Исследовательская работа

Фирсов Артём Геннадьевич

Естественно-технический лицей

Саранск 2004

Введение

Дождевая вода хорошо усваивается организмом и содержит минимальное количество вредных примесей. Она способствует более качественному перевариванию и усвоению пищи. Сохраняет влагу кожи и поддерживает ее в равновесии. Но все это относится к чистой дождевой воде. В нынешних условиях состав дождевой воды зависит от того, над какой территорией образовалось облако, насколько сильно загрязнена там атмосфера. Например, соединения серы и азота, вступая в атмосфере в реакцию с водой, превращаются в кислоты и выпадают на землю в виде так называемых «кислотных» дождей. При современном экологическом неблагополучии почти каждый дождь можно назвать «кислотным». Поэтому сейчас дождевую воду нельзя не только пить, но даже мыть в ней голову и стирать белье.

Реакция организма на кислотные дожди зависит от концентрации вредных примесей в дождевой воде и времени ее воздействия. Реакции могут быть двух типов - немедленные и отсроченные. К немедленным относятся покраснение кожи, зуд. К отсроченным - выпадение волос, нарушение биохимических процессов.

В связи с этой проблемой я решил изучить химический состав дождей, которые выпадают в районе моего дома, и определить их влияние на организм человека. Также целью моей работы является выявление причин изменения химического состава дождевой воды.

1. Экология в жизни человека.

Факторы, влияющие на здоровье человека.

Кислотный дождь – это дождь рН которого меньше 5. Кислотный характер дождю придает множество химических соединений, но основными являются SO2, SO42- и NO.

Существует тесная зависимость между уровнем смертности степенью загрязнения района. При концентрации SO2 около 1 мг/м3, которая бывает зимой в Будапеште, возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. Статистические данные показали, что такое серьезное заболевание, как ложный круп, требующее моментального вмешательства врача и распространенное среди детей, возникает по той же причине. То же самое можно сказать и ранней смертности новорожденных в Европе и Северной Америке, которая ежегодно исчисляется несколькими десятками тысяч.

Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень их опасности зависит от размеров. Так пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в самые дальние уголки легких.

Физиологические исследования показали, что степень воздействия прямо пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, для двуокиси серы среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м3.

На защищенных территориях нормативы соответственно строже. В то же время ожидается, что в будущем установят еще более низкие нормативные значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже, если различные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг друга, т. е. проявится синергизм. В Венгрии также установлена зависимость между загрязнением двуокисью серы и различными заболеваниями дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т. д.). На отдельных загрязненных территориях Венгрии число заболеваний было в несколько раз больше, чем на контрольных территориях.

Кроме первичного прямого воздействия, естественно, на человека косвенно влияет и закисление окружающей среды. В первую очередь оно ведет к коррозии и разрушению металлов, зданий и памятников (особенно построенных из песчаника и известняка и расположенных под открытым небом).

1.2.Отрицательное влияние деятельности человека на окружающую среду.

В результате деятельности человека в атмосферу попадают значительные количества соединений серы, главным образом в виде ее двуокиси. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов. Содержание серы (несколько процентов) в угле достаточно велико (особенно в буром угле). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии.

Источниками образования двуокиси серы могут быть также отдельные отрасли промышленности, главным образом металлургическая, а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти. На транспорте загрязнение соединениями серы относительно незначительно, там, в первую очередь необходимо считаться с оксидами азота.

Таким образом, ежегодно в результате деятельности человека в атмосферу попадает 60-70 млн. тонн серы в виде двуокиси серы. Сравнение естественных и антропогенных выбросов соединений серы показывает, что человек загрязняет атмосферу газообразными соединениями серы в два раза больше, чем это происходит в природе.

К тому же эти соединения концентрируются в районах с развитой промышленностью, где антропогенные выбросы в несколько раз превышают естественные, т. е. главным образом в Европе и Северной Америке.

Среди антропогенных источников образования оксидов азота на первом месте стоит горение ископаемого топлива (Уголь, нефть, газ и т. д.). Во время горения в результате возникновения высокой температуры находящиеся в воздухе азот и кислород соединяются. Количество образовавшегося оксида азота NO пропорционально температуре горения. Кроме того, оксиды азота образуются в результате горения имеющихся в топливе азотосодержащих веществ. Сжигая топливо, человек ежегодно выбрасывает в воздух 12 млн. т. оксидов азота. Немного меньше оксида азота (8 млн. т. в год) поступает от двигателей внутреннего сгорания. Промышленность, выбрасывающая в воздух ежегодно 1 млн. т. оксида азота, не представляет собой серьезного источника загрязнения по сравнению с отоплением и транспортом. Таким образом, по крайней мере, 37% из почти 56 млн. т. ежегодных выбросов оксида азота образуются из антропогенных источников. Этот процент, однако, будет больше, если мы прибавим сюда продукты сжигания биомассы. Следовательно, в целом количества естественных и искусственных выбросов приблизительно одинаковы, однако последние, так же как и выбросы соединений серы, сосредоточены на ограниченных территориях Земли.

1.3. Способы защиты от кислотных дождей.

Наиболее эффективным способом защиты следует считать значительное сокращение выбросов двуокиси серы и окиси азота. Этого можно достичь несколькими методами, в том числе путем сокращения использования энергии и создания электростанций, не использующих минеральное топливо. Другие возможности уменьшения выброса загрязнений в атмосферу – удаление серы из топлива с помощью фильтров и регулирование процессов горения.

Лучше всего было бы использовать топливо с низким содержанием серы. Однако таких видов топлива очень мало. Удаление серы из мазута и угля – процесс очень сложный и дорогой, а в результате удается освободить всего 30-50% серы.

