Вода, чистіше чистого

Леонардо да Вінчі назвав воду соком життя, проте цей сік часто буває отруєний. Результати аналізів показують, що кожна четверта проба небезпечна для здоров'я за хімічними показниками і кожна п'ята - по бактеріальним. Чим більше ми дізнаємося про забруднення навколишнього середовища, тим більше замислюємося про якість води, яку п'ємо, і про те, як поліпшити її складу. У місті про це піклуються спеціальні організації, наприклад санітарно-епідеміологічні служби. Якщо ж ми користуємося водою з індивідуальної свердловини, колодязя, джерела, то забезпечувати її чистоту і власне здоров'я нам доведеться самим.

Параметри чистої води

Склад води залежить від багатьох факторів: глибини і напрямки водоносного шару, близькості оброблюваних полів, сміттєзвалищ, каналізаційних стоків і т. П. Небезпечні компоненти непогано затримуються глинистими грунтами, що грають роль сорбенту, а піщані вони долають без затруднення, потрапляючи в підземні води. У більш глибоких свердловинах вода зазвичай чистіше, ніж в неглибоких, але не завжди. Як же визначити, користь чи шкоду здоров'ю принесе вода, яку ми п'ємо і додаємо в їжу?

Нагадаємо читачам, що показники якості води поділяють на такі групи: органолептичні (запах, присмак, кольоровість, каламутність), хімічні (вміст різних хімічних сполук, в тому числі солей, іонів металів, нафтопродуктів, токсичних елементів) і мікробіологічні.

Склад води визначає аналітична лабораторія. У ній повинні бути чутливі спектрофотометри, що дозволяє вимірювати низькі концентрації катіонів та аніонів; колориметри, газові та рідинні хроматографи, зокрема, для іонної хроматографії. Чи не вийшли з ужитку і класичні тітриметричні методи.

Без хімічного аналізу неможливо підібрати схему водоочищення, причому перевіряти склад води необхідно не тільки на початковому етапі, але і в процесі роботи водоочисного обладнання - для систематичного контролю його ефективності. Якщо мова йде про питну воду, то перевіряють також її біологічні показники. Цим займається мікробіологічна лабораторія. Склад мікроорганізмів у воді дуже мінливий, особливо в теплу пору року, тому дослідження проводять періодично, оцінюючи бактеріологічні, вірусологічні та паразитологічні показники.

В останні роки чимало уваги приділяється не тільки стаціонарним дослідженням, але і польовим пересувним лабораторіям. У них використовують прості методики, які можна виконати або з застосуванням компактних переносних приладів, або взагалі без них. Наприклад, кондуктометри і рН-метри працюють на батарейці і трохи більші звичайного маркера. Діапазон вимірюваних величин у таких пристроїв звужений, а результати не дуже точні, проте ці недоліки компенсує мобільність подібних досліджень. Для визначення жорсткості води розроблені індикаторні смужки. Поширений і «крапельний» титриметричний метод: певний обсяг води титрують, поки не зникне або не проявиться забарвлення, і, порахувавши кількість крапель реактиву, який пішов на титрування, по таблиці визначають концентрацію пошукової речовини.

Склад води регламентується Санітарними правилами і нормами. Там вказані верхня межа (гранично допустима концентрація, ГДК) або інтервал змісту того чи іншого компонента (табл.1). Однак існує і таке поняття, як фізіологічний оптимум, - концентрація, яка найбільш природна і корисна для організму людини. Фізіологічний оптимум знаходиться в рамках допустимих концентрацій, але не завжди абсолютно збігається з ними.

Таблиця 1

Гранично допустимі концентрації деяких компонентів в питній воді

Далі ми розповімо про те, які показники якості питної води найчастіше визначають в лабораторіях.

Кольоровість, обумовлену гуміновими речовинами і комплексними сполуками заліза, вимірюють візуально або фотометричним: забарвлення проби порівнюють із забарвленням сумішей біхромату калію і сульфату кобальту в певних пропорціях. Ряд пробірок з цими речовинами становить умовну тисячеградусну шкалу кольоровості. Запах воді надають леткі речовини, що утворюються в ній або потрапляють в неї зі стічними водами. Каламутною вода стає через суміш дрібнодисперсних домішок - нерозчинних або колоїдних частинок різного походження.

