Нитриты и нитраты в сточной и питьевой воде: нормы, определение, классы опасности

Нитраты и нитриты – это производные азотных соединений, содержащиеся в воде, овощах, продуктах питания. При небольшом количестве не представляют опасности, однако, при превышении нормы могут стать причиной неприятностей со здоровьем.

Азот, его ионы и соединения

Азот составляет около 78% окружающего нас воздуха. Азот – самый распространенный химический элемент на Земле. Соединения азота – это различные оксиды азота (бурый газ, веселящий газ и др.), нитриды (например, аммиак), азотная, азотноватистая и азотистая кислоты, производные азотной кислоты – нитраты. Азот в соединениях образует  вещества как органической, так и неорганической химии.

Поскольку свободный азот (N₂) в естественных условиях почти не вступает в реакции, почти все получаемые соединения азота производят в лабораторных и промышленных условиях.

А вот ионы азота активно вступают в химические реакции. Многие соединения азота образовываются естественным путем, например, в результате разложения белковых веществ – бытового мусора, фекалий животных.

Нитраты и нитриты – что за показатель?

Нитраты – это соли азотной, а нитриты – азотистой кислоты. Нитраты известны больше под названием «селитра». Это довольно распространенное удобрение в сельском хозяйстве. Нитриты используются во многих областях промышленности – как дешевое и доступное средство, замедляющее коррозию.

Нитраты и нитриты попадают в воду, употребляемую человеком. Нитраты – путем слива сточных вод в водоемы через почву и подземные источники, нитриты – благодаря промышленным предприятиям.

Присутствия этих соединений в воде выше нормы свидетельствует о загрязненности.

Нормы содержания, классы опасности и ПДК

Норма содержания нитратов в воде – 45 мг на 1 литр питьевой воды. Для нитритов этот показатель ниже – при наличии нитритов свыше 3 мг в литре вода считается непригодной для питья.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это показатель, рассчитанный санитарными службами применительно к самым различным веществам и средам. Так, существуют ПДК, рассчитанные для рабочей среды – для воздуха, для воды. В разных странах эти показатели могут различаться. Указанные нормы содержания нитратов и нитритов актуальны в РФ.

ПДК связан с понятием «класс опасности вещества».

Всего существует 4 класса опасности.

• I класс – очень опасные вещества;
• II – опасные вещества;
• III – умеренно опасные вещества;
• IV – малоопасные вещества.

Нитраты относят к III-й группе, а нитриты ко II-й.

Питьевая вода из колодца, скважины

Вода из колодцев считается менее чистой, чем вода из артезианских скважин. Например, пробы воды из подмосковных колодцев, выбранных случайным образом, показали содержание нитратов в два раза выше нормы. В некоторых местах этот показатель был ещё выше. Этот факт объясним хозяйственной деятельностью дачников и сельхозпредприятий.

В скважинах тоже может наблюдаться повышенное содержание нитратов/нитритов. Этому могут способствовать ряд возможных причин: близость к скважине различных захоронений (скотомогильников, мусорных свалок), злоупотребление сельскохозяйственными удобрениями, близкое соседство с частными домами и хозяйствами.

Сточные воды

В типологии вод стоки соотносят с деятельностью человека. Сточные воды подразделяют на:

1. Поверхностные.
2. Хозяйственно-бытовые.
3. Промышленные.

Поверхностные сточные воды образуются из осадков. Хозяйственные сточные воды образуются в результате бытовой деятельности человека. В них преобладают отходы жизнедеятельности. Промышленные сточные воды – самые токсичные и опасные. Как правило, они всегда содержат вещества 1 и 2 класса опасности.

Меньше всего нитратов и нитритов в поверхностных сточных водах. Все сточные воды очищаются предприятиями водоочистки.

К чему приводит превышение уровня нитритов

Нитриты предполагают большую, чем у нитратов, угрозу для человека и природы. Чем опасно превышение ПДК нитритов в воде?

Повышенное содержание – опасность для природы

Повышенное содержание нитритов оказывает вредное влияние на окружающую среду. Превышение нормы отравляет растения, которыми питаются животные.

Человек, получая растительную и животную пищу с большим количеством нитратов, рискует отравиться.

Влияние на организм человека

Взаимодействуя с гемоглобином в крови человека, нитраты изменяют валентность железа. Образованный метгемоглобин снижает потребление кислорода организмом человека. Его содержание в крови до 15% не критичны. При превышении этого порога человек начинает чувствовать дискомфорт – чем выше, тем хуже. Смертельная доза – 50-60%, после чего возможен летальный исход. Нитриты  покидают организм с мочой, однако, часть из них выводится сложнее, накапливается в тканях.

