ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ИСТОЧНИКОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Источниками воды для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объекты (реки, озера, водохранилища), подземные воды (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные) и атмосферные осадки. Удельный вес использования тех и других водоисточников в различных странах и регионах значительно колеблется. Главная причина этого — наличие или отсутствие запасов подземных вод, так как вопросы разведки и добычи подземной воды в настоящее время технически достаточно совершенны.

Поверхностные источники.

К поверхностным источникам относятся реки, озера, искусственные водохранилища, пруды. Общими свойствами воды поверхностных источников являются низкая минерализация, большое количество взвешенных веществ, высокий уровень микробного загрязнения, колебания расхода воды в зависимости от времени года и метеорологических условий. Величина активной реакции большинства поверхностных источников находится в диапазоне рН 6, 5-8, 5. Часто отмечается интенсивное техногенное загрязнение их в результате сброса промышленных, хозяйственно-бытовых сточных вод, судоходства, лесосплава, массового купания и других причин. Добавляется также чрезмерное развитие микроскопических одноклеточных водорослей – так называемое цветение, способное в значительной мере ухудшить органолептические свойства воды и придать ей аллергенные свойства.

Отмеченные особенности состава и свойств воды поверхностных источников не позволяют использовать ее для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения в природном виде и вызывают необходимость предварительной обработки с целью улучшения органолептических свойств и обеззараживания.

В открытых водоемах уже в силу естественных особенностей их режима свойства воды не могут отличаться постоянством. Ледяной покров, дожди и паводки неизбежно вызывают изменения, как количества, так и качества воды.

После вскрытия реки под влиянием талых вод снижается минерализованность и окисляемость воды и одновременно увеличивается количество бактерий, от которых ранее реку охранял ледяной покров. В июне, с уменьшением расхода воды, в реке концентрация солей возрастает, а развитие органической жизни на берегах реки и использование ее населением приводят к резкому увеличению количества бактерий. Помимо таких неизбежных колебаний химического состава, возникающих вследствие смены времен года, состав воды в реке меняется на отдельных участках. Иногда химический состав водоема и на значительном протяжении различен в результате использования его для различных хозяйственных, технических и промышленных целей. Химический состав воды зависит от спуска городских и промышленных сточных вод, пароходных пристаней, от рыболовного промысела, массовых купаний, удобрения сельскохозяйственных площадей на склонах берегов. Наиболее существенна в этом отношении роль сточных вод, которые, могут при неупорядоченном выпуске вызывать резкую денатурацию физических и химических свойств и состава воды и создавать опасность заражения.

Особенности состава и свойств речной воды могут зависеть и от природных условий. Желтый цвет (цветность до 65°) и высокая окисляемость (до 15—16 мг О₂/л) воды может быть обусловлена наличием гуминовых веществ. Если русло реки сложено из глинистых пород, то постоянно вымываемая течением мельчайшая глинистая взвесь вызывает естественную стойкую мутность воды. Таким образом, в результате естественных условий и воздействия извне физические свойства, химический состав и содержание бактерий в речной воде колеблются в широких пределах в одних реках сравнительно с другими и в одной и той же реке в разное время.

Озера весьма разнообразны по размерам, глубине, режиму стока и составу воды. Пресные озера, формируются в основном за счет стока впадающих в них рек, и состав воды близок к таковому речной воды. В озерах осаждение взвеси происходит с большой полнотой. В донных отложениях (ил) содержится значительное количество органических веществ и идут энергичные биохимические процессы. В мелких озерах при волнении взмучивание ила может сказаться на всей толще воды. Наибольшие достоинства как источник водоснабжения имеют большие и глубокие озера. На глубине 10 м и более вода отличается высокой чистотой в бактериальном отношении, а ее температура и химический состав колеблются в узких пределах. Санитарные условия водоснабжения из таких озер благоприятнее, чем из рек, режим которых меняется по временам года. Вместе с тем загрязненные стоки, поступая в озеро, могут при отсутствии выраженного течения оказывать влияние на значительном расстоянии. Место для забора воды, расстояние от берега, глубина должны выбираться с учетом этого обстоятельства.

