В настоящее время для оценки качества воды используются различные показатели: органолептические, химические, бактериологические, биологические, гельминтологические и др.
а) Органолептические показатели. К органолептическим показателям, с помощью которых производится определение физических свойств воды, относятся: прозрачность, цветность, запах, вкус.
Прозрачность зависит от количества и состава находящихся в воде взвешенных частиц. Она может ухудшаться за счет попадания в водоемы фекально-хозяйственных и производственных сточных вод, а также дождевых и талых, которые несут с собой большое количество взвешенных частиц почвы с поверхности окружающей территории. Считают, что ухудшение прозрачности воды имеет существенное значение с эпидемиологической точки зрения, так как такая вода может стать причиной возникновения кишечных инфекций. Прозрачность воды определяется при помощи специального шрифта Снеллена, который читают через столб воды, налитой в цилиндр. Выражается в сантиметрах.
Цвет воды зависит часто от природных условий. Воды болотистого происхождения (особенно торфяных болот) имеют гамму оттенков от слабо желтого до коричневого, что зависит от содержания в ней гуминовых веществ. Коллоидные соединения железа придают воде желтовато-зеленоватое окрашивание. Микрофлора и микрофауна, особенно водоросли в период цветения, придают воде ярко-зеленый, бурый и другие окраски, Самую разнообразную окраску вода приобретает в результате стока вод промышленных предприятий.
Цветность воды определяют колориметрически при помощи стандартной шкалы и выражают в градусах.
Запах может быть различным: болотный (при разложении растительных органических веществ); гнилостный (от разлагающихся нечистот и отбросов), свежей травы, землистый, зловонный и др.
Вкус может быть неприятным, если в воду попадут бытовые сточные воды и находящиеся в них примеси загнивают. Различный специфический привкус часто придают воде производственные стоки. Природные воды иногда имеют своеобразный вкус, что связано с условиями их формирования: соленый привкус придают воде хлориды, горький— сернокислый магний, вяжущий — сернокислый кальций и др.
Запах и вкус определяют органолептически и оценивают в баллах по пятибалльной системе.
Активная реакция воды рН зависит от присутствия в ней ионов Н и ОН. Обычно она колеблется в пределах 6,8—8,5.
Температура воды в интервале 7—11° является наиболее благоприятной для организма человека. В открытых водоемах она меняется в соответствии с изменением температуры воздуха. Подземные воды имеют более постоянную, сравнительно низкую температуру, колебания которой свидетельствуют о возможности подтока поверхностных вод.
Плотный или сухой остаток характеризует общую минерализацию воды.
б) Химические показатели. К этой группе относятся различные химические вещества. Одни из них оказывают вредное влияние на организм человека, другие позволяют косвенно судить о загрязнении воды органическими веществами и тем самым определить степень эпидемиологической опасности воды. Среди веществ, указывающих на загрязнение воды органическими веществами, наибольшее значение имеет определение азотсодержащих веществ (аммиака, нитритов, нитратов).
Аммиак образуется в начальной стадии разложения попавших в воду веществ органического происхождения. Его наличие даже в виде следов вызывает подозрение, что в воду попали свежие нечистоты человека и животных. И с этой точки зрения он является косвенным показателем, указывающим на заражение воды микробами. Вместе с тем его находят в болотистых, торфяных водах, а также в железистых грунтовых водах. Естественно, что в этом случае он не имеет санитарно-показательного значения.
Нитриты (соли азотистой кислоты) могут быть также различного происхождения. Дождевые воды почти всегда содержат азотистую кислоту в количестве 0,01—1,7 мг/л. Нитриты могут образоваться в результате восстановления нитратов денитрифицирующими бактериями, а также при нитрификации аммиака. В последнем случае они приобретают большое санитарно-показательное значение и их наличие указывает на то, что аммиак, образовавшийся в воде в результате разложения органических веществ, начал подвергаться минерализации. Следовательно, наличие нитритов в воде свидетельствует о недавнем загрязнении ее органическими веществами животного происхождения.
Нитраты (соли азотной кислоты) обнаруживаются в незагрязненных водах болотистого происхождения, но они могут оказаться в воде как продукт минерализации аммиака и нитритов, образовавшихся в результате гниения органических отбросов. Наличие только нитратов при отсутствии нитритов и аммиака указывает на давнее, возможно случайное, однократное загрязнение воды фекалиями человека и животных. Если одновременно с нитратами в воде присутствуют аммиак и нитриты, это является серьезным признаком постоянного и длительного загрязнения воды. В связи с тем что в настоящее время установлена роль нитратов воды в возникновении метгемоглобинемии, особенно у Детей, этому показателю придается большое значение.
Практически азотсодержащие вещества определяются колориметрически при помощи фотоэлектроколориметров или методом объемной колориметрии.
Хлориды являются ценным санитарным показателем. Они всегда содержатся в моче и кухонных отбросах, а следовательно, если их находят в воде, возникает подозрение о загрязнении ее хозяйственно-бытовыми сточными водами. Однако они могут оказаться и в грунтовой воде, так как, фильтруясь через почву, содержащую хлористый натрий, она обогащается хлоридами. Хлориды определяются методом аргентометрического титрования.
Определенное значение при оценке качества воды играет окисляемость — показатель, характеризующий количество находящихся в воде легко окисляющихся органических веществ. Так как непосредственное определение в воде органических веществ является методически сложным, то о них судят косвенно, по количеству кислорода, пошедшему на их окисление в 1 л воды. Следовательно, этот показатель дает общее, условное представление о количестве органических загрязнений. Практически окисляемость определяется методом перманганометрии.
