Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОТ ВОДОЗАБОРА ДО ПОТРЕБИТЕЛЯ

Качалова Г.С. 1
1 Тюменский индустриальный университет (учебное подразделение Строительный институт)
Снабжение питьевой водой города Тюмени осуществляется из двух источников. Около 40% – из подземных источников Велижанского водозабора. 60% – из Метелёвского водозабора, источником для которого служит река Тура, являющаяся наиболее протяжённым притоком реки Тобол. По принятой классификации химического состава вод, вода реки Тура принадлежит к гидрокарбонатному типу с преобладанием главнейшего аниона HCO3-, а также значительного количества сульфатов, из катионов присутствуют кальций и магний в количестве до 300-450 мг/л, что соответствует средней минерализации. На участке города Тюмени качество воды в реке Тура подходит классу «чрезвычайно грязная». Цель исследования – анализ качества воды в реке Тура, на Велижанском и Метелевском водозаборах, а также в различных районах частного сектора г. Тюмени; сравнение качества воды из различных водозаборных колонок с характеристиками воды Велижанского, Метелевского водозаборов. Анализировали физические показатели качества воды: цветность, запах, вкус, прозрачность, плотность; химические: жёсткость, щёлочность, кислотность, водородный показатель рН, окисляемость, остаточный хлор. Анализу подвергалась вода из колонок, расположенных в шести районах частного сектора города Тюмени: Заречный (улица Береговая, 205), Мыс (улица Глинки, 16), Лесобаза (улица Константина Заслонова, 40), улица Воровского, Дом Обороны (улица Ямская, 48), Букино (Полетаева, 30А). Состояние воды на Велижанском и Метелёвском водозаборах отвечает требованиям действующего СанПиНа, но, проходя многокилометровый путь от водозабора до потребителя, меняет свои исходные показатели в худшую сторону. Необходимо совершенствовать как сам процесс водоподготовки, так и качество трубопроводов.
вода питьевая
показатели качества воды
водозабор
частный сектор
потребитель
1. Российская Академия наук Сибирское отделение Институт водных и экологических проблем СО РАН. Новосибирск: СО РАН, 2012. 236 с.
2. Артёменко С.В., Петухова Г.А. Биоэкологическое исследование воды урбанозависимых участков реки Туры // Вестник Тюменского Государственного университета. 2013. № 12. С. 199-203.
3. Качалова Г.С., Ткаченко А.П. Экологическая характеристика воды рек Тюменской области и прилежащих районов: материалы Международной научно-практической конференции. Тюмень: ТИУ. 2017. № 3. С. 74-78.
4. О предприятии – ООО «Тюмень Водоканал». [Электронный ресурс]. URL: https:// www. vodokanal. info/about/ (дата обращения: 06.01.2022).
5. История Метелёвского водозабора и влияние на экологию. [Электронный ресурс]. URL: https://studbooks.net/513868/bzhd/tyumenrosvodokanalkadrovayapolitika (дата обращения: 06.01.2022).
6. Жулин А.Г., Ильин А.Д. К вопросу истории технологии очистки воды на станции обезжелезивания Велижанского водозабора // Строительный вестник. Тюмень: ТИУ, 2019. № 4 С. 40-44.
7. ГОСТ 31862-2012. Вода питьевая. Отбор проб. Межгосударственный стандарт. М.: Стандпртинформ. 2013.
8. Качалова Г.С., Казанцева Е.Ю. Химия воды: Учебное пособие. Тюмень: ТИУ, 2019. 140 с.
9. ГОСТ Р 57164-2016. Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. М: Стандартинформ, 2016.
10. Кульский Л.А., Левченко Т.М., Петрова М.В. Химия и микробиология воды. Практикум. Киев: Высшая школа, 1987. 172 с.
11. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Госкомсанэпидемнадзор России. М.: Издательство стандартов, 2001.

