Вода — чрезвычайно простое химическое соединение, однако присущие ей свойства растворителя делают то, что мы привыкли считать чистой водой, сложным коктейлем из десятков компонентов. Ионы металлов, газы, нерастворимые твёрдые частицы, органические соединения, бактерии... Не все пункты этого списка стоит употреблять внутрь, но именно это нам приходится делать, используя для питья и приготовления пищи обычную водопроводную воду.
Ниже пойдёт речь о том, какие примеси чаще всего встречаются в воде из разных источников, и о том, каким образом их можно (и нужно!) удалять.
ВОДА В ГОРОДСКИХ КВАРТИРАХЦентральный водопровод — великое изобретение человечества. Возможность подавать одинаково очищенную воду во множество зданий не раз предотвращала опаснейшие эпидемии. Но есть и обратный пример — по одной из версий, своим бесславным упадком Римская империя была обязана именно свинцовым водопроводным трубам — микроколичества свинца, ежедневно употребляемые в пищу, фатально ослабили некогда сильных римлян. Конечно, современные трубы сделаны не из свинца, но опасностей в них тоже таится немало. Например, нерастворимые хлопья ржавчины из старых труб портят шаровые краны, смесители, бытовую технику, а растворённое железо из того же источника оставляет жёлтые разводы на свежевыстиранных вещах и негативно влияет на здоровье. Другой источник опасности — излишки тех веществ, которыми (очищают) обрабатывают воду на предприятиях «Водоканал», а также продукты их взаимодействия с загрязнителями.
Самый распространенный метод обработки воды — хлорирование. Добавление в воду хлорирующих агентов, таких как гипохлорит натрия или хлорамин, а также пропускание сквозь толщу воды газообразного хлора позволяет дезинфицировать воду и обезвредить органические примеси. Огромным достоинством хлорирования является его способность обеспечить микробиологическую безопасность воды в любой точке распределительной сети и в любой момент времени благодаря эффекту последействия. Однако в воде из природных источников содержание примесей значительно колеблется и всегда есть риск того, что тщательно рассчитанная «вчера» доза хлорных соединений «сегодня» будет избыточной. Кроме того, хлор и его производные, взаимодействуя с растворёнными в воде органическими веществами, могут образовывать опасные соединения — тригалометаны (ТГМ). К ним относится хлороформ, дихлорбромметан, дибромхлорметан и бромоформ. Все они в той или иной степени обладают канцерогенными, иммунотоксичными и мутагенными свойствами. От этих соединений, а также от избытка хлора в воде можно избавиться с помощью фильтров с загрузкой из активированных углей.
Следующий по распространённости (популярности) метод промышленной обработки (очистки) воды — озонирование. Да, озон куда менее ядовит, чем хлор, и это свойство делает его привлекательным в глазах конечных потребителей воды, однако при взаимодействии озона с разнообразной «органикой» также могут образовываться нежелательные соединения — альдегиды, кетоны, карболовые кислоты. Причин избавиться от этих соединений по меньшей мере три: во-первых, они являются лакомой пищей для микроорганизмов, значительное их количество в воде повышает возможность биологического обрастания трубопроводов и увеличивает опасность вторичного загрязнения воды микробиологическими компонентами. Во-вторых, некоторые альдегиды обладают канцерогенной активностью — не стоит даже пояснять, насколько это опасно для людей!
Единственный метод дезинфекции воды, не дающий никаких побочных продуктов, — это уф-облучение. К сожалению, этому методу свойственны другие недостатки, заметно ограничивающие его применение.
Ну, и не стоит забывать об упомянутой выше ржавчине из старых водопроводных труб. Именно она как единственный загрязнитель, различимый невооружённым глазом, создает ощущение «грязной» воды. Кроме того, на ржавых стальных трубах всегда есть щели с застойными зонами — идеальное место для размножения бактерий. Избавиться от ржавчины можно, поставив на её пути механический фильтр — сетчатого, дискового, картриджного либо засыпного типа. Есть и более радикальный способ — полная замена стальных труб на нержавеющие или пластиковые.
