сохраняющего при этом свою кристаллическую структуру;
3) кристаллизацию – процесс выделения твердой фазы из насыщенного раствора;
4) сорбцию и десорбцию – процессы избирательного поглощения или выделения газообразных и растворенных веществ твердой фазой;
5) ионный обмен – процесс эквивалентного обмена веществом между твердой и жидкой фазами;
6) биохимические процессы – процессы, связанные с окислением или восстановлением вещества под действием микроорганизмов.
Все вышеперечисленные процессы взаимосвязаны и в свою очередь определяют характер окислительно-восстановительных реакций, протекающих в самом водном растворе.
В связи с глобальным загрязнением поверхностных вод централизованное водоснабжение все в большей степени ориентируется на подземные воды. Однако в условиях растущей техногенной нагрузки на окружающую среду и подземные воды подвергаются загрязнению. Техногенные компоненты обнаруживаются уже не только в верхних, слабозащищенных, водоносных горизонтах, но и в глубоких артезианских резервуарах. Загрязнение подземных вод влечет за собой целый ряд экологических и социальных последствий. Требует серьезного внимания распространение загрязняющих компонентов из подземных вод по пищевым цепям. В этом случае токсические элементы попадают в организм человека не только с питьевой водой, но и через растительную и животную пищу. Даже если население не пьет загрязненную воду, а только использует ее для приготовления пищи, водопоя скота и полива растений, это может отразиться на здоровье не только нынешнего, но и последующих поколений. Своевременный, оперативный и качественный контроль химического состава воды, используемой для хозяйственно-бытовых целей, является одним из условий улучшения состояния здоровья населения. Проблема качества подземных вод в настоящее время превратилась в одну из самых актуальных проблем человечества.
Пресные подземные воды используются как для питьевого водоснабжения, так и в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте – практически во всех видах человеческой деятельности. В зависимости от целей использования воды требования к ее химическому составу могут быть различными. К воде, применяемой в различных отраслях промышленности, предъявляются требования в соответствии со спецификой данного вида производства. Например, в сахарном производстве необходимо, чтобы вода имела минимальную минерализацию, так как присутствие любых солей затрудняет варку сахара. В пивоваренном производстве требуется отсутствие в воде CaSO4, препятствующего брожению солода. В воде, применяемой для винокуренного производства, нежелательно присутствие хлористого кальция и магния, которые задерживают развитие дрожжей. В текстильной и бумажной промышленности не допускается присутствие в воде железа, марганца и кремниевой кислоты. Производство искусственного волокна требует малой окисляемости воды (менее 2 мг/л) и минимальной жесткости (до 0,64 мгэкв/л). Такие же требования по жесткости предъявляются к воде и в энергетической промышленности. К воде, используемой для хозяйственно-питьевого водоснабжения, предъявляемые требования можно свести к двум основным условиям – безвредности ее для организма и удовлетворительному качеству по вкусу, запаху, прозрачности и другим внешним свойствам.
В настоящее время качество питьевой воды, как правило, оценивается путем сравнения ее свойств и величин содержания в воде различных компонентов с их утвержденными значениями и ПДК. Если таких превышений не обнаружено, вода считается годной к употреблению для питьевых целей. Однако еще в 1964 г. проф. П. Е. Калмыков писал: «Вода, принимаемая внутрь в натуральном виде или в виде напитков, а также в составе пищи, с полным основанием может рассматриваться как питательное вещество в точном смысле этого понятия». В связи с этим представляется, что, говоря об «экологическом качестве» питьевой воды, необходимо от однозначных оценок типа «пригодна – непригодна» переходить к определению ее природных свойств, влияющих на здоровье человека. Наибольший интерес при этом представляют концентрации в воде элементов, активно участвующих в физиологических процессах.
Нормы предельно допустимых концентраций устанавливаются по органолептическим и санитарно-токсикологическим показателям. Первая группа показателей устанавливается с учетом физических свойств воды (вкуса, запаха, прозрачности и т. д.), вторая – с учетом токсичности и возможности накопления в организме человека нормируемых элементов и соединений. В основе нормирования каждого вещества должны лежать изучение его токсического воздействия; изучение его влияния на органолептические свойства воды; изучение его влияния на процессы естественного самоочищения водоемов от загрязнений органической природы.
Совершенно очевидно, что это реки, озера, водохранилища, пруды, каналы, моря и т. п. Они характеризуются большим дебитом, низкой степенью минерализации, значительной микробной загрязненностью. Природный режим их в большинстве случаев резко изменен за счет спуска сточных вод, судоходства, лесосплава, массового купания и т. п.
Их состав определяют почвенно-геологические условия, климатические факторы. Пресные поверхностные воды отличаются значительными колебаниями их состава и температуры в течение года. Они характеризуются наличием минеральных, коллоидных и растворенных веществ, взвешенных частиц и, как правило, имеют значительную бактериальную загрязненность.
Наблюдается определенная закономерность: воды рек севера характеризуются малой или средней мутностью, высокой цветностью (возьмите любую реку Ленинградской области – достаточно прозрачная вода с характерным коричневатым оттенком – тот самый торфяной гумус) и малым солесодержанием, а реки юга – наоборот, – высокой мутностью и минерализацией (солесодержанием), бесцветностью.
Поверхностные воды всегда нуждаются в кондиционировании их свойств с доведением до требований потребителя.
Поверхностные водоисточники широко используется для хозяйственно-питьевого централизованного водоснабжения. Предварительная очистка и обеззараживание воды на водопроводных сооружениях являются основной мерой, позволяющей существенно снизить заболеваемость кишечными инфекциями.
Наиболее предпочтительны в качестве источника централизованного водоснабжения артезианские воды, затем следуют межпластовые безнапорные воды, грунтовые воды, поверхностные воды.
При соответствии качества воды требованиям стандарта на питьевую воду любой водоисточник может быть использован для хозяйственно-питьевого водоснабжения без обработки воды. В случае несоответствия воды гигиеническим требованиям необходима предварительная обработка ее на водопроводных сооружениях для доведения ее состава до требований стандарта. В целях учета и динамического наблюдения за источником водоснабжения СЭС проводит их санитарную паспортизацию. Санитарный паспорт – это документ, включающий основные сведения об источнике водоснабжения с характеристикой его санитарного состояния и указанием возможных причин загрязнения, результаты органолептических, химических и бактериологических анализов воды, а также план мероприятий по его оздоровлению.
При выборе технологии водоподготовки (подборе оборудования) необходимо определить качество воды источника, т. е. состав и концентрацию содержащихся в ней примесей, а затем сопоставить с предъявляемыми требованиями.
Гигиенические требования к водоисточнику изложены в ГОСТе 2761-84 «Источники централизованного хозяйственного и питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора».
В стандарте перечислены водоисточники в порядке гигиенической надежности с учетом качества воды в устойчивости ее состава. На первом месте стоят межпластовые напорные воды, затем (в порядке снижения надежности) идут межпластовые безнапорные, трещинно-карстовые, грунтовые. Последнее место отведено поверхностным водоисточникам.
Стандартом устанавливается, что выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения в обязательном порядке должен быть согласован с санитарно-эпидемиологической службой.
Водозабор из поверхностных источников располагают, как правило, выше населенного пункта, обслуживаемого данным водопроводом, на участке реки с устойчивым руслом и достаточной глубиной.
Специальным пунктом стандарта ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» установлено, что содержание в воде химических соединений, поступающих в водоем с промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми загрязнениями, нормируется в пределах, указанных в списке предельно допустимых концентраций химических веществ в воде водных объектов. Список утверждается Министерством здравоохранения и включает в настоящее время нормативы для более чем 800 соединений.
Воды подземных источников водоснабжения часто соответствуют требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» и надежно защищены от загрязнения. Основным принципом организации централизованного водоснабжения из таких источников является сохранение исходного качества воды источника.
Вода поверхностных источников водоснабжения содержит разнообразные ингредиенты (плавающие примеси, токсические химические вещества, микрофлору (разнообразных бактерий и вирусов, среди которых встречаются и патогенные)), количество которых в воде ограничивается ГОСТом 2761-84. Как правило, при организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения вода источника должна пройти ту или иную обработку, целью которой является доведение ее состава и свойств до требований ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая».
Очистка воды
Очистка воды – обработка воды с целью устранения нежелательных примесей.
В зависимости от характера примесей, их фазово-дисперсного состояния для очистки воды используют различные механические и физико-химические способы.
Для освобождения воды от взвесей, обусловливающих мутность, проводят механическое разделение (отстаивание и медленное фильтрование) или извлечение с применением гидроокиси алюминия или железа и агрегацию с помощью флокулянтов. Для устранения растворенных коллоидов применяют окисление хлором (хлорирование), озоном (озонирование) и др.
Гигиеническое значение широко применяемых в практике водоснабжения методов осветления и обесцвечивания воды источника при подготовке питьевой воды состоит в освобождении от природных примесей (механической взвеси, коллоидов) и частично микрофлоры (до 90 % от исходного содержания).
Известными методами осветления воды (механическим отстаиванием и фильтрацией) удается задержать взвешенные частицы размером более 0,1 мкм. Этот процесс заключается в сорбции бактерий и вирусов на поверхности взвешенных частиц и хлопьев и совместном осаждении в отстойнике или в порах фильтрующей загрузки, что во многом зависит от характера взвеси, параметры которой весьма непостоянны.
Для удаления газов (дегазация воды) и органических веществ, находящихся в воде в виде молекулярных растворов и придающих ей запах и привкус, используют аэрирование воды, окисление примесей хлором, озоном и другими, адсорбцию на активированных углях (экстракцию органическими растворителями), биохимический распад.
При использовании межпластовых подземных вод очистка воды может потребоваться для удаления растворенных газов и нежелательных минеральных веществ, например железа, марганца и др.
Очистка воды поверхностных источников заключается в ее химическом осветлении методами коагуляции, осаждения и фильтрации. Путем предварительного хлорирования и обработки воды активированным углем устраняют посторонние запах и привкус.
При использовании речной воды нередко требуется предварительное отстаивание для отделения песка, уменьшения количества ила и осаждаемых органических веществ, после чего производят химическую очистку – коагуляцию воды. Обычно используют металлосодержащие коагулянты на основе алюминия (сульфат алюминия, алюминат натрия, калиевые и алюминиево-аммониевые квасцы) или железа (сульфат, хлорное железо, хлорированный железный купорос). Вспомогательные коагулянты (полиэлектролиты, активированный кремнезем, утяжеляющие наполнители и окислители) способствуют улучшению коагуляции, ускорению оседания хлопьев.
Потребляемое количество коагулянта и необходимое время (не менее 30 мин) его контакта с водой зависят от температуры, pH, солевого состава и некоторых других свойств исходной воды, которые могут варьировать в широких пределах. В связи с этим для подбора наиболее эффективного коагулянта и определения оптимальных доз реагентов проводят специальные лабораторные испытания (пробную коагуляцию).
После коагуляции в течение не менее 4 ч производят осветление воды в вертикальных или горизонтальных отстойниках. Для удаления неосажденных хлопьев используют чаще всего песчаные или песчано-угольные фильтры. В процессе фильтрования вода проходит вниз через загрузку фильтра со скоростью 1,4–1,5 л/м2с. Для промывки фильтра в процессе его эксплуатации воду подают снизу вверх со скоростью 10 л/м2с в течение 5–10 мин и удаляют вместе с загрязнениями через промывочные желоба.
Для оценки эффективности очистки воды и ее контроля систематически проводят (не реже 1 раза в сутки) анализ фильтрата на мутность, цветность, привкус и запах на различных стадиях обработки, включая выпуск очищенной воды.
Кроме того, не реже 1 раза в смену в очищенной воде определяют остаточные количества используемого коагулянта с оценкой по ГОСТу («Вода питьевая»). Выбор тех или иных схем, способов и устройств для очистки воды в каждом конкретном случае зависит от качества воды источника водоснабжения, технологических свойств воды (коагулируемости, хлорпотребности и др.), гигиенических требований к воде после ее обработки, мощности водопровода и др.
Обеззараживание воды
Это способы обработки воды для обеспечения ее эпидемической безопасности. Вопросы обеззараживания питьевой воды и объектов окружающей среды привлекают пристальное внимание гигиенистов, эпидемиологов и других специалистов, работающих в области охраны здоровья населения.
Существующие в настоящее время методы обеззараживания воды можно подразделить на две большие группы – физические и химические.
К физическим относят те методы, в которых для дезинфекции воды используют воздействие физического агента, к химическим – обеззараживание с помощью химических веществ.
В коммунальном водоснабжении используются реагентные, или химические (хлорирование, озонирование, йодирование, бромирование), и безреагентные, или физические (ультрафиолетовое облучение, воздействие ультразвука и др.) методы.
Из реагентных (химических) методов широко применяется метод хлорирования благодаря многим техническим, гигиеническим и экономическим преимуществам перед другими методами обеззараживания. Для хлорирования используют хлор или различные его соединения, которые должны содержать не менее 25–30 % активного хлора. Содержание остаточного свободного хлора должно быть 0,3–0,5 мг/л.