Искусственные водохранилища возникли в связи со строительством гидроэлектростанций, развитием промышленности, созданием новых и ростом старых городов и рабочих поселков. Чтобы создать запасы воды и сосредоточить их вблизи потребителей, на многих реках были построены плотины, задерживающие и накапливающие огромные запасы воды за счет, как постоянного стока, так и стока дождевых и талых вод.

Химический состав воды водохранилищ и его колебания отражают разнообразие состава речных, талых, дождевых и грунтовых вод, участвующих в образовании водохранилища.

Характерной особенностью их режима является постепенное повышение концентрации минеральных солей. Происходит это в основном в связи с испарением воды с поверхности водохранилища. Чем больше отношение площади водохранилища к массе воды, тем сильнее выражена в нем минерализация воды.

Другая особенность водохранилищ — летнее цветение воды в результате бурного разрастания водорослей, главным образом сине-зеленых, за счет поступления избыточного количества биогенных веществ. Последующее массовое отмирание водорослей приводит к обогащению воды разлагающейся органической материей, появлению сероводорода, падению содержания растворенного кислорода и замору рыбы. Кроме того, огромное количество водорослей попадает на очистные сооружения водопроводов, забивает фильтры, чрезвычайно осложняет их эксплуатацию. Вода в водохранилищах в большинстве случаев обладает хорошими бактериологическими качествами: будучи прослежены в динамике, они свидетельствуют об интенсивном ходе процессов самоочищения. Для предотвращения порчи воды большое значение имеет очистка чаши водохранилища до ее затопления, чтобы устранить все, что может служить причиной ухудшения органолептических свойств, химических особенностей воды и ликвидировать источники возможного ее заражения. Наиболее существенны в этом отношении удаление древесной и кустарниковой растительности, чтобы предотвратить насыщение воды продуктами ее распада, и санация площади затопляемых сел. Водохранилища в отношении анофелогенности могут играть как положительную, так и отрицательную роль, уничтожая мелководье и заболоченности или, наоборот, создавая их. Создание искусственных водохранилищ следует расценивать как положительное явление в жизни прилегающих населенных мест. Они облегчают организацию централизованного водоснабжения, улучшают микроклимат и являются значительным оздоровительным фактором.

Изложенные особенности качества воды и режима различных водных объектов должны учитываться при выборе источника вновь проектируемого или реконструируемого водопровода.

Подземные источники.

Подземные воды образуются путем фильтрации атмосферных осадков через почвенный покров или воды рек и озер через их русло.

Дальнейшее движение воды и накопление в виде подземных бассейнов зависят от строения горных пород, через которые она протекает. По отношению к воде все породы делятся на водопроницаемые и водоупорные. К первым относятся песок, супесок, гравий, галечник, трещиноватые мел и известняк. Вода заполняет поры между частицами породы или трещины и передвигается в силу законов тяжести и капиллярности, постепенно заполняя водоносный слой. Водоупорные породы представлены сплошными залеганиями гранита, плотного песчаника и известняка или глинами. Пласты водопроницаемых и водоупорных пород залегают, чередуясь с большей или меньшей правильностью.

Подземные воды залегают до глубины 12—16 км. По условиям залегания различают верховодку, грунтовые и артезианские воды (от названия французской провинции Артуа, лат. Artesium, где они были добыты в XII веке), значительно отличающиеся по гигиеническим характеристикам. Подземные пресные воды, пригодные для целей питьевого водоснабжения, залегают на глубине 250—300 м и более.

