Одорирующие вещества в природных водах

Одорирующие вещества в природных водах

А.Ю. Черкесов, А. Т. Богогосян, Е.Г. Угроватова, Р.В. Исраилов, С.А. Щукин

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия

Аннотация: Проведен обзор одорирующих веществ в природных водах. Рассмотрены этапы на которых возможно привнесение в воду одорирующих веществ. Дана характеристика одорирующих веществ, вносимых на каждом этапе водоподготовки. Систематизированы источники одорантов питьевой воды по отношениям к этапам водоподготовки и по типам происхождения. Рассмотрены методы определения одорантов в сырой воде. Приведены пороговые ощущения, тип запаха и химическая формула некоторых одорирующих веществ.

Ключевые слова: очистка природных вод, дезодорация воды, одоранты, водоподготовка, углевание воды, поверхностные источники водоснабжения.

Проблема запахов и привкусов в питьевой воде давно изучается в различных лабораториях мира, но до сих пор далека от решения. Это связано с многообразием одорирующих веществ.

Ухудшение органолептических показателей обусловлено их загрязнением минеральными и органическими веществами [1]. Питьевая вода, до того, как попадет к конечному потребителю, проходит множество этапов подготовки. Прежде чем говорить об удалении неприятного запаха и привкуса из воды, следует разобраться на каких этапах водоподготовки происходит загрязнение одорирующими веществами.

Путь воды от водоисточника до конечного потребителя можно условно разделить на три основных этапа:

1) забор воды из водоисточника;

2) подготовка воды на водопроводной очистной станции (ВОС);

3) распределение и транспортировка воды до конечного потребителя. На каждом из этих этапов возможно привнесение в воду одорирующих

веществ. Рассмотрим каждый этап в отдельности.

Поверхностные источники питьевой воды, особенно резервуарного типа и реки имеющие участки с зарегулированным объемом, часто имеют

неприятный запах и привкус, обусловленный факторами присутствия водорослей, актиномицетов, простейших, грибов, и другой водной микрофлоры [2, 3]. Одни виды водорослей являются выраженными продуцентами специфических привкусов и запахов, другие же изменяют органолептические показания воды при определенных условиях. Жгутиковые, сине-зеленые и диатомовые водоросли определенных типов, таких как Coscinodiscus radiatus, М. grevillei , Mougeotia Бр., оказывают наибольшее влияние на цвет, привкус и запах воды [4]. Наиболее часто встречаемые одоранты биологического происхождения, это: геосмин и 2-метилизоборнеол. Одорантами могут выступать и антропогенные загрязнения, они многочисленны и разнообразны, в большинстве случаев антропогенные вещества, придающие воде привкус и запах, поступают в водоисточник вместе с промышленными сточными водами, сброшенными без надлежащей очистки. В некоторых случаях поступление антропогенных веществ, связано с атмосферными осадками, смывающими загрязнения с территории, прилегающей к водоисточнику. Считается, что наиболее загрязненный сток образуется с автострад и полей.

Следующим этапом, на котором существует возможность появления одорантов, является станция водоподготовки. Здесь органолептические показатели воды могут быть ухудшены в результате неправильной эксплуатации сооружений водоподготовки и передозировке реагентов. При коагулировании воды, без стабилизационной обработки, возрастает коррозионная активность воды и вода приобретает неприятный привкус и запах. Установлено что в процессе хлорирования, в воде образуются диоксины, а присутствующее в воде железо является катализатором реакции фенолов и хлорсодержащих веществ, в последствие диоксины переходят в высокотоксичные хлорфенолы [5]. При обработке воды другим окислителем

- озоном, в воду попадают альдегиды, имеющие цитрусовые и фруктовые запахи [6].

После очистки воды на станции еще одним этапом загрязнения одорантами может стать система водораспределения. Устаревшая водопроводная сеть вносит свой вклад в ухудшения органолептических показателей воды. Помимо прорыва трубопроводов, сами трубы не редко становятся источниками одорирующих веществ. Привкус и запах в сети может появиться, когда трубопровод работает не полным сечением и в нем развиваются микроорганизмы, продуцирующие метаболиты с затхлым или землянистым запахом [7]. Также неприятный запах и привкус в системе водораспределения возникает в процессе жизнедеятельности железоокисляющих и серных бактерий. Такие бактерии придают воде огуречный и нефтяной запах [8, 9].