Количество оксида азота, который образуется при горении, зависит от температуры горения. Выявлено, что чем меньше температура горения, тем меньше возникает оксида азота, к тому же количество NO зависит от времени нахождения топлива в зоне горения и от избытка воздуха. Таким образом, соответствующим изменением технологии можно сократить количество выбрасываемого загрязняющего вещества.

2. Дождевая вода – показатель загрязнения атмосферы.

В ходе работы были исследованы 3 образца воды. Сбор каждого из них проводился в районе дома №36 по улице Евсевьева г. Саранска (частная застройка) следующим образом: на расстоянии от земли примерно 1 метр устанавливалась ёмкость, над которой ничего не было (деревья, крыши домов и т. д.). Затем собранную воду переливали в чистую посуду, отмечая дату сбора и направление ветра.

2.1. Определение рН среды.

pH определялся с помощью прибора «Ионометр универсальный ЭВ-74».

2.2.Качественный анализ дождевой воды.

Для проведения качественных реакций на различные ионы отбирали некоторое количество исследуемой дождевой воды, и, создавая нужные условия, добавляли необходимый реактив.

При добавлении к данному образцу раствора ВаСl2 в среде HCl наблюдали небольшое помутнение раствора, что свидетельствует о малом содержании в исследуемом растворе сульфат-ионов.

Наличие ионов NO3- определялось добавлением дифениламина (C6H5NHC6H5) в присутствии серной кислоты. Раствор приобрел синий цвет, что говорит о присутствии нитрат-ионов.

Для определения хлорид-ионов в исследуемом образце воды добавляли раствор AgNO3 в среде азотной кислоты. Раствор слабо помутнел. Это показывает, что ионы хлора содержаться в малом количестве.

Для определения ионов ртути (Hg2+) добавляли раствор SnCl2. Наблюдали выпадение белого осадка, что говорит о содержании ионов ртути в воде.

В виде дождя огромная масса пресной воды выпадает на землю. Как можно использовать этот дефицитный продукт? В каких областях это целесообразно, а в каких опасно и вредно? Можно ли пить дождевую воду, собранную с крыши? Существует много разногласий о пользе и вреде дождевой воды в наши дни. Дискуссии на эту тему не прекращаются, а доказательства и пользы ее, и вреда появляются с завидной регулярностью.

По своей природе дождевая вода – это капли, которые образуются в результате таяния ледяных кристаллов и переохлажденной воды в дождевых облаках. В облака они собираются, испаряясь с поверхности морей, океанов, рек и озер в солнечную и теплую погоду. В процессе формирования и движения к земле водные массы собирают в себе множество элементов, как ценных и полезных, так и вредных.

Оросительная система на земле продумана гениально и отлично работает. Это проявляется в том, что дождь выпадает в виде небольших капель, постепенно напитывающих поверхность земли, а не всей своей массой обрушивается на небольшой участок. Растения с благодарностью воспринимают дождевую воду. Это проявляется быстрым ростом и крепостью стволов, листвы и травы. Даже комнатные растения лучше поливать дождевой водой, собранной специально для этого. Реакция будет заметна сразу, в сравнении с водой из крана, даже отстоянной.

Состав

Наравне с пользой, есть и вред дождевой воды. Состав ее существенно различается в зависимости от места, где выпадают осадки. Он может быть очень вредным в крупных промышленных центрах и городах и полезным в экологически чистых районах.

Капли дождя впитывают в себя содержащиеся в воздухе микроэлементы. В городах и промышленных центрах, а также вблизи вредных производств дождь может быть даже кислотным, что представляет опасность для здоровья. Попадание под такой дождь опасно выпадением волос и токсичным отравлением организма. Мыть голову, посуду, поливать растения такой жидкостью, конечно, нельзя, так как в ней содержится большой процент серной и азотной кислот.

В процессе падения капель дождя из тучи они впитывают содержащиеся в атмосфере элементы, а это могут быть не только вредные газы, частицы пыли и результаты продуктов горения, но и ионы тяжелых металлов и многие другие вредные химические элементы. При попадании этих частиц в организм человека последствия могут быть самыми непредсказуемыми.

Обратите внимание! Исходя из вышеизложенной информации, логический вывод таков, что употреблять в пищу дождевую воду без крайней необходимости нельзя.

Теоретически в горных районах или местностях, далеких от крупных городов и вредных предприятий, это и было бы возможно, если бы не риск того, что тучи могут перемещаться на огромные расстояния. Что за состав воды выпадает в виде дождя даже в благополучном экологически районе, никому не известно.

Если прокипятить дождевую воду, больше вероятности получить в итоге неопасный продукт, но тяжелые радиоактивные металлы не выводятся из состава жидкости даже при кипячении. Так что играть в такую лотерею со своим здоровьем не стоит.

Можно ли мыться дождевой водой

Раньше существовали рецепты красоты, которыми пользовались модницы и просто желающие выглядеть свежо и привлекательно. Одним из таких рецептов было умывание по утрам дождевой водой. Многие отмечали эффект от таких процедур в прекрасном цвете лица и подтянутой коже. Такая жидкость, и правда, гораздо мягче по составу своего водопроводного аналога. Можно ли мыться дождевой водой, например, в бане в наши дни?

В современном мире существуют проверенные и безопасные косметические средства, которые однозначно принесут пользу, а не вред. Экология в прежние времена не представляла такой опасности, как сейчас. Что было полезным 100 лет назад, сегодня может быть губительным для человека. Использовать дождевую воду для мытья в бане тоже не стоит.

Способы сбора дождевой воды также не отличаются чистотой процесса. При собирании ее с крыш и водостоков вся осевшая до дождя пыль и копоть попадают в резервуары и перемешиваются с водой в немалых пропорциях.

Польза применения

Несмотря на опасность, дождевую воду применяют для некоторых целей. Основные области такие:

• стирка белья;
• полив растений;
• мытье посуды;
• смыв в туалете.