Верховодка. Подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности, называются верховодкой. Причиной появления верховодки служит наличие под почвой отложений в виде линз, создающих местный водоупор. Скапливающиеся на этом водоупоре атмосферные воды и образуют верховодку выше уровня собственно грунтовых вод. Режим питания верховодки неустойчив, так как полностью зависит от атмосферных осадков, выпадающих на ограниченном пространстве. В теплом и жарком районах благодаря испарению минерализованность верховодки иногда настолько повышается, что делает ее непригодной для питьевого использования. Вследствие поверхностного залегания, отсутствия водоупорной кровли и малого объема верховодка легко загрязняется и как правило в санитарном отношении она ненадежна и не может считаться хорошим источником водоснабжения

Грунтовые воды. Вода, которая скапливается в процессе фильтрации на первом от поверхности земли водоупорном пласте, называется грунтовой, в колодце она устанавливается на том же уровне, что и в подземном слое. Она не имеет защиты из водоупорных слоев; область питания вод совпадает с областью их распространения. Глубина залегания грунтовых вод колеблется в пределах от 2—3 м до нескольких десятков метров.

Данный вид водоисточника характеризуется весьма непостоянным режимом, который целиком зависит от гидрометеорологических факторов — частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные сезонные колебания уровня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунтовых вод. Кроме того, состав грунтовых вод зависит от местных условий (характера загрязнения окружающих объектов) и состава почвы. Запас их пополняется за счет инфильтрации атмосферных осадков, либо воды рек в периоды высокого уровня; не исключена возможность поступления подземных ненапорных вод из более глубоких горизонтов. В процессе инфильтрации вода в значительной мере освобождается от органического и бактериального загрязнения; при этом улучшаются и ее органолептические свойства. Проходя через почвы, вода обогащается углекислотой и продуктами распада органических и других веществ, что и определяет в основном ее солевой состав. В природных условиях грунтовые воды не загрязнены и вполне пригодны для питьевого водоснабжения, если их минерализация не превышает вкусового порога. Однако, если почвенный слой тонок и, кроме того, загрязнен, возможно загрязнение грунтовых вод в период их формирования, что представляет опасность в эпидемическом отношении. Чем массивнее загрязнение почвы населенного места и чем ближе к поверхности лежит вода, тем реальнее становится опасность ее загрязнения и заражения.

Дебит грунтовых вод обычно невелик, что наряду с непостоянным составом ограничивает их применение для централизованного водоснабжения. Используются грунтовые воды главным образом в сельской местности при организации колодезного водоснабжения.

Межпластовые подземные воды. Межпластовые воды залегают между двумя водоупорными слоями, изолированы от атмосферных осадков и поверхностных грунтовых вод водонепроницаемой кровлей, в силу чего обладают наибольшей санитарной надежностью. В зависимости от условий залегания они могут быть напорными (артезианскими) или безнапорными. Их отличительная особенность — залегание ниже одного, двух или нескольких слоев водоупорных пород и отсутствие питания с поверхности непосредственно над ними. В каждом межпластовом водоносном горизонте различают область питания, где горизонт выходит на поверхность, область напора и область разгрузки, где вода изливается на поверхность земли или дно реки, озера в виде восходящих ключей. Добыча межпластовых вод производится через буровые скважины. Качество воды скважины во многом определяется ее расстоянием от границы области питания.

Санитарные достоинства глубоких подземных вод очень велики: они редко требуют дополнительного улучшения качества, обладают сравнительно устойчивым химическим составом и природной чистотой в бактериальном отношении, характеризуются высокой прозрачностью, бесцветностью, отсутствием взвешенных веществ и приятны на вкус.

Химический состав подземных вод формируется под влиянием химического (растворение, выщелачивание, сорбция, ионный обмен, образование осадка) и физикохимического (перенос веществ фильтрующих пород, смешение, поглощение и выделение газов) процессов. В подземных водах найдено около 70 химических элементов. Недостатком их часто является высокое солесодержание и, в ряде случаев повышенное содержание аммиака, сероводорода и ряда минеральных веществ – фтора, бора, брома, стронция и др. Наибольшее значение для хозяйственно-питьевого водоснабжения имеют фтор, железо, соли жесткости (сульфаты, карбонаты и бикарбонаты магния и кальция). Реже встречаются бром, бор, бериллий, селен, стронций.