В практике хозяйственно-питьевого водоснабжения прибегают к специальным методам обработки воды с целью коррекции ее солевого состава. Наиболее распространены обезжелезивание, фторирование и дефторирование воды.
При применении физических методов исключается образование неприятных запахов и привкуса. Действие ультразвука объясняют механическим разрушением бактерий в ультразвуковом поле. Бактерицидный эффект ультразвука не зависит от мутности и цветности воды (в отличие от применения ультрафиолетового облучения), а его действие в равной мере распространяется на вегетативные и споровые формы микроорганизмов.
При местном водоснабжении для очистки воды издавна применялись отстаивание, фильтрование через песок, уголь, а также кипячение, которое одновременно и обеззараживает воду.
При централизованном водоснабжении очистка воды осуществляется на водоочистных станциях, на которых имеются различные сооружения и устройства для очистки. При этом очистка воды совмещается с ее обеззараживанием, а при необходимости и фторированием.
В полевых условиях разведка, добыча и обработка воды производятся инженерными войсками, а транспортировка, хранение и раздача – продовольственной службой. Санитарный надзор за стационарным и полевым водоснабжением осуществляет военно-медицинская служба. В процессе санитарного надзора за водоснабжением в стационарных и полевых условиях систематически проверяются доброкачественность воды, санитарное состояние объектов водоснабжения, состояние здоровья лиц, работающих на этих объектах. Очистка воды в военно-полевых условиях достигается путем отстаивания, коагулирования с последующим отстаиванием и удалением отстоя или фильтрованием его через полевые фильтры.
Препараты для обеззараживания индивидуальных запасов воды (во флягах): пантоцид, содержащий около 3 мг активного хлора, йодные, бисульфатпантоцидные таблетки.
Для транспортировки и хранения воды в полевых условиях используются металлические автоцистерны и резервуары из прорезиненной ткани. При длительном хранении вода хлорируется из расчета 20 мг активного хлора на 1 л, что обеспечивает хранение ее в металлической таре в течение 8–9 суток.
Минимальные нормы водопотребления в полевых условиях 10–15 л на человека в сутки.
Водоснабжение кораблей включает подачу на корабль доброкачественной пресной (опресненной) и морской (забортной) воды. Стенки цистерн для хранения воды не должны соприкасаться с емкостями для хранения топлива, масла и сточных вод. На внутренние поверхности цистерн для питьевой воды наносится безвредное антикоррозийное покрытие.
Специфика корабельных условий не позволяет употреблять для очистки воды отстаивание и коагуляцию. На кораблях применяют фильтры-дехлораторы, являющиеся составной частью установки для очистки и обеззараживания воды. С помощью фильтра из воды удаляются избыточный остаточный хлор и другие вещества, неблагоприятно влияющие на органолептические показатели.
Обеззараживание воды на кораблях проводится с помощью хлорирования (при наличии хлоратора) стандартными дозами хлора или кипячением.
Широко используется опресненная вода.
Опреснение воды – способ обработки высокоминерализованной воды с целью снижения или полного удаления растворенных в ней солей. Недостаток пресной воды уже сейчас ощущается во многих странах мира. Опреснение воды осуществляется либо путем отделения собственно молекул воды, либо удалением ионов солей из раствора. Исходя из этих особенностей методы опреснения делятся на две группы – с изменением и без изменения агрегатного состава воды. К первой группе относятся термические методы (дистилляция) и процессы с использованием холода (вымораживание), ко второй – химические, мембранные, экстракционные и адсорбционные, а также биологические методы.
Наиболее распространенными методами опреснения воды являются дистилляция, электродиализ, ионный обмен и гиперфильтрация.
Применение дистилляции наиболее экономично при опреснении соленых (морских) вод для получения больших количеств пресной воды.
Метод электродиализа наиболее целесообразен для опреснения солоноватых вод (с минерализацией до 10 г/л).
Метод ионного обмена наиболее перспективен для опреснения маломинерализованных вод (с минерализацией до 2,5 г/л).
В зависимости от метода опреснения ставятся конкретные гигиенические условия применения и режимов эксплуатации опреснительных установок, включающие методы предварительной подготовки исходной воды, дополнительной ее очистки, коррекции солевого состава, обеззараживания и кондиционирования опресненной воды, а также условия применения конструктивных и технологических материалов и реагентов.
Вода, получаемая различными методами опреснения, должна соответствовать действующему гигиеническому стандарту на питьевую воду, а также быть физиологически полноценной. Употребление для питьевых целей чистого дистиллята неблагоприятно отражается на состоянии желудочно-кишечного тракта и водно-солевого обмена человека.
Минимально необходимый уровень минерализации опресненной питьевой воды – 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации воды хлоридно-сульфатного класса – 200–400 мг/л, гидрокарбонатного класса – 250–500 мг/л.
Регламентируются также минимальный уровень кальция (1,5 мг/л), максимально (6,5 мг/л) и минимально (0,5 мг/л) допустимые уровни щелочности, минимально необходимый уровень жесткости (1,5 мг/л), максимально допустимая концентрация бора (0,5 мг/л) и брома (0,2 мг/л).
Опреснение воды на кораблях проводится в корабельных опреснительных установках.
Охрана источников водопользования населения регламентируется Законами РФ от 19.04.1991 «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (ст. 16) и № 2061-1 «Об охране окружающей природной среды» от 19.12.1991 (ст. 4, разд. IV, VI, VII).
Источники водопользования населения
1. Качество воды источников, используемых для централизованного и нецентрализованного водоснабжения, для купания, занятий спортом и отдыха населения, в лечебных целях, а также качество воды водоемов в черте населенных пунктов должно отвечать санитарным правилам.
2. В целях устранения и предупреждения загрязнения источников водопользования населения министром РФ, исполнительными комитетами краевых, областных, городских советов народных депутатов устанавливаются зоны санитарной охраны со специальным режимом.
3. Предприятия, организации и граждане в случаях несоответствия качества воды санитарным правилам обязаны обеспечить прекращение использования населением водоисточников по постановлению главного государственного санитарного врача или его заместителя.
(Закон РФ от 19.04.1991 «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»).
Зоны санитарной охраны (ЗСО)
Источники водоснабжения находятся под постоянным воздействием различных факторов – природных и антропогенных. На них оказывают влияние метеорологические явления, условия формирования поверхностного или подземного водного потока, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Надежность работы водопровода тем выше, чем более постоянен состав воды источника водоснабжения. С целью предотвращения эпизодического, периодического или систематического действия факторов, ухудшающих качество воды источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, организуются зоны санитарной охраны (ЗСО).
Зоны санитарной охраны источника хозяйственно-питьевого водоснабжения – специально выделенные территории, связанные с источником водоснабжения и водозаборными сооружениями, в пределах которых создается режим, исключающий возможность загрязнения водоисточника и ухудшения качества воды.
Зоны санитарной охраны организуются на всех действующих, проектируемых и строящихся водопроводах, вода которых предназначена для хозяйственно-питьевых нужд.
В развитие этого постановления издавались документы, регламентирующие размеры, организацию и режим ЗСО, из которых последнее – «Положение о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения» № 2640-82.
Зоны санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливаются в составе трех поясов.
Зона строгого режима охватывает участок расположения водозабора и головных водопроводных сооружений с учетом перспективы развития водопровода. Назначение первого пояса (зоны строгого режима) заключается в защите места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения.
Территория первого пояса ЗСО должна быть ограждена, защищена полосой зеленых насаждений и должна иметь постоянную охрану, исключающую доступ лиц, не имеющих непосредственного отношения к водопроводным сооружениям, запрещается строительство любых объектов, не связанных с эксплуатацией водопровода.
На поверхностных водоемах в пределах зоны строгого режима не допускаются стоянки судов, акватория ее ограждается бакенами.
Для надежно защищенных с поверхности подземных вод территория зоны строгого режима обычно устанавливается размером около 0,3 га и с радиусом не менее 30 м вокруг скважины, для недостаточно защищенных – площадью 1 га и с радиусом не менее 50 м.
Основной задачей второго и третьего поясов ЗСО поверхностного водоисточника является ограничение микробного загрязнения в створе водозабора до степени, требуемой ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственного и питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора» с учетом возможностей очистных сооружений данного водопровода.
Задачей второго и третьего поясов ЗСО подземных источников является сохранение постоянства природного состава воды в водозаборе, которая, как правило, непосредственно (без обработки) используется для питьевых целей.
Для эффективной защиты подземных вод от микробного загрязнения служит второй пояс ЗСО, ограниченный контуром, от которого время движения загрязненного потока до водозабора (скважины) должно быть не меньше времени, в течение которого патогенные бактерии и вирусы теряют жизнеспособность и вирулентность (для грунтовых – 400 дней, межпластовых – 200 дней).
Границу третьего пояса ЗСО подземного водоисточника определяют с помощью гидродинамических расчетов исходя из условия, что если за ее пределами в водоносный горизонт поступают стабильные химические загрязнения, то они или не достигнут водозабора, перемещаясь с подземными водами вне области захвата, или достигнут водозабора, но не ранее расчетного времени, определяемого принятой средней продолжительностью его технической эксплуатации (не менее 25 лет, т. е. около 9000 суток).
Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения
Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.1.4.1110-02 от 14 марта 2002 г. № 10.
1. Общие положения.
1.1. Санитарные правила и нормы (СанПиН) «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения» разработаны на основании Федерального закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ (Собрание законодательства РФ. 1999. № 14. Ст. 1650), постановления Правительства Российской Федерации от 24 июля 2000 г. № 554, утвердившего «Положение о государственной санитарно-эпидемиологической службе РФ» и «Положение о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании» (Собрание законодательства Российской Федерации. 2000. № 31. Ст. 3295). Настоящие СанПиН определяет санитарно-эпидемиологические требования к организации и эксплуатации зон санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения.
Соблюдение санитарных правил является обязательным для граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц.
ЗСО организуются на всех водопроводах вне зависимости от ведомственной принадлежности, подающих воду как из поверхностных, так и из подземных источников.
Санитарная охрана водоводов обеспечивается санитарно-защитной полосой.
В каждом из трех поясов, а также в пределах санитарно-защитной полосы соответственно их назначению устанавливается специальный режим и определяется комплекс мероприятий, направленных на предупреждение ухудшения качества воды.
Определение границ ЗСО и разработка комплекса необходимых организационных, технических, гигиенических и противоэпидемических мероприятий находятся в зависимости от вида источников водоснабжения (подземных или поверхностных), проектируемых или используемых для питьевого водоснабжения, от степени их естественной защищенности и возможного микробного или химического загрязнения.
На водопроводах с подрусловым водозабором ЗСО следует организовывать, как для поверхностного источника водоснабжения.
На водопроводах с искусственным пополнением подземных вод ЗСО организуется как для поверхностного источника (относительно водозабора для инфильтрационных бассейнов), так и для подземного источника (для защиты инфильтрационных бассейнов и эксплуатационных скважин).
Принципиальное решение о возможности организации ЗСО принимается на стадии проекта районной планировки или генерального плана, когда выбирается источник водоснабжения. В генеральных планах застройки населенных мест зоны санитарной охраны источников водоснабжения указываются на схеме планировочных ограничений.
Установленные границы ЗСО и составляющих ее поясов могут быть пересмотрены в случае возникших или предстоящих изменений эксплуатации источников водоснабжения (в том числе производительности водозаборов подземных вод) или местных санитарных условий по заключению организаций, указанных в п. 1.13 настоящих СанПиН.
Санитарные мероприятия должны выполняться:
1) в пределах первого пояса ЗСО – органами коммунального хозяйства или другими владельцами водопроводов;
2) в пределах второго и третьего поясов ЗСО – владельцами объектов, оказывающих (или могущих оказать) отрицательное влияние на качество воды источников водоснабжения.
Государственный санитарно-эпидемиологический надзор на территории ЗСО осуществляется органами и учреждениями Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации путем разработки и контроля за проведением гигиенических и противоэпидемических мероприятий, согласования водоохранных мероприятий и контроля качества воды источника.
2. Определение границ поясов ЗСО.
Факторы, определяющие ЗСО.
Дальность распространения загрязнения зависит от:
1) вида источника водоснабжения (поверхностный или подземный);
2) характера загрязнения (микробное или химическое);
3) степени естественной защищенности от поверхностного загрязнения (для подземного источника);
4) гидрогеологических или гидрологических условий.
При определении размеров поясов ЗСО необходимо учитывать время выживаемости микроорганизмов (второй пояс), а для химического загрязнения – дальность распространения, принимая стабильным его состав в водной среде (третий пояс).
Другие факторы, ограничивающие возможность распространения микроорганизмов (адсорбция, температура воды и др.), а также способность химических загрязнений к трансформации и снижение их концентрации под влиянием физико-химических процессов, протекающих в источниках водоснабжения (сорбция, выпадение в осадок и др.), могут учитываться, если закономерности этих процессов достаточно изучены.