Многие приверженцы народной медицины и рецептов советуют использовать воду для косметических целей, но большинство ученых и научных данных опровергают эти утверждения. Стирка белья является хорошим вариантом использования дождевой воды. Главная сфера применения дождевой воды – полив.

Важно! Нельзя собирать дождевую воду с крыши из асбестовой черепицы или меди.

Сбор воды во время дождя поможет сэкономить водные ресурсы и будет безопасен, если направлять жидкость для смыва в канализацию отходов жизнедеятельности, мыть садовые принадлежности. Собирать дождевую воду можно с помощью водосточных труб с очищенных от мусора крыш.

В чем заключается вред

О вреде кислотных дождей написано немало литературы, а о бедственном положении экологии на планете говорится различными фондами и организациями ежедневно. Вред от использования дождевой воды может проявляться в отравлении человеческого организма, в аллергических реакциях, в непредсказуемых последствиях от употребления. Возможная польза не уравновешивается опасностью.

Вариантом для использования дождевой воды является сделанный в лаборатории анализ, который покажет, можно ли использовать именно этот собранный материал для конкретных заявленных целей. Но этот анализ нужно будет проводить каждый раз после собранного «урожая».

Оптимально использовать дождевую воду для растений, комнатных или садовых. Для человека использовать дождевую воду в любых целях без предварительного исследования представляется опасным. Польза от бесконтрольного применения сомнительна, а вред, который может быть нанесен, – реален и очевиден. Современная реальность диктует свои условия для существования, которые не стоит игнорировать.

В условиях растущего дефицита водных ресурсов все большую ценность приобретают альтернативные источники пресной воды, пригодной для использования в хозяйственно-питьевых целях. Таковыми являются родники и атмосферные осадки. А в реалиях нашей жизни, где техногенные катастрофы и террористические акты случаются с удручающей частотой, они могут стать единственным источником безопасной пресной воды.

Запасы пресной воды

На сегодняшний день запасы воды в мире находятся на уровне 1,4 млрд км 3 , из которых только 3 % приходится на пресную воду - 35 млн км 3 . Из этого объема 24 млн км 3 практически недоступны для использования, потому как существуют в форме ледников и ледяного покрова. По оценкам специалистов, лишь 0,77 % мировых запасов воды приходится на подземные, поверхностные (озера, реки, болота и т. д.) воды, содержится в растениях и атмосфере. Как и ископаемые виды топлива, эти водные ресурсы планеты накапливаются медленно и не являются возобновляемыми. В качестве возобновляемых ресурсов пресной воды можно рассматривать только атмосферные осадки, объем которых оценивается в пределах 110 300 км 3 /г. Из них 69 600 км 3 /г. возвращаются в атмосферу в результате испарения и транспирации. Суммарный глобальный сток воды достигает 40 700 км 3 /г. С учетом географического положения и периодически возникающих природных катаклизмов доступный объем стока сокращается до 12 500 км 3 /г.

Запасы пресной воды на нашей планете распределены весьма неравномерно . Причем их объемы подвергаются заметным сезонным колебаниям. Возобновляемая часть запасов пресной воды, представленная в основном поверхностными водами, также распределена неравномерно. По оценкам специалистов, при объеме ресурсов пресной воды на душу населения на уровне 1700 м 3 /г. в стране возникает периодический или региональный дефицит воды. В странах, где этот показатель не превышает 1000 м 3 /г., дефицит воды становится препятствием для экономического развития и вызывает деградацию природной среды. В «благополучных» странах объем ресурсов пресной воды на душу населения имеет следующие значения: 87 255 м 3 /г. - Канада, 42 866 м 3 /г. - Бразилия, 31 833 м 3 /г. - Россия. В «неблагополучных» странах показатели следующие: 58 м 3 /г. - ОАЭ, 59 м 3 /г. - Саудовская Аравия, 330 м 3 /г. - Израиль, 723 м 3 /г. - Египет, 1293 м 3 /г. - Иран, 1411 м 3 /г. - Индия, 1912 м 3 /г. - КНР.

Итак, количество доступной пресной воды на планете ограничено, а во многих странах ее объем угрожающе мал. При этом вода из поверхностных источников характеризуется разной степенью загрязненности, обусловленной сбросом неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, а также воздействием различных антропогенных факторов. Употребление такой воды без должной очистки для хозяйственно-питьевых нужд связано с определенным рисками и во многих случаях недопустимо. Вода из подземных источников является более чистой. До сих пор артезианская, колодезная и родниковая вода используется без какой-либо обработки. Однако загрязненность и этих ресурсов постоянно возрастает. Кроме того, повсеместно отмечается чрезмерный водозабор, приводящий к истощению запасов подземных вод.

В условиях растущего дефицита пресной воды не удивляет желание общества вовлечь в переработку поистине неисчерпаемые запасы соленой и солоноватой воды, а также большие объемы сточных вод . Технология опреснения морской воды уже получила значительное распространение. Уровень современных технических разработок позволил ввести в эксплуатацию многочисленные опреснительные установки, производительность некоторых из них огромна. В целом ряде стран Ближнего Востока опресненная вода составляет существенную часть общего объема водопотребления. Но, безусловно, и здесь есть минусы.

Производство опресненной воды - процесс довольно энергоемкий и, кроме того, порождает проблемы антропогенного воздействия на окружающую среду. Также в процессе опреснения из соленой воды удаляется не только избыточное содержание соли, но и многие полезные микроэлементы. Поэтому перед использованием для хозяйственно-питьевых нужд состав опресненной воды приходится корректировать. При этом данные, основанные на результатах долговременных исследований потенциальных рисков, связанных с потреблением такой, по сути, «сконструированной» воды, отсутствуют.

Аналогичная ситуация характерна и для очищенных сточных вод . Существуют технологии, позволяющие получать из этого источника воду любой требуемой чистоты. Однако приходится считаться с затратами и вторичным загрязнением окружающей среды при очистке сточных вод. Очевидно также, что в результате мы получаем не природную воду, а продукт промышленного производства.

