Источники водоснабжения
Рассмотрены все источники водоснабжения, как природного происхождения (артезианские, грунтовые воды, реки, родники и озера), так и искусственного типа (водохранилища, каналы). Описаны подземные и поверхностные воды, их особенности и отличия.
Источником питьевого водоснабжения называется объект, содержащий воду, которая отвечает всем нормативным гигиеническим требованиям и используется для системы питьевого водоснабжения с соответствующей предварительной подготовкой. Источники водоснабжения, в частности питьевого, должны гарантировать безопасность воды: отсутствие химических веществ в опасных концентрациях, возбудителей инфекционных болезней и радиоактивных элементов. Вода должна обладать благоприятными органолептическими свойствами и должна иметь полноценный минеральный состав. Все воды, которые используются для хозяйственно-питьевого назначения, бывают поверхностные и подземные. (См. также: Монтаж систем водоснабжения)
Природный источник водоснабжения
Подземные воды
Воды, которые находятся в почве, а так же в геологических породах коры планеты в любом физическом состоянии, называются подземными. Они образуются после процесса фильтрации воды из открытых водоемов (озер и рек) через русло. В зависимости от строения горных пород, сквозь которые течет вода, будет зависеть скорость ее движения. Все горные породы по отношению к воде делятся на водоупорные и водонепроницаемые породы.
Протекание подземных вод
В водонепроницаемых слоях вода бежит по законам тяжести. Пласты водоупорных и водонепроницаемых слоев чередуются между собой. Глубина залегания таких вод – от 12 до 16 км.
Схема залегания подземных вод:
1 — водоупорный слой;
2 —грунтовые воды;
3 —межпластовые воды без напора;
4 — горизонт межпластовой напорной воды;
5 — колодец грунтовой воды;
6 — скважина, берущая межпластовую безнапорную воду;
7 — скважина, берущая межпластовые напорные (артезианские) воды.
Подземные источники питьевого водоснабжения – это грунтовые воды, межпластовые воды (безнапорные и напорные), верховодка, инфильтрационные береговые воды и родники. Рассмотрим каждый вид питьевой воды. (См. также: Водоснабжение коттеджа)
Грунтовые воды
В геологической толще пород, на первом водоупорном пласте (если считать от поверхности) располагаются безнапорные воды, которые называются грунтовыми. В колодце они находятся на уровне с подземными водами. Грунтовая вода движется по направлению уклона водоупорного подстилающего слоя. Чаще всего такая вода пригодна для питьевого водоснабжения и в природных условиях не загрязнена. Но загрязнение грунтовых вод может произойти от почвы: чем ближе к поверхности залегает вода, тем больше вероятность ее загрязнения из расположенных над ней хозяйственных объектов и населенных пунктов.
Верховодка
Верховодкой называется некое скопление воды на поверхности слабопроницаемых или водоупорных пород, которые включены в толщу водопроницаемого слоя. Так же как и грунтовая вода, находясь вблизи от поверхности, верховодка может загрязняться и стать непригодной для питьевого водоснабжения.
Артезианская вода
Артезианские воды
Очень важные подземные источники водоснабжения — межпластовые безнапорные, а также напорные воды. Отличием межпластовых вод от других видов является очень глубокое залегание, которое препятствует питанию этих вод поверхностными водами. Артезианская вода (межпластовая напорная) залегает под несколькими водоупорными слоями и изливается на поверхность во время возникновения избыточного гидростатического давления. (См. также: Водоснабжение предприятия)
Артезианские водоносные слои (еще их называют горизонтами или пластами) из глубины своего залегания изливаются на поверхность, где питаются осадками из атмосферы. Если вода из вышележащего горизонта (грунтовых вод) попадет в артезианские воды, то качество артезианской воды ухудшится. Загрязнение так же может произойти от промоины в ложе русла, сквозь заброшенные колодца и скважины, при разработке карьеров и так далее.
Родники
Родником называется естественный выход подземной воды на поверхность. Этот источник образуется после падения рельефа местности, в то время, когда водоносный слой разрезается каким-то оврагом. Такой родник называется нисходящим. Восходящий родник возникает в результате прорыва напорной воды сквозь породы, которые его перекрывали. Вода из родников всегда прохладная и имеет постоянный состав минеральных веществ. Кроме того, родниковая вода отличается своей бактериологической чистотой.
Инфильтрационные воды
Этот тип воды образуется в результате процесса фильтрации открытых водоемов сквозь подземный слой прилегающей территории. Если берег водоема имеет проницаемые фильтрующие породы, то можно построить водозаборные колодцы. Если инфильтрационная вода смешается с водой из открытых водоемов, то ее качество ухудшится. (См. также: Открытая система водоснабжения)
Поверхностное водоснабжение
Поверхностные источники водоснабжения – это реки, озера, водохранилища, пруды и каналы. Поверхностные воды могут постоянно или временно находиться на поверхности. Рассмотрим каждый источник в отдельности.