Определение границ поясов ЗСО подземного источника
Границы первого пояса
Водозаборы подземных вод должны располагаться вне территории промышленных предприятий и жилой застройки. Расположение на территории промышленного предприятия или жилой застройки возможно при надлежащем обосновании. Граница первого пояса устанавливается на расстоянии не менее 30 м от водозабора – при использовании защищенных подземных вод и на расстоянии не менее 50 м – при использовании недостаточно защищенных подземных вод.
Граница первого пояса ЗСО группы подземных водозаборов должна находиться на расстоянии не менее 30 и 50 м от крайних скважин.
Для водозаборов из защищенных подземных вод, расположенных на территории объекта, исключающего возможность загрязнения почвы и подземных вод, размеры первого пояса ЗСО допускается сокращать при условии гидрогеологического обоснования по согласованию с центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора.
К защищенным подземным водам относятся напорные и безнапорные межпластовые воды, имеющие в пределах всех поясов ЗСО сплошную водоупорную кровлю, исключающую возможность местного питания из вышележащих недостаточно защищенных водоносных горизонтов.
К недостаточно защищенным подземным водам относятся грунтовые воды, напорные и безнапорные межпластовые воды.
Для водозаборов при искусственном пополнении запасов подземных вод граница первого пояса устанавливается, так же как для подземного недостаточно защищенного источника водоснабжения, на расстоянии не менее 50 м от водозабора и не менее 100 м от инфильтрационных сооружений (бассейнов, каналов и др.).
В границы первого пояса инфильтрационных водозаборов подземных вод включается прибрежная территория между водозабором и поверхностным водоемом, если расстояние между ними менее 150 м.
Границы второго и третьего поясов
При определении границ второго и третьего поясов следует учитывать, что приток подземных вод из водоносного горизонта к водозабору происходит только из области питания водозабора, форма и размеры которой в плане зависят от:
1) типа водозабора (отдельные скважины, группы скважин, линейный ряд скважин, горизонтальные дрены и др.);
2) величины водозабора (расхода воды) и понижения уровня подземных вод;
3) гидрологических особенностей водоносного пласта, условий его питания и дренирования.
Граница второго пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами исходя из условий, что микробное загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами второго пояса, не достигает водозабора.
Основным параметром, определяющим расстояние от границ второго пояса ЗСО до водозабора, является время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору (Тм). При определении границ второго пояса Тм принимается по таблице 31.
Таблица 31
Время Тм для расчета границ второго пояса ЗСО
Климатические районы в соответствии с действующими СНиП.
Граница третьего пояса ЗСО, предназначенного для защиты водоносного пласта от химических загрязнений, также определяется гидродинамическими расчетами. При этом следует исходить из того, что время движения химического загрязнения к водозабору должно быть больше расчетного Тх.
Тх принимается как срок эксплуатации водозабора (обычный срок эксплуатации водозабора – 25–50 лет).
Если запасы подземных вод обеспечивают неограниченный срок эксплуатации водозабора, третий пояс должен обеспечить соответственно более длительное сохранение качества подземных вод.
Определение границ второго и третьего поясов ЗСО подземных источников водоснабжения для различных гидрогеологических условий проводится в соответствии с методиками гидрогеологических расчетов.
Определение границ поясов ЗСО поверхностного источника
Границы первого пояса
Граница первого пояса ЗСО водопровода с поверхностным источником устанавливается, учитывая конкретные условия, в следующих пределах:
1) для водотоков: вверх по течению – не менее 200 м от водозабора; вниз по течению – не менее 100 м от водозабора; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от линии уреза воды летне-осенней межени; в направлении к противоположному от водозабора берегу при ширине реки или канала менее 100 м – вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от линии уреза воды при летне-осенней межени, при ширине реки или канала более 100 м – полоса акватории шириной не менее 100 м;
2) для водоемов (водохранилища, озера) граница первого пояса должна устанавливаться в зависимости от местных санитарных и гидрологических условий, но не менее 100 м во всех направлениях по акватории водозабора и по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды при летне-осенней межени.
Границы второго пояса
Границы второго пояса ЗСО водотоков (реки, канала) и водоемов (водохранилища, озера) определяются в зависимости от природных, климатических и гидрологических условий.
Граница второго пояса на водотоке в целях микробного самоочищения должна быть удалена вверх по течению водозабора так, чтобы время пробега по основному водотоку и его притокам при расходе воды в водотоке 95 % обеспеченности было не менее 5 суток – для IA, Б, В и Г, а также IIА климатических районов, и не менее 3 суток – для IД, IIБ, В, Г, а также III климатических районов.
Скорость движения воды в м в сутки принимается усредненной по ширине и длине водотока или для отдельных его участков при резких колебаниях скорости течения.
Граница второго пояса ЗСО водотока ниже по течению должна быть определена с учетом исключения влияния ветровых обратных течений, но не менее 250 м от водозабора.
Боковые границы второго пояса ЗСО от уреза воды при летне-осенней межени должны быть расположены на расстоянии:
1) при равнинном рельефе местности – не менее 500 м;
2) при гористом рельефе местности – до вершины первого склона, обращенного в сторону источника водоснабжения, но не менее 750 м при пологом склоне и не менее 1000 м при крутом.
Граница второго пояса ЗСО на водоемах должна быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на расстояние 3 км (при наличии нагонных ветров до 10 %) и 5 км (при наличии нагонных ветров более 10 %).
Границы третьего пояса
Границы третьего пояса ЗСО поверхностных источников водоснабжения на водотоке вверх и вниз по течению совпадают с границами второго пояса. Боковые границы должны проходить по линии водоразделов в пределах 3–5 км, включая притоки. Границы третьего пояса поверхностного источника на водоеме полностью совпадают с границами второго пояса.
Определение границ ЗСО водопроводных сооружений и водоводов
Зона санитарной охраны водопроводных сооружений, расположенных вне территории водозабора, представлена первым поясом (строгого режима), водоводов – санитарно-защитной полосой.
Граница первого пояса ЗСО водопроводных сооружений принимается на расстоянии:
1) от стен запасных и регулирующих емкостей, фильтров и контактных осветлителей – не менее 30 м;
2) от водонапорных башен – не менее 10 м;
3) от остальных помещений (отстойников, реагентного хозяйства, склада хлора, насосных станций и др.) – не менее 15 м.
Ширину санитарно-защитной полосы следует принимать по обе стороны от крайних линий водопровода:
1) при отсутствии грунтовых вод – не менее 10 м при диаметре водоводов до 1000 мм и не менее 20 м при диаметре водоводов более 1000 мм;
2) при наличии грунтовых вод – не менее 50 м вне зависимости от диаметра водоводов.
Основные мероприятия на территории ЗСО
Общие требования
Мероприятия предусматриваются для каждого пояса ЗСО в соответствии с его назначением. Они могут быть единовременными, осуществляемыми до начала эксплуатации водозабора, либо постоянными, режимного характера.
Объем указанных ниже основных мероприятий на территории ЗСО при наличии соответствующего обоснования должен быть уточнен и дополнен применительно к конкретным природным условиям и санитарной обстановке с учетом современного и перспективного хозяйственного использования территории в районе ЗСО.
Мероприятия на территории ЗСО подземных источников водоснабжения
Мероприятия по первому поясу
1. Территория первого пояса ЗСО должна быть спланирована для отвода поверхностного стока за ее пределы, озеленена, ограждена и обеспечена охраной. Дорожки к сооружениям должны иметь твердое покрытие.
2. Не допускаются посадка высокоствольных деревьев, все виды строительства, не имеющие непосредственного отношения к эксплуатации, реконструкции и расширению водопроводных сооружений, в том числе прокладка трубопроводов различного назначения, размещение жилых и хозяйственно-бытовых зданий, проживание людей, применение ядохимикатов и удобрений.
3. Здания должны быть оборудованы канализацией с отведением сточных вод в ближайшую систему бытовой или производственной канализации или на местные станции очистных сооружений, расположенные за пределами первого пояса ЗСО с учетом санитарного режима на территории второго пояса.
4. Все водозаборы должны быть оборудованы аппаратурой для систематического контроля соответствия фактического дебита при эксплуатации водопровода проектной производительности, предусмотренной при его проектировании и обосновании границ ЗСО.
Мероприятия по второму и третьему поясам
1. Выявление, тампонирование или восстановление всех старых, бездействующих, дефектных или неправильно эксплуатируемых скважин, представляющих опасность в части возможности загрязнения водоносных горизонтов.
2. Бурение новых скважин и новое строительство, связанное с нарушением почвенного покрова, производятся при обязательном согласовании с Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора.
3. Запрещение закачки отработанных вод в подземные горизонты, подземного складирования твердых отходов и разработки недр земли.
4. Запрещение размещения складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей промстоков, шламохранилищ и других объектов, обусловливающих опасность химического загрязнения подземных вод. Размещение таких объектов допускается в пределах третьего пояса ЗСО только при использовании защищенных подземных вод при условии выполнения специальных мероприятий по защите водоносного горизонта от загрязнения, при наличии санитарно-эпидемиологического заключения Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора, выданного с учетом заключения органов геологического контроля.
5. Своевременное выполнение необходимых мероприятий по санитарной охране поверхностных вод, имеющих непосредственную гидрологическую связь с используемым водоносным горизонтом, в соответствии с гигиеническими требованиями к охране поверхностных вод.
Мероприятия по второму поясу
Кроме мероприятий, указанных выше, в пределах второго пояса ЗСО подземных источников водоснабжения подлежат выполнению следующие дополнительные мероприятия.
Не допускается:
1) размещение кладбищ, скотомогильников, полей ассенизации, полей фильтрации, навозохранилищ, силосных траншей, животноводческих и птицеводческих предприятий и других объектов, обусловливающих опасность микробного загрязнения подземных вод;
2) применение удобрений и ядохимикатов;
3) рубка леса главного пользования и реконструкции.
Мероприятия на территории ЗСО поверхностных источников водоснабжения
Мероприятия по первому поясу
1. Не допускаются спуск любых сточных вод, в том числе сточных вод водного транспорта, а также купание, стирка белья, водопой скота и другие виды водопользования, оказывающие влияние на качество воды.
2. Акватория первого пояса ограждается буями и другими предупредительными знаками. На судоходных водоемах над водоприемником должны устанавливаться бакены с освещением.
Мероприятия по второму и третьему поясам ЗСО
1. Выявление объектов, загрязняющих источники водоснабжения, с разработкой конкретных водоохранных мероприятий, обеспеченных источниками финансирования, подрядными организациями и согласованных с Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора.
2. Регулирование отведения территории для нового строительства жилых, промышленных и сельскохозяйственных объектов, а также согласование изменений технологий действующих предприятий, связанных с повышением степени опасности загрязнения сточными водами источника водоснабжения.
3. Недопущение отведения сточных вод в зоне водосбора источника водоснабжения, включая его притоки, не отвечающих гигиеническим требованиям к охране поверхностных вод.
4. Все работы, в том числе добыча песка, гравия, донноуглубительные, в пределах акватории ЗСО допускаются по согласованию с Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора лишь при обосновании гидрологическими расчетами отсутствия ухудшения качества воды в створе водозабора.
5. Использование химических методов борьбы с эвтрофикацией водоемов допускается при условии применения препаратов, имеющих положительное санитарно-эпидемиологическое заключение Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации.
6. При наличии судоходства необходимо оборудование судов, дебаркадеров и брандвахт устройствами для сбора фановых и подсланевых вод и твердых отходов; оборудование на пристанях сливных станций и приемников для сбора твердых отходов.
Мероприятия по второму поясу
1. Не производятся рубки леса главного пользования и реконструкции, а также закрепление за лесозаготовительными предприятиями древесины на корню и лесосечного фонда долгосрочного пользования. Допускаются только рубки ухода и санитарные рубки леса.
2. Запрещение расположения стойбищ и выпаса скота, а также всякое другое использование водоема и земельных участков, лесных угодий в пределах прибрежной полосы шириной не менее 500 м, которое может привести к ухудшению качества или уменьшению количества воды источника водоснабжения.
3. Использование источников водоснабжения в пределах второго пояса ЗСО для купания, туризма, водного спорта и рыбной ловли допускается в установленных местах при условии соблюдения гигиенических требований к охране поверхностных вод, а также гигиенических требований к зонам рекреации водных объектов.
4. В границах второго пояса зоны санитарной охраны запрещается сброс промышленных, сельскохозяйственных, городских и ливневых сточных вод, содержание в которых химических веществ и микроорганизмов превышает установленные санитарными правилами гигиенические нормативы качества воды.
5. Границы второго пояса ЗСО на пересечении дорог, пешеходных троп и прочего обозначаются столбами со специальными знаками (Приложение 2).
