Екологічні проблеми питної води

2

Зміст

Стор.

 

 

 Вступ 

Вода – найважливіша складова середовища нашого мешкання. Після повітря, вода другий за значенням компонент, необхідний для людського життя. Наскільки важлива вода, свідчить той факт, що її зміст у різних органах складає 70 – 90 %. Вода необхідна для підтримки всіх обмінних процесів, вона бере участь у засвоєнні клітками живильних речовин.

Вода є теплоносієм і терморегулятором. Вона поглинає надлишки тепла і виділяє його, випаровуючи крізь шкіру і дихальні шляхи. Вода воложить слизуваті оболонки, очне яблуко і забезпечує рухливість суглобів.

Доросла людина може прожити без  їжі більше місяця, без води –  кілька днів. Зневоднювання організму на 10 % приводить до фізичної і психічної недієздатності. Утрата 20 % води приводить до смерті. Протягом доби від 3 до 6% води, що міститься в організмі, піддається обміну.

Кількість води, необхідної для підтримки  водяного балансу, залежить від віку, фізичної активності, температури і вологості. Добова потреба дорослої людини складає близько 2,5 літрів.

Вода торкає майже всі сфери  життя і господарської діяльності людини. Як стрімко розвивається індустріальна  цивілізація, настільки ж стрімко  забруднюються ґрунт, ріки і водойми промисловими відходами. Вода зберігає смак і запах рослинності, мінералів, органічних речовин і газів, що містяться в ґрунті та у повітрі.

Висновок очевидний: при такому великому значенні води для людини, вода повинна бути відповідної якості, якщо ж вода містить які-небудь шкідливі речовини, то вони будуть неминуче поширені по всьому організму.

 

1. Джерела забруднення питної води

Водяні ресурси, що формуються в  межах України, надзвичайно обмежені. Їхній обсяг складає 52 км3/рік, у тому числі поверхневі – до 39км3/рік, підземні – до 13 км3/рік. Величина водоспоживання в країні неухильно наближається до межі ресурсів і досягає 30-36 км3/рік. При цьому 88 % основних рік мають екологічний стан басейнів, що оцінюються як "погане", "дуже погане" і "катастрофічне". У 61 % основних рік України вода оцінюється як "сильно забруднена", і тільки 3% рік мають воду задовільної чистоти.

Найбільш розповсюдженими забрудненнями  водяних джерел є нітрити (до 2 ПДК), феноли (до 16 ПДК) і нафтопродукти (до 10 ПДК), сполуки міді (до 11 ПДК), цинку (до 10 ПДК), марганцю (до 50 ПДК). Колі-індекс води десятків малих рік України сягає від 2 до 20 тисяч. Вплив антропогенного фактора на вміст азоту в загальному змісті мінерального азоту в поверхневих водах деяких рік складає 92 %.

Загальне річне скидання стічних  вод у водотоки складає 15,6км3/рік, у тому числі комунальне господарство, якість води якого має свої особливості  – 3,8 км3/рік, з них без очищення – 0,11 км3/рік, недостатньо очищених – 1,25 км3/рік, нормативно чистих без очищення – 0,12 км3/рік, нормативно чистих після очищення – 2,32 км3/рік. Повний перелік усіх джерел забруднення питної води перелічити не представляється можливим, однак приведемо основні.

Комунальні стоки – містять  як хімічні, так і мікробіологічні забруднення і становлять серйозну небезпеку. Бактерії, що містяться в них, і віруси є причиною небезпечних захворювань: висипного тифу і паратифу, сальмонельозу, бактеріальної краснухи, холери, вірусних запалень навколо мозкової оболонки і кишкових захворювань. Така вода може бути переносником яєць глистів (солітери, аскариди і власоглави). У комунальних стоках присутні також токсичні детергенти (миючі речовини), складні ароматичні вуглеводні (САУ), нітрати і нітрити.

Промислові  стоки – у залежності від галузі промисловості можуть містити практично всі існуючі хімічні речовини: важкі метали, феноли, формальдегід, органічні розчинники (ксилол, бензол, толуол), згадані вище (САУ) і т. зв. особливо токсичні стоки. Останній різновид викликає мутагенні (генетичні), тератогенні ( пошкоджуючи плід) і канцерогенні (ракові новотвори) зміни. Головні джерела особливо токсичних стоків: металургійна промисловість і машинобудування, виробництво добрив, целюлозно-паперова промисловість, цементно-азбестове виробництво і лакофарбова промисловість.

Комунальні  відходи – у більшості випадків там, де немає мережі водопостачання, немає і каналізації, а якщо і  є, то вона (каналізація) не може цілком запобігти проникненню відходів у ґрунт і, відповідно, у ґрунтові води. Оскільки верхній обрій ґрунтових вод розташований на глибині від 3 до 20 м (глибина звичайних колодязів), то саме на цій глибині накопичується "продукти" людської діяльності в набагато більш серйозних концентраціях, чим у поверхневих водах: детергенти з наших пральних машин і ванн, кухонні відходи (залишки їжі), фекалії людей і тварин. Звичайно ж, усі перераховані компоненти профільтровані крізь верхній шар ґрунту, але деякі з них (віруси, водорозчинні і плаваючі субстанції) здатні проникати в ґрунтові води практично без утрат. То, що вигрібні ями і місцева каналізація розташовуються на деякім видаленні від колодязів нічого не значить. Доведено, що ґрунтові води можуть при дотриманні деяких умов (н.п. легкий ухил) переміщатися в горизонтальній площині на кілька кілометрів!