На основании проведенного анализа источников неприятного привкуса и запаха питьевой воды, была составлена таблица №1.

Наиболее простым способом выявления одорантов в воде остается обоняние, однако метод не дает точных результатов о количественном и качественном составе одорирующих веществ. Это связанно с неизвестным порогом ощущения многих веществ. Часто встречаемые одоранты с известным порогом ощущения [10] представлены в таблице №2. Многие одоранты имеют низкий порог ощущения, при этом некоторые вещества маскируют друг друга [11].

Более точным методом определения одорантов является метод газовой хроматографии, данный метод даёт точные данные по количественному и качественному составу одорирующих веществ в воде, однако процесс проведения анализа трудоемкий и дорогостоющий, что не позволяет использовать его на небольших станциях водоподготовки.

Таблица №1

Источники одорантов в питьевой воде

№ п/п Этап водоподгото вки Одоранты антропогенного происхождения Одоранты биологического происхождения

1 Водоисточник Источник: сточные воды, сток с полей и др. Сезонность: не зависит от времени года. Наиболее часто встречающиеся вещества: хлорорганика, азот, фосфор. Источник: микроорганизмы живущие в воде. Сезонность: носит сезонный характер, преимущественно конец лета, начало осени. Наиболее часто встречающиеся вещества: геосмин, 2-метилизоборнеол.

2 Водопроводная очистная станция Источник: вносятся в процессе водоподготовки. Сезонность: не зависит от времени года. Наиболее часто встречающиеся вещества: хлорамины, алюминий, железо. Источник: заросшие трубы и оборудование. Сезонность: зависит от температуры воды, преимущественно с конца апреля по ноябрь. Наиболее часто встречающиеся вещества: соединения азота

3 Распределительно-транспортная система Источник: прорыв трубопровода. Сезонность: не зависит от времени года. Наиболее часто встречающиеся вещества: от нефтепродуктов до минеральных солей. Источник: заросшие трубы и трубы, не работающие полным сечением. Сезонность: не зависит от времени года. Наиболее часто встречающиеся вещества: окислы железа и серы.

Для более качественного подбора метода дезодорации, необходимо определить тип одоранта и этап водоподготовки, на котором одорант

поступает в воду.

Таблица №2

Пороговые ощущения некоторых известных одорантов в питьевой воде

Соединение Запах Формула Порог ощущения, мкг/л

Цис-3-гексен-1-ол Т, Р СбН120 50,0

цис-3-гексинил ацетат Т, С С8Н14О2 1,0-2,0

4-хлорфенол З, С, Ц, Х С6Н5СЮ 0,5-1200,0

2,4-дихлорфенол З, А, М С6Н4С12О 2,0-210,0

геосмин З, Зм, Б, Т, Пл С12Н22О 0,005-0,06

2-метилизборнеол З, Зм, Т С11Н200 0,005-0,01

2,4,6-трихлоранизол П, З, Зм, Б, Г С7Н5С13О 0,00003

Соединения серы Б, З Я-БН 100

Гипохлориты М, А Ш0С1, К0С1 150-650

Примечание: Т - травянистый, Р - рыбный, З - затхлый, С - сладкий, Ц - цветочный, Х - химический, А - антисептический, М - медицинский, Зм - земленистый, Б - болотистый, Пл -плесневый, Г - гнилостный.

По результатам выполненной классификации одорантов, присущих питьевой воде, можно сделать следующие выводы:

1. Источники одорирующих веществ в питьевой воде антропогенного и биологического происхождения. В связи с проявлением одорантов на всех этапах водоподготовки, нормы по контролю запахов и привкусов в питьевой воде требуют доработки.

2. Дезодорация воды на станциях водоподготовки даст результат только в комплексе с заменой старых разводящих сетей.

3. По-прежнему необходимы поисковые исследования, направленные на разработку простой технологии определения низких концентраций одорирующих веществ, для станций водоподготовки малой производительности.

Литература

1. Фрог Б. Н., Левченко А. П. Водоподготовка: Учебн. пособие для вузов. М. : Издательство МГУ, 1996. - 680 с.

2. Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Химия воды и микробиология: Учеб. для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1995. - 208 с.

3. Способ определения экологического состояния пресноводных водоемов А.с. 2050128 RU, G01N 33/18, A01K 61/00. / Цветкова Л. И., Пономарева В. Н., Копина Г. И. Опубл. 20.12. 1995.