Это поток воды значительных размеров, протекающий в естественном русле и пополняющийся от подземного или поверхностного стока своего же водосборного бассейна. Реки бывают горными и равнинными. Первый тип реки характеризуется большой скоростью воды и узкими долинами, в то время как равнинные реки имеют медленное течение и широкие долины. Если сравнивать реки по протяженности, то самыми малыми считаются реки, длиной менее 10 км, а самыми большими – 500 километровые и выше.
Озера
Озером называется природная впадина, заполненная солеными или пресными водами. Озера бывают бессточные и сточные (с ручьем или рекой, вытекающей из него). Пресные озера получаются в результате впадающих в него рек. Если стоки, впадающие в озеро, загрязнены, то качество озерной воды будет плохим даже на значительном расстоянии. (См. также: Водоснабжение дома)
Озеро в Техасе (необычное тем, что оно и подземное и наземное одновременно)
Водохранилища
Помимо естественных существуют и искусственные виды источников водоснабжения. Искусственный водоем с замедленным обменом воды и измененным уровневым режимом (с помощью гидротехнических сооружений) в накопительных целях называется водохранилищем. Чаще всего этот искусственный водоем имеет объем больше одного миллиона кубических метров воды, которую можно назвать практически стоячей. Создается водохранилище в основном в русле какой-то реки способом сооружения плотины, выемки грунта или перемычки. Хранилища воды создаются рядом с потребителями – городами, населенными пунктами, предприятиями.
Водохранилище Ледибауэр
Вода в водохранилищах накапливается за счет речного постоянного потока или с помощью талых и дождевых вод. В зависимости от состава речной воды, дождевых и талых, а так же грунтовых вод и будет зависеть минеральный состав воды в водохранилище. Так как вода постепенно испаряется, то концентрация минеральных солей в оставшейся воде увеличивается. Так же для таких водоемов характерно неравномерное распределение солей на разной глубине (послойное распределение).
Вода с меньшим количеством минералов находится на поверхности, в то время как более насыщена солями вода опускает вниз. В результате разрастания водорослей в водохранилищах происходит летнее цветение воды (она станет зеленой или сине-зеленой). Когда водоросли отмирают, вода насыщается остатками разложения органических веществ, появляется сероводород и снижается содержание кислорода в воде, что вызывает мор рыбы.
Зоны санитарной охраны
Начало зоны санитарной охраны
Территории, включающие в себя источники водоснабжения и водопроводы, состоящие из поясов с особыми режимами хозяйственной деятельности — это зоны санитарной охраны источников водоснабжения. Ими могут быть артезианские скважины или какие-либо другие подземные воды, охраняемые от загрязнений.
Зона санитарной охраны
Немного о питьевой бутилированной воде
Казалось бы, что может быть проще — купить питьевую воду. Однако с продуктом «без цвета, запаха и вкуса» не все так просто. Во-первых, вода — универсальный растворитель, и в ней всегда содержатся какие-либо примеси. Они могут быть как необходимыми для здоровья, так и опасными. Их состав и количество строго регулируются нормами, но, увы, не все производители могут похвастаться безупречным соблюдением установленных правил. Во-вторых, этикетки пестрят самыми разными эпитетами: «натуральная», «живая», «природная», «дистиллированная», «артезианская», «столовая», и непосвященному потребителю трудно в них разобраться.
Категории питьевой воды
Минеральные воды — столовые, лечебные и лечебно-столовые — составляют отдельный класс, поэтому о них мы расскажем отдельно. Питьевая вода отличается от минеральной пониженным содержанием солей, а также наличием действующих стандартов на общий состав и свойства.
Питьевая вода — вода, которую можно ежедневно употреблять в неограниченном количестве. В бутылки она поступает из разных источников: из подземных — артезианских скважин, родников; из поверхностных — рек, озер, ледников. Это может быть и вода из центральных систем водоснабжения («из-под крана»), прошедшая специальную подготовку.
Каким бы ни было происхождение питьевой воды, она должна соответствовать жестким нормативам по ряду органолептических (вид, вкус, запах) и санитарно-токсикологических показателей (безопасность) и, ко всему прочему, содержать основные биологически необходимые элементы. Поэтому при необходимости воду очищают от лишних примесей, либо дополнительно обогащают солями (кондиционируют).
В зависимости от качества — содержания важных для здоровья веществ и отсутствия вредных — воде присваивают две категории: первую или высшую.
Вода первой категории — безопасная для употребления вода из любого источника. Она лучше водопроводной воды, но по содержанию полезных элементов уступает воде высшей категории. Кроме того, если источником воды стало централизованное водоснабжение, в ней могут оставаться побочные продукты хлорирования. .