Загальна жорсткість води характеризується вмістом у воді катіонів кальцію і магнію. За нормами вона не повинна перевищувати 7 мг-екв/л. (Мілліграмм- еквівалент - це виражене в міліграмах відношення молекулярної маси іона до його заряду.) Однак фізіологічний оптимум становить 3,0-3,5 мг-екв/л. Інтенсивне утворення накипу в електропобутових приладах відбувається при жорсткості вище 5 мг-екв/л. Для цього показника необхідна золота середина - шкідливі як надлишок, так і недолік. Не варто зм'якшувати воду, якщо її жорсткість в межах фізіологічного оптимуму, інакше організм людини недоотримає важливих солей кальцію і магнію. Але не варто захоплюватися і жорсткою водою, щоб уникнути відкладення солей в організмі.

Фосфати і нітрати потрапляють в воду з мінеральних і органічних добрив.

Нафтопродукти можуть проникнути в воду через грунт, якщо її джерело знаходиться поруч з автозаправною станцією або якщо в свердловини при бурінні набігає солярка.

Червоно-рудий колір воді надає надлишок заліза. Іноді тільки що набрана в ємність вода прозора, а при її відстоюванні утворюється червоно-рудий осад або наліт на стінках ємності. Це відбувається через те, що залізо спочатку знаходилося в розчиненій (безбарвній) формі, а потім окислюється киснем повітря і переходить в нерозчинну форму. Його джерелами в воді часто служать старі труби і водозбірні ємності. Побутує помилкова думка, що залізо у воді корисно для організму в будь-якій кількості. Це не вірно. Постійне вживання води з надлишком заліза може привести до захворювань органів шлунково-кишкового тракту. У лабораторіях окремо перевіряють вміст загального заліза (розчиненого разом з нерозчиненого) і розчиненого заліза. Нерідко концентрація цього елемента і марганцю підвищується одночасно.

Вміст у воді органічних сполук характеризує перманганатна окислюваність - кількість перманганату калію, необхідного для їх окислення. Чим вона вища, тим їх більше. Воду, перманганатна окислюваність якої більше 2 мг-екв/л, вживати не рекомендується, гранично допустимий рівень - 5 мг-екв/л.

Вміст органічних сполук і амонійного азоту важливо знати тим, хто побоюється, що питна вода контактує з вмістом вигрібної ями. Якщо таке відбувається, ці два показники збільшуються.

Для всього живого у воді (за небагатьма винятками) мінімально можлива величина рН = 5; дощ, в якому рН <5,5, вважається кислотним. У питній воді допускається рН 6,0-9,0; в водоймах господарсько-питного та культурно-побутового водокористування 6,5-8,5. При рН нижче 6,5 прискорюється корозія труб. Як показує практика, рН води вкрай рідко не відповідає нормі. Однак його необхідно знати при встановленні складних дорогих фільтр-систем, щоб оптимізувати їх роботу.

Фторид - життєво важливий іон, необхідний для росту і збереження зубів і кісток. Він перешкоджає утворенню карієсу. Вода - основне джерело фториду для людини. Шкідливі як його недолік, так і надлишок. Золота середина лежить в межах 0,7-1,5 мг/л, гранично допустимий рівень - 1,5 мг/л. Зміст фториду підвищується, коли в воду потрапляють мінеральні фосфорні добрива, що містять його як домішки.

Неприємний запах води, що нагадує запах болота або тухлих яєць, виникає через високий вміст сірководню і сіркобактерій. Така вода справляє негативний вплив на організм людини. Якщо запах з'явився після установки якого-небудь устаткування (накопичувача, фільтра, нагрівача) і особливо якщо там тепло і застоюється вода, то, значить, сіркобактеріям сподобалося нововведення. Для боротьби з ними випускають спеціальні препарати, які пригнічують життєдіяльність мікробів в системах водопостачання.