ВОДА В ЗАГОРОДНОМ ДОМЕПереехав из города на природу, мы с готовностью отвергаем такие «блага» цивилизации, как суета, теснота и шум, однако готовы ли мы отказаться от реальных благ — комфорта и безопасности? Скорее всею, нет. Однако обеспечивать их придётся собственными силами. С чего начать? Проанализируем возможные источники питьевой и технической воды — какими проблемами они могут нам грозить?
Речная вода чаще всего мутная, обладает выраженным цветом — желтоватым или коричневым, в ней содержится много органических веществ, а следовательно, и микроорганизмов. При этом вода содержит небольшое количество минеральных солей, в том числе и «солей жесткости». Такая вода подвержена сезонным колебаниям качества, порой очень резким. Весной, в период бурного таяния снегов, жёсткость воды снижается до минимума, но мутность и бактериальная загрязненность — увеличиваются.
Озерная вода более прозрачна и тоже относительно «мягкая». Качество воды из поверхностных источников сильно зависит от климата, количества и интенсивности выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, а также от степени загрязнённости сточными водами городов и промышленных предприятий.
Подземные воды, при первом рассмотрении, практически безупречны. Толща водонепроницаемых пород надёжно изолирует их от бактерий и органических загрязнителей. Однако главный и очень серьёзный недостаток такой воды — сильная минерализация. В зависимости от характера растворённых солей вода из иод-земных источников (артезианская или родниковая) может обладать различными отрицательными свойствами — повышенной жёсткостью, наличием неприятного привкуса, содержанием веществ, вредно влияющих на организм человека.
Это только общие слова, реальную ситуацию с конкретным источником воды способен прояснить только квалифицированный химический анализ. Сделать его можно в местной СЭС либо в любой независимой лаборатории. При первичном исследовании воды и детальном периодическом контроле оптимален расширенный анализ по 37—39 основным показателям, для проверки качества работы фильтров очистки в процессе эксплуатации достаточно оценить 24—26 показателей. Анализ же менее 14—16 показателей малоинформативен.
ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИГлавная проблема, возникающая при очистке воды, — это многообразие форм загрязнителей и лёгкий переход от одной к другой — окисление, восстановление, образование комплексных соединений. При изменении кислотности воды примеси могут выпасть в осадки, а при увеличении температуры эти осадки снова растворяются... При увеличении количества органических веществ в воде, некоторые металлы образуют с ними прочные комплексы, становясь менее токсичными, однако для извлечения из воды этих соединений следует принимать совершенно другие меры, отличные от мер по борьбе с растворёнными металлами.
Растворенные газыСероводородИзбыток сероводорода чаще всего свойственен подземным водам. Этот газ придаёт воде крайне неприятный вкус и запах, кроме того, обладающий сильными восстановительными свойствами сероводород может помешать работе реагентных фильтров, чьё действие основано на окислении примесей. Избавиться от него, как и от любого другого растворённого газа, достаточно просто — отстаиванием в открытой ёмкости или аэрацией. Также эффективно использование угольных фильтров.
РадонРадон — это инертный радиоактивный газ, не имеющий запаха. Его источник — постепенный распад урана, который в ис-чезающе малых количествах содержится в любой горной породе, особенно гранитной. По некоторым данным, его вдыхание вызывает серьёзные проблемы с лёгкими, вплоть до возникновения онкологических заболеваний. Выделяющийся из воды радон скапливается в ванных комнатах и кухнях, а оставшийся в воде — неизбежно попадает внутрь организма. Отстаивание воды приведет к накоплению радона в воздухе, так что бороться с ним лучше с помощью угольных фильтров. Это достаточно экзотическая ситуация, радон встречается далеко не во всякой воде, однако знать об этой проблеме, конечно же, нужно. В квартирах с централизованным водопроводом накопление в воде значимых концентраций радона практически невозможно, так как вода на предприятиях «Водоканала» непременно проходит стадию аэрации.
