Mokslas, technologijos

Vandens kokybė


Vanduo – svarbus žmogaus gyvybei gamtinis resursas. Tačiau vanduo yra ypač imlus, sugebantis prisisotinti kone visų egzistuojančių cheminių elementų, kurių buvimas vandenyje ne visada yra pageidaujamas, o kartais net pavojingas. Lietuvoje geriamo vandens tiekimui naudojamas tik požeminis vanduo, kurio ištekliai sudaro 3,2 milijonų m3. Dabartiniu metu sunaudojama tik apie 0,5-0,6 milijono m3/p požemio vandens. Didelė Lietuvos kaimo gyventojų dalis gėrimui naudoja šachtinių šulinių vandenį. Požeminio vandens kokybę lemia daugybė gamtinių ir antrapogeninių veiksnių. Jų poveikis labai skirtingas laike ir erdvėje – vieni veiksniai svarbesni sekliems gruntinio vandens horizontams, kiti – giliau slūgstantiems vandens baseinams, kurių vanduo dažniausiai ir naudojamas centralizuoto vandens tiekimo sistemose.

Gruntinio vandens kokybę lemia fiziniai, geografiniai, klimatiniai, hidrologiniai, biologiniai, geologiniai ir hidrogeologiniai veiksniai. Vis didesnę reikšmę įgauna antropogeninis veiksnys – išsklaidytoji ir vietinė tarša. Yra du pagrindiniai išsklaidytosios taršos šaltiniai – užteršta atmosfera ir žemės ūkis. Vietinės taršos šaltinių yra daug ir įvairių  – tai lauko išvietės, netinkamai įrengtos mešlidės ir kompostinės, netinkamai įrengtos ir eksploatuojamos vietinės kanalizacijos sistemos, tarša naftos produktais ir kt.

Vandens kokybė priklauso nuo jame ištirpusių, suspenduotų ir pakibusių medžiagų, bakterijų ir kitų priemaišų. Ją apibūdina fiziniai, cheminiai ir sanitariniai-bakteriologiniai rodikliai, kurie nustatomi laboratorijose tiriant vandens pavyzdzius. Kiekvienas žmogus turi žinoti, kokį vandenį geria – juk nuo to tiesiogiai priklauso jo sveikata.

Vandens kvapas nustatomas organoleptiškai ir paprastai vertinamas penkių balų sistema. Labai silpnas kvapas, kurį gali nustatyti tik patyręs specialistas, vertinamas tik vienu balu. Silpnas kvapas, kurį gali užuosti  ir vartotojas, vertinamas dviem balais. Nesunkiai juntamas kvapas vertinamas trim balais – toks vanduo jau netinkamas gerti.

Vandens skonis nustatomas taip pat organoleptiškai ir vertinamas penkių balų sistema. Skonis, kuris vertinamas trim ir daugiau balų , neleistinas geriamajam vandeniui.

Vandens spalvotumas priklauso nuo jame esančių koloidų ir kitų priemaišų. Jis matuojamas laipsniais. Paprastai geriamojo vandens spalvotumas neturi viršyti 20 laipsnių pagal platinos-kobalto skalę.

Vandens skaidrumas nustatomas pagal vandens sluoksnį, per kurį matomas tam tikras šriftas arba specialus juodas kryžius. Vandens skaidrumui atvirkščiai proporcingas dydis rodo vandens drumstumą, jis priklauso nuo vandenyje pakibusių medžiagų kiekio. Leistina drumstumo norma geriamajame vandenyje yra 1,5 mg/l.


    Vandens rodiklis rodo vandens rūgštingumą. Geriamojo vandens pH = 6,5-85.

    Vandens bendrasis kietis priklauso nuo bendro kalcio  ir magnio jonų kiekio. Bendrasis kietis yra karbonatinio ir nekarbonatinio kiečių suma. Leistinas geriamojo vandens kietis – 7 mg-ekv/l, o atskirais atvejais gali būti net iki 10 mg-ekv/l.

    Bendras druskų kiekis geriamajame vandenyje neturi viršyti 1000 mg/l.

    Žarnyno lazdelių kiekis viename litre geriamojo vandens neturi viršyti 3, o koli-titras turi būti ne mažesnis kaip  300 ml.