Таким образом, в настоящее время для питьевых целей может быть использована поверхностная вода (речная и озерная), подземная вода (артезианская, колодезная и родниковая), опресненная вода (в основном из морской воды) и регенерированная из сточных вод. При этом без предварительной подготовки с определенными предосторожностями можно пить, пожалуй, только воду из подземных источников.

Таблица 1. Потребление питьевой воды в мире

Источник	Сельское население, млн человек	Городское население, млн человек	Всего, млн человек
Централизованное водоснабжение домовладений
Общественные колонки, колодцы и др.
Скважины
Дождевая вода
Шахтные колодцы
Доставка цистернами
Поверхностная вода

Дождевая вода

Еще несколько десятков лет назад сбор дождевой воды для различных целей был весьма распространен. Однако в последние десятилетия использование дождевой воды заметно снизилось. Исключение составляют засушливые регионы.

Дожди позволяет пополнять запасы воды непосредственно в домовладении и использовать ее для питьевых и других целей. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) характеризует атмосферные осадки как источник улучшенной питьевой воды, которой в настоящее время пользуются миллионы людей. При этом их число, по данным ВОЗ и Детского фонда ООН (ЮНИСЕФ), удвоилось с 1990 г. Кроме того, дождевая вода широко используется для полива на приусадебных участках и рассматривается в качестве важного фактора обеспечения пищевой безопасности различных групп населения.

Однако с использованием дождевой воды для питьевых нужд связаны определенные риски, которым в наибольшей мере подвержены пожилые люди, дети и люди с ослабленной иммунной системой. Химическое загрязнение и бактериальное заражение дождевой воды в той или иной мере отмечается практически во всех случаях. Как правило, это обусловлено движением капель дождя через загрязненный воздух, а также состоянием поверхности сбора и емкостей для хранения. Качество дождевой воды зависит от следующих факторов :

• геометрические параметры крыши здания (форма, размеры, наклон);
• состояние кровельных материалов (химический состав, шероховатость, защитное покрытие, возраст);
• расположение здания (близость промышленных предприятий);
• метеорологические факторы;
• уровень загрязненности атмосферного воздуха в регионе.

Содержание в дождевой воде неорганических катионов и анионов в основном связано с загрязнением воздуха автомобильными выхлопами и выбросами промышленных предприятий и носит в большей степени локальный характер. В таблице 2 представлена информация о химическом составе дождевой воды, отобранной в таких странах, как Австралия, Южная Корея, КНР, Таиланд, Мексика, ЮАР, Греция, Турция.

Таблица 2. Химический состав дождевой воды

Вещество		Вещество		Вещество
Fe , железо	до 0,08 мг/л	Sb , сурьма	до 0,1 мкг/л	Cu , медь	до 0,05 мг/л
Pb , свинец	до 0,04 мг/л	Sr , стронций	до 0,03 мг/л	Zn , цинк	до 0,6 мг/л
Cr , хром	до 0,01 мг/л	V , ванадий	до 0,002 мг/л	Ca , кальций	до 15,0 мг/л
Al , алюминий	до 0,3 мг/л	Mn , марганец	до 0,01 мг/л	Na , натрий	до 11,2 мг/л
Ba , барий	до 0,01 мг/л	Cd , кадмий	до 0,9 мкг/л	K , калий	до 8,5 мг/л
Co , кобальт	до 0,7 мкг/л	B , бор	до 0,05 мг/л	Mg , магний	до 1,1 мг/л
NН 4 + , аммоний	до 0,06 мг/л		до 1,2 мг/л		до 0,27 мг/л
	до 70,0 мг/л	сульфаты	до 15,6 мг/л		до 14,1 мг/л

Кстати

Анализ проб дождевой воды, взятых в Стамбуле (Турция), позволил сделать вывод о происхождении обнаруженных в ней тяжелых металлов (Cr, Co, Ni, V, Pb) на предприятиях Западной Европы и России.

Уровень загрязненности дождевой воды зависит от интенсивности осадков и интервалов между их выпадением. Ряд исследователей отмечают повышенное содержание тяжелых металлов в дождевой воде после окончания продолжительных засушливых периодов. Органические загрязняющие вещества переносятся воздушными потоками на гораздо большие расстояния. Однако данных о сколько-нибудь значительных концентрациях, например, гербицидов и пестицидов в дождевой воде не имеется. В концентрациях ниже предельно допустимых отмечается наличие таких гербицидов, как 4-хлорфеноксиуксусная кислота, атразин, симазин и диурон.

Крыши зданий, водосточные трубы и сборные емкости также могут быть источником загрязнения дождевой воды. Если кровля покрыта защитными свинецсодержащими или акриловыми красками, дождевую воду для питья использовать не рекомендуется. Стекающая с оцинкованного кровельного покрытия дождевая вода может содержать от 0,14 до 3,16 мг/л цинка. В воде, стекающей с асбоцементных покрытий, его содержание находится в пределах 0,001–0,025 мг/л. Есть и другого рода данные, свидетельствующие о меньшем загрязнении дождевой воды, стекающей с оцинкованного листового покрытия, чем в случае использования пористых керамических плиток или деревянных покрытий. Стекающую с крыш воду собирают в наземные или заглубленные емкости, которые, как правило, изготавливают из кирпича, пластика, дерева, металла или бетона. Из-за выщелачивания карбоната кальция более высокое значение рН наблюдается в дождевой воде, собираемой в бетонные емкости (до 7,6). В стальных емкостях уровень рН колеблется в пределах 5,9–7,2.