Растворенные примесиЖелезоПри растворении железосодержащих солей в воде появляются ионы железа разной степени окислённости. При любом колебании рН, т. е. уровня кислотности среды, эти ионы могут образовывать нерастворимые соединения, засоряющие водопроводные трубы. Ионы могут связываться также с органическими соединениями, образуя прочные комплексы или даже коллоидные растворы. Железо придаёт воде неприятный красно-коричневый цвет, ухудшает её вкус. Железо очень важно для нашего организма, оно входит в состав гемоглобина — основного переносчика кислорода в нашем организме, но его поступление должно находиться иод контролем. Избыток железа может практически в прямом смысле слова «попортить нам кровь»! Также негативно он влияет на кожу и способен вызвать разнообразные аллергические реакции.
Основной принцип работы большинства фильтров для удаления железа — каталитическое окисление металла до высших степеней окисления с последующим задержанием образовавшихся веществ. Самые популярные фильтрующие материалы — BIRM, МТМ, Greenland, Pyrolox.
МарганецМарганец достаточно часто сопутствует железу, и это сопровождение никак нельзя счесть приятным. Болезнь Паркин-сона, импотенция, осложнения течения беременности — за эти беды ответственен именно он. Соприкасаясь с чем-либо, марганец оставляет тёмно-коричневые или чёрные следы даже при минимальных концентрациях в воде. При ремонте водопровода, когда в систему попадает кислород, растворённый марганец выпадает в осадок чёрного цвета. Для удаления марганца подходят те же самые методы, что и для железа.
Нитраты и нитритыНитраты — это соли азотной кислоты, которые известны как сельскохозяйственные удобрения. При неумеренном использовании некоторая их часть попадает в воду, также они могут образоваться в водоёмах в результате деятельности бактерий. Соответственно, наибольшие концентрации пит рато в обнаруживаюте я в поверхностных и приповерхностных иод-земных водах, наименьшие — в глубоких скважинах. Однако не так страшны сами нитраты, как их производные — нитриты, образующиеся в желудочно-кишечном тракте благодаря деятельности микроорганизмов. Они связывают гемоглобин человеческой крови в метгемоглобин, который не способен переносить кислород.
Это приводит к кислородному голоданию. Также есть данные, что эти соли вызывают тяжёлые заболевания желудка, поражения нервной системы. Особенно уязвимы к воздействию нитратов дети в течение первого года своей жизни.
Очистка воды от нитратов обычно осуществляется на нитрат-селективных смолах или на обратноосмотических мембранах фильтрами с обратным осмосом.
Соли жесткостиК ним относят гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды кальция и магния. От гидрокарбонатов легко избавиться кипячением, поэтому обусловленную ими жёсткость называют временной. Сульфаты и хлориды требуют удаления специальными методами. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья, хотя есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.
Однако жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней снижается эффективность большинства моющих средств. Использование жёсткой воды вызывает появление накипи на стенках котлов, в трубах, в бытовых приборах. Однако слишком мягкая вода обладает повышенной коррозионной активностью. Поэтому необходимо найти правильный баланс.
Другие металлы: свинец, алюминий, кадмий и прочиеОписание действия этих металлов на человеческий организм заставляют всерьёз задуматься. Свинец, например, ухудшает репродуктивную функцию, ослабляет центральную нервную систему и может вызывать проблемы с поведенческим и эмоционально-психическим развитием у детей. Алюминий парализует нервную и иммунную системы, способствует развитию болезни Альцгеймера. Однако загрязнение воды ионами металлов встречается в природе не так уж часто, и при своевременном обнаружении этих веществ очистить воду довольно просто — с помощью ионообменных смол и мембранных технологий.