Жесткость воды обусловливается наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Различают: общую жесткость, зависящую от растворенных солей угольной, соляной, азотной, серной и фосфорной кислот; устранимую (или карбонатную), обусловленную присутствием бикарбонатов, которые при кипячении выпадают в виде белого осадка; неустранимую (или постоянную), зависящую от солей, не выпадающих в осадок при кипячении.
Определение жесткости воды продиктовано необходимостью учета хозяйственно-бытовых интересов населения, которое избегает пользоваться жесткой водой, прибегая даже в ряде случаев к сомнительному в санитарном отношении водоисточнику, но с мягкой водой. Это объясняется тем, что в жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, ухудшается качество чая, затрудняется стирка белья, при мытье наблюдается раздражение кожи вследствие образования нерастворимых соединений в результате замещения в мыле натрия кальцием или магнием.
Как показали исследования последних лет, непосредственного влияния на организм человека повышенная жесткость воды не оказывает. Определяется общая жесткость путем комплексометрического титрования. Выражается жесткость в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды.
Помимо этих показателей, при оценке качества воды открытых водоемов применяются определение биохимической потребности кислорода (БПК5 — пятисуточная проба), величина растворенного кислорода и некоторые другие.
Что касается определения химических веществ, оказывающих непосредственно вредное влияние на организм человека, то оно производится в том случае, если имеется подозрение на наличие в воде того или иного токсического вещества или группы веществ. Полученные результаты сравнивают с установленными санитарным законодательством предельно допустимыми концентрациями (ПДК) вредных веществ в воде.
в) Санитарно-бактериологические показатели качества воды. Непосредственное обнаружение в воде возбудителей инфекционных заболеваний является затруднительным в виду того, что методы выделения патогенных микроорганизмов, особенно вирусов, сложны и не позволяют в короткий срок дать заключение об эпидемиологической характеристике воды. Поэтому санитарно-бактериологическая оценка производится по косвенным показателям, которыми являются: 1) микробное число и 2) содержание кишечной палочки. Оба эти показателя общеприняты на основе длительных наблюдений, свидетельствующих о том, что чем сильнее загрязнена вода, тем больше в ней сапрофитной и кишечной микрофлоры и, наоборот, чем меньше она загрязнена (особенно выделениями человека и хозяйственно-бытовыми сточными водами), тем меньше в этой воде число микробов и, в частности, кишечных палочек и, следовательно, тем слабее выражена возможность возникновения инфекционных заболеваний при употреблении такой воды.
Микробное число (общее количество микробов в 1 мл воды) является ориентировочным показателем, поскольку подсчитываются все находящиеся в пробе микробы без их идентификации; оно указывает на загрязнение воды любой сточной жидкостью, отбросами и т. д., которые не гарантированы от содержания в них патогенных бактерий.
Обнаружение кишечной палочки в воде имеет большое санитарно-показательное значение. Это связано с тем, что местом естественного обитания ее является толстый кишечник человека и животного. Во внешнюю среду она может попадать только с испражнениями. Следовательно, обнаружение кишечной палочки в воде свидетельствует о загрязнении ее фекалиями, в которых могут находиться, помимо B. coli, патогенные бактерии кишечной группы — возбудители брюшного тифа, дизентерии, паратифов. Кишечная палочка называется показателем фекального загрязнения воды.
Для того чтобы выяснить степень эпидемиологической опасности воды в отношении кишечных инфекций, необходимо установить интенсивность фекального загрязнения воды, т. е. определить количество кишечных палочек в воде, так как чем больше B. coli в воде, тем сильнее она загрязнена фекалиями. Количественно наличие кишечной палочки характеризуется двумя показателями:
а) коли-титр — наименьшее количество воды (в миллилитрах), в котором содержится одна кишечная палочка,
б) коли-индекс — количество кишечных палочек в 1 л воды.
В последние годы некоторые авторы предлагают использовать для санитарно-бактериологической оценки воды, помимо кишечной палочки, фекальный стрептококк, Clostridium perfringens Welenii, бактериофаг. Разрабатывается метод обнаружения патогенных бактерий кишечной группы при помощи гаптена (неспецифического антигена) и др.
При исследовании воды водоисточников, особенно открытых водоемов, большое значение приобретают некоторые другие показатели и приемы.
Так, при исследовании воды в водоисточниках, особенно в открытых водоемах, большое значение имеет санитарно-топографическое обследование, задачей которого является обнаружение на площади водосбора, который питает водоем, факторов, могущих ухудшить качество воды. Изучается рельеф местности, состав почвы, наличие лесных массивов. Характеризуется размещение населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственное использование территории. Особое значение имеет изучение степени заселения территории, так как чем выше плотность населения, тем больше образуется отбросов органического происхождения и тем реальнее возможность попадания их в водоем и возникновения водных эпидемий. Необходимо получить сведения об использовании водоема в народнохозяйственных целях, обратив особое внимание на водный транспорт и рыбное хозяйство, на использование водоемов в спортивных целях, на заболеваемость населения данного района. Большое значение имеют гидрометрические измерения (глубина, скорость течения, расход воды и т. д.).
Существенную роль играет биологический анализ, так как известно, что в водоеме большие количества водных растений и животных влияют на качество воды. В силу этого водная флора и фауна используются в качестве показательных организмов, чувствительно реагирующих на изменение условий жизни водоема. Эти биологические организмы называются сапробными (sapros — гнилостный). Существуют четыре зоны сапробности (полисапробная, α-мезосапробная, β-мезосапробная и олигосапробная). Каждой из них соответствует определенная флора и фауна, а также степень содержания кислорода в воде.
Обнаружение яиц гельминтов и цист кишечных простейших также имеет большое эпидемиологическое и санитарно-гигиеническое значение.
Большое значение приобрело в последние годы исследование воды на содержание радиоактивных веществ.