Роль компонентів хімічного складу води в житті людей. Загальні вимоги до якості води

ВСТУП

Навчальна дисципліна " Екологія міських систем" належить до нормативних дисциплін та циклу природно-наукових (фундаментальних) дисциплін, викладається для підготовки бакалаврів за напрямом підготовки 6.070800 " Екологія та охорона навколишнього середовища" всіма спеціалізаціями.

Метою вивчення курсу є: формування у студентів знань основ водоспоживання, каналізації сучасних міст, визначення рівня соціальної забезпеченості населення, масштабів розвитку промисловості. Споживання води досягло таких масштабів, що природні ресурси не здатні забезпечити необхідну її кількість. Значні об’єми скидних стічних вод піддаються частковій очистці, і там, де вона недостатньо ефективна, відбувається забруднення джерел водоспоживання, погіршується екологічна обстановка не тільки в окремих містах, а і в цілих районах. Уява про місто як складну систему соціальних, технічних та природних комплексів, які взаємодіють та змінюються у часі.

Об’єктом вивчення “Екології міських систем” є взаємозв’язки і взаємодія у часі та просторі двох систем – міської і природної.

Урбанізація як об’єктивний процес має свої позитивні риси, проте поряд з багатьма соціально-економічними проблемами вона створила комплекс екологічних, які загрожують у деяких випадках здоров’ю і навіть існуванню міського населення. Старі і нові міста повинні бути зручними для праці і відпочинку громадян.

З екології міських систем є два фундаментальних підручника “Экология города” (російською мовою) під редакцією Стольберга Ф.В. та монографія Кучерявого В.П. “Урбоекологія” (українською мовою).

Курс лекцій враховує ці роботи, але є самостійною розробкою.

Слід зазначити такі завдання навчального курсу як знання головних видів взаємодіючих компонентів у місті, їх властивостей та оцінка екологічних проблем міст України.

Після освоєння цієї дисципліни студенти повинні знати основні схеми водопостачання та водовідведення, вимоги до якості води джерел водопостачання та стічних вод, які надходять до водних об’єктів, а також методи водопідготовки для потреб водопостачання та при скидах стічних вод, динаміку та еволюцію урбосистем, а також стійкість урбосистем до зовнішніх впливів.

ЧАСТИНА І

РОЗДІЛ І

ВОДОПОСТАЧАННЯ

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВОДОКОРИСТУВАННЯ ТА ВОДОВІДВЕДЕННЯ

Роль компонентів хімічного складу води в житті людей. Загальні вимоги до якості води

Вода є основним внутрішньоклітинним і позаклітинним середовищем, у якому протікає обмін речовин у всіх рослин, тварин і мікроорганізмів, а також субстратом ряду хімічних ферментативних реакцій. У процесі фотосинтезу вода разом з вуглекислим газом залучається до утворення органічних речовин і, таким чином, служить матеріалом для створення живої матерії.

Вода забезпечує перенесення поживних речовин і продуктів обміну (кров, лімфа, сік рослин), ряд важливих властивостей і процесів (тургор, терморегуляція). (Терморегуляція – здатність людини, ссавців і птахів підтримувати температуру організму у вузьких певних межах, незважаючи на значні коливання температури зовнішнього середовища і власної теплопродуктивності. Важливою функцією при терморегуляції є властивість організму виділяти піт, що дозволяє людині пристосуватися до високих температур (понад 30%). Тургор (від латинського – набрякання, наповнення) – напружений стан клітинної оболонки, який залежить від осмотичного тиску рідини всередині клітини, осмотичного тиску зовнішнього розчину і пружності клітинної оболонки. Як правило, клітини тварин мають слабкий тургор, бо пружність клітинної оболонки є низькою. У живих рослинних клітин осмотичний тиск внутрішньої рідини завжди більший, ніж у зовнішньої, але розриву клітинної оболонки в них не відбувається. Цьому сприяє наявність целюлозної клітинної стінки. Завдяки тургору тканини рослини мають пружність і є конструктивно міцними. Падіння тургору призводить до в’янення і старіння рослинних організмів.

Правильний питний режим забезпечує нормальний водно-сольовий обмін, створює сприятливі умови для життєдіяльності організму. Мінімальна кількість води, необхідної організму для підтримання водно-сольового балансу протягом доби (так звана норма питна норма), залежить від кліматичних умов, а також віку, характеру виконуваної роботи. Для центральних районів України об’єм води, яка випивається і надходить з їжею, за мінімального фізичного навантаження становить 2, 5 л на добу, за роботи середньої важкості – до 4 л, в умовах Середньої Азії – відповідно 3, 5 і 5 л, за важкої роботи на відкритому повітрі може досягати 6, 5 л.

Важливим є хімічний склад природних вод, які використовуються для водопостачання. Він є складним комплексом розчинених мінеральних солей, газів та органічних сполук. У природних водах розчинені майже всі відомі на землі хімічні елементи, але більша частина з них знаходиться в таких малих кількостях, що їх поки не виявлено через недостатню чутливість методів аналізу.

Хімічний склад природних вод умовно поділяють на такі групи (О.О.Алекін, 1970; А.М.Никаноров, 1989):

1) головні іони (макроелементи) – Ca²⁺, Mg ²⁺, Na⁺, Cl^-, SO^2-₄, НСО₃^-, які утворюють основну частину мінерального складу і зумовлюють хімічний тип вод;

2) розчинені гази- кисень, азот, сірководень, діоксид вуглецю та ін.;

3) біогенні речовини – сполуки азоту, фосфору, заліза і силіцію;

4) органічні речовини – різноманітні органічні сполуки, які відносяться до органічних кислот, складних ефірів, фенолів, гумусових речовин, азотовмісних сполук (білки, амінокислоти) та багато ін.;

5) мікроелементи – усі метали, крім головних іонів, а також деякі інші компоненти, які містяться у водах у невеликих кількостях (наприклад, радіоактивні елементи);

6) забруднювальні речовини (токсичні метали- ртуть, свинець, кадмій, мідь, цинк та інші, які входять до групи мікроелементів, пестициди, синтетичні поверхнево-активні та ін.).

Для запобігання небезпеки прямого чи опосередкованого негативного впливу води на здоров’я і санітарні умови життя населення велике значення мають науково обгрунтовані гігієнічні нормативи гранично-допустимого вмісту у воді хімічних речовин і мікрорганізмів. Ці нормативи є основою державних та міжнародних (Всесвітньої організації охорони здоров’я – ВООЗ) стандартів якості питної води і обов’язкові при проектуванні та експлуатації господарсько-питних водопроводів.

У першу чергу, використання води населенням повинно бути безпечним в епідеміологічному відношенні. Вона не повинна містити хвороботворних бактерій і вірусів. Водний шлях розповсюдження характерний для збудників холери, черевного тифу, паратифів і лептоспірозів, до певної міри також для збудників дизентерії, туляремії. З водою в організм людини можуть потрапляти цисти дизентерійної амеби, яйця аскаридів та ін. Епідеміологічна безпечність води досягається очисткою та знезараженням водопровідної води, шляхом проведення заходів санітарної охорони водних об’єктів. Серед хімічних речовин, що виявляються в питній воді, можуть зустрічатися речовини, які за невеликих концентрацій змінюють органолептичні властивості води (запах, смак, прозорість та ін.). Найбільш часто органолептичні властивості води змінюються під впливом солей загальної мінералізації, заліза, марганцю, міді, цинку, а також при залишкових кількостях сполук, які використовуються як реагенти при обробці води (наприклад, хлориди).