Мероприятия по санитарно-защитной полосе водоводов
1. В пределах санитарно-защитной полосы водоводов должны отсутствовать источники загрязнения почвы и грунтовых вод.
2. Не допускается прокладка водоводов по территории свалок, полей ассенизации, полей фильтрации, полей орошения, кладбищ, скотомогильников, а также прокладка магистральных водоводов по территории промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
Целями мероприятий являются сохранение постоянства природного состава воды в водозаборе путем устранения и предупреждения возможности ее загрязнения, максимальное снижение микробного и химического загрязнения воды источников водоснабжения, позволяющее при современной технологии обработки обеспечивать получение воды питьевого качества.
Источники загрязнения водных объектов
Основными источниками загрязнения водоемов являются промышленные и бытовые сточные воды, дренажные воды с орошаемых земель, сточные воды животноводческих комплексов, организованный (ливневая канализация, дренажные воды) и неорганизованный поверхностный сток с территории населенных пунктов, промышленных площадок и сельскохозяйственных полей, молевой лесосплав, водный транспорт, твердый сток с эрозированных земель.
Сточными называются воды, отводимые системой труб или каналов (системой канализации) после использования в процессе бытовой или производственной деятельности человека.
В результате спуска сточных вод или поступления загрязнений от других источников состав воды водного объекта может измениться. Характер изменений зависит от качественной и количественной характеристик загрязнений и может варьировать в больших пределах.
Гигиенические критерии вредности загрязнения водного объекта
В основе гигиенического критерия вредности загрязнения водного объекта лежат характер и степень ограничения хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Все другие неблагоприятные проявления загрязнения – влияние на развитие и продуктивность рыбных ресурсов, кормовую базу рыбного хозяйства (планктон, бентос), ограничения для поливного земледелия и промышленного водопользования – не входят в компетенцию гигиенистов и должны разрабатываться и контролироваться соответствующими специалистами экологического и технического надзор.
В области охраны водных объектов применяются косвенные показатели безопасности воды – санитарные показатели, которые положены в основу «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». В Правилах приводятся гигиенические требования, которым должна соответствовать вода водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого (первая категория) и культурно-бытового (вторая категория) водопользования (см. табл. 32).
В качестве критерия для суждения о допустимой степени ухудшения качества воды водного объекта в результате поступления в него сточных вод служат ПДК промышленного, бытового и сельскохозяйственного загрязнения. Уровень ПДК должен соответствовать особенностям вида водопользования (питьевое, культурно-бытовое, рыбохозяйственное).
Государственный санитарный надзор за состоянием водных объектов
Контроль над состоянием Санитарный водных объектов осуществляется согласно ст. 16 Закона РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
При отводе участка акт государственной комиссии является основным документом для дальнейшего санитарного надзора за строительством, в связи с чем формулировки в нем условий и требований по санитарной охране водоемов должны быть представлены четко и обоснованно.
Кроме санитарно-эпидемиологической службы, систематический контроль качества поверхностных вод проводят территориальные органы Минприроды России. Створы наблюдений при этом устанавливаются с учетом гидрологических и гидробиологических соображений, программа же наблюдений согласовывается с санитарно-эпидемиологической службой. Территориальные природоохранные комитеты издают ежемесячные бюллетени качества воды водных объектов, в которые входят и данные СЭС. Бюллетени рассылаются систематически по заявкам учреждений и организаций.
Таблица 32
Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования
Федеральный закон «О водоснабжении».
Глава 1. Общие положения
Статья 1. Сфера применения настоящего Федерального закона.
1. Настоящий Федеральный закон, принятый в соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», является техническим регламентом и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к следующим объектам технического регулирования:
1) воде, находящейся в системах водоснабжения;
2) централизованным, нецентрализованным и автономным системам водоснабжения;
3) водозаборным сооружениям.
2. Требования к качеству питьевой воды, а также к системам водоснабжения и водозаборным сооружениям, обеспечивающим подготовку питьевой воды и ее подачу населению, устанавливаются техническим регламентом – Федеральным законом «О питьевой воде и питьевом водоснабжении».
3. Отношения между водопотребителями и организациями водопроводно-канализационного хозяйства по поводу использования централизованных систем водоснабжения поселений регулируются гражданским законодательством Российской Федерации.
4. Отношения в сфере использования и охраны водных объектов, земель, недр, лесов, животного мира и иных компонентов природной среды, возникающие в связи с размещением, строительством и эксплуатацией систем водоснабжения, регулируются водным, земельным, лесным законодательством, законодательством о недрах, о животном мире и иным законодательством Российской Федерации.
Статья 3. Виды источников водоснабжения.
1. В качестве источников водоснабжения могут использоваться поверхностные и подземные водные объекты, включая:
1) поверхностные водотоки (реки, каналы межбассейнового перераспределения и комплексного использования водных ресурсов);
2) поверхностные водоемы (озера, водохранилища, пруды);
3) внутренние морские воды;
4) иные поверхностные воды;
5) месторождения подземных вод;
6) подрусловые, шахтные воды;
7) иные подземные воды.
2. В качестве источников производственного водоснабжения могут использоваться:
1) наливные водохранилища с подводом к ним воды из естественных поверхностных водных объектов;
2) месторождения подземных вод, содержащие минерализованные и геотермальные воды при условии обеспечения подготовки воды и соблюдения установленных санитарно-эпидемиологических требований;
3) очищенные сточные воды, качество которых соответствует технологическим требованиям и требованиям безопасности для здоровья людей и окружающей среды.
3. Допускаются проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация систем водоснабжения, использующих забор воды из нескольких источников водоснабжения, имеющих различные гидрологические и гидрогеологические характеристики.
Статья 4. Выбор источников водоснабжения.
1. Выбор источника водоснабжения осуществляется на основании результатов:
1) топографических, гидрологических, гидрогеологических, ихтиологических, гидрохимических, гидробиологических, гидротермических и иных изысканий, также санитарных обследований в порядке, установленном водным законодательством Российской Федерации и законодательством Российской Федерации о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения;
2) оценки водных ресурсов водного объекта для использования его в качестве источника водоснабжения в порядке, установленном в ст. 5 настоящего Федерального закона.
2. Выбор источника производственного водоснабжения осуществляется в соответствии с правилами, установленными в п. 1 настоящей статьи, и требованиями, предъявляемыми потребителями к объему и качеству воды, с учетом необходимости обеспечения приоритета питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения.
Статья 5. Требования к оценке водных ресурсов водного объекта для использования его в качестве источника водоснабжения.
1. При выборе источника водоснабжения водные ресурсы водного объекта подлежат оценке для определения допустимости использования водного объекта в качестве источника водоснабжения для удовлетворения хозяйственно-бытовых и питьевых нужд населения, нужд промышленности, энергетики, сельского и лесного хозяйства, пожарной безопасности.
Порядок проведения оценки устанавливается органами исполнительной власти, осуществляющими государственное управление в области использования и охраны водных объектов.
2. Оценка водных ресурсов водного объекта для определения допустимости его использования в качестве источника водоснабжения должна осуществляться с учетом следующих условий:
1) расходного режима и водохозяйственного баланса источника водоснабжения с перспективным прогнозом сроком на 25 лет;
2) качества воды в источнике водоснабжения и прогноза возможного изменения качества воды с учетом поступления сточных вод в водный объект;
3) качественных и количественных характеристик наносов и сора, их режимов, перемещения донных отложений, устойчивости берегов;
4) наличия вечномерзлых грунтов, снежных лавин и селевых явлений на горных водотоках, а также иных стихийных природных явлений в водосборном бассейне источника водоснабжения;
5) возможности пересыхания и промерзания источника водоснабжения;
6) осенне-зимнего водного режима источника водоснабжения и характера шуголедовых процессов в нем;
7) температуры воды в источнике водоснабжения по месяцам года и развитии фитопланктона на различной глубине источника водоснабжения;
8) особенностей весеннего вскрытия льда в источнике водоснабжения и половодья для равнинных водотоков, прохождения весенне-летних паводков для горных водотоков;
9) запасов и условий питания подземных вод, а также возможного их нарушения в результате изменения природных условий вследствие устройства водохранилищ, дренажа, искусственной откачки воды и т. п.;
10) качества и температуры подземных вод;
11) возможности искусственного пополнения и образования запасов подземных вод;
12) требований к качеству воды, предъявляемых водопотребителями;
13) требований законодательства Российской Федерации об охране и использовании водных объектов, земель, лесов, недр, животного мира и законодательства Российской Федерации о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения.
3. Результатами проведения оценки водных ресурсов водного объекта для использования его в качестве источника водоснабжения являются выводы о:
1) достаточности (или недостаточности) объемов водных ресурсов водного объекта для использования его в качестве источника водоснабжения;
2) соответствии (или несоответствии) качества воды водного объекта для ее использования в целях хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения населения, для нужд промышленности, энергетики, сельского и лесного хозяйства, пожарной безопасности.
4. Вывод о достаточности водных ресурсов поверхностных водных объектов делается с учетом необходимости обеспечения гарантированного сезонного объема изъятия водных ресурсов и удовлетворения других нужд иных водопользователей, расположенных вниз по течению от предполагаемого места размещения водозабора, а также соблюдения установленных санитарно-гигиенических требований по охране источников питьевого водоснабжения.
5. В случае недостаточности объема водных ресурсов в поверхностном источнике водоснабжения допускаются:
1) регулирование естественного стока воды в пределах одного гидрологического года (сезонное регулирование) или многолетнего периода (многолетнее регулирование);
2) переброска естественного стока воды путем строительства каналов, водоводов из других, более многоводных, поверхностных источников.
Регулирование и переброска естественного стока в поверхностном источнике водоснабжения осуществляются в соответствии с требованиями водного законодательства и законодательства об охране окружающей среды.
6. Оценка водных ресурсов подземных источников водоснабжения осуществляется с учетом требований, установленных законодательством Российской Федерации о недрах.
Статья 6. Информационное обеспечение водопользователей, эксплуатирующих водохозяйственные системы.
1. В целях безопасного функционирования систем водоснабжения водопользователи, эксплуатирующие системы водоснабжения, обеспечиваются оперативной и прогнозной информацией об изменении режима водных объектов и качества воды в них на основе данных государственного мониторинга водных объектов, государственного учета поверхностных и подземных вод, государственного водного кадастра в порядке, установленном водным законодательством Российской Федерации.
2. Водопользователям, эксплуатирующим системы водоснабжения с использованием поверхностных источников водоснабжения, представляется на безвозмездной основе информация:
1) об уровне и температуре воды;
2) о скорости водного потока;
3) о донных и взвешенных наносах;
4) о шуголедовых процессах и ледовой обстановке;
5) об основных параметрах химического состава вод;
6) об источниках антропогенного загрязнения водного объекта во втором и третьем поясах зон санитарной охраны водозаборов;
7) об иных характеристиках источника водоснабжения.
3. Водопользователям, эксплуатирующим системы водоснабжения с использованием подземных источников водоснабжения, представляется на безвозмездной основе информация:
1) о химическом составе и режиме подземных вод;
2) об источниках загрязнения водных объектов во втором и третьем поясах зон санитарной охраны водозаборов;
3) об иных характеристиках подземного источника водоснабжения.
4. Водопользователи обязаны осуществлять систематические наблюдения за состоянием источников водоснабжения в местах водозабора, за состоянием систем водоснабжения и сооружений в порядке, установленном водным законодательством Российской Федерации.
Статья 7. Объем забора воды из источников водоснабжения.
Объем забора воды из источников водоснабжения определяется на основе лимитов водопотребления, устанавливаемых в соответствии с требованиями водного законодательства Российской Федерации.
Глава 4. Водозаборные сооружения
Статья 22. Водозаборные сооружения систем водоснабжения, использующих подземные водные объекты.
1. Выбор типа и схемы размещения водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих подземные водные объекты, осуществляется в зависимости от местных геологических, гидрогеологических и санитарно-эпидемиологических условий.
2. При проектировании новых и реконструкции действующих водозаборных сооружений должны учитываться условия их взаимодействия с существующими и проектируемыми водозаборными сооружениями на смежных земельных участках, а также их воздействие на окружающую среду.
3. При заборе подземных вод применяются следующие сооружения:
1) водозаборные скважины;
2) шахтные колодцы;
3) горизонтальные водозаборы;
4) комбинированные горизонтальные водозаборы;
5) лучевые водозаборы;
6) каптажи родников;
7) иные сооружения.
4. Водозаборные сооружения, связанные с использованием подземных вод, должны быть оборудованы водорегулирующими устройствами и водоучитывающими приборами.
Статья 23. Водозаборные скважины.
1. Способ бурения водозаборной скважины, ее конструкция, глубина, диаметры колонн труб, тип водоприемной части, водоподъемного оборудования, оголовка скважины и порядок ее опробования указываются в проектной документации на строительство водозаборной скважины.