Дуже корисно перевірити в воді вміст нітратів, особливо в місцях, де ще залишилося землеробство, навіть якщо землю там обробляють не так інтенсивно, як раніше. Нітрати можуть потрапляти у воду з мінеральних і органічних добрив, зі скотарень. В колодязях і свердловинах глибиною до 25-30 м перевіряють нітрати, а в більш глибоких свердловинах, які відносять вже до артезіанських, - нітрити.

Якість води неоднакова на різних глибинах і навіть в різних свердловинах на одній ділянці. Помилковою є думка, що чим свердловина глибше, тим чистіше вода. Все може бути навпаки. Слід врахувати, що джерело води, яким до вас користувалося не одне покоління людей, цілком могло забруднитися і поміняти свої оздоровчі властивості на протилежні.

Короткий аналіз води включає визначення 10-15 основних показників, а розширений аналіз необхідний, якщо ви хочете встановити серйозну систему очищення води. Це має сенс при індивідуальному водокористування. Якщо ж воно централізовано, то досить встановити нескладну систему, коригувальну для кількох показників. Звичайно потрібно фільтрувати нерозчинні частинки, зм'якшувати воду і видаляти з неї залізо. При установці фільтрів воду перевіряють і на вході, і на виході, причому не тільки по тих компонентах, зміст яких коректували. Це дозволить переконатися, що фільтри працюють правильно і з них в очищену воду не надходять частки фільтруючих матеріалів, срібла, яке використовується для запобігання зростанню мікроорганізмів, і реагентів (наприклад, марганцю при видаленні заліза).

Склад води може від року до року змінюватися, тому аналіз необхідно періодично повторювати. Якщо джерелом служить свердловина і користуються нею не завжди, то після довгого простою, перед тим як почати використовувати воду в їжу або нести на дослідження, рекомендується прокачати її протягом 4-6 годин.

Говорячи про аналітичні дослідження води, не можна забувати про відбір проби. Ця операція, така проста на перший погляд, досить важлива, і від її правильного виконання багато в чому залежить точність результатів.

При відборі проб з свердловин необхідно оцінити її глибину, так як вода в різних водоносних горизонтах може значно відрізнятися за складом. Для отримання репрезентативних, представницьких проб при відборі води з водопровідних мереж її спускають протягом 10-15 хв., А потім вона повинна повільно текти в ємність до переповнення. Посуд для відбору проб повинен бути чистим. Його потрібно вимити гарячою мильною водою без застосування інших миючих засобів, а потім багаторазово прополоскати чистою теплою водою. У побутових умовах підійде пластикова пляшка об'ємом не менше літра з-під мінеральної або питної води, але не з-під газованих напоїв. Пляшку після миття споліскують не менше трьох разів відбираючою водою, воду наливають під горлечко, не залишаючи повітряного прошарку.

Для отримання достовірних результатів аналіз слід виконувати якомога швидше після відбору. У воді протікають процеси окислення-відновлення, сорбції, седиментації, біохімічні реакції, викликані життєдіяльністю мікроорганізмів. В результаті деякі компоненти можуть окислюватися або відновлюватися (нітрати - до нітритів або іонів амонію, сульфати - до сульфітів). Ці процеси можна уповільнити, охолодивши воду в холодильнику до 5-10°С. Можна також провести консервацію проби, причому консервант неоднаковий для різних речовин. Його підбирають для кожного елемента і в пробі аналізують тільки цей елемент. Зазначені в таблиці 2 способи конконсервації забезпечують зберігання проби протягом 1-3 діб.

Як же забезпечити себе гарною водою? Можна купувати її в пляшках, але це виправдано тільки тоді, коли відразу кілька показників значно перевищують допустимий рівень. Використання фільтрів часто зручніше і дешевше, особливо якщо потрібна незначна корекція. Це можуть бути невеликі фільтри-глечики, здатні працювати без водопроводу, фільтри-насадки, які встановлюються безпосередньо на кран, а деякі з них навіть фільтрують воду, налиту в звичайну пластикову пляшку. Такі системи більш вигідні для дачників, коли немає необхідності очищати воду щодня і цілий рік. Для тих, хто постійно користується индивидуальним джерелом, буває виправдано встановити цілу систему очищення - комплекс, що складається з декількох фільтрів, кожен з яких виконує свою функцію. На жаль, універсальні фільтри, які очищають воду від усіх шкідливих компонентів одночасно, залишаються мрією.