Промислові  відходи – у ґрунтових водах  присутні в трохи менших кількостях, чим у поверхневих водах. Частина  відходів направляються прямо в  ріки. Крім того, промислові пил і  гази осідають безпосередньо чи в  з’єднанні з атмосферними опадами і накопичуються на поверхні ґрунту, розчиняються і проникають усередину. До промислових забруднень ґрунту відносяться також органічні сполуки, що утворяться при переробці овочів і фруктів, м’яса і молока, відходи пивзаводів, тваринницьких комплексів та інш.

Метали  і їхні сполуки проникають у тканині  організму у вигляді водяного розчину. Проникаюча здатність дуже висока: уражаються усі внутрішні  органи. Виведення з організму  через кишечник, легені і бруньки  приводить до порушення діяльності цих органів. Накопичення в організмі різних елементів приводить до наступних порушень:

– поразці  бруньок — ртуть, свинець, мідь;

– поразці  печінки — цинк, кобальт, нікель;

– поразці  капілярів — миш’як, вісмут, залізо, марганець;

– поразці  серцевого м’яза — мідь, свинець, цинк, кадмій, ртуть, таллій;

– виникненню ракових захворювань — кадмій, кобальт, нікель, миш’як, радіоактивні ізотопи.

Слід зазначити, що технології очищення і знезараження питної води, що сьогодні широко застосовуються, були розроблені ще в 30 – 40 роки і не розраховані на очищення води забрудненої продуктами антропогенного і техногенного походження. Багато споруджень не виконують свою бар’єрну роль.

 

2. Основні види забруднення  питної води

До основних видів забруднень води відносяться: сухий залишок, залізо, аміак, хлориди, марганець, мутність, кольоровість, запах, нітрати. І це тільки ті, котрі контролюються на водопровідних станціях. Застосування існуючих технологій знезаражування води найчастіше приводить до утворення у воді надзвичайно шкідливих для здоров’я сполук (хлороформ, диоксин, CHCl3, CHBrCl3 і т.п.).

Природні  водойми виявилися зручним місцем для скидання промислових і комунальних  стоків. У результаті поверхневі води виявилися під загрозою непоправного забруднення.

Відповідно до підрахунків Всесвітньої Організації Охорони здоров\’я (ВОЗ), за період з 1985 по 1995 р. у навколишнє середовище потрапило стільки відходів, скільки було вироблено за попередні 70 років. У період з 1995 по 2000 р. – стільки ж. Очевидним є те, що при таких темпах деградації природи ризику забруднення піддаються всі джерела поверхневих і ґрунтових вод без винятку.

Боротьба за гарну і здорову  воду незмінно супроводжує розвитку всіх цивілізацій.

Існує велика кількість різних методів  по очищенню і знезараженню питної води, що у визначених комбінаціях забезпечують питній воді нормативні органолептичні, хімічні й епідемічні показники.

У ХІХ столітті було виявлено, що фільтрування води через шар піску є гарним способом її очищення і робить її безпечної для пиття.

Сучасні фільтри в залежності від  фільтруючого матеріалу можна розподілити  на дві групи: тонкостінні фільтри  і зернисті фільтри.

Існує два види фільтрування –  плівкове й об\’ємне. У першому  домішці затримуються на поверхні фільтруючого матеріалу. При об\’ємному фільтруванні домішки затримуються усередині фільтруючого слою в порах матеріалу, за цим принципом працюють швидкісні і надшвидкісні зернисті фільтри. За певних умов у зернистих фільтрах має місце комбіноване фільтрування, коли частина домішок затримується на поверхні, частину – у порах. Зернисті фільтри широко застосовують для підготовки технічних і оборотних вод, вони незамінні на водоочисних станціях господарчо-питного призначення для освітлення і знебарвлення поверхневих вод, а також для знезалізення підземних вод.

Дрібнодисперсні домішки віддаляються з води методом коагуляції. Коагуляція – це метод обробки води реагентом, при взаємодії з яким частки укрупнюються, що прискорює їхнє осадження. При  коагуляції відбувається освітлення і знебарвлення води. Розрізняють хімічну та електрохімічну коагуляцію.

Холера, черевний тиф, амебна дизентерія, вірусна діарея й інфекційний  гепатит – усі ці хвороби поширюються  з забрудненою питною водою. Луі  Пастер (1822-1895) писав: "Людина випиває 90 % своїх хвороб". За даними ВОЗ, до 80 % сучасних захворювань мають безпосередній зв\’язок з якістю питної води.