    Apie 80% visame pasaulyje pasitaikančių ligų yra vienaip ar kitaip susijusios su tuo, kad žmonės vartoja chemiškai užterštą ar apnuodytą vandenį. Pavyzdžiui, daugelį žmonių kamuoja viduriavimas, dėl jo kasmet miršta daugelis žmonių. Taip pat apie 500 milijonų žmonių kamuoja trachoma,  250 milijonų žmonių – elefantiazė, 200 milijonų – bilharciozė, arba schistosomatozė, 160milijonų – maliarija. Visos šios lygos arba tiesiogiai susijusios su vandeniu, arba jomis užsikrečiama per tarpininkus. Trečiojo pasaulio šalims būdinga tai, kad žmonių skaičius jose didėja daug sparčiau  už ūkio vystymosi glimybes, todėl padėtis kiekvienais metais darosi vis prastesnė. Tačiau geriamas vanduo  nemažai rūpesčių sukelia ne tik besivystančioms, bet ir išsivysčiusioms, turtingoms šalims. Vis platesnė chemizacija, pramonės plėtimasis , didžiuliai intensyvaus žemės ūkio derliai – visa tai labai prastina geriamą vandenį. Labiausiai jį teršia azotas, t.y. nitratai ir nitritai.

    Nitratų , gamtoje yra visur: dirvožemyje, vandenyje, augaluose ir gyvūnuose, taip pat ir ore. Nitratų visų pirma labai padaugėja, kai tręšiama organinėmis ir mineralinėmis trąšomis. Kai kurie augalai gali sukaupti ypač daug nitratų.

    Nitritai gamtoje susidaro dėl nitritinių bakterijų veiklos. Nitritų koncentracija dirvožemyje ir vandenyje yra visai maža. Tačiau vyksta ir atvirkščias procesas:nitratai virsta nitritais- visų pirma paskirose augalų dalyse. Daug nitritų, kaip konservuojamųjų medžiagų, vartojama rūkant ar sūdant mėsos gaminius, šitaip neleidžiama daugintis botulizmą sukeliančioms bakterijoms. Tiek vieni, tiek kiti cheminiai junginiai, jei jų labai daug patenka į gyvūno ar žmogaus organizmą, sukelia methemoglobinemiją. Suaugusiam žmogui daug nitratų gali ir nepakenkti, bet kūdikiams bei silpnesniems vaikams gali turėti tikrai rimtų pasekmių, jis gali būti ir mirtinas.

    Gamtoje nitratų palyginti nedaug, o nitritų – dar mažiau. Gal dėl to taip susiklostė, kad daugelyje ekosistemų nitratų apykaita palyginti yra lėta. Taigi, jei dėl kurių nors priežasčių susikaupia pernelyg daug nitratų, tai nėra ko tikėtis, kad jie patys greitai išnyks.

    Į žmogaus organizmą daugiausia nitritų patenka su geriamu vandeniu, taip pat nemenką nitratų dalį ir visus nitritus 0mogus gauna su maistu. Daugiausia nitritų yra augaliniame maiste, o nitritai į mūsų organizmą patenka pirmiausia iš sūdytų, konservuotų mėsos gaminių.

    Nitratų užterštas geriamas vanduo- nei nauja, nei tik paskirose vietose iškylanti problema. JAV žemės ūkio rajonuose didžiuliai nitratų kiekiai vandenyje buvo aptinkami jau devynioliktam amžiuje, o mūsų amžiaus ketvirtame dešimtmetyje jų buvo daug visoje šios šalies teritorijoje. Nitratų kiekis vandenyje didėja visuose besivystančiuose žemės rajonuose, ir įvairiose valstybėse jis palyginti greitai peržengia nustatytą tam tikrą vandens užteršimo ribą. Padarius tyrimus reikėtų uždrausti eksploatuoti tuos vandentiekius, kuriuose vanduo pernelyg užterštas nitratais.

    Jodo geriamajame vandenyje turėtų būti ne mažiau kaip 0,0001 mg/l. Esant jo trūkumui, žmonėms pasireiškia endeminis gūžys. Fluoras turi didelę įtaką dantims. Kai geriamajame vandenyje jo mažiau nei 0,5mg/l, žmonės dažnai  suserga dantų kariesu.