Снабжение питьевой водой города Тюмени осуществляется из двух источников. Около 40% – от подземных источников Велижанского водозабора. 60% – из Метелёвского водозабора, источником для которого служит река Тура, являющаяся наиболее протяжённым притоком реки Тобол. Река Тура впадает в реку Тобол, имеет длину 1030 км, беря начало на восточном склоне Среднего Урала. Для реки Тура характерны: четко выраженное весеннее половодье, летние и осенние дождевые паводки, ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. В поступлении в реку Тура вод преимущественное значение имеют снеговые воды. Имеет место изменение сезонного соотношения подземной и поверхностной составляющих стока. Таловые воды в суммарном годовом стоке вод составляют приблизительно 50%, подземный поток составляет порядка 28% стока. По принятой классификации химического состава вод, вода реки Тура принадлежит к гидрокарбонатному типу с преобладанием главнейшего аниона HCO3-, а также значительного количества сульфатов, из катионов присутствуют кальций и магний в количестве до 300-450 мг/л, что соответствует «средней минерализации». Сумма ионов в речной воде в течение года обычно колеблется от 200 до 621 мг/л. Жесткость воды находится в пределах от 0,6 ммоль/л в весеннее половодье до 4,5 ммоль/л в зимнее время. В реке Тура из органических соединений имеют место растворённые гуминовые и фульвокислоты. На участке города Тюмени качество воды в реке Тура подходит классу «чрезвычайно грязная». В реку Тура сточные воды металлургических заводов Свердловской области приносят свинец, олово, кадмий, хром, никель, медь, мышьяк, цинк. В результате концентрация тяжелых металлов в 15-30 раз превышает ПДК. В 10-30 раз превышает ПДК концентрация нефтепродуктов как следствие аварий при эксплуатации месторождений и транспортировке нефти. Наряду с нефтепродуктами имеет место загрязнение продуктами неорганического происхождения: азотосодержащими веществами, нитратами [1-3].

Технология обработки воды на Метелёвском водозаборе состоит из следующих стадий: хлорирование, коагуляция, флокуляция, отстаивание воды, фильтрация с последующим хлорированием. Цель первичного хлорирования – обеззараживание воды. Цель коагуляции – удаление из воды коллоидно-дисперсных примесей. Цель флокуляции – интенсификация процесса слипания коллоидных частиц, ускорение образования хлопьев, уплотнения их с последующим выпадением в осадок. С начала процесса очистки до его завершения проходит от 2,5 до 4 часов [4; 5].

Велижанский водозабор – подземный источник водоснабжения, расположенный в 30 км от города. Система очистки воды, действующая с 1972 года на базе подземных источников Велижанского водозабора, заменена практически полностью на новую. На нем установлена технология аэрации (дегазация и фильтрация). Были выведены из эксплуатации и переоборудованы под аэраторы-дегазаторы четыре фильтра водозабора. К кварцевому песку, который использовался в фильтрах ранее для очистки, добавили новый материал – «Бризант», способный удалять примеси молекулярного характера [6].

Вода из Метелевского и Велижанского водозаборов закольцована в единую систему, от которой и забирается в водозаборные колонки, расположенные в разных частях города. Водозаборная колонка представляет собой специальное приспособление, которое необходимо для подачи воды из центрального водопровода.

Цель исследования – определение качества воды в реке Тура, на Велижанском и Метелевском водозаборах, а также в различных районах частного сектора г. Тюмени; сопоставление качества воды из различных водозаборных колонок с характеристиками воды Велижанского, Метелевского водозаборов.

Материалы и методы исследования

Исследовали воду из колонок, расположенных в шести районах частного сектора города Тюмени, а именно: Заречный (улица Береговая, 205), Мыс (улица Глинки, 16), Лесобаза (улица Константина Заслонова, 40), улица Воровского, Дом Обороны (улица Ямская, 48), Букино (Полетаева, 30А). Карта расположения исследуемых колонок – места отбора проб представлены на рисунке.

Пробы были отобраны 8.04.2021 г. в соответствии с действующей методикой отбора проб [7]. Средняя цифра показателя выведена на основании трёх определений. Исследования проводились в учебно-исследовательской лаборатории кафедры общей и специальной химии, Строительный институт, ТИУ.

Исследовали основные физические и химические показатели: физические – запах, вкус, цветность, прозрачность, плотность; химические – щёлочность, кислотность, жёсткость, окисляемость, водородный показатель рН, остаточный хлор.