 

3. Проблема поліпшення якості питної води

Знезаражуванням води називають процес знищення мікроорганізмів, що там знаходяться. До 98 % бактерій затримується в процесі очищення води. Але серед бактерій, що залишилися, а також серед вірусів можуть знаходитися патогенні мікроби, для знищення яких потрібна спеціальна обробка води.

Для знезараження води застосовують хімічні (хлорування, озонування, використання олігодинамічної дії срібла) і фізичні (кип’ятіння, УФ - опромінення) методи.

Найбільш простим, надійним і широко розповсюдженим методом знезаражування води є її хлорування, у нашій  країні хлорування води почали застосовувати  з 1908 року.

Основними знезаражуючими речовинами є Cl2, HCl, Cl-, NH2Cl і NHCl2, їх називають активним хлором. Бактерицидний ефект хлорування визначається в основному впливом на протоплазму бактерій недиссоційованої молекули хлорноватістой кислоти. Однак, незважаючи на ефективність у відношенні патогенних бактерій, хлорування не забезпечує епідемічної безпеки у відношенні вірусів. Також негативною властивістю даного методу є утворення хлорорганичних сполучень і хлорамінів.

Однієї з альтернатив процесу  хлорування води є її знезаражування за допомогою озону.

Озон є універсальним реагентом, оскільки може бути використаний для  знезаражування, знебарвлення, дезодорації  води, для видалення заліза і марганцю. Озон руйнує з’єднання, що не підкоряються впливу хлору (феноли), не додає воді запаху і присмаку. Але в даного методу також існують мінуси: побічні продукти озонування – альдегіди (формальдегіди) і кетони, а також складність і дорожнеча виробництва озону і постійний контроль з боку людини за виробництвом озону.

Одним з найбільш ефективних методів знезаражування (мікробіологічного очищення) води є ультрафіолетове (УФ) опромінення.

Дія УФ – випромінювання на різні  типи мікроорганізмів має однакову природу, основний механізм якої полягає  в руйнуванні структур ДНК і РНК  мікроорганізмів при впливі випромінювання в області 220-280 нм, причому максимум бактерицидної дії відповідає довжині хвилі 260 нм, при цьому зовнішня структура мікроорганізму впливає на ефективність.

Ультрафіолетове опромінення діє  миттєво, у той же час випромінювання не додає воді залишкових бактерицидних властивостей, а також запаху і присмаку. Обробка води УФ – випромінюванням не приводить до утворення шкідливих побічних хімічних сполук (на відміну від обробки хімічними реагентами, у т.ч. хлором, хлораміном, озоном). УФ – знезаражування високоефективне протягом усіх періодів року, у т.ч. у паводок і, особливо, узимку, коли ефективність хлорування різко знижується. Бактерицидна установка не має потреби в реагентах.

Дані великого числа досліджень показують, що дози УФ для знищення бактерій і вірусів відрізняються незначно, у той час як при знезаражуванні хлором ці дози розрізняються до 50 разів, а фільтри для вірусів, як правило, просто "прозорі".

 

 

 

Висновки

В міру загального погіршення якості природних вод усе більше приходиться займатися виведенням речовин, що додають воді присмаки і запахи, а також токсичних речовин.

Появу у воді присмаку і запахів  викликають мінеральні розчинені і  колоїдні речовини (сірководень, хлор, залізо), а також органічні сполуки.

Вибір методу дезодорації води залежить від походження запахів і присмаку. Якщо причиною є мінеральні розчинені і колоїдні речовини, проблема зважується демінералізацією, знезалізенням, дегазацією води. Однак основне питання дезодорації – питання видалення з води розчинених органічних речовин. Це вимагає спеціальної обробки води. З даною проблемою тісно зв’язана проблема видалення з води токсичних речовин, що знаходяться там, як правило, у малих кількостях.

Питна вода являє собою продукт  харчування людини, а необхідний ступінь її очищення і знезаражування є гарантією здоров’я і довголіття. Однак придатної для використання не так багато, і її кількість увесь час зменшується.

Прийшов час, коли людина зобов’язана  взяти на себе турботу про дбайливу витрату ресурсу, а також по його очищенню, яку вірніше було б назвати водопідготовкою. При цьому варто дотримувати вимоги екології, тобто щоб процес якнайменше порушав природну рівновагу.

 

Список використаної літератури

1.  Білявський Г. Основи екології: Підручник для студентів вищих навчальних закладів/ Георгій Білявський, Ростислав Фурдуй, Ігор Костіков. - К.: Либідь, 2004. – 406 с.

2.  Заверуха Н. Основи екології: Навчальний посібник для вищих  навчальних закладів/ Нелі Заверуха, Валентин Серебряков, Юрій Скиба,. - К.: Каравела, 2006. - 365 с.

3.  Запольський А. Основи екології: Підручник для студентів техніко-технологічних  спеціальностей вищих навчальних  закладів/ Анатолій Запольський,  Анатолій Салюк,; Ред. К. М. Ситник. - К.: Вища школа, 2003. - 357 с.