    Leistina geležies norma geriamajame vandenyje yra 0,3mg/l. Deja, daugelyje Lietuvos vietų gruntiniame vandenyje yra daugiau geležies, tad tenka pasikliauti specialiais nugeležinimo įrenginiais. Kai vandenyje yra daug geležies ruduoja kriauklės, klozetai, be to skalbiant atsiranda rudos dėmės ant skalbinių. Vandenyje yra dvejopos geležies: viena Fe2+ - vandenyje ištirpusi geležis, kita Fe3+ - neištirpusi (rūdys) geležis. Taigi skirtingi ir vandens filtravimo būdai. Neištirpusiai geležiai šalinti naudojamas mechaninio valymo filtras. Pašalinti ištirpusią geležį galima naudojant specialių dervų filtrais. Šiuo metu egzistuojančių geležies pašalinimo įrengimų pajėgumas yra apie 390 tūkst. m3 /para. Dabartinis įrengimų apkrovimas sudaro 230 tūkst. m3 /para, t.y. 60%. Tačiau, nežiūrint į tai, kad geriamo vandens poreikis mažėja, kai kurie geležies pašalinimo įrengimai veikia neefektyviai. Apie 87% visų ištirtų požeminio vandens išteklių ir apie 55% vandens, tiekiamo į vandentiekio tinklus, geležies koncentracijos viršija ribinę higienos normą – 0,3 mg/l (Diliūnas,1998). Daugelyje vandenviečių geležies koncentracija kinta 0,3-1,0 mg/l ribose, bet vanduo nėra valomas. Apskaičiuota, kad, norint atitikti ES geriamo vandens direktyvą 98/83/EC, geležies pašalinimo įrengimų pajėgumai turėtų siekti 342 tūkst. m3 /parą.

    Lietuvoje nėra bandoma pašalinti iš geriamo vandens manganą. Maždaug 74% tiekiamo geriamo vandens mangano koncentracija yra mažesnė nei 0,1 mg/l. Tačiau, norint patenkinti ES reikalavimus, reikia pašalinti manganą iš maždaug 43% tiekiamo vandens. Kai kuriose vandenvietėse mangano koncentracija siekia net 0,4 mg/l.

    Padidinta fluoro koncentracija nustatyta daugiau nei 21% suvartojamo požeminio vandens. Tačiau maksimaliai leistiną 1,5 mg/l ribą viršija mažiau nei 1% išsiurbiamo vandens. Blogesnė padėtis yra šiaurės vakarų ir vakarų Lietuvos rajonuose. Juose net 35% gyventojų vartoja vandenį, kuriame fluoro koncentracija viršija 1,5 mg/l. Didelės fluoro koncentracijos dažniausiai būna pavieniuose eksploataciniuose gręžiniuose, kur nėra galimybės atskiesti išsiurbtą vandenį. Šalies gruntiniuose vandenyse nustatytas fluoro trūkumas. Daugumoje šachtinių šulinių jo koncentracija neviršija 0,2–0,5 mg/l.

    Vanduo, kad būtų tinkamas vartoti, reikalauja specialaus apdorojimo – filtravimo.

    Daugelyje valstybių geriamojo vandens kokybei pagerinti plačiai naudojami buitiniai filtrai. Priklausomai nuo vandens užteršimo pobūdžio, parenkamas atitinkamas filtravimo elementas – kasetė. Gyventojams yra būtina skirti tokias pagrindines kasečių grupes:

    v     Mechaninio valymo kasetės, kurios vandenį išvalo nuo smėlio, molio, rūdžių ir kitų nuosėdų.

    v     Nugeležinimo kasetės išvalo vandenį nuo dvivalentės geležies junginių.

    v     Nitratų, nitritų pašalinimo kasetės išvalo vandenį nuo nitratų, nitritų junginių, atsirandančių užteršus vandenį organinėmis medžiagomis.

    v     Aktyvuotos anglies kasetės išvalo vandenį nuo chloro, pesticidų, kitų organinių medžiagų, pašalina nemalonius kvapus.