Основная опасность загрязненной нитритами воды угрожает детям. Дело в том, что вещество, нейтрализующее метгемоглобин (метгемоглобинредуктаза), начинает продуцироваться организмом с трехмесячного возраста. Поэтому для изготовления детских смесей и питания разработаны специальные нормативы, препятствующие использованию продуктов питания, в которых обнаружены нитраты в опасной для ребенка концентрации.

Беременным женщинам также нужно быть уверенными в качестве потребляемой воды, фруктов, мясных и рыбных продуктов, для исключения возможного пагубного влияния на плод.

Как понять, что наступает отравление нитритами? В период активной репликации метгемоглобина и превышения 15%-ного уровня, могут проявляться такие симптомы:

• отеки;
• слабость;
• рвота;
• понос, часто с кровью;
• синюшность кожных покровов;
• выраженная анемия;
• чувство усталости;
• снижение работоспособности.

При своевременном обращении к врачу, больного можно спасти.

Методы определения в реках и водоёмах

Чтобы измерить уровень нитратов и нитритов в реках и водоемах, санитарные службы используют несколько методов, совмещая их друг с другом для большей информативности. К ним относятся: колориметрия, фотометрия и прочее.

Колориметрия

Колориметрический метод связан с изменением цвета того или иного реагента в процессе взаимодействия с водой. Используют такие реагенты – салициловокислый натрий, фенолдисульфокислоту. Во время опыта лаборант создает калибровочный график с обозначением значений, полученных в ходе реакции окрашивания. Затем полученные значения подставляют в формулу, из расчета которой получают количество искомого вещества.

Фотометрия

Для этого метода необходим реактив Несслера, фотоколориметр и определенное количество дополнительных реагентов. При наличии нитратов или нитритов, взаимодействие с реактивом Несслера придаст раствору желтоватый, ржаво-коричневый цвет. Дальнейшее исследование проводится при помощи фотоколориметра. Смотрят на преломление света при регулируемой длине волны, определяют количество нитратов.

Автоматические анализаторы

Анализаторы проб воды – современные технологические устройства, применяемые в промышленности и лабораторных исследованиях. Приборы недешевые, хотя свою стоимость окупают полной автоматизацией процесса исследования, сокращают затрачиваемые силы лаборантов, а также помогают сэкономить на реагентах.

На сегодняшнем рынке автоматических анализаторов почти любое предприятие, занимающееся исследованиями воды, может подобрать анализатор, отвечающий всем требованиям по: производительности, цене, стоимости обслуживания, габаритам.

Как правило, большая часть лабораторий при водоканалах оборудованы современными автоматическими анализаторами. Многие из них ориентированы не только на нитрат и нитрит-ионы, но также могут показывать дополнительные параметры качества воды.

Водоподготовка и очистка сточных вод

После проведения исследований проб воды на предмет наличия нитратов или нитритов, следующая стадия – водоподготовка и очистка сточных вод для дальнейшей переработки воды.

Методы очистки вод сейчас самые разнообразные. Постоянно ведутся исследования химиками-технологами и экологами на предмет разработки новых способов очистки стоков. На сегодняшний момент существуют: биологические, биохимические, физико-химические методы очистки сточных вод.

Биохимические и биологические методы

Это методы с применением специальных микроорганизмов, например, водорослей. Нитраты и нитриты – пища для этих организмов. Вода, проходя биофильтр, очищается от вредных веществ. Таким образом, снижается концентрация азотистых соединений в воде.

Физико-химические

Физико-химические методы настолько разнообразны, что про них можно написать отдельную статью, сопоставимую с этой. Принцип действия также различен, в зависимости от способа. Вот лишь некоторые из них:

• адсорбция;
• электрокоагуляция;
• флотация;
• гиперфильтрация;
• экстракция;
• ионный обмен;
• дистилляция;
• кристаллизация.

Что делать с нитратами и нитритами в быту?

Вряд ли каждый человек имеет дома анализатор нитратов и нитритов и может самостоятельно установить уровень содержания этих веществ. Эти вещества могут попасть в организм человека через воду и пищу. Поэтому, чтобы максимально обезопасить себя от получения загрязненной воды, следует придерживаться простых правил:

• Использовать фильтры для воды.
• Покупать воду только в сертифицированных магазинах, спрашивать сертификат.
• Кипятить воду.
• Покупать овощи и фрукты в сезон.
• Обращать внимание на вкус, запах и цвет питьевой воды.

При наличии симптомов отравления необходимо обратиться за медицинской помощью. Не стоит заниматься самолечением, особенно, при неясном источнике отравления.