Методы анализа физических показателей

Для определения цветности воды был применен метод сравнительной оценки (по бихромат-кобальтовой шкале). Выбор бихромат-кобальтовой шкалы обусловлен цветностью природных вод, характерной для заболоченных территорий Тюменской области [8].

Вкус и запах определяли по пятибалльной шкале в соответствии с методикой определения. Запах характеризовался по соответствующим принятым признакам (землистый, болотный, рыбный, гнилостный, ароматический…) [8, 9].

Прозрачность воды определяли методом шрифта – путем чтения стандартного шрифта через столб воды, находящийся в цилиндре при условии помещения цилиндра на высоту 4 см от стандартного шрифта. Прозрачность воды выражается в сантиметрах максимальной высоты столба воды, сквозь который отчётливо читается шрифт [8].

missing image file

Карта расположения исследуемых колонок: • места забора проб воды

Плотность воды определяли ареометром с точностью до третьего десятичного знака.

Определение химических показателей: общую жесткость определяли комплексонометрическим методом путем титрования Т-Б (Трилон-Б) с индикатором эриохромом черным в присутствии аммонийной буферной смеси до перехода вишнево-красной окраски в синюю [8].

Перманганатную окисляемость воды определяли методом обратного титрования перманганатом калия (KMnO4) по методу Шульца в щелочной среде и по методу Кубеля в кислой среде [8].

Щелочность воды определяли титрованием соляной кислотой последовательно с индикатором фенолфталеином и метилоранжем. Наблюдалось отсутствие щелочности по фенолфталеину (отсутствует малиновая окраска). При последующем добавлении метилоранжа наблюдался переход окраски с желтой до розовой [8].

pH воды определялся с помощью прибора рH-метра марки И-160 [8].

Общую кислотность воды определяли титрованием щелочью NaOH с индикатором фенолфталеином до появления не исчезающей слаборозовой окраски [8].

Остаточный хлор определяли по KI в кислой среде, титрованием Na2S2O3 в присутствии ацетатной буферной смеси и индикатора крахмала [8].

Результаты исследования и их обсуждение

Показатели качества воды Велижанского и Метелёвского водозаборов представлены в таблице 1.

Выводы: цветность воды от Метелёвского водозабора выше, возможно, это можно объяснить сезоном года, временем отбора проб – период весеннего половодья. Землистый запах воды Велижанского водозабора характерен для подземных источников водоснабжения, каким и является Велижанский водозабор. Запах хлора на Метелевском водозаборе – результат прехлорирования, что практикуется в период весеннего половодья. Вода на Велижанском водозаборе более прозрачная, возможно, это объясняется тем, что вода, проходя через слой грунта, фильтруется, очищается. Жесткость воды обоих водозаборов <4 ммоль/л. Вода по характеру, в соответствии с классификацией природных вод по жесткости, определяется как «мягкая», что является очевидным, поскольку река Тура протекает по заболоченной территории Тюменской области. Окисляемость воды Велижанского водозабора выше по сравнению с водой Метелёвского. Возможно, это обусловлено повышенным содержанием в подземной воде катионов Fe+2, которые, окисляясь до Fe+3, дают более высокие значения окисляемости. Повышенное содержание остаточного хлора в воде Метелевского водозабора связано с прехлорированием воды в период половодья. Показатели качества воды в реке Тура, Метелёвском и Велижанском водозаборах и различных районах города Тюмени представлены в таблице 2.

Анализируем цветность воды в водоразборных колонках районов: Мыса, Лесобазы, улицы Воровского, Заречного – цветность воды сохранилась только в Букино, в остальных ухудшилась. Это объясняется тем, что в воду попадают катионы железа в результате коррозии труб, а также жизнедеятельности микроорганизмов, которыми обрастает внутренняя сторона труб; а также возможно попадание болотных вод (гумуса) во время ремонтных работ [10].

