Норма нитратов в воде: откуда появляются и к чему приводят

Содержание

откуда появляются и к чему приводят

Нитраты в воде – невидимые разрушители человеческого здоровья. Набирая в чашку прозрачную жидкость, хочется утолить жажду. Наслаждаясь питьем, дарящим силу, сложно поверить, что оно может одновременно неблагоприятно влиять на различные органы. Соли азотной кислоты, содержащиеся в h3O, потенциально опасны. Ранее считали, что они концентрируются в основном в сельхозпродуктах. Однако исследования показывают, что в воде их бывает не меньше, когда нитратные образования попадают в скважину, колодец, родник.

Откуда берутся нитраты в воде

Вредные соли азота обнаруживаются чаще в водных источниках, обслуживающих частые хозяйства. Непригодной к использованию на кухне оказывается вода колодцев и скважин, имеющих небольшую глубину. Концентрация азотистых соединений в воде повышается достаточно распространенными путями:

при впитывании в жилу растворенных в почве удобрений, самым опасным из которых является небезызвестная селитра;

при близком расположении промышленных стоков;

при регулярном выливании в грунт отходов бытовой химии непосредственно возле водного источника.

так же нитраты могут содержаться в большом количестве в плодах с повышенным содержанием воды, например, а таких как арбузы

Незначительно повышается количество соединений при недалеком расположении кладбищ, где ведется погребение людей или животных. Недавно ученые сделали заявление, что разряд молнии, попавший в источник, повышает содержание в ней опасных солей.

Чем опасно повышенное содержание нитратов

Употребляя воду с нитратными соединениями, люди подвергают риску собственное здоровье:

повышается количество метгемоглобина, влекущего кислородное голодание;

понижается уровень гемоглобина, что ведет к развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы;

частыми становятся головные боли, тошнота, мигрени;

нарушается работа ЖКТ;

наблюдаются сбои в обменных процессах.

Особому риску подвергаются младенцы, дети дошкольного возраста, которые получают воду из зараженных источников.

Предельная норма концентрации нитратов в воде

В допустимых нормах нитраты не окажутся вредными, даже если будут ежедневно попадать в организм. Токсикологическое воздействие на организм не оказывается, если количество солей в жидкости не превышает 45 мг/л. Европейские страны устанавливают нормы собственные. В некоторых регионах допускается использование воды с содержание нитратных соединений до 50 мг/л. Зато для производства напитков вода очищается. Показатель количества солей должен быть опущен до 10 мг/л. На данную цифру необходимо ориентироваться при выборе воды для приготовления пищи. Особенно много нитратов может быть в плодах, которые содержат в себе много воды, например, в арбузах и дынях. Сделать экспресс-тест на содержание нитратов перед покупкой можно с помощью прибора Эковизор. Так же с его помощью можно определить жесткость воды.

Места, где может быть «грязная вода»

Опасность для здоровья представляет водная артерия, вблизи которой имеются вредные источники:

надворные туалеты;

сельскохозяйственные угодья;

выгребные ямы;

свалки;

бани;

полигоны для захоронения химических реактивов;

кладбища.

Вкусной и полезной является вода из артезианских скважин, имеющих глубину не менее 35 м.

Последствия отравления нитратами

Нитратная вода вредна как для человека, так и для животных, которые ее употребляют. Основная опасность в том, что сразу не видно отравляющего эффекта. Он выявляется спустя время. Иногда с последствиями бывает сложно справиться.
Врачи утверждают, что при длительном употреблении в пищу воды, зараженной нитратными соединениями, развиваются онкологические заболевания. Поражаются чаще других органы ЖКТ. У пациентов с ослабленным здоровьем развивается рак желудка, поджелудочной железы.
Нитраты легко вступают в реакцию с йодом. В результате такого взаимодействия страдает щитовидная железа. Она постоянно работает в запредельном режиме, увеличивается в размерах. В дальнейшем наблюдается узловой или диффузный зоб, другие заболевания эндокринной системы.

Откуда берутся нитраты в воде

В большинстве регионов России вода из природных водоемов и, даже, подземных источников небезопасна для употребления без предварительной очистки. Одна из наиболее остро стоящих проблем — нитраты в воде для питья. Они появляются в реках и озерах, в подводных водоносных горизонтах из-за сельскохозяйственной и промышленной деятельности человека.

Рассмотрим подробнее, в чем состоит опасность нитратов для организма и что делать, если в воде есть нитраты.