Источником бактериального заражения дождевой воды служат находящиеся на кровле экскременты белок, кошек, крыс, птиц и других животных. Вместе с различными органическими веществами и содержащимися в них патогенными микроорганизмами они смываются дождями в сборные емкости. В большинстве случаев дождевая вода, не прошедшая этап подготовки, непригодна для питья. В ходе одного из исследований в дождевой воде и экскрементах птиц и кошек, отобранных с поверхности крыш, были выделены аналогичные биохимические и фенотипные профили штаммов Escherichia coli . По результатам анализа проб, взятых в Новой Зеландии, Нигерии, США, Австралии, Дании, в дождевой воде выявлены следующие патогенные бактерии: Aeromonas spp., Salmonella spp., Cryptosporidium spp., Cryptosporidium parvum, Pseudomonas spp., Shigella spp., Vibrio spp., Giardia spp., Legionella spp., Campylobacter spp., Mycobacterium spp.

Известен ряд эпизодов, связанных с заболеваниями, вызванными употреблением для питья дождевой воды. Чаще всего в научной литературе встречается описание случаев гастроэнтерита. Сообщается и о нескольких случаях заболевания кампилобактериозом, в качестве основной причины которого рассматривают находящиеся на крышах птичьи гнезда. Известно о тяжелом случае заболевания туристов на Виргинских островах (США) так называемой болезнью легионеров. По симптомам она похожа на пневмонию. Именно это заболевание послужило причиной гибели в очень короткий срок 29 делегатов съезда Американского легиона в штате Пенсильвания в 1976 г. Позже было зарегистрировано еще несколько случаев, носивших характер эпидемии. Спустя некоторое время были определены бактерии, вызывающие эту форму пневмонии, - Legionella pneumophila . Идеальной средой для их существования и размножения считались системы кондиционирования воздуха и вентиляции. На Виргинских островах туристы останавливались в отеле, где для питья использовали воду из системы сбора дождевой воды. В ходе эпидемиологического расследования бактерии Legionella premophilia были выделены в организмах пациентов, в сборных емкостях дождевой воды, в кранах горячей и холодной воды. После этого случая воду в системе питьевого водоснабжения стали хлорировать. Зарегистрированы и случаи заболевания людей, пивших дождевую воду, сальмонеллезом. При этом, как отмечают некоторые исследователи, истинные масштабы рисков, связанных с потреблением дождевой воды, едва ли на сегодняшний день можно представить, поскольку далеко не все, пившие дождевую воду и пострадавшие от кишечных инфекций, обращались за врачебной помощью. Кроме этого, при проведении эпидемиологических расследований дождевая вода зачастую не принимается во внимание как потенциальный источник инфекций.

Очистка и обеззараживание дождевой воды

Ведущие международные и национальные общественные организации предостерегают от непродуманного использования дождевой воды. Так, ВОЗ категорически не рекомендует употреблять для питья необработанную дождевую воду, а, по данным Американской ассоциации водоснабжения и водоотведения, в ряде случаев вспышки передающихся через воду инфекционных заболеваний объясняются использованием дождевой водой в хозяйственно-питьевых целях.

Тем не менее исходная дождевая вода по многим показателям выгодно отличается от воды, добываемой из поверхностных источников . Необходимо лишь учитывать, что не осталось уже природных ресурсов, пригодных для употребления без предварительной обработки. Поскольку объемы использования дождевой воды сравнительно невелики, разного рода исследования, которым она подвергается, носят эпизодический характер, а законодательная база, регламентирующая ее потребление, отсутствует. Систематическое использование дождевой воды для хозяйственно-питьевых нужд характерно лишь для регионов с явным дефицитом водоснабжения. Правда, дефицит качественной питьевой воды постепенно становится повсеместным. Кроме того, в современных реалиях, когда техногенные катастрофы и террористические акты происходят с удручающей частотой, высока вероятность возникновения ситуаций, когда атмосферные осадки могут оказаться единственным доступным и сравнительно безопасным источником пресной воды.

Очевидно, что данным источником водоснабжения пренебрегать ни в коем случае нельзя: дождевая вода доступна практически всем и почти везде. В такой ситуации способы ее эффективной и экономичной обработки приобретают первостепенную значимость. Условно их можно разделить на две группы:

1) обработка в сборной емкости;

2) отведение из сборной емкости для обработки по специальной схеме.

Простейшим приемом является кипячение . Из числа более сложных и, разумеется, затратных способов распространение получили хлорирование, медленная песчаная фильтрация и обеззараживание солнечным светом.

Для получения очищенной дождевой воды первым делом нужно оборудовать сборную емкость решеткой для отделения мусора и фильтром тонкой очистки, защищающими от механических загрязнений. Кроме того, необходимо принять меры, чтобы предотвратить попадание в сборную емкость первой после начала дождя партии воды, поскольку именно с ней с крыши смываются накопившиеся загрязнения. Установка автоматических отводящих перегородок для удаления первых 1–2 мм осадков не представляет большой технической проблемы. Таким путем можно значительно снизить уровень загрязненности собранной дождевой воды. При удалении первых 5 мм осадков вода будет соответствовать гигиеническим нормативам по мутности и содержанию свинца. Можно обратиться и к совсем простому приему, не требующему технических решений: собирать дождевую воду через 5–10 минут после начала дождя.

Использование дождевой воды в системе горячего водоснабжения получило распространение в Австралии. Считается, что температура выше 60 °С достаточна для термической инактивации бактерий. В бытовых условиях в результате кипячения можно получить безопасную в отношении бактериального заражения дождевую воду. Однако, если мы говорим о больших объемах воды, этот способ является затратным.

Хлорирование позволяет инактивировать большинство патогенных микроорганизмов, за исключением ооцист, Cryptosporidium parvum и микобактерий. Хлорировать дождевую воду следует в специальной емкости, поскольку хлор может взаимодействовать с ее конструкционными материалами. Рекомендуемый расход хлора - 0,4–0,5 мг/л при продолжительности обработки не менее 15 минут. В Греции применяется практика хлорирования в автоцистернах, в которых дождевая вода доставляется потребителю. При длительном хранении хлорированной воды необходимо учитывать возможность повторного загрязнения.