Конструкция водозаборной скважины должна обеспечивать возможность проведения замеров дебита, уровня и отбора проб воды, а также производства ремонтно-восстановительных работ при применении импульсных, реагентных и комбинированных методов регенерации при эксплуатации водозаборной скважины.
2. Конструкция оголовка водозаборной скважины должна обеспечивать ее полную герметизацию, исключающую проникновение в межтрубное и затрубное пространство водозаборной скважины поверхностных вод и загрязнений.
3. Верхняя часть эксплуатационной колонны труб должна выступать над полом наземного павильона или подземной камеры на высоту не менее чем 0,5 м.
4. Для монтажа и демонтажа секций скважинных насосов должно предусматриваться устройство люков, располагаемых над устьем скважины, с применением средств механизации.
Статья 24. Шахтные колодцы.
1. Шахтные колодцы сооружаются в безнапорных водоносных пластах, сложенных рыхлыми породами и залегающих на глубине до 30 м.
2. При мощности водоносного пласта до 3 м сооружаются шахтные колодцы со вскрытием всей мощности пласта. При большей мощности водоносного пласта допускается устройство шахтных колодцев со вскрытием части пласта.
3. Шахтные колодцы должны быть оборудованы вентиляционными трубами, выведенными выше поверхности земли на высоту не менее чем 2 м. Отверстие вентиляционной трубы должно быть защищено колпаком с сеткой.
4. Конструкция шахтного колодца должна обеспечивать его герметизацию, исключающую проникновение в шахтный колодец поверхностных вод и загрязнений.
Статья 25. Горизонтальные водозаборы.
1. Горизонтальные водозаборы сооружаются на глубине до 8 м в безнапорных водоносных пластах, преимущественно вблизи поверхностных водотоков. Горизонтальные водозаборы могут сооружаться в виде каменно-щебеночной дрены, трубчатой дрены, водосборной галереи или водосборной штольни.
2. Водозаборы в виде каменно-щебеночной дрены сооружаются для систем временного водоснабжения. Для водозабора в виде каменно-щебеночной дрены прием воды производится через щебеночную призму, уложенную на дно траншеи, с устройством обратного фильтра.
3. Для водозаборов первой и второй категории должно обеспечиваться устройство водосборных галерей. Водосборные галереи сооружаются из сборного железобетона с щелевыми отверстиями или окнами с козырьками. Под железобетонными звеньями водосборной галереи должно обустраиваться основание, исключающее осадку их относительно друг друга. С боков водосборной галереи в пределах ее водоприемной части устанавливаются устройства обратного фильтра.
4. Трубчатые дрены сооружаются на глубине до 5–8 м для систем водоснабжения второй и третьей категорий. Водоприемная часть водозаборов из трубчатых дрен сооружается из керамических, асбестоцементных, железобетонных, пластмассовых и металлических перфорированных труб с круглыми или щелевыми отверстиями с боков и в верхней части трубы. Нижняя часть трубы (не более 1/3 по высоте) должна быть без отверстий. Минимальный диаметр труб должен составлять 150 мм.
5. Диаметры трубопроводов горизонтальных водозаборов определяются для периода низкого стояния уровня грунтовых вод. Расчетное наполнение составляет 0,5 диаметра трубы. Скорость течения воды в трубах должна приниматься не менее 0,7 м/с.
6. Водозаборы в виде штольни сооружаются в соответствующих орографических условиях.
7. Для исключения выноса частиц породы из водоносного пласта при проектировании водоприемной части горизонтальных водозаборов должен устанавливаться обратный фильтр, состоящий из двух-трех слоев.
8. Горизонтальные водозаборы должны быть защищены от попадания в них поверхностных вод и загрязнений.
9. Для наблюдения за работой трубчатых и галерейных водозаборов, их вентиляции и ремонта, с также в местах изменения направления водоприемной части в плане и вертикальной плоскости сооружаются смотровые колодцы.
Статья 26. Комбинированные горизонтальные водозаборы.
Комбинированные горизонтальные водозаборы сооружаются в виде двухпластовых систем с верхним безнапорным и нижним напорным водоносными пластами. Комбинированный горизонтальный водозабор сооружается в виде горизонтальной трубчатой дрены, каптирующей верхний безнапорный пласт, к которой снизу или сбоку подключены патрубки фильтровых колонн вертикальных скважин-усилителей, заложенных в нижнем пласте.
Статья 28. Требования к каптажам родников.
1. Забор подземных вод из родников осуществляется путем устройства каптажей родников в виде водосборных камер или неглубоких опускных колодцев.
2. Забор воды из восходящего родника осуществляется через дно каптажной камеры, из нисходящего – через отверстия в стене камеры.
3. Каптажные камеры должны обеспечивать защиту подземных вод родников от поверхностных загрязнений, промерзания и затопления поверхностными водами.
4. В каптажной камере следует предусматривать устройство вентиляционной трубы.
5. Качество воды, подаваемой на инфильтрационные сооружения систем водоснабжения, с учетом ее дополнительной очистки при инфильтрации в водоносный пласт и смешения с подземными водами должно отвечать требованиям законодательства Российской Федерации о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения.
Статья 33. Выбор места и схемы расположения водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения.
1. Выбор места и схемы расположения водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения, должен определять на основании прогнозных исследований:
1) качества воды в источнике водоснабжения;
2) изменений русла реки или берегов, иных изменений местоположения водного объекта, являющегося источником водоснабжения;
3) изменений границы вечномерзлых грунтов (гидроморфологического режима);
4) гидротермического режима источника водоснабжения;
5) биологического (ихтиологического) режима источника водоснабжения.
2. Строительство и эксплуатация водозаборных сооружений систем водоснабжения на внутренних водных путях осуществляются по согласованию с бассейновыми органами государственного управления на внутреннем водном транспорте и государственными речными судоходными инспекциями бассейнов.
3. Запрещается размешать водоприемники водозаборных сооружений систем водоснабжения:
1) в зонах движения судов и иных плавучих объектов;
2) в зонах отложения и жильного движения донных наносов;
3) в местах зимовья и нереста рыб;
4) в на участке возможного разрушения берегов, скопления плавника и водорослей, а также возникновения шугозажоров и заторов.
4. Запрещается размещать водоприемники водозаборных сооружений систем водоснабжения на участках нижнего бьефа гидроэлектростанций, прилегающих к гидроузлу, в верховьях водохранилищ, а также на участках, расположенных ниже устьев притоков водотоков и в устьях подпертых водотоков.
Статья 34. Элементы водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения
1. Для обеспечения бесперебойной подачи воды в технологической схеме водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения, должно обеспечиваться секционирование водоприемных устройств самотечных и сифонных водоводов и других устройств.
2. Количество независимо работающих секций для водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения, всех категорий должно быть не менее двух.
3. Размеры основных элементов водозаборных сооружений систем водоснабжения, использующих поверхностные источники водоснабжения (водоприемных отверстий, сеток, объемных фильтрующих кассет, рыбозащитных устройств в береговом водоприемном колодце и отметки оси насосов), должны определяться на основании гидравлических расчетов при минимальных уровнях воды в источнике водоснабжения для нормального эксплуатационного и аварийного режимов работы системы водоснабжения.
4. При аварийном режиме работы системы водоснабжения, использующей поверхностные источники водоснабжения (отключении одного самотечного или сифонного водовода, секции водоприемника для ремонта или ревизии), допускается снижение водоотбора в соответствии с категорией системы водоснабжения.
5. Размеры водоприемных отверстий береговых водозаборных сооружений систем водоснабжения, перекрываемых объемными фильтрами, с учетом требований по охране рыбных ресурсов, определяются по средней скорости втекания (скорости подхода) – 0,05 м/с.
6. Размеры водоприемных отверстий водозаборных сооружений систем водоснабжения, оборудованных плоскими сетками, с учетом требований по охране рыбных ресурсов определяются по скорости течения воды сквозь сетку. Длина водоприемного фронта не должна превышать 25 м.
7. Нижняя часть водоприемных отверстий должна находиться на расстоянии не менее чем 0,5 м выше дна водного объекта (водотока). Верхняя часть водоприемных отверстий или затопленных сооружений должна находиться на расстоянии не менее чем 0,2 м от нижней кромки льда.
8. Сифонные водоводы разрешается применять в водозаборных сооружениях систем водоснабжения первой и второй категорий. Сифонные и самотечные водоводы должны быть изготовлены из стальных труб. Применение пластмассовых и железобетонных труб допускается для самотечных водоводов. Сифонные и самотечные водоводы должны проверяться на устойчивость против всплытия.
9. Выбор типа сеток и других устройств для предварительной очистки воды производится с учетом особенностей качества воды поверхностного источника водоснабжения, производительности водозабора и требований водопотребителя. Сетки с механической очисткой применяются при наличии значительных загрязнений в поверхностном источнике водоснабжения, а также при производительности водозабора более 1 м3/с.
10. Водоочистные сетки могут не устанавливаться при применении в качестве рыбозащитных устройств постоянно установленных фильтрующих элементов или устройств водоприемников фильтрующего типа.
Системы водоснабжения, их санитарно-гигиеническая характеристика
Система водоснабжения оказывает существенное влияние на санитарный уровень и эпидемиологическое благополучие населенных мест. Хозяйственно-питьевое водоснабжение обеспечивает население доброкачественной водой для питья, позволяет использовать воду для поддержания чистоты тела, белья и одежды и жилища, для целей физической культуры и спорта (плавательные бассейны), для удаления отбросов (канализации), для нужд санитарного благоустройства (мытья улиц, полива зеленых насаждений и т. д.).
Различают два вида водоснабжения – местное и централизованное.
При местном водоснабжении потребители набирают воду непосредственно из открытых водоемов (рек, водохранилищ, каналов, прудов и т. д.) или из подземных водных горизонтов (родников, скважин, колодцев).
Централизованное водоснабжение, при котором вода подвергается в случае необходимости специальной обработке и доставляется по системе труб к месту ее потребления, является более удобным и гигиеничным видом обеспечения населения водой (водопровод).
Водопровод – комплекс инженерных сооружений, предназначенный для централизованного снабжения водой. С его помощью производятся забор воды из источника водоснабжения, обработка воды с целью доведения показателей ее качества до установленных ГОСТом, подача воды до места потребления и распределение ее между потребителями.
Сооружения для забора воды должны обеспечивать надежный отбор необходимого количества воды, предварительную очистку ее от взвешенных загрязнений.
Водоподъемные сооружения обеспечивают подачу воды из источника на сооружения, предназначенные для обработки ее, а затем и в водоразводящую сеть.
При проектировании и устройстве распределительной системы учитываются два основных гигиенических требования: разводящая сеть должна обеспечивать бесперебойную подачу воды к точкам потребления и предотвращать загрязнение воды на пути от головных сооружений водопровода до потребителя.
Системы (типы) водоснабжения классифицируются с учетом различных признаков.
По назначению различают системы водоснабжения коммунальные, сельскохозяйственные, производственные; на территории объекта – системы хозяйственно-питьевого, производственного и противопожарного назначения.
По характеру использования источников водоснабжения различают системы с водозабором из подземных водоносных горизонтов и системы смешанного питания, использующие воду различных видов источников.
Системы водоснабжения могут быть с самотечной (гравитационной) и с механической подачей воды.
Сооружения и их компоновка зависят от качества воды источника, мощности системы, рельефа территории и других местных условий.
Централизованное водоснабжение. Виды водопроводных сетей
По конфигурации водопроводная сеть может быть кольцевой или разветвленной, тупиковой. Гигиенические преимущества на стороне кольцевой сети, которая обеспечивает большую надежность и бесперебойность снабжения водой всех объектов. Кольцевая сеть лучше противостоит действию гидравлических ударов, постоянно промывается непрерывным током воды, поэтому менее загрязняется, чем тупиковая. В тупиковых концах разветвленной системы вода может застаиваться, что влечет за собой образование осадка, являющегося благоприятной средой для размножения микрофлоры.
Трубы, применяемые в распределительной сети, должны обладать высокой прочностью (хорошим сопротивлением ко всем нагрузкам), полной водонепроницаемостью (герметичностью), гладкой внутренней поверхностью, препятствующей отложению осадков и обеспечивающей наименьшие потери напора на трение, высокой сопротивляемостью агрессивности воды и почвы.
В качестве материала для водопроводных труб наиболее часто используют чугун, сталь, асбоцемент и железобетон. В последнее время на практике все чаще применяются пластмассовые трубы из полиэтилена высокого и низкого давления, стабилизированного полипропилена, полиметилметакрилата.
Перечень новых материалов и реагентов, разрешенных Министерством здравоохранения для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения, имеет раздел, в котором опубликованы материалы, запрещенные для использования при строительстве водопроводов.
В целях защиты распределительной системы от загрязнений трассы водопровода прокладываются по территории, свободной от каких-либо загрязняющих почву объектов.
