Азотсодержащие вещества в воде

Требования к устройству каптажей родников

Каптажи предназначены для сбора выклинивающихся на поверхность подземных вод из восходящих или нисходящих родников (ключей) и представляют собой специально оборудованные водосборные камеры различной конструкции. Забор воды из восходящих родников осуществляется через дно каптажной камеры, из нисходящих - через отверстия в стене камеры. Каптажные камеры нисходящих родников должны иметь водонепроницаемые стены (за исключением стены со стороны водоносного горизонта) и дно, что достигается путем устройства «замка» из мятой, утрамбованной глины. Камеры восходящих родников оборудуется глиняным «замком» по всему периметру стен. Материалом стен может быть бетон, кирпич или дерево определенных пород Каптажные камеры должны иметь горловину с люком и крышкой, оборудованы водозаборной и переливной трубами, иметь трубу опорожнения диаметром не менее 100 мм, вентиляционную трубу и должны быть помещены в специальные наземные сооружения в виде павильона или будки. Территория вокруг каптажа должна быть ограждена. Водозаборная труба должна быть оборудована краном с крючком для подвешивания ведра и выведена на 1- 1,5 м от каптажа. Под краном устраивается скамейка для ведер. На земле у конца водозаборной и переливной труб устраивается замощенный лоток для отвода излишков воды в водоотводную канаву. Горловина каптажной камеры должна быть утеплена и возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для защиты каптажной камеры от затопления поверхностными водами должны быть оборудованы отмостки из кирпича, бетона или асфальта с уклоном в сторону водоотводной канавы. В целях предохранения каптажной камеры от заноса песком устраивается обратный фильтр со стороны потока воды, а для освобождения воды от взвеси каптажную камеру разделяют переливной стенкой на два отделения: одно - для отстаивания воды и последующей его очистки от осадка, второе - для забора осветленной воды. Для целей осмотра, очистки и дезинфекции каптажа в стене камеры должны устраиваться двери и люки, а также ступеньки или скобы. Вход в камеру следует устраивать не над водой, а выносить его в сторону, чтобы загрязнения с порога или ног не попадали вводу. Двери и люки должны быть достаточной высоты и размеров, чтобы обеспечить удобное проникновение в каптажную камеру.

Для санитарно-гигиенической оценки качества воды источ­ников нецентрализованного водоснабжения предложены пока­затели, изложенные в СанПиН 2.1.4.1175-02 "Требования к ка­честву воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников". В соответствии с данным документом вода местных источников водоснабжения по составу и свойствам должна соответствовать следующим нормативам:

* При отсутствии общих колиформных бактерий проводится определение
глюкозоположительныхколиформных бактерий (БГКП) с постановкой оксидазного теста.

** Дополнительные показатели в соответствии с п. 4.2.

Содержание химических веществ не должно превышать ПДК в питьевой воде.

Особое внимание в воде источника нецентрализованного во­доснабжения следует обращать на азотсодержащие вещества.

Азотсодержащие вещества в воде

В гигиенической практике в особую группу выделяются вещества, свидетельствующие о загрязнении природных вод органическими отходами (продуктами жизнедеятельности человека и животных). К таким показателям относится, прежде всего, триада азота: аммиак, нитриты и нитраты. Эти вещества являются косвенными показателями фекального загрязнения воды.

В водоемах продукты белковой природы подвергаются сложным биохимическим превращениям. Процессы превращения органических веществ в вещества минеральные называются процессами минерализации.

В течение процессов минерализации различают две основные фазы: аммонификация белка и нитрификация.

Процесс постепенного превращения белковой молекулы через стадии альбумоз, пептонов, полипептидов, аминокислот до конечного продукта этого распада - аммиака и его солей, называется аммонификацией белка. Процесс аммонификации белка наиболее энергично протекает при свободном доступе кислорода, но может происходить и в анаэробных условиях.

В дальнейшем аммиак под влиянием ферментов нитрифицирующих бактерий из группы Nitrozomonas окисляется до нитритов. Нитриты, в свою очередь, ферментами бактерий из группы Nitrobacter окисляются до нитратов. На этом процесс минерализации заканчивается.

Таким образом, аммиак - первый продукт минерализации органических веществ белковой природы. Наличие значительных концентраций аммиака всегда свидетельствует о свежем загрязнении водоисточника нечистотами человека и животных.

Но в отдельных случаях аммиак может встречаться и в чистых природных водах. В воде подземных источников аммиак встречается как продукт восстановления нитратов сернистыми соединениями железа (сульфидами) в присутствии углекислоты, которая выступает в качестве катализатора этого процесса.

Болотистые воды с большим содержанием гуминовых кислот также восстанавливают нитраты (при их значительном содержании) до аммиака. Аммиак такого происхождения допускается в питьевых водах в количестве не больше сотых долей мг/л. В воде шахтных колодцев до 0,1 мг/л по азоту аммиака.

Нитриты указывают на известную давность загрязнения водоисточника, так как для того чтобы прошла первая стадия минерализации аммиака (превращение его в нитриты), необходимо некоторое время. Большие концентрации их почти всегда делают воду подозрительной в эпидемиологическом отношении. Нитриты в чистых водах встречаются очень редко и допускаются в виде следов, т. е. в тысячных долей мг/л.

Нитраты - конечный продукт минерализации органических веществ, свидетельствуют о давнем, старом по времени загрязнении водоисточника, не опасном в эпидемиологическом отношении.

В чистых подземных водах нитраты обнаруживаются очень часто, особенно в глубоких подземных горизонтах. Это связано с большим или меньшим содержанием солей азотной кислоты в почве.

Содержание таких почвенных нитратов допускается не более 45 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности.