Фільтри дуже різноманітні і розрізняються за принципом дії, комплектації, спрямованості, вартості. Купуючи імпортний фільтр, пам'ятайте, що він розроблений для води тієї країни, де виготовляється. Якщо її склад відрізняється від води, яку належить очищати, це може знизити ефективність його роботи. Вибираючи фільтр, перш за все необхідно враховувати результати лабораторного аналізу: він точно вкаже на ті сполуки, концентрацію яких необхідно знизити. Так, якщо у воді занадто багато фтору, покупка фільтра з фторуючим картриджем подіє на здоров'я в напрямку, протилежному зазначеному в рекламі. Немає чого видаляти хлор з води, взятої зі свердловини і колодязя, де її ніхто не хлорує.

Особливу увагу варто приділяти ресурсу фільтра. Важлива деталь: вказується виробником ресурс - це не просто кількість води, яку фільтр може ефективно очистити. Ця кількість води, що відповідає нормам за змістом різних компонентів. Якщо вона брудніша, то ресурс фільтра знижується, отже, необхідно частіше міняти фільтруючий елемент. Не варто економити на картриджах. Відпрацював свій ресурс картридж не покращує воду, а інколи навіть погіршує. Визначити забрудненість фільтра на око неможливо, тому потрібно заздалегідь прорахувати, скільки води пропускають через фільтр в день, зіставити отримане число з ресурсом і з'ясувати, скільки днів фільтром можна користуватися. Добре, коли в складі фільтруючого елемента є сполуки, що перешкоджають зростанню і розмноженню мікроорганізмів в самому фільтрі. Мікробіологічна забрудненість картриджа, особливо вугільного, нерідко призводить до того, що перманганатна окислюваність, тобто кількість органічних домішок, після фільтрації вище, ніж до неї.

При підборі серйозної системи фільтрів необхідно вирішити, для яких цілей буде використовуватися вода. Очевидно, що немає сенсу облагороджувати до рівня питної воду, що використовується для господарських потреб. У цьому випадку досить відфільтрувати механічні домішки, які можуть виводити з ладу системи водопостачання, опалення та побутові прилади, а іноді знизити жорсткість, що запобіжить утворенню накипу, що зменшить витрату електроенергії. Якщо на сантехнічному обладнанні з'являється іржавий наліт, необхідно знизити вміст заліза.

Фільтр-систему потрібно встановлювати в приміщенні з плюсовою температурою. Туди підводять водопровід, електрика і каналізацію (для відводу води при промиванні фільтрів, яке зазвичай відбувається в автоматичному режимі). Знову ж слід звернути увагу на характеристики самого фільтра, так як всі вони призначені для видалення забруднень в певних концентраціях. Якщо у воді більше забруднень, то фільтр не впорається з її очищенням і швидко вийде з ладу. Потрібно врахувати, що фільтр призначений для води, що має певний склад в цілому, а не підбирається тільки під той компонент, зміст якого він коригує. Це може бути вимога до відсутності у воді нафтопродуктів, до певного діапазону рН, до прозорості і т. П. Ще одна характеристика системи - робочий діапазон температур. Дуже важливо для споживача наявність гарантійного та сервісного обслуговування (заміна нерегенерованих елементів, поповнення реагентів). Зважившись на установку фільтр-системи, вибирайте компанію, яка підбере її саме під склад вашої води, а не просто торгує стандартними наборами.

Продуктивність системи - одна з основних ціноутворюючих характеристик, і тут важливо не помилитися. Невірно розраховувати її по середньо-добовій витраті води, який можна визначити, наприклад підключивши до водопроводу лічильник. Важливо врахувати всі точки водозабору (кран, душ, санвузол) і не переплутати продуктивність (скільки кранів ви можете одночасно відкрити, тобто з якою найбільшою швидкістю вода може проходити через фільтр) і споживання (скільки всього води витратиться за добу, без урахування того, була ця кількість взято протягом декількох хвилин або декількох годин).