Для медленной песчаной фильтрации используются фильтры, реактор которого состоит из двух частей. В нижней части находятся крупные фракций песка, в верхней - более тонкие. На песчинках в верхней части образуется биопленка, наряду с физической фильтрацией обеспечивающая биологическую обработку воды. Поэтому такие фильтры называют песчаными биофильтрами. Фильтр работает в непрерывном режиме, в нем инактивируется от 81 до 100 % бактерий и практически 100 % простейших. Однако при использовании такого метода не уничтожаются вирусы. Иногда в фильтрах используют песок, частицы которого покрыты оксидами марганца и железа. В этом случае достигается удаление 96 % цинка и инактивация 99 % бактерий.

Перспективной с точки зрения оптимального сочетания затрат и качества считается технология солнечного обеззараживания дождевой воды . Суть этого метода довольно проста: наполненные дождевой водой бутылки из полиэтилентерефталата емкостью до 2 литров или стеклянные бутылки раскладывают на освещаемой солнцем горизонтальной поверхности. Для эффективного обеззараживания интенсивность солнечного излучения на протяжении не менее 6 часов должна составлять более 500 Вт/м2. В таких условиях происходит инактивация всех колиформных бактерий при сохранении гетеротрофных. Простота и низкий уровень затрат делают метод солнечного обеззараживания идеальным для регионов с соответствующими погодными условиями. В усовершенствованном варианте данного способа обработки дождевой воды используется прямоугольный солнечный коллектор с отражающими боковыми поверхностями - значительно повышается эффективность обеззараживания даже при умеренном солнечном излучении. Еще большего эффекта можно достичь, понизив рН воды до 5. В бытовых условиях для этих целей подойдет лимонный сок или уксус. Методом солнечного обеззараживания сегодня пользуются свыше 5 млн человек в более чем 50 странах Азии, Африки и Латинской Америки.

Существуют и более сложные схемы обеззараживания, предусматривающие инактивацию ионами серебра, озонирование, ультрафиолетовое облучение, фильтрацию через гранулированный активированный уголь и мембранную фильтрацию. Они предназначены для получения воды высокого качества в больших объемах.

Родниковая вода

Родники представляют собой выходы грунтовых и подземных вод на земную поверхность под влиянием естественных условий. Они зачастую служат источниками поверхностных водоемов, играют важную роль в поддержании водного баланса и сохранении стабильности биоценоза. Водоносные пласты, питающие родники, могут находиться на глубине нескольких десятков метров, что при благоприятных условиях должно исключать их загрязнение. Вода из родников может быть пресной или минерализованной. Во втором случае речь идет об источнике минеральных вод. Проходя через слои песка и гравия, родниковая вода подвергается естественной очистке перед тем, как попасть на поверхность земли, поэтому сохраняет природные качества, структуру и свойства.

Однако в условиях современных реалий и родники могут подвергнуться значительному загрязнению, обусловленному выбросами промышленных предприятий, просачиванием фильтрата полигонов для хранения твердых бытовых отходов и другими антропогенными факторами. Токсические вещества, находящиеся в загрязненной почве в зоне выхода родника, вымываются атмосферными осадками, а затем попадают в родниковую воду. Поэтому ее химические и бактериологические показатели непостоянны. В течение года нередко оказываются превышенными ПДК нитратов (порой в 20 раз), уровень перманганатной окисляемости, нормативы мутности, жесткости, бактериального заражения. Особенно ухудшается качество родниковой воды весной в паводковый период. В это время в ней могут содержаться пестициды, фосфаты, нефтепродукты, тяжелые металлы, диоксины. Множество родников питаются верхними слоями воды, куда легко просачиваются загрязняющие вещества.

Именно по этой причине без соответствующего заключения санитарно-эпидемиологической службы не рекомендуется употреблять родниковую воду из любых источников, прежде всего из источников, расположенных в зонах ведения сельскохозяйственных работ, вблизи крупных населенных пунктов, промышленных предприятий и автомагистралей. Также следует обращать внимание на санитарное состояние территории вокруг родника. На ней не должно быть бытового мусора и самовольно организованных канализационных стоков. Во многих родниках можно ожидать присутствие кишечной палочки, болезнетворных микробов, вызывающих дизентерию, сальмонеллез, брюшной тиф и даже холеру. За небольшим исключением, вода из родников, расположенных в городской черте, для питья непригодна.

Родники в Москве По данным интернет-сайта o8ode.ru из нескольких сотен родников, имеющихся на территории Москвы, требованиям ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая» соответствуют только три: «Святой» в Крылатском (вода гидрокарбонатная, магниево-кальциевая), «Сергий Радонежский» в Теплом Стане (вода хлоридно-сульфатная, магниево-кальциевая), «Царевна-Лебедь» в Покровском-Стрешневе (вода хлоридно-гидрокарбонатная, сульфатная, считается целебной). Однако начнись вблизи данных родников строительные работы - качество воды в них сразу же изменится. Что касается остальных родников, то воду из них перед употреблением следует кипятить или фильтровать. При этом ее природные свойства в той или иной мере будут утрачены.

Выводы

Объемы потребления дождевой воды для хозяйственно-питьевых нужд совершенно несопоставимы с объемами потребления воды из поверхностных или подземных источников. На сегодняшний день только в некоторых развитых (например, Австралия) и развивающихся (страны Африки) государствах с острым дефицитом водных ресурсов существует практика сбора дождевой воды и доведения ее до надлежащего состояния. В условиях обилия водных ресурсов, которые мы можем наблюдать в большинстве регионов России, трудно предположить, что на смену стоящей на углу дома и не использующейся по назначению бочке для сбора дождевой воды придут более совершенные устройства. Вместе с тем современные реалии таковы, что нельзя исключать возможность возникновения обстоятельств - техногенные катастрофы, террористические акты, когда роль дождевой воды возрастет до чрезвычайной . Если система централизованного водоснабжения выйдет из строя, будут приниматься меры по ее восстановлению и обеспечению населения бутилированной водой.