Вода высшей категории — безопасная вода из источников, защищенных от биологического и химического загрязнения. К этой воде предъявляются более строгие санитарно-гигиенические требования — установлен не только верхний, но и нижний предел содержания микро- и макроэлементов.
Если естественный состав недостаточно богат, воду дополнительно насыщают необходимыми соединениями. Считается, что вода высшей категории физиологически полноценна, она дополняет рацион незаменимыми минеральными веществами.
В качестве «детской» (для детей до 3-х лет) может быть использована только вода высшей категории, при этом в ее производстве не должны использоваться консерванты (серебро и диоксид углерода) — они могут повлиять на неустойчивую миклофлору желудочно-кишечного тракта ребенка. Кроме того, содержание фторид-иона должно быть ниже норматива для взрослых — в пределах 0,6-1,0 мг/л. Дело в том, что у ребенка потребность в воде больше, чем у взрослого, — около 80 мл на килограмм веса в сутки: если фтора будет больше 1 мг/л, то в суточном количестве воды возникнет его избыток.
Питьевая вода, которую мы покупаем в бутылках, может быть природной и подготовленной (прошедшей процессы очистки, искусственной минерализации или деминерализации). На данный момент, и той, и другой присваивают категории.
Природная вода
Артезианская вода добывается из источников, залегающих на глубине, так называемых «артезианских бассейнов». Это дождевая и талая вода, которая столетиями скапливалась в недрах, просачиваясь через горные породы — природные фильтры, очищалась и одновременно обогащалась полезными минералами, микро- и макроэлементами. Находясь на глубине, эта вода не страдает от внешних загрязнений. При правильной добыче из скважин, зачастую, она требует лишь очистки от взвесей и, если есть перенасыщение каким-либо элементом, приведения в норму этого показателя. Состав артезианских вод зависит от глубины их залегания. Сказать однозначно, что воды наиболее глубокого залегания лучше, нельзя — порой, с глубиной в воде увеличивается количество токсичных веществ, и тогда она требует серьезной очистки.
Родниковая вода добывается из подземных источников, имеющих выход на поверхность. После добычи и розлива в бутылки такая вода должна сохранять первоначальные свойства и состав. Родниковые воды приятны на вкус, но гарантировать их неизменное качество практически невозможно из-за сезонных ливней и паводков, а также из-за жизнедеятельности близлежащих промышленных предприятий, в связи с чем бутилированной родниковой воде часто присваивается первая категория. Впрочем, если источник надежно защищен от биологического и химического загрязнения, он дает возможность получить воду высшей категории.
К природной воде можно отнести и ледниковую воду. Она образуется в процессе таяния ледников, считается наиболее чистой и «легкой» — в ней содержится наименьшее количество дейтерия (тяжелого изотопа водорода, который может влиять на здоровье человека, способствовать размножению раковых клеток). По своим свойствам талая вода похожа на дистиллированную — в ней мало солей.
Очищенная вода
Любая вода перед расфасовкой проходит стадию подготовки. Технологий очищения воды множество — в зависимости от исходного качества воды. Единственное сходство — для обеззараживания воды, предназначенной для бутилирования, не должен применяться хлор. Если вода изначально приближена к идеальной и превышены показатели лишь по нескольким элементам, используются простые фильтры. Такая вода как раз и считается более естественной, «природной». В остальных случаях производители предпочитаю использовать более кардинальное вмешательство.
Наиболее распространена технология «обратный осмос». Она позволяет получать стерильную, идеально чистую воду — специальные мембранные фильтры задерживают все примеси, гарантируя стабильное качество очищенной воды.
Полученная с помощью осмоса жидкость лишена не только вредных, но и полезных веществ. Деминерализованная (обессоленная, дистиллированная) вода не подходит для ежедневного употребления. pH такой воды смещается в кислую сторону, и для поддержания кислотно-щелочного равновесия в крови минералы начинают «вымываться» из костей и зубов. Дистиллят может использоваться ограниченно в лечебных целях, но в продажу, как правило, проступает вода, кондиционированная основными солями.
Следующий этап водоподготовки — обеззараживание — воздействует на органические загрязнения (микробы и бактерии) и делает воду пригодной для хранения.
Озонирование — эффективный метод, который позволяет окислить микроорганизмы и при этом сохранить исходный минеральный состав воды. Кроме того, озон обладает последействием — предотвращает размножение бактерий в бутылке. Основной риск связан с тем, что озон может создать в воде взвесь растворимой органики, и если ее не убрать, то такую воду, как питательную среду, снова заселят бактерии, но уже более опасные. Также важно соблюдать дозировку — являясь сильным окислителем, озон может влиять на пластиковую тару.
Есть мнение, что озонированная вода богата кислородом. Но эксперты сходятся во мнении, что это больше маркетинговый ход со стороны производителей.