    Buitiniai filtrai gali būti matuojami ant vandentiekio įvado arba tvirtinami prie kiekvieno vandens čiaupo. Buitiniai filtrai skiriasi savo pralaidumu, kasetės našumu, valymo efektyvumu, montavimo reikalavimais, matmenimis ir aišku, kaina. Geriausia buitinius filtrus montuoti ant vandentiekio įvado dėl pigesnės įrangos ir eksploatacijos, patogesnio filtro kasečių keitimo.

    Tiems vandens vartotojams, kurie naudojasi  miesto ar gyvenvietės centralizuoto vandens tiekimo sistema, paprastai tiekiamas geros kokybės vanduo. Tačiau toli gražu ne visur. Tokiais atvejais laikinai gali praverti buitiniai vandens filtrai. Vandens kokybės pablogėjimą galima prognozuoti ir daugiaaukščiuose namuose.

    Vanduo – puikus tirpiklis todėl jame galima rasti daug įvairių ištirpusių medžiagų ir nemažai netirpių bei koloidinių dalelių. Vandens cheminė sudėtis, užterštumas ir mineralizacija priklauso nuo hidrogeologinių sąlygų, uolienų, kuriose slūgso ir per kurias filtruojasi vanduo. Be to, neigiamą įtaką paviršinio ir požeminio vandens kokybei turi netinkama žmonių ūkinė veikla: nevalytų nuotekų išleidimas į gruntinius vandenis, nesutvarkyti sąvartynai (jų Lietuvoje yra daugiau nei tūkstantis) ir kt. Lietuvoje centralizuotam vandens tiekimui naudojamas tik požeminis vanduo gaunamas iš 7 vandeningų horizontų. Išžvalgyti eksploataciniai požeminio vandens ištekliai sudaro apie 2 mln. m3 per parą, tačiau šiuo metu šalyje naudojama tik apie 25 procentai šių išteklių.

    Kietas vanduo. Vandenį kietina ištirpusios kalcio ir magnio druskos. Tiesiogiai jos žmogaus sveikatai nedaro labai didelės žalos, tačiau prausiantis tokiu vandeniu sausėja oda, plaukai tampa šiurkštūs, jis kenkia buitinei technikai bei apsunkina jos priežiūrą.

    Kieto vandens požymiai:

    • kalkėja vamzdynų, vandens maišytuvų, santechninių prietaisų paviršiai;
    • ant puodų,lygintuvų ir elektrinių virdulių sienelių atsiranda baltos, sunkiai valomos;
    • nuosėdos;
    • balti skalbiniai gelsta, o spalvoti blunka, drabužiai greičiau susidėvi;
    • kietame vandenyje verdami maisto produktai netenka dalies maistingų medžiagų.

     

    Minkšto vandens pranašumas:

    • prausiantis minkštu vandeniu, geriau putoja šampūnas ir muilas, jų sunaudojama mažiau, plaukai tampa purūs, minkšti ir žvilgantys, nepažeidžiamas apsauginis odos sluoksnis;
    • minkštame vandenyje išskalbti drabužiai yra minkštesni, ilgiau nesusidėvi, atrodo naujesni;
    • sumažėja vandens šildymo sąnaudos;
    • vamzdynų ir buitinės technikos nepadengia nuosėdos.

    Vandens minkštinimo sistemos minėtus trūkumus pašalina. Jų  pagrindas – filtruojamoji terpė, kurią sudaro didelės apykaitos galios jonitinės dervos užpildas. Jis prisijungia vandenyje esančius Ca ir Mg jonus ir  atiduoda nekenksmingus natrio jonus. Netekęs galios užpildas atkuriamas specialiai apdorotu švarios druskos tirpalu. Tuo metu ant užpildo susikaupę Ca ir Mg jonai išplaunami į kanalizaciją, o jų vietą užima natris. Dėl to užpildas gali būti daugybę metų nekeičiamas.

    netirpiomis trivalentės geležies hidroksido nuosėdomis, kurios sulaikomos filtro užpilde. Susikaupusios nuosėdos yra reguliariai pašalinamos iš užpildo ir patenka į kanalizaciją.

    Daugeliui atvejų efektyviausia drumstumo šalinimo priemonė yra mechaninio valymo filtrai. Jei dalelės labai mažos, gali prireikti koagulianto, skatinančio dribsnių susidarymą. Dribsniai sėkmingai pašalinami filtruojant vandenį per atitinkamai parinktą smėlio užpildą.