В более тяжелых случаях должно быть организовано снабжение пострадавших средствами для самостоятельного фильтрования и обеззараживания воды, взятой из доступных источников. В ряде стран проводятся учения, во время которых населению разъясняется порядок действий в ситуациях, когда система водоснабжения не функционирует по причине чрезвычайного происшествия. Однако если сложившиеся обстоятельства не позволяют применить отработанные схемы, для получения безопасной воды придется обратиться к подручным средствам. В ситуации, когда в шаговой доступности отсутствует вода из поверхностных источников, колодцев и родников, наступает час дождевой воды. Именно поэтому важно знать, что из себя представляет дождевая вода и как, используя несложные приемы, можно сделать ее пригодной для питья.

Обратите внимание!

Не используемые в течение долгого времени емкости с дождевой водой, размещенные на приусадебных участках, являются прекрасной средой для выведения комаров и размножения болезнетворных микроорганизмов.

Родниковая вода может быть очень чистой и даже целебной. А может содержать химические загрязняющие вещества и болезнетворные микроорганизмы. При этом не стоит слишком доверять расположению родника на отдаленной от населенных пунктов территории с вроде бы нетронутой антропогенным воздействием природной средой. Мы живем на планете, где вода, минуя границы стран, перетекает по сообщающимся сосудам, испаряется, переносится атмосферными потоками на любые расстояния и выпадает в виде осадков. Везде. Значит, и загрязняющие вещества вместе с водой и атмосферными потоками стремятся к равномерному распределению по планете. Поэтому перед использованием родниковой воды необходимо удостовериться в ее безопасности, а для этого привлечь специалистов из соответствующих организаций . Причем контроль качества следует периодически повторять.

Кофман В. Я., старший научный сотрудник Всероссийского института научной и технической информации РАН

Комфорт загородной жизни во многом зависит от коммуникаций, в том числе и от автономной системы водоснабжения. Обычно водозабор происходит из колодца или скважины, находящейся на территории загородного участка, но иногда этой воды не хватает, и приходится находить дополнительные, резервные источники. Один из них – сбор дождевой воды с крыши дома, бани или подсобного помещения.

Преимущества использования дождевой воды

Если загородный дом – постоянное место проживания человека, то для обслуживания его нужд необходимо около 130-160 л чистой воды каждый день. Большое количество жидкости уходит на полив клумб, грядок, газона. Становится понятным, почему дождевая вода никогда не будет лишней.

Вспомним летние души на даче. В большой емкости, поднятой над землей, накапливается вода. Под солнцем она нагревается и становится комфортной для применения в жаркий день. Если немного модифицировать примитивную систему подачи воды, то можно получить обеспечение водными ресурсами не только душа, но и всего загородного дома.

Системы сбора дождевой воды: 1 - датчик уровня воды; 2 - поплавковый фильтр; 3 - контроль за уровнем воды; 4 - центробежный насос; 5 - емкость из полиэтилена; 6 - сифон; 7 - фильтр

Годится ли вода, собранная после дождя, для стирки или даже для принятия душа? Безусловно! По своему химическому составу она гораздо мягче и безопаснее городской водопроводной воды. Достаточное количество кислорода в составе делает ее идеальной для полива растений. Только в одном случае атмосферные осадки могут быть вредными – если неподалеку находится промышленное предприятие или большой город.

Внимание! Воду, собранную после дождя, нельзя использовать для питья или приготовления пищи. Она годится только для технических нужд – стирки, уборки, полива, мытья машины. Либо же ее нужно пропускать через серьезную систему очистки.

Одно из преимуществ дождевого сбора – он практически не требует вложений: необходимо лишь однажды потратиться на установку емкости и прокладку труб. Единственный минус – зависимость от количества осадков. В засушливое лето не приходится рассчитывать на дополнительный источник.

При установке накопительной емкости не стоит забывать о страховке от переизбытка воды. В верхней части резервуара делают отвод, ведущий в канализацию, по которому и стекают излишки

Выбираем подходящую крышу для системы

Не каждая постройка или дом подойдет для сбора воды, так как конфигурация крыши и материал кровельного покрытия влияют на качества жидкости. Плоские крыши рекомендуется сразу исключить по двум причинам:

• дождевые стоки лишены естественного слива;

вода застаивается на поверхности кровли в виде луж, являющихся рассадником бактерий.

На любой покатой крыше можно оборудовать систему сбора воды с помощью конструкции, собранной из желобов, водосточных труб, соединителей и крепежных элементов

Таким образом, система сбора дождевой воды устанавливается на здания, имеющие односкатную или двускатную крышу с некоторым уклоном, оптимальный вариант – от 10° и больше. По крутой крыше вода стекает намного быстрее, следовательно, она не успевает загрязниться.

Внимание! Некоторые кровельные материалы имеют в своем составе вещества, вредные для здоровья человека, - медь, свинец, асбест. Нельзя собирать воду с крыш, покрытых асбестовым шифером или медной черепицей. Желоба и водостоки, содержащие медь или свинец, также исключены.

Современные модульные водосточные конструкции из пластика абсолютно безопасны, к тому же они не только служат для сбора воды, но и являются декоративным элементом здания

Сохранят чистоту дождевой воды глиняная черепица, оцинкованный металл и модифицированный пластик, из которого производят современные водосточные конструкции. Относительно безопасны и битумные покрытия.

Установка системы сбора воды

Для того чтобы вода с крыши попала в трубы, а из них – к точкам разбора в доме и вне его, необходимо продумать систему, в которой предусмотрено первоначальное накопление и последующая разводка. Основными составляющими системы являются накопитель и водопровод.