4. Зоетман Б. Органолептическая оценка качества воды. М.: Стройиздат, 1984. - 68 с.

5. Бабенков Е.Д. Коагулянты в очистке воды. - М.: Наука, 1084. - 258 с.

6. Кузубова Л.И., Кобрина В.Н. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование):Аналитический обзор./ СО РАН, ГННТБ, НИОХ. Новосибирск, 1996. - 132 с.

7. Берюх А.Ф. Санитарно-гигиеническая оценка экологического риска влияния деятельности предприятий химической промышленности на состояние водной среды и здоровье населения: дисс. к-та биолог-х наук -Петрозаводск, 2011. - 194 с.

8. Ананьин Н.И., Волобоев Н.А. Подашвалов Б.Ю. Влияние микроэлементного состава, жесткости и нитритов питьевой воды на заболеваемость населения злокачественными новообразованиями // Здравоохранение Казахстана. - 1983. - №1. - С. 15-17.

9. Архипчук В.В., Гончарук В.В. Проблемы качества питьевых бутылированных вод // Химия и технология воды. - 2004. - Т.26, №4. - С. 403-413.

10. Fontani N., Cucchi A., Caratteristiche organolettiche delle acque destínate al consumo umano: I'odore. Biología Ambiéntale. 1998, № 3, pp. 3-9.

11. Rashash D.M.C., Hoehn R.C., Dietrich A.M., T.J. Grizzard. Identification and Control of Odorous Algal Metabolites. AWWARF, проект № 90682, 1996. awwarf.eom/et9/.htm.

References

1. Frog B. N., Levchenko A. P. Vodopodgotovka [Water treatment]: Uchebn. posobie dlya vuzov. M.: Izdatel'stvo MGU, 1996. 680 pp.

2. Karyuxina T.A., Churbanova I.N. Ximiya vody' i mikrobiologiya [Water Chemistry and Microbiology]: Ucheb. dlya texnikumov. 3 izd., pererab. i dop. M.: Strojizdat, 1995. 208 pp.

3. Sposob opredeleniya e'kologicheskogo sostoyaniya presnovodny'x vodoemov [A method for determining the ecological status of freshwater bodies of water], A.s. 2050128 RU, G01N 33.18, A01K 61.00. Czvetkova L. I., Ponomareva V. N., Kopina G. I. Opubl. 20.12. 1995.

4. Zoetman B. Organolepticheskaya ocenka kachestva vody [Organoleptic assessment of water quality]. M.: Strojizdat, 1984. 68 pp.

5. Babenkov E.D. Koagulyanty' v ochistke vody' [Coagulants in water treatment]. M.: Nauka, 1084. 258 p.

6. Kuzubova L.I., Kobrina V.N.Ximicheskie metody' podgotovki vody' (xlorirovanie, ozonirovanie, ftorirovanie) [Chemical methods for water treatment (chlorination, ozonation, and fluorination)]: Analiticheskij obzor. SO RAN, GNNTB, NIOX. Novosibirsk, 1996. 132 pp.

7. Beryux A.F. Sanitarno-gigienicheskaya ocenka e'kologicheskogo riska vliyaniya deyatel'nosti predpriyatij ximicheskoj promy'shlennosti na sostoyanie vodnoj sredy' i zdorov'e naseleniya [Sanitary and hygienic assessment of environmental risk of the impact of the activities of chemical industry enterprises on the state of the aquatic environment and public health]: diss. k-ta biolog-x nauk Petrozavodsk, 2011. 194 pp.

8. Anan'in N.I., Voloboev N.A. Podashvalov B.Yu. Zdravooxranenie Kazaxstana. 1983. №1. p.17.

9. Arxipchuk V.V., Goncharuk V.V. Problemy' kachestva pitevyx butylirovannyx vod [Quality problems of bottled drinking water. Chemistry and Water Technology]. 2004. T.26, №4. p. 403.

10.Fontani N., Cucchi A., Biología Ambiéntale. 1998, № 3, pp. 3-9.

11.Rashash D.M.C., Hoehn R.C., Dietrich A.M., T.J. Grizzard. Identification and Control of Odorous Algal Metabolites. AWWARF, проект № 90682, 1996. awwarf.eom/et9/.htm.