Таблица 1

Результаты исследования качества воды Велижанского и Метелёвского водозаборов

Показатели качества

Велижанский водозабор

Метелевский водозабор

Физические

цветность (градусы)

5

25

запах (баллы)

3 – землистый

2 – запах хлора

вкус (баллы)

1 – горький

3 – кислый

прозрачность (см)

30

26

плотность (кг/м3)

996

994

Химические

жесткость

общая жесткость (моль/л)

2,00

2,27

окисляемость

по Кубелю (мг·л-1)

1,60

1,26

по Шульцу (мг·л-1)

2,15

1,66

хлор остаточный (мг/л)

0,50

0,60

Таблица 2

Показатели качества воды в различных районах города Тюмени

Позиция

Цветность,

град.

Запах,

баллы

Вкус,

баллы

Прозрачность,

см

Плотность,

кг/м3

Жёсткость, ммоль/л

Окисляемость,

мгО2 / л

Щёлочность,

ммоль/л

Кислотность,

ммоль/л

рН

Река Тура

>30

Болот- ный – 4

-

11

996

1,2

20,6

1,2

1,1

6,7

Букино

15

0

0

30

996

2,7

5,5

5,7

2,2

6,7

Мыс

25

0

0

30

995

2,7

5,9

6,4

1,0

7,3

Лесобаза

30

0

0

30

995

2,8

5,0

5,6

0,9

7,3

Улица Воровского

30

0

0

28

996

2,4

5,2

5,4

2,2

6,7

Дом Обороны

5

0

Метал

лич. – 3

30

994

2,3

4,9

2,8

1,0

6,8

Заречный

25

0

Прият-

ный – 2

30

995

2,4

3,3

5,8

0,8

7,7

Велижан

ский водозабор

5

Землис- тый – 3

Горь-кий – 1

30

996

2,0

2,15

5,0

1,0

7,1

Метелёвский водозабор

20

Запах хлора

Кис-

лый – 3

26

994

2,27

1,6

5,2

1,0

6,9

ПДК

20

3

3

30

1000

7,0

5,0

0,5-6,5

1,0

6,5-9,5

Сравниваем вкус: в воде Велижанского водозабора в ходе исследований был обнаружен очень слабый горький привкус. Горький вкус, вероятно, придают воде сульфат-анионы SO42- (подземный водозабор). В Заречном микрорайоне вода имеет приятный привкус, обусловленный, по-видимому, наличием в ней растворенных газов CO2 и O2. .На улице Ямской металлический привкус, возможно, объясняется новизной труб.

Жесткость воды: в Тюмени вода мягкая. Некоторые повышения жесткости в десятых единицах в Букино, Лесобазе, на Мысу и в Заречном. На Ямской и Метелевском водозаборе жесткость одинакова. Некоторое повышение жесткости объясняется увеличением рН у образцов: Заречного, Мыса и Лесобазы и, соответственно, их щелочности, поскольку при более высоких рН увеличивается содержание в воде карбонат-анионов, следовательно, жесткость может увеличиваться.

Кислотность: самая высокая кислотность – на Воровского и в Букино. Возможно обрастание труб микроорганизмами, в результате их жизнедеятельности – выделения катионов водорода Н+ из H2 водородными бактериями.

Окисляемость: повышение окисляемости в частном секторе г. Тюмени можно объяснить появлением веществ, способных окисляться. Например, катионов Fe2+ – в результате коррозии трубопроводов, попадания дождевых вод в момент ремонтных работ, размножения микроорганизмов. Ухудшение качества воды, в частности ее окисляемости, можно предотвратить заменой металлических труб на пластмассовые, что и делается в городе Тюмени.

Заключение

Исследовали качество воды в реке Тура, на Велижанском и Метелевском водозаборах, а также в различных районах частного сектора города Тюмени. Сравнили качество воды из различных водозаборных колонок с характеристиками воды Велижанского и Метелевского водозаборов. Качество воды водозаборов Велижанского и Метелёвского отвечает требованиям действующего СанПиНа [11].

Но, проходя многокилометровый путь от водозабора до потребителя, вода меняет свои исходные показатели в худшую сторону. Необходимо совершенствовать как сам процесс водоподготовки, так и качество трубопроводов.


Библиографическая ссылка

Качалова Г.С. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОТ ВОДОЗАБОРА ДО ПОТРЕБИТЕЛЯ // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 2. – С. 66-70;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37780 (дата обращения: 25.06.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074