Монтаж накопительной емкости

Емкость для сбора воды необходима, чтобы поддерживать нужный уровень жидкости в системе. В качестве накопителя дождевой воды можно использовать любой резервуар, изготовленный из безопасного материала: бетона, полиэтилена, оцинкованной стали. Главное свойство материала для производства накопителя – устойчивость, он не должен растворяться в воде и изменять ее химический состав.

Установка накопительной емкости на поверхности земли около дома имеет два преимущества: не нужно рыть специальный котлован и можно использовать воду для полива без применения насоса

Бак для сбора дождевой воды, установленный в грунт, - лучший вариант с эстетической точки зрения. К тому же вода в холодной земле никогда не «зацветет»

Существует несколько способов монтажа накопительной емкости:

• установить непосредственно под водосточными трубами на поверхности земли;
• зарыть в грунт около дома;
• расположить в подвале или подсобном помещении.

Предпочтительным вариантом является помещение резервуара в грунт, так как прохлада препятствует развитию микроорганизмов. Но необходимо учитывать два момента: уровень промерзания почвы и уровень расположения грунтовых вод. Если все условия устраивают, необходимо подобрать емкость. Лучше остановиться на большом объеме (2-3 тысячи литров), чтобы всегда был запас.

Установка накопителя происходит по следующему алгоритму:

• Вырываем котлован. Его размеры должны быть немного больше, чем габариты накопителя.
• На дне ямы устраиваем песчаную подушку толщиной 20 см.
• Опускаем емкость для воды.
• Засыпаем пустоты со всех сторон от емкости песком.
• Устанавливаем трубы и насос.
• Закрываем горловину резервуара крышкой.

Когда наступают холода, стоит позаботиться о сохранности системы до следующего сезона. Насос следует достать, почистить и оставить на хранение в теплом помещении, а крышку емкости плотно запечатать и засыпать сверху толстым слоем песка, тем самым защитив от промерзания.

Вместо одного большого резервуара можно поместить в грунт несколько емкостей, соединенных между собой трубами. Продумав систему фильтрации воды, есть возможность устроить дополнительную очистку

Устройство водопровода

Чтобы вода попадала из водостока в емкость, а из нее в дом, необходимо проложить трубопровод. Отлично подходят стандартные ПВХ изделия для наружной прокладки. С крыши в резервуар вода попадает естественным путем, так как он находится ниже, но подача в дом осуществляется принудительно, то есть при помощи насоса. Если используется центробежный насос, то место его установки должно быть рядом с накопительной емкостью – как можно ниже.

Погружной насос небольшого размера также подойдет.

Внимание! Установка насоса на поверхности воды обеспечивает ее чистоту, так как на дне резервуара со временем накапливается осадок.

Правильный уход за оборудованием

Для использования дождевой воды в доме она должна быть как минимум чистой, поэтому требуется нечастый, но обязательный присмотр за системой. Например, следует защитить от мусора и пыли, которые скапливаются на крыше, дождевые стоки, попадающие в накопительную емкость. Первый дождь после длительной засухи служит своего рода «мойкой» для крыши и водостоков. Грязь вместе с первыми потоками воды устремляется с крыши в желоба и трубы, поэтому водоприемник, ведущий к резервуару, на некоторое время нужно просто отсоединить. Примерно через час пойдет чистая вода – трубу можно вернуть на место.

Многие современные водосточные конструкции изначально снабжены устройствами для задержки крупного мусора: сеточками с мелкими ячейками, которые располагаются вдоль желобов и в местах соединения с трубами

Также для очистки воды от крупного мусора и листьев на протяжении всей системы устанавливают фильтры грубой очистки в виде решеток и корзинок-сеточек. По мере засорения фильтры необходимо прочищать.

Установив систему сбора дождевых стоков в загородном доме, вы получите дополнительный источник воды, а это еще один шаг к комфортной жизни.

Дождевая вода , если собирается и хранится правильно, может пригодиться дома и в саду, что поможет уменьшить расходы, которые несем при использовании централизованного водоснабжения. Для чего может пригодиться дождевая вода?

Дождевая вода может нам пригодиться и про это знают все у кого есть приусадебный участок. Его содержание, в жаркие летние дни, может отразиться на нашем кармане – за растениями надо не только ухаживать, но и поливать. Для этой цели идеально подойдет дождевая вода, которую можем хранить рядом с домом. Не должна, для этих целей, использоваться стандартная бочка, установленная под желобом водостока, в игру вступают другие возможности, более эстетические, скрытая под землей емкость с осадками, или . Этот последний способ будет наиболее декоративным для нашего приусадебного участка.

Воду в саду можем использовать не только с целью полива растений. Кроме этого, любая работа по техническому обслуживанию, может осуществляться с ее применением. При помощи мойки высокого давления и резервуара, заполненного дождевой водой, можем помыть или наш автомобиль, или фасад здания, или садовую дорожку.

Использование дождевой воды в доме

С успехом можно использовать в домашних условиях. Тут также можем сэкономить, применяя ее для мытья посуды, умывания, уборки. Еще можно применять дождевую воду в домашней стиральной машине – однако для этого необходима система циркуляции воды, оборудованная насосом. И в этом случае важно, чтобы вода в нашем резервуаре была хорошо очищена при помощи продуктивного и эффективного фильтра. Но стоит помнить о том, что собранная дождевая вода не отвечает требованиям, которым должна отвечать питьевая вода – дождевую воду не стоит использовать как питьевую – она не пригодна для этого.

Для сбора дождевой воды можно соорудить резервуар собственными силами, или воспользоваться рекомендациями, почерпнутыми из профессиональной литературы. Для того чтобы было возможно собранную в резервуары дождевую воду, требуется соответствующая система.

Если у Вас есть что-то добавить, пожалуйста обязательно оставьте свой комментарий .