Санитарный контроль над всеми сооружениями водопровода осуществляется как во время строительства, так и в процессе их эксплуатации. Проверяя состояние водопроводных сооружений, санитарный врач контролирует выполнение требований санитарной охраны водного источника, эффективность работы водоочистных установок, проводит систематические санитарно-микробиологические исследования воды в источнике, по этапам ее обработки на сооружениях водопроводной станции и в распределительной системе водопровода.
Содержание и порядок санитарного надзора за централизованным водоснабжением определены действующими инструкциями и указаниями МЗ РФ.
Централизованное горячее водоснабжение
Существуют две системы подачи горячей воды населению.
При открытой системе горячая вода из ТЭЦ или котельной подается по единой сети в систему отопления и в систему горячего водоснабжения. При этом качество горячей воды зависит от качества исходной воды ТЭЦ или котельной, способа подготовки воды перед нагревом (противонакипная и противокоррозионная обработка), а также от особенностей устройства и эксплуатации системы отопления.
При закрытой системе вода ТЭЦ служит лишь теплоносителем, а нагрев воды для населения производится в водяных нагревателях, расположенных в центральных или индивидуальных теплопунктах. При этой системе вода для нагрева подается из сети хозяйственно-питьевого водопровода, а подача горячей воды потребителям производится по отдельной сети.
«Санитарные правила проектирования и эксплуатации систем централизованного горячего водоснабжения» требуют, чтобы качество горячей воды в точках водоразбора отвечало требованиям стандарта на питьевую воду.
Особенности централизованного водоснабжения на селе
Сельскому водоснабжению в настоящее время придается большое значение. Общие подходы к нормам водопотребления и качеству водопроводной воды в городе и на селе в настоящее время едины.
Особенностями сельского водоснабжения являются относительно меньший объем воды, необходимый для обеспечения сельского населенного пункта, а также трудности организации квалифицированной эксплуатации очистных сооружений. Поэтому в качестве источников централизованного водоснабжения на селе, как правило, следует использовать подземные воды.
В небольших сельских населенных пунктах, где строительство водопровода еще не осуществлено, потребность в воде покрывается за счет местных источников. Для обеспечения населения водой устраивают водяные скважины, шахтные колодцы.
Учитывая небольшую мощность сельских водопроводов, а также трудности организации квалифицированной эксплуатации очистных сооружений, в качестве источников централизованного водоснабжения на селе, как правило, следует использовать подземные воды.
Водяная скважина – сооружение для подъема подземной воды. Стабильность физико-химических свойств и отсутствие бактериального загрязнения в подземных водах обусловливают их использование преимущественно для хозяйственно-питьевых целей. Место для заложения водяной скважины выбирается с учетом избежания подтопления, заливания талыми и атмосферными водами, а также возможностей организации зоны санитарной охраны источника. Бурение скважины осуществляется на основании материалов гидрогеологических изысканий и при обязательном согласовании с органами здравоохранения. Для каждого конкретного случая проектирование осуществляется строго индивидуально, так же как и метод бурения, установка фильтров, насосов.
Каждая водяная скважина должна быть обеспечена журналом для регистрации возможных аварийных ситуаций на водозаборном узле, производимых ремонтных работ, вмешательств, связанных с профилактическим уходом, случаев нестандартности качества воды. Срок службы водяной скважины ограничивается сроком службы обсадных труб и фильтра (в среднем 30–40 лет).
При вынужденном использовании на селе поверхностного водоисточника вследствие недостаточной водообильности подземных горизонтов или несоответствия качества подземной воды санитарным требованиям целесообразно строительство фильтрационных береговых колодцев, в качестве очистных сооружений – медленных фильтров, простых и надежных в эксплуатации, обеспечивающих высокую степень очистки воды.
Децентрализованное водоснабжение
При децентрализованном водоснабжении из местных водоисточников (шахтных колодцев, каптажей родников и пр.) безопасность водопользования обеспечивается нормативами «Санитарных правил устройства и содержания колодцев и каптажей родников, используемых для децентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения».
Системы подачи воды для децентрализованного водоснабжения:
1) насос для подачи воды из скважины;
2) гидроаккумулятор для регулирования расхода воды;
3) автоматика для управления системой водоснабжения;
4) коммуникации для подачи воды.
В зависимости от предполагаемого расхода воды, типа скважины или глубины залегания водоносного горизонта для индивидуального водоснабжения в настоящее время используются различные схемы водоподачи.
Статья 8. Выбор системы и схемы водоснабжения.
1. Выбор системы и схемы водоснабжения осуществляется на стадии размещения объекта водоснабжения и обеспечивается путем определения альтернативных вариантов создания системы и схемы водоснабжения.
2. При выборе системы и схемы водоснабжения должны учитываться:
1) виды используемых источников водоснабжения;
2) требуемые расходы воды;
3) требования к качеству воды;
4) требования к напорам воды;
5) требования к обеспеченности подачи воды.
3. На основе оценки альтернативных вариантов создания системы и схемы водоснабжения обосновываются:
1) выбор источников водоснабжения и использование их для обеспечения нужд соответствующих водопотребителей;
2) степень централизации систем водоснабжения и целесообразность выделения автономных систем водоснабжения;
3) объединение или разделение сооружений систем водоснабжения, водопроводов и водопроводных сетей различного назначения;
4) зонирование системы водоснабжения;
5) использование регулирующих емкостей, применение станций регулирования и насосных станций подкачки;
6) применение объединенных или автономных систем оборотного водоснабжения;
7) использование очищенных производственных и бытовых сточных вод, а также аккумулированного поверхностного стока для производственного водоснабжения, орошения и обводнения водоемов;
8) целесообразность организации замкнутых циклов водоснабжения или создания замкнутых систем водоснабжения;
9) очередность строительства и ввода в действие элементов системы водопотребления по пусковым комплексам.
Статья 9. Проектирование и условия эксплуатации централизованных систем водоснабжения.
1. Проектирование и эксплуатация централизованной системы водоснабжения поселений в зависимости от местных условий и принятой системы водоснабжения должны обеспечивать:
1) хозяйственно-бытовое и питьевое водопотребление в жилых, общественных зданиях и организациях;
2) потребности организаций коммунального хозяйства;
3) производственные нужды промышленных, сельскохозяйственных и лесохозяйственных организаций, использующих технологические процессы, для которых требуется вода питьевого качества или для которых экономически нецелесообразно сооружение отдельной системы водоснабжения для тушения пожаров;
4) собственные нужды станций водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей;
5) иные нужды.
2. Подача воды из системы централизованного водоснабжения допускается с ограниченными по времени перерывами или снижением подачи.
3. Вода из систем централизованного водоснабжения может подаваться водопотребителям, потребности которых не допускают перерывов в водоснабжении, при условии оборудования систем централизованного водоснабжения дополнительными сооружениями и устройствами, обеспечивающими непрерывность подачи воды. Проекты указанных сооружений и устройств должны согласовываться и утверждаться в составе проекта системы централизованного водоснабжения, требующей непрерывной подачи воды.
Статья 10. Категории систем централизованного водоснабжения и водопроводов.
В зависимости от степени обеспечения среднемесячной подачи воды централизованные системы водоснабжения и их элементы – водопроводы – подразделяются на три категории.
Выделяются централизованные системы водоснабжения и водопроводы первой, второй и третьей категорий.
Статья 11. Системы централизованного водоснабжения и водопроводы первой категории.
1. Системы водоснабжения и водопроводы первой категории должны обеспечивать 95 % проектного объема подачи воды.
2. К централизованным системам водоснабжения и водопроводам первой категории относятся централизованные системы водоснабжения и водопроводы, режим эксплуатации которых допускает:
1) снижение уровня подачи воды на питьевые и хозяйственно-бытовые нужды на не более чем 30 % расчетного расхода;
2) снижение уровня подачи воды на производственные нужды до предела, установленного аварийным графиком работы объектов хозяйственной деятельности;
3) продолжительность периода снижения уровня подачи воды не более 3 суток.
3. На время выключения поврежденных и включения резервных элементов централизованной системы водоснабжения первой категории (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.) допускается перерыв в подаче воды или снижение уровня подачи воды ниже пределов, указанных в абзацах первом и втором пункта второго настоящей статьи, на период, не превышающий 10 минут.
Статья 12. Системы централизованного водоснабжения и водопроводы второй категории.
1. Системы водоснабжения и водопроводы второй категории должны обеспечивать 90 % проектного объема подачи воды.
2. К централизованным системам водоснабжения и водопроводам второй категории относятся централизованные системы водоснабжения и водопроводы, режим эксплуатации которых допускает:
1) снижение уровня подачи воды, предусмотренного для централизованных систем водоснабжения первой категории до величин, указанных в абзацах первом и втором пункта второго статьи 11 настоящего Федерального закона;
2) продолжительность периода уровня снижения подачи воды до 10 суток.
3. На время выключения поврежденных и включения резервных элементов централизованной системы водоснабжения второй категории или проведения ее ремонта допускается перерыв в подаче или снижение уровня подачи воды ниже предела, указанного в абзаце втором пункта второго настоящей статьи на период, не превышающий 6 часов.
Статья 13. Системы централизованного водоснабжения и водопроводы третьей категории.
1. Системы водоснабжения и водопроводы третьей категории должны обеспечивать 85 % проектной мощности подачи воды.
2. К централизованным системам водоснабжения и водопроводам третьей категории относятся централизованные системы водоснабжения и водопроводы, режим эксплуатации которых допускает:
1) снижение уровня подачи воды, предусмотренного для централизованных систем водоснабжения первой категории, до величин, указанных в абзацах первом и втором пункта второго статьи 11 настоящего Федерального закона;
2) продолжительность периода снижения уровня подачи воды не более 15 суток.
3. На время проведения ремонта допускается перерыв в подаче воды или снижение уровня подачи воды ниже предела, указанного в абзаце первом пункта второго настоящей статьи, на период, не превышающий 24 часов.
Статья 14. Категории водопроводов централизованных систем водоснабжения.
1. Категория водопроводов централизованных систем водоснабжения определяется в зависимости от их функционального назначения в системе централизованного водоснабжения. К водопроводам различных категорий применяются требования, установленные для соответствующей категории централизованной системы водоснабжения.
2. Объединенные хозяйственно-бытовые, питьевые и производственные водопроводы поселений с численностью населения:
1) более 50 тысяч человек относятся к первой категории;
2) от 5 до 50 тысяч человек относятся ко второй категории;
3) менее 5 тысяч человек относятся к третьей категории.
3. Сельскохозяйственные групповые водопроводы относятся к первой категории.
4. Объединенные водопроводы, обеспечивающие подачу воды для противопожарных целей, относятся к первой категории.
Статья 15. Обеспечение постоянного режима подачи воды в системах централизованного водоснабжения.
1. При проектировании систем централизованного водоснабжения должно предусматриваться хранение запаса воды в регулирующих емкостях для ее подачи в сеть самотеком при кратковременном выключении насосов в целях предотвращения опорожнения трубопроводов и образования в них вакуумных зон.
2. При проектировании систем централизованного водоснабжения должно предусматриваться сооружение устройств, обеспечивающих автоматическое отключение тех участков трубопроводов и линий водопроводной сети, давление в которых при прекращении или снижении подачи воды упало ниже атмосферного, а также устройств для промывки и дезинфекции указанных участков как перед их вводом в нормальную эксплуатацию, так и при включении после ремонта.
3. При разработке проектов реконструкции действующих систем централизованного водоснабжения, не имеющих регулирующих емкостей, в качестве временной меры до ввода в эксплуатацию регулирующих емкостей должна предусматриваться установка автоматически действующих клапанов для впуска в трубопроводы воздуха при падении в них давления ниже атмосферного. В проектах реконструкции действующих систем централизованного водоснабжения должны быть предусмотрены автоматическая фиксация падения давления в трубопроводах и водопроводной сети ниже атмосферного, а также сооружение устройств для промывки и дезинфекции трубопроводов в случаях их загрязнения.
Статья 16. Расчетно-технологическая схема системы централизованного водоснабжения.
1. Эксплуатация системы централизованного водоснабжения осуществляется в соответствии с расчетно-технологической схемой системы централизованного водоснабжения. В расчетно-технологической схеме системы централизованного водоснабжения на основании гидравлических расчетов определяется производственная мощность водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей.
2. Расчетно-технологическая схема системы централизованного водоснабжения разрабатывается в составе проектной документации на строительство и реконструкцию системы централизованного водоснабжения. Производственная мощность водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей централизованной системы водоснабжения должна рассчитываться на средний часовой расход максимального водопотребления в сутки.
3. Гидравлический расчет совместной эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей производится в объеме, необходимом для:
1) обоснования системы подачи и распределения воды на расчетный срок и установления очередности ее осуществления;
2) подбора насосного оборудования, выбора способов регулирования работы насосов;
3) определения требуемых объемов регулирующих емкостей и их расположения для каждой очереди строительства.