Еще один метод обеззараживания воды — ультрафиолетовое облучение. Для разных видов бактерий, вирусов и простейших микроорганизмов существуют свои расчеты по времени и мощности воздействия, так что этот способ довольно эффективен. Перед ультрафиолетовой очисткой вода должна пройти подробную механическую очистку от примесей, поскольку в мутной воде эффективность излучения снижается. Ультрафиолет действует только на живые клетки, не воздействуя на химический состав воды. Последействием не обладает.
Бороться с микроорганизмами и увеличить срок хранения воды помогают такие консерванты как серебро, йод, диоксид углерода. Для детской воды разрешен только йод — как биогенный материал.
Ценность питьевой воды определяют микро- и макроэлементы — всего около 50 веществ. Для человека существует определенная физиологическая норма по количеству и составу растворенных в воде минеральных солей. Практически на всех питьевых бутилированных водах указан общий уровень минерализации. С точки зрения ежедневного потребления воды человеком, оптимальным можно считать уровень 200-500 мг/л.
С питьевой водой человек может получить до 20% суточной дозы кальция, до 25% магния, до 50-80% фтора, до 50% йода — из расчета, что человек употребляет два литра воды в сутки.
Жесткая вода проявляет некоторые свои «недостатки» в быту: в ней медленно развариваются мясо и овощи (зато сохраняется больше витаминов), при кипячении образуется накипь, при стирке увеличивается расход моющих средств. Но расклад меняется, если мы говорим о питьевой воде. Показатель жесткости характеризует воду как содержащую или не содержащую необходимые организму растворенные соли кальция и магния. Они делают воду не только полезной, но и «вкусной», поэтому многим нравится родниковая вода.
Конечно, концентрация солей не должна превышать допустимые нормы. Есть данные о том, что высокая жесткость способствует образованию мочевых камней (болезни почек). Но если злоупотреблять обессоленной водой, возрастет риск сердечнососудистых и гипертонических заболеваний. Поэтому для бутилированный воды и разработаны нормы по содержанию солей с учетом их влияния на здоровье в течение всей жизни среднестатистического человека.
Питьевая вода может быть искусственно насыщена углекислым газом с помощью специальных аппаратов. Многим нравится такая вода — она быстрее и полнее утоляет жажду, особенно в охлажденном виде.
Важное свойство углекислого газа — консервирующее (обеззараживающее), он угнетает рост и жизнедеятельность живых микроорганизмов, в том числе водорослей. Насыщение воды техническим углекислым газом увеличивает сроки годности воды и, соответственно, упрощает условия хранения.
Врачи не рекомендуют употреблять газированную воду людям с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта — пузырьки углекислого газа раздражающе действуют на слизистую.
Не стоит употреблять ее и тем, кто страдает аллергическими заболеваниями или имеет избыточный вес. Не рекомендуется газированная вода также детям, ведь их пищеварительный тракт еще функционально незрел.
Сегодня в продаже можно найти слабогазированную (0,2-0,3% насыщения углекислым газом), среднегазированную (0,3-0,4%) и сильногазированную (более 0,4%) воду. Если дать газированной воде отстояться в открытой ёмкости, она ничем не будет отличаться от обычной питьевой воды.
Бутилированная вода может выпускаться в стеклянных или пластиковых бутылках. Пластиковая тара более распространена — она не сильно влияет на цену конечного продукта, легка и герметична. Если бутылка сделана из качественного полиэтилентерефталата (ПЭТ), то, при нормальных условиях хранения, токсические вещества из нее не выделяются. Выбор пластиковой или стеклянной упаковки очень сильно зависит от менталитета населения каждой страны. И, конечно, важна цена вопроса: стекло — дорогое удовольствие.
Хранить бутилированную воду нужно при температуре от 2 до 20 ºС в затемненных, хорошо проветриваемых помещениях. Срок хранения питьевой воды составляет от 6 месяцев до 2 лет (в основном, год). Если качество воды изначально было высоким, то оно сохраняется таковым в течение этого времени.
При выборе воды нужно обращать внимание на ее источник и категорию. Место розлива, в идеале, должно совпадать с местом добычи, ведь перевозка — дополнительный этап в производстве, в течение которого вода может потерять одни свойства и приобрести другие, иногда нежелательные.
Всегда обращайте внимание на производителя, выбирайте известных, зарекомендовавших себя на протяжении многих лет. На этикетке бутылки обязательно должна быть информация о категории воды, ее источнике (водопровод, номер скважины), производителе с указанием адреса, химическом составе и регистрационных данных. Рисунки и надписи на упаковке должны быть четко отпечатаны, а этикетка — хорошо приклеена. Лучше покупать бутилированную воду в крупных торговых точках, где вероятность подделки наименьшая. К сожалению, выявить контрафактный товар очень сложно, а иногда и невозможно.