Характерной особенностью межпластовых вод является отсутствие в них растворенного кислорода. Тем не менее микробиологические процессы оказывают существенное влияние на их состав. Серобактерии окисляют сероводород и серу до серной кислоты, железобактерии образуют конкреции железа и марганца, которые частично растворяются в воде; некоторые виды бактерий способны восстанавливать нитраты с образованием азота и аммиака. Химический солевой состав различных горизонтов подземных вод колеблется, их минерализация достигает иногда высоких пределов, и тогда они непригодны для водоснабжения населенных мест.

Чем дальше отстоит место водозабора (буровая скважина) от границы зоны питания или разгрузки и чем лучше защита от проникновения вышележащих вод, тем характернее и постояннее химический состав межпластовых вод. Постоянство солевого состава воды — важнейший признак санитарной надежности водоносного горизонта. На формирование состава подземных вод оказывают большое влияние естественные и искусственные факторы. Изменения в солевом составе воды глубоководной артезианской скважины должны рассматриваться как признак санитарного неблагополучия. Причиной таких изменений может быть:

а) поступление воды из вышележащего горизонта, в частности грунтовых вод, при недостаточной плотности изолирующего слоя, затекании вдоль стенок скважины, через заброшенные колодцы, при разработке карьеров, при нерациональной эксплуатации горизонта, отборе воды, превышающем его водообильность, сопровождающееся изменением минерализации;

б) фильтрация речной воды через промоины в водоупорном ложе русла;

в) загрязнение через устье скважины.

В некоторых случаях возможно и бактериальное загрязнение воды. Одной из причин загрязнения подземных вод являются промышленные сточные воды, которые инфильтрируются из накопителей, хвосто- и шламохранилищ, золоотвалов и т.п. в случае неудовлетворительной их гидроизоляции. Инфильтрация промышленных загрязнений наблюдается и сполей фильтрации, которые до недавнего времени использовались для обезвреживания промышленных сточных вод. Проникновению сточных вод через водоупорные горизонты способствуют поверхностно-активные вещества, присутствующие в большинстве промышленных сточных вод.

При эксплуатации скважины в определенной части водоносного горизонта в результате присасывающего действия водоподъемных устройств развивается зона пониженного давления воды. Степень понижения зависит от мощности водоподъемника, высоты давления в горизонте до его эксплуатации и водообильности горизонта. Наибольшего значения понижение давления достигает вокруг скважины, постепенно снижаясь по мере удаления от нее. Объем водоносной породы, на котором сказывается присасывающее влияние водоподъемника при его работе, получил вследствие характерной формы название «воронка депрессии». Наличие и размеры воронки депрессии изменяют гидрогеологические условия в водоносном горизонте, снижая его санитарную надежность, так как появляется возможность притока воды из выше- и нижележащих водоносных горизонтов через трещины и гидравлические окна в разделяющих их водоупорных пластах.

Территория на поверхности земли, соответствующая границе воронки депрессии, в наибольшей мере может служить источником загрязнения подземных вод, что учитывается при организации зон санитарной охраны водоисточника.

Межпластовые воды вследствие защищенности от поверхностного загрязнения, постоянства состава и достаточно большого дебита высоко оцениваются с санитарной точки зрения и при выборе источника хозяйственно-питьевого водоснабжения имеют преимущество перед другими водоисточниками. Весьма часто межпластовые воды могут использоваться для питьевых целей без предварительной обработки. Единственным принципиальным ограничением выбора их в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения являетсянедостаточная водообильность горизонта по сравнению с намечаемой мощностью водопровода.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