4. На основе гидравлического расчета эксплуатации сооружений системы централизованного водоснабжения определяются условия совместной эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей при всех характерных режимах подачи воды. Гидравлический расчет совместной эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей выполняется для следующих характерных режимов подачи воды:
1) максимального водопотребления в сутки – максимального, среднего и минимального часовых расходов, а также максимального часового расхода воды на пожаротушение;
2) среднего водопотребления в сутки – среднего часового расхода;
3) минимального водопотребления в сутки – минимального часового расхода;
4) иных характерных режимов подачи воды.
5. Для систем производственного водоснабжения характерные режимы подачи воды устанавливаются в соответствии с особенностями технологии производства и обеспечения противопожарной безопасности.
6. Гидравлический расчет взаимодействия магистральных и распределительных сетей системы водоснабжения должен быть выполнен для всех характерных периодов водопотребления с учетом возможной подачи воды на нужды пожаротушения как при нормальных условиях работы системы, так и в аварийных ситуациях.
7. На основании гидравлических расчетов эксплуатации централизованной системы водоснабжения в нормальных условиях должны определяться меры по:
1) ограничению избыточных свободных напоров, приводящих к утечкам и нерациональному расходованию воды;
2) обеспечению оптимального использования магистральной сети системы водоснабжения для подачи воды в распределительные сети.
8. Объем подачи воды в наиболее неблагоприятно расположенные места ее отборов не должен сокращаться более чем до 25 % от максимального расчетного расхода, и свободный напор воды должен составлять не менее 10 м.
9. Для обеспечения работы системы водоснабжения при аварийном повреждении одного из участков водоводов водопроводной сети гидравлическими расчетами должна быть подтверждена возможность подачи воды в объеме не менее 70 % суммарного максимального водопотребления. На основании гидравлических расчетов эксплуатации централизованной системы водоснабжения в аварийных условиях должны определяться меры по ограничению подачи воды в районы с нормальным водопотреблением в целях возможно большего увеличения подачи воды в районы с дефицитом воды.
10. При выполнении гидравлического расчета эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов и сетей объединенной системы водоснабжения на период пожаротушения не учитывается аварийное выключение водоводов и линий кольцевых сетей, а также секций и блоков сооружений.
11. При возникновении аварий и других чрезвычайных ситуаций, повлекших выход из строя или отключение насосных станций, в район питания выключенной насосной станции должна быть обеспечена передача воды от других (или другой) насосных станций централизованной системы водоснабжения в объеме не менее 20 % режима максимальной подачи воды выключенной станции.
Статья 17. Учет воды и водосбережение.
1. При разработке схем водоснабжения устанавливается перечень параметров, на основании которых организация, эксплуатирующая систему водоснабжения, осуществляет производственный контроль соответствия фактических расходов воды, коэффициентов неравномерности водопотребления, а также фактических характеристик оборудования, сооружений и устройств параметрам, предусмотренным в проекте. Для осуществления производственного контроля в проектной документации должна предусматриваться установка необходимых для этого приборов и аппаратуры.
2. При устройстве водопроводов и в иных случаях транспортирования воды на большие расстояния в проектной документации должны предусматриваться меры по обеспечению качества воды.
Статья 18. Автономные системы водоснабжения.
1. Строительство автономных систем водоснабжения предусматривается для обеспечения подачи воды, используемой на производственные нужды промышленных, сельскохозяйственных и иных объектов хозяйственной деятельности.
2. Проекты на строительство автономных систем водоснабжения, обеспечивающих производственные нужды промышленных, сельскохозяйственных и иных объектов хозяйственной деятельности, должны разрабатываться в составе проектной документации на строительство зданий, строений и сооружений промышленного, сельскохозяйственного и иного назначения.
3. Выбор источника водоснабжения автономной системы водоснабжения производится на основании гидравлических расчетов с учетом возможного влияния состояния источника водоснабжения автономной системы водоснабжения на смежные источники водоснабжения централизованнных систем водоснабжения и источники водоснабжения нецентрализованных систем водоснабжения при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы.
Статья 19. Нецентрализованные системы водоснабжения.
1. Проектирование, строительство и эксплуатация нецентрализованных систем водоснабжения осуществляются в случае отсутствия централизованных систем водоснабжения, нарушения их функционирования, а также в чрезвычайных ситуациях.
2. Нецентрализованные системы водоснабжения должны обеспечивать:
1) хозяйственно-бытовое и питьевое водоснабжение;
2) потребности объектов коммунального хозяйства;
3) минимальные производственные нужды промышленных, сельскохозяйственных, лесохозяйственных и иных объектов хозяйственной деятельности, для обеспечения технологических процессов которых требуется вода питьевого качества или для которых нецелесообразно сооружение отдельного водопровода;
4) тушение пожаров;
5) собственные нужды станций водоподготовки;
6) полив зеленых насаждений и мойку территорий.
3. Подача воды из системы нецентрализованного водоснабжения допускается с ограниченными во времени перерывами или снижением объемов подачи.
4. Лица, эксплуатирующие системы нецентрализованного водоснабжения, обязаны:
1) содержать их в состоянии, при котором обеспечивается постоянное соответствие качества воды установленным нормативам в точке разбора;
2) осуществлять в установленном порядке производственный контроль соответствия качества воды установленным нормативам;
3) своевременно информировать потребителей о результатах производственного контроля.
Статья 20. Предотвращение вредного воздействия эксплуатации иных гидротехнических сооружений на состояние систем водоснабжения.
1. Предотвращение вредного воздействия эксплуатации иных гидротехнических сооружений на состояние систем водоснабжения обеспечивается путем соблюдения требований к проектированию, строительству, приемке в эксплуатацию, реконструкции и эксплуатации гидротехнических сооружений, предусмотренных законодательством Российской Федерации о безопасности гидротехнических сооружений.
2. Разработка деклараций безопасности гидротехнических сооружений должна осуществляться с учетом оценки риска аварии и связанной с ней угрозы нанесения ущерба водозаборным сооружениям систем водоснабжения в водохранилище при разрушении подпорных сооружений и системам водоснабжения, находящимся вниз по течению водотока при формировании волн прорыва и поступлении загрязняющих веществ в системы водоснабжения.
Статья 21. Предотвращение вредного воздействия эксплуатации опасных производственных объектов на состояние систем водоснабжения.
1. Системы водоснабжения должны быть защищены от вредного воздействия на них в результате аварий на радиационно-, химически-, биологически-, пожаро-, взрыво– и гидродинамически опасных производственных объектах.
2. Предотвращение вредного воздействия эксплуатации опасных производственных объектов на состояние систем водоснабжения обеспечивается путем соблюдения требований к проектированию, строительству, приемке в эксплуатацию, реконструкции и эксплуатации опасных производственных объектов, предусмотренных законодательством Российской Федерации о промышленной безопасности опасных производственных объектов.
3. Разработка деклараций промышленной безопасности опасных производственных объектов должна осуществляться с учетом оценки риска аварии и связанной с ней угрозы, в том числе вредного воздействия аварийных выбросов и сбросов на источники водоснабжения и системы водоснабжения, и размера ущерба, который может быть причинен в случае аварии на опасном производственном объекте.
До сих пор во многих поселках и садовых товариществах для централизованного водоснабжения используются водонапорные башни. Несмотря на громоздкость конструкции, система при этом отличается простотой и высокой надежностью. При определенных условиях эта система водоснабжения обладает рядом преимуществ, одним из которых является возможность установки в скважину недорогого высокопроизводительного насоса (см. рис. 1).
Рис. 1. Водонапорная башня
Условия, когда имеет смысл устанавливать водонапорную башню:
1) большое количество водопотребителей;
2) преимущественно летнее (t >0 °C) использование системы водоснабжения;
3) возможность частых перебоев с электропитанием;
4) большой запас воды;
Недостатки водонапорной башни:
1) трудности использования в зимний период (t <0 °C), особенно возрастающие при уменьшении водопотребления;
2) достаточно большая поверхность окисления – вода заполняет водонапорную башню, а затем сливается из нее. При этом смачивается большая, иногда несколько м2, внутренняя поверхность накопительной емкости. Смоченная водой металлическая поверхность в присутствии воздуха вызывает интенсивное появление ржавчины, попадающей в воду, а водонапорные башни в большинстве своем изготавливаются из черного металла;
3) ограниченное давление воды на выходе из башни, определяющееся высотой башни.
Конечно, от всех перечисленных недостатков можно избавиться, но это вызовет дополнительное удорожание системы и поставит вопрос о целесообразности перехода к другой схеме водоснабжения.
Принцип работы водонапорной башни
Погружной насос (1), опущенный в скважину (2), подает воду в водонапорную башню (3). Когда вода поднимается до верхней отметки (В) в водонапорной башне, датчик уровня дает команду насосу на отключение. Включением и отключением насоса занимается простейшая автоматика (А), размещенная в павильоне (4). По мере разбора воды из башни по магистрали (5) уровень поверхности понижается, и по достижении отметки (H) датчик уровня (ДУ) дает команду на включение насоса. Таким образом, в башне постоянно находится запас воды, определяющийся объемом башни от нулевой отметки до уровня (H).
Подземный насосный комплекс
Более современной и совершенной системой водоснабжения, работающей в любых погодных условиях, является ПНК – подземный насосный комплекс. ПНК бывают одно– и двухуровневыми. Подземные насосные комплексы свободны от всех недостатков водонапорных башен, перечисленных выше, и обладают всеми их преимуществами, за исключением одного: при прекращении подачи электропитания прекращается подача воды.
Рис. 2. Принцип работы одноуровневого подземного насосного комплекса
При включении системы насос, опущенный в скважину, начинает подавать воду в гидропневмобак, расположенный в бункере подземного насосного комплекса. По мере заполнения гидропневмобака вода начинает сжимать находящийся над ней воздух (вода и воздух разделены растягивающейся мембраной), и по достижении заданного давления (обычно 3–4 атм) автоматика блока управления дает команду насосу на отключение. Таким образом, в ждущем режиме вода находится под давлением сжатого воздуха, насос выключен. По мере разбора воды давление воздуха падает, и при достижении некоего порогового (заданного потребителем) значения автоматика дает команду на включение насоса.
Если разбор воды постоянный и давление отключения автоматики не достигается, насос через гидропневмобак качает воду непосредственно в систему водоснабжения.
С помощью системы водоснабжения, описанной выше, подбирая соответствующее оборудование, можно обеспечить водопотребление от 1 до 16 м3 воды в час (обычный, полностью открытый кухонный кран в Москве, где хозяйка моет посуду, дает порядка 0,2–0,4 м3 воды в час).
Одноуровневый подземный насосный комплекс (рис. 2) может устанавливаться на один дом (дом с хозяйственными постройками, баней и т. п.). В этом случае гидропневмобак чаще располагают непосредственно в доме. Для группы домов (от 2 до 10–20) гидропневмобак обычно располагают в здании бункера подземного насосного комплекса.
Рис. 3. Принцип работы двухуровневого подземного насосного комплекса
Двухуровневый подземный насосный комплекс представляет собой подземное здание, совмещенное с дополнительным резервуаром (обычно объемом 10–20 м3), как правило, изготовленным из нержавеющей стали (рис. 3).
Насос (1) получает от автоматики (А) команду на включение и работает до тех пор, пока не заполнится резервуар до уровня (В), после чего отключается. По мере разбора воды, который осуществляется посредством станции перекачки (СП) через гидроаккумулятор (ГА) (установленный с целью избежать гидроударов в системе), уровень в резервуаре падает, и по достижении отметки (H) автоматика (А) дает команду на включение насоса (1). Таким образом, мы видим здесь сходство с работой водонапорной башни. Но так как уровень воды находится ниже уровня поверхности земли, вода не может самотеком поступать в систему водоснабжения и к потребителям. Поэтому требуется установка станции перекачки, обеспечивающей постоянное давление воды в системе. Давление воды задается потребителем на ПУ – пульте управления подземным комплексом.
Двухуровневые подземные насосные комплексы свободны от всех недостатков водонапорной башни и обладают всеми достоинствами, за исключением зависимости от наличия электроэнергии. Поступление воды прекращается при прекращении подачи электричества.
Обычно двухуровневые подземные насосные комплексы устанавливаются там, где необходимо обеспечить водопотребление от 10 до 40 м3 воды в час.
Главный государственный санитарный врач РФ Г. Г. Онищенко. Дата введения 1 января 1998 г.
3. Организация производственного контроля качества воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
3.1. Основные требования к организации производственного контроля качества воды в системах водоснабжения установлены п. 3.4 СанПиН.
В том случае, когда владельцем водопроводных сооружений и магистральных водоводов является одна организация, а внутриквартальные сети находятся на балансе другой, производственный контроль и финансовые расчеты осуществляются в соответствии с хозяйственными договорами, утвержденными органами местного самоуправления.
3.2. Выбор контролируемых показателей, подлежащих постоянному производственному контролю, проводится для каждой системы водоснабжения питьевой воды в процессе разработки рабочей программы производственного контроля качества воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
3.3. Рабочая программа разрабатывается в шесть этапов.