Эти обстоятельства позволяют дифференцированно подходить к оценке воды. Наличие аммиака может носить случайный характер, и если при повтором анализе он не обнаруживается, то, очевидно, что вода более не загрязняется. Если одновременно с аммиаком находится азотистая кислота (ее соли), - это указывает на явное неблагополучие водоисточника. Совместное же присутствие в воде всей белковой триады (соли аммиака, азотистой и азотной кислоты) делает воду еще более недоброкачественной, так как говорит о давности и постоянстве загрязнения.

Если в воде присутствуют нитриты и нитраты, но нет аммиака, это указывает на то, что загрязнения источника больше не происходит, но оно еще не ликвидировано. Наличие одних нитратов говорит о завершении процессов минерализации.

Нитратно-нитритная метгемоглобинемия. До 1950-х гг. нитраты питьевых вод рассматривались как санитарный показатель, характеризующий конечный продукт минерализации органических загрязнений. В настоящее время нитраты питьевых вод рассматриваются и как токсикологический фактор. Впервые о токсической роли нитратов в питьевой воде высказал предположение в 1945 г. профессор Х. Комли, который впервые пришел к выводу о том, что метгемоглобинемия может быть обусловлена употреблением воды с высокой концентрацией нитратов.

У здорового человека в крови всегда имеется небольшое количество метгемоглобина (0,5-1,5 %). Этот "физиологический" метгемоглобин играет в организме очень важную роль, связывая токсические вещества типа сульфидов, а также образующиеся в процессе метаболизма цианистые соединения. Однако у взрослого здорового человека образующийся метгемоглобин постоянно восстанавливается в гемоглобин ферментом метгемоглобинредуктазой.

Метгемоглобинемией называется такое состояние организма, когда содержание метгемоглобина в крови превышает норму - 1,5 %. Метгемоглобин (или гемиглобин) образуется из гемоглобина в результате истинного окисления. Сам гемоглобин состоит из двух частей: гемма (представляет собой ферропорфирины, т. е. порфирины, соединенные с железом) и глобина.

Гемоглобин в крови распадается на гемм (Fe²⁺) и глобин. Железо гемма (Fe²⁺) окисляется до Fe³⁺, превращаясь в гематин, дающий стойкое соединение с О2.

Метгемоглобин - это сочетание гематина (гемиглобин) (т. е. окисленного гемма, содержащего Fe³⁺) и глобина, который не способен вступать в обратимую связь с О2, переносить и отдавать его тканям.

Это то, что происходит в крови. В желудочно-кишечном тракте нитраты еще в верхних его отделах восстанавливаются нитратредуцирующей микрофлорой, в частности В. subtillis, до нитритов. Этот процесс активно продолжается и в кишечнике, под действием E. coli; Clostridium perfringens. Нитриты в тонком кишечнике всасываются в кровь и здесь вступают в реакцию с гемоглобином. Избыток нитратов выводится через почки.

Наиболее чувствительны к действию нитратов в питьевой воде дети до года (грудные) при условии искусственного вскармливания (смеси готовят на воде, богатой нитратами). Отсутствие кислотности в желудочном соке новорожденных (физиологическая ахилия) ведет к заселению верхних отделов желудочно-кишечного тракта нитрифицирующими бактериями, которые восстанавливают нитраты в нитриты прежде, чем они успевают полностью всосаться. У детей более старшего возраста кислотность желудочного сока подавляет рост нитрифицирующей микрофлоры. Другим фактором, влияющим на повышенную всасываемость нитритов, является повреждение слизистой оболочки кишечника.

Немаловажную роль в возникновении метгемоглобинемии играет наличие у детей раннего грудного возраста фетального гемоглобина, который гораздо быстрее окисляется в метгемоглобин, чем гемоглобин взрослых. Кроме того, этому способствует и чисто физиологическая особенность грудного возраста - отсутствие фермента метгемоглобинредуктазы, восстанавливающей метгемоглобин в гемоглобин.

Сущность заболевания сводится к тому, что большая или меньшая часть гемоглобина заболевшего ребенка переводится в метгемоглобин. Нарушается доставка кислорода тканям, вызывая ту или иную степень кислородного голодания.

Уровень метгемоглобина, превышающий 10 %, является для организма критическим и вызывает снижение оксигенации артериальной и венозной крови, глубокое нарушение внутреннего дыхания с накоплением молочной кислоты, появление цианоза, тахикардии, психического возбуждения, сменяющегося комой.

Долгое время считалось, что метгемоглобинемией могут болеть только дети раннего грудного возраста. Профессор Ф. Н. Субботин (1961), обследуя детские коллективы в Ленинградской области, установил, что и дети более старшего возраста, от 3 до 7 лет, также реагируют образованием MtHb (метгемоглобина) при употреблении воды, содержащей нитраты. При этом выраженных клинических симптомов не наблюдается, но при более тщательном обследовании детей имеют место изменения со стороны ЦНС, сердечно-сосудистой системы, насыщение крови О₂. Эта симптоматика проявляется в условиях повышенной физической нагрузки. К этому фактору (повышенному содержанию NO₃) чувствительны больные с патологией верхних дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы.

Под окисляемостью воды понимают то количество кислорода, которое необходимо для окисления всех органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Окисляемость нельзя назвать показателем загрязнения. Это показатель наличия в воде органических веществ, так как в величину окисляемости воды войдут все органические вещества (растительного и животного происхождения), а также легко окисляющиеся неорганические вещества.

Практическая работа. Определение качества воды на предмет ее соответствия СанПиН 2.1.4.1175-02 "Требования к ка­честву воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников".

Приборы, реактивы, материалы: Лабораторная посуда и реактивы для химического исследования воды, таблицы с нормативными документами.