Важливий також правильний підбір насоса до системи. Він повинен не тільки дати споживачеві необхідну кількість води, але і промити фільтр, а для цього створити хороший тиск, здатний змити бруд з сорбенту. Крім основного насоса встановлюються насоси-дозатори, що подають в систему реагенти. І не забувайте, що більшість систем промиваються автоматично. Поцікавтеся, на який час доби ця промивка запрограмована і яка тривалість процесу. У цей час користуватися водою не рекомендується. Якщо ви можете перечекати час промивання і не брати воду, то така система обійдеться дешевше, ніж та, яка здатна працювати постійно. У другому випадку вам підключать два однакових фільтра - поки миється один, працює інший.

І на закінчення про те, які за своїм призначенням бувають фільтри. Фільтри попереднього очищення затримують нерозчинні механічні домішки (пісок). Вони являють собою сито з нержавіючої сталі з певним розміром осередків. Також поширені осадові фільтри попереднього очищення, які крім механічних частинок здатні затримувати нерозчинене залізо. Ці фільтри, як правило, не регенеруються (у них змінні картриджі), термін їх служби - від декількох місяців до року. Їх встановлюють перед іншими фільтрами. Такого фільтра може бути досить для санітарно-гігієнічної, непитної води.

Інші спеціальні видаляють з води залізо і марганець. Залізо з розчиненої форми переводять окисленням в нерозчинену, отриманий осад затримується на сорбенті. Для цього через воду продувають повітря або додають реагент-окислювач, наприклад перманганат калію. Осад з фільтра змивається противопотоком.

Іонообмінні фільтри містять іонообмінні смоли і замінюють шкідливі іони на нешкідливі. До цієї групи належать коректори лужності, вмісту нітратів, важких металів, органічних сполук та інші.

Помягчувачі (більшість з них так-же іонообмінники) знижують жорсткість води, обмінюючи іони кальцію і магнію на нешкідливий іон натрію. Сорбент регенерується розчином кухонної солі. Нерідко в парі з пом'якшувач працює пристрій Вy-Раss. Воно піднімає жорсткість від нульового до оптимального рівня, змішуючи певну кількості води після пом'якшувача з вихідною.

Вугільні сорбційні фільтри складаються з активованого вугілля. Найбільш ефективний кокосове вугілля. Термін їх служби - зазвичай не більше року. Такі фільтри поліпшують органолептичні показники води, видаляють органічні домішки і хлор. На жаль, вони є хорошим середовищем для росту мікроорганізмів.

 Коректори рН пов'язують агресивну вуглекислоту, що надає кислотній воді корозійні властивості. Один із способів змінити рН в лужну сторону - продувати воду повітрям. Деякі іонообмінні фільтри змінюють рН води, що очищається, тому після них необхідне коригування цього показника.

Пристрої для знезаражування завершують підготовку питної води. Зазвичай вони обробляють воду реагентами-окислювачами, найчастіше хлором або його похідними, а продукти окислення потім затримує фільтр. Недолік методу в тому, що необхідний тривалий контакт клітини мікроорганізму з реагентом і точне дозування реагенту. Бувають також пристрої з ультрафіолетовими лампами, які встановлені в спеціальному корпусі і безперервно світять через отвори на протікаючу воду. Переваги такого способу - швидкість і екологічність процесу, так як не застосовуються реагенти.

Мембранні фільтри - одні з найдорожчих. Напівпроникна плівка-мембрана затримує практично всі забруднення, в тому числі і бактерії, пропускаючи через свої дрібні пори лише частки, співмірні з молекулами води. Термін служби - в середньому 3-5 років. Недолік - невелика швидкість пропускання води.

Фільтр-пастка - додатковий пристрій, яке встановлюється на випадок аварій, щоб вловити сорбенти, якщо їх винесе з основного фільтра.

Інженери створили безліч різноманітних пристроїв і методів, які допоможуть нам перевірити якість води і виправити його, якщо вона незадовільна. Потрібно тільки грамотно ними скористатися - і вода стане джерелом здоров'я, а не хвороб.