3.3.1. Первый этап предусматривает анализ данных, характеризующих качество воды источника, обработанной питьевой воды и воды разводящей сети. Используется базовая информация, имеющаяся в организациях, контролирующих или изучавших (в рамках НИР, разработок ТЭО и т. д.) качество воды источника, условия, формирующие качество воды источника, питьевой воды и т. д. (Приложение 1) <*>.
<*> За безвозмездное и скоординированное представление необходимой информации отвечают органы местного самоуправления.
3.3.2. Второй этап. Выбор контрольных створов по результатам анализа базовых данных и подготовка перечня показателей для программы расширенных исследований (макет программы дан в Приложении 2 МУ). Перечень согласовывается с учреждениями ГСЭН.
Места отбора проб (контрольные створы) утверждаются органами местного самоуправления по представлению учреждений ГСЭН. Основные критерии, используемые при формировании программы расширенных исследований, даны в разд. V МУ.
3.3.3. Третий этап. Расширенные исследования воды источника (Приложение 3), обработанной питьевой воды и воды в сети проводятся с целью определения наиболее информативных показателей, характеризующих стабильность качества воды в источнике, барьерную роль водопроводных сооружений, вероятность вторичного загрязнения питьевой воды в процессе ее подготовки и транспортирования.
3.3.4. Четвертый этап. Разработка рабочей программы производственного контроля качества воды для каждого водопровода выполняется с учетом полученных результатов (Приложение 4).
3.3.5. Пятый этап. Разработка планов мероприятий по реализации рабочей программы.
3.3.6. Шестой этап. Согласование рабочей программы и плана мероприятий с органами СЭН и утверждение их органами местного самоуправления сроком не более 5 лет.
3.3.7. Сроки разработки рабочих программ (1–6 этапы) не должны превышать 1 год.
3.4. Рабочие программы, утверждаемые органом местного самоуправления, включают пояснительную записку, перечень контролируемых показателей, перечень методик их определения, план пунктов отбора проб воды для анализа и периодичность их отбора, календарные графики отбора проб и проведения исследования.
3.4.1. Пояснительная записка содержит паспорт водопровода; информацию о водоисточнике, технологии водоподготовки, об используемых реагентах и гигиенические сертификаты (гигиенические заключения) на них, сведения о транспортировании и распределении воды; обоснование выбора химических веществ, показателей бактериального, вирусного, паразитарного загрязнения, радиационной безопасности для контроля; готовность производственной лаборатории к проведению работ; соответствие требованиям СанПиН сооружений по подготовке и распределению питьевой воды; план мероприятий по улучшению технологии водоподготовки или разработке новых технологических решений, план мероприятий по ликвидации аварийных ситуаций и системы оповещения учреждений санэпиднадзора и органов местного самоуправления.
3.4.2. Перечень контролируемых показателей дифференцируется в зависимости от объекта контроля (источник, обработанная вода и питьевая вода в сети).
3.4.3. Перечень методик определения контролируемых показателей на стадии производственного контроля включает информацию о методе, шифр ГОСТа или РД, предел и погрешность определения (Приложение 5а).
3.4.4. Методики, рекомендуемые при проведении расширенных исследований, представлены в Приложении 5б.
3.4.5. Пробы воды в обязательном порядке должны отбираться из водозаборов, по этапам очистки перед подачей воды в распределительную сеть, в пунктах водоразбора наружной и внутренней сети водопровода.
3.4.6. По каждому пункту указываются количество контролируемых проб воды и периодичность их отбора.
3.5. Осуществление производственного контроля за действующей системой водоснабжения согласно утвержденной рабочей программе предполагает оперативное реагирование на обнаружение отклонения качества воды от требований СанПиН (с учетом уточнений и дополнений настоящих МУ, разд. 4), информирование учреждений СЭН и принятие мер по ликвидации ситуаций, приведших к загрязнению питьевой воды.
3.6. Любые решения (оперативные и долгосрочные) по ограничению, запрещению использования питьевой воды населением применяются по согласованию с учреждениями СЭН; трактовка степени опасности питьевого водопользования дается учреждениями СЭН.
3.7. Срок действия утвержденных рабочих программ – не более 5 лет. При необходимости (в зависимости от изменившейся санитарной ситуации) он может быть сокращен.
1. Водосток – система сооружений для организованного удаления с определенной территории дождевых, дренажных, талых и других видов поверхностных вод в естественные водоемы. Водосток предусматривается при планировке населенного пункта или предприятия как обязательный элемент благоустройства, обеспечивающий отвод с его территории поверхностного стока. Санитарное значение водостока определяется необходимостью быстрого удаления с территории поверхностных вод, предотвращения затопления улиц, дворов, подземных коммуникаций.
Применяются закрытые и открытые системы водостока.
Открытая система состоит из придорожных кюветов, канав, отводящих поверхностный сток в реки, пруды и водоемы, не используемые населением вблизи места выпуска.
В промышленных городах с асфальтированными улицами в черте города строятся водостоки с закрытой сетью. На отдельных участках города может быть смешанная система водостока.
Наряду с отводящей сетью в систему водостока входят внутренние водостоки, собирающие атмосферные осадки с крыш, смотровые колодцы и ливнеприемники разной конструкции.
Закрытая система водостока имеет санитарные преимущества, так как исключает застаивание воды на улицах, не затрудняет движение пешеходов, удобна для очистки.
Санитарные условия и места выпусков из водостока в водоем определяются действующими «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».
Водосток является важным объектом текущего и предупредительного санитарного надзора, в задачи которого входят:
1) оздоровление территорий путем организации отведения загрязненных вод;
2) выбор места выпуска ливневых вод за пределами их влияния на зоны водопользования;
3) предупреждение загрязнения водоема в черте населенного пункта;
4) определение условий сброса производственных стоков в ливневую канализацию и сооружения для их предварительной очистки (масло– и нефтеловушек, отстойников и др.).
Текущий санитарный надзор сводится к санитарному контролю состава и влияния на водоем сбрасываемых по ливневой канализации стоков в сухую погоду и во время дождя, принятию мер к устранению обнаруженных недостатков.
Показатели степени загрязненности вод, сбрасываемых в водоем через водосток, являются в определенной мере критерием санитарного состояния территорий, с которых отводится вода.
2. Сточные воды – жидкие отходы бытовой и производственной деятельности человека. Состав их различен. Они могут содержать минеральные и органические вещества в растворенном и взвешенном состоянии, ядовитые вещества, возбудителей заболеваний и т. д.
Сточные воды характеризуют такими качественными и количественными показателями, как наличие и количество взвешенных веществ и плавающих примесей, запах, температура, окраска, pH, минеральный состав, количество кислорода, наличие ядовитых веществ, возбудителей инфекционных болезней.
Основные меры борьбы с загрязнением окружающей среды сточными водами состоят в их очистке, обеззараживании, утилизации, использовании очищенных сточных вод в водообороте и др.
Существуют различные методы очистки сточных вод:
1) безреагентные, механические (отстой, фильтрация, аэрация, нефте– и жироулавливание, усреднение и т. д.);
2) реагентные, химические (с помощью коагулянтов, окислителей, адсорбентов, экстрагентов);
3) физические и биологические методы.
Бытовые сточные воды – жидкие отходы бытовой хозяйственной деятельности человека. Особенностью состава этих вод является большое количество органических веществ и солей, загрязнение микрофлорой, возбудителями различных заболеваний, продуктами бытовой химии. С целью соблюдения требований к спуску бытовых сточных вод в водоемы они должны подвергаться полной биологической очистке и обеззараживанию. Формирование сточных вод. Вода хозяйственно-питьевого водопровода после использования ее в быту поступает через санитарно-технические устройства (раковины, ванны, унитазы, пр.) в канализационную сеть. Как правило, движение бытовых сточных вод со всей территории населенного пункта до выпуска их после очистки в водоем происходит самотеком (самотечная система.). При невозможности достижения самотека из-за особенностей рельефа территории населенного пункта устраивают насосные станции перекачки, которые подают сточные воды по напорным коллекторам на возвышенные точки рельефа, в самотечные коллекторы (самотечно-напорная система.).
Промышленные сточные воды – жидкие отходы промышленного производства, содержащие различные химические вещества. Промышленные сточные воды характеризуются крайним разнообразием состава и свойств. Состав сточных вод формируется за счет сырья, конечных и промежуточных продуктов производства, реагентов, используемых в технологическом процессе, или комбинацией перечисленных источников. Большое санитарное значение имеют сточные воды наиболее водоемких производств или несущие в себе загрязнения, особенно опасные для здоровья человека, и в большей мере ограничивающие условия хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.
Наиболее распространенными химическими веществами, поступающими в сточные воды, являются минеральные удобрения, пестициды, синтетические моющие средства, нефтепродукты и др.
Помимо химических веществ, сточные воды некоторых производств могут содержать биологические виды загрязнения, например дрожжи, белки, антибиотики, ферменты, микроорганизмы. Особенно опасно присутствие в промышленных водах наиболее вредных для организма веществ, например соединений ртути, свинца, цианидов, мышьяка.
Сточные воды промышленных предприятий по характеру своего образования подразделяются на три вида:
1) производственные сточные воды, получающиеся в результате непосредственного использования воды в технологических операциях в качестве реагента, растворителя и т. п.;
2) воды от вспомогательных операций и процессов, образующиеся при поверхностном охлаждении технологической аппаратуры и силовых агрегатов. Эти воды обычно не загрязнены, но имеют повышенную температуру. Возможно непредвиденное загрязнение этих вод при нарушении целостности змеевиков теплообменных аппаратов;
3) воды от подсобных и обслуживающих цехов (складов сырья и готовой продукции, транспортировки сырья, топлива, котельные и т. п.). Эти воды могут быть загрязнены самыми различными веществами и в разной степени.
Условия отведения сточных вод на разных предприятиях могут быть весьма различными. Реже на предприятиях имеется одна общая канализационная сеть, собирающая хозяйственно-фекальные и промышленные воды; чаще эти воды собирают раздельно, проводят их предварительную очистку на локальных очистных сооружениях. На ряде предприятий химической и атомной отраслей промышленности присутствует специальная канализационная сеть, воды которой содержат в больших количествах опасные ингредиенты и подвергаются особой переработке.
Виды очистки промышленных вод:
1) механическая;
2) биологическая;
3) специальная.
Состав сточных вод, режим их образования и условия отведения определяются технологическим регламентом, санитарными нормативами и экологическим паспортом промышленного предприятия.
Одной из особенностей контроля и санитарного надзора за спуском промышленных сточных вод в водоемы является систематический производственный контроль над составом стоков и эффективностью их очистки, проводимой заводскими лабораториями.
Основной задачей санитарных органов является контроль над эффективностью работы очистных сооружений, соблюдением гигиенических нормативов качества воды водоемов в ближайших пунктах водопользования.
3. Канализация – комплекс санитарно-технических сооружений, предназначенный для сбора и отведения сточных вод от жилых строений, промышленных предприятий к очистным сооружениям. Гигиеническое значение канализации очень велико.
Сбор сточных вод осуществляется через систему коллекторов (каналов).
По условиям сбора и отведения сточных вод различают следующие системы канализации:
1) домовую;
2) городскую (бытовую);
3) общесплавную;
4) раздельную, полураздельную;
5) промышленную и др.
Домовая (внутренняя) канализация предназначена для сбора сточных вод в месте их образования и направления их в городскую (наружную) канализацию, по которой сточные воды отводятся за пределы населенного пункта на очистные сооружения.
При устройстве общесплавной канализации все сточные воды от населенного пункта и ливневые воды отводятся на очистные сооружения по общей системе труб и каналов. Эта система имеет значительные санитарные преимущества перед другими системами, поскольку в одну и ту же сеть труб, которые укладываются в одну траншею, собираются все стоки населенного пункта. Недостатками этой системы являются более высокие экономические затраты, связанные с укладкой труб большого диаметра, со значительным увеличением мощности насосных станций.
Полная раздельная система состоит из двух самостоятельных подземных сетей – бытовой и дождевой. При неполной раздельной системе бытовые сточные воды отводятся по подземной сети, а атмосферные – по сети открытых лотков, кюветов и канав.
Полураздельная система состоит из двух сетей, объединенных общим главным коллектором. Подключение дождевой сети к главному коллектору производится через специальные разделительные камеры, в которых сток от дождей умеренной интенсивности направляется в главный коллектор, а при сильных дождях часть стока сбрасывается в ближайший водоем.
Малая система канализации предназначается для отвода сточных вод от сельских населенных пунктов. После соответствующей очистки, обеззараживания и дегельминтизации стоки малой канализации целесообразно направлять на сельскохозяйственные поля.
При проектировании канализации оптимальной является самотечная система без насосных станций. Если по рельефу местности приходится устраивать насосные станции, должен быть предусмотрен аварийный выпуск на время перерыва в подаче электроэнергии.
Вопросы устройства канализации регламентируются «Санитарными правилами устройства и эксплуатации сооружений по очистке городских сточных вод»[1].