Как происходит загрязнение воды

Для начала разберемся, откуда берутся нитраты в воде. Эти химические соединения представляют собой соли азотной кислоты и обнаруживаются при химическом анализе воды из водопровода и подземных источников.

Нитраты хорошо растворяются в воде. Например, в 100 мл чистой воды при комнатной температуре можно растворить почти 88 г азотнокислого кальция или 200 г селитры.

Основной причиной попадания нитратов в грунтовые и артезианские воды является то, что они в большом количестве используются для удобрения почв при выращивании сельскохозяйственных культур.

Также нитраты в воде из скважины присутствуют из-за их вымывания из горных пород. В природе встречаются эти вещества в естественном виде, в некоторых странах ведется их промышленная добыча для использования в промышленности и сельском хозяйстве.

В нашей стране особую опасность представляют нитраты, которые попадают в воду из-за широкого применения аммиачной селитры. Это химическое соединение получают в результате реакции азотной кислоты и аммиака. Она применяется для изготовления пиротехнических изделий и в качестве удобрения.

Предельно допустимые концентрации

Допустимый уровень нитратов в воде согласно действующим санитарным нормам России составляет 45 мг на куб. дм. Всемирная организация здравоохранения в своих рекомендациях указывает ПДК для бытового применения — не более 50 мг на куб. дм.

В реальности ситуация следующая:

В крупных населенных пунктах, где построены и работают современные системы водоочистки, количество этих веществ составляет не более 5,2 мг на куб. дм, что полностью безопасно. В небольших городах и поселках очистка воды может быть недостаточной для полного удаления нитратов.

При заборе воды из скважины с песчаного водоносного горизонта с глубины до 30 метров, где расположен песчаный водоносный горизонт, концентрация нитратов превышает норму и составляет до 150 мг на литр. Это в 3 раза превышает норму. Связано это с тем, что химические соединения легко проникают через грунт на такую глубину во время дождя или таяния снега.

Скважины с артезианского водоносного горизонта глубиной 70 и более метров, где расположен известняковый горизонт, не содержат нитратов благодаря природной очистке воды в грунте. Однако в этом случае загрязнение может произойти с верхних слоев из-за негерметичности обсадной трубы скважины, попадания грунтовых вод, загрязнения из других скважин из-за неправильной эксплуатации.

Анализ воды для определения загрязнения

Существует несколько способов, как определить нитраты в воде. Анализ производится в лаборатории с помощью специальных реактивов и оборудования. Независимо от метода исследования необходимо использовать концентрированную серную кислоту, поэтому анализ в домашних условиях невозможен. Но лабораторное исследование дает точную концентрацию.

Анализ на содержание нитратов с помощью индикаторных полосок неэффективен. Погрешность при срабатывании индикатора может быть обусловлена наличием других солей, растворенных в жидкости. Электронные приборы, с помощью которых тестируются овощи и фрукты, также не подходят. При погружении воды они оценивают жесткость и общее содержание солей.

Способы очистки

В быту и промышленности применяются такие методы очистки воды от нитратов:

Использование фильтров со вставками из ионообменных смол;

Применение фильтра обратного осмоса).

При пропускании воды через ионообменный фильтр происходит физико-химическая реакция по замещению ионов ядовитого вещества в воде. В качестве активного наполнителя применяется анионит. Он связывает азотнокислый анион и выделяет в воду другой — хлорид-ион. Но его также нужно удалять из воды путем фильтрации.

Недостаток этого способа — ограниченная емкость загрузки. По мере пропускания воды наполнитель теряет свою эффективность и требует регенерации перед дальнейшим использованием.

Еще один минус этого способа очистки — возможность «проскока» опасных веществ при неправильном выборе фильтра или настройки установки водоподготовки. Если в исходной жидкости содержатся также растворенные сульфаты, в ионообменной смоле происходит еще один процесс замещения, в результате чего нитраты освобождаются и попадают в воду.

Более эффективным и экономичным является фильтр обратного осмоса. В нем установлена полупроницаемая мембрана, через которую могут «пройти» только молекулы воды. Более крупные частицы задерживаются и утилизируются в виде концентрированного раствора. Для работы осмотического фильтра жидкость должна подаваться под большим давлением, которое создается насосом.

Преимущество фильтра обратного осмоса в том, что он может удалять также другие загрязнители. Но при этом уменьшается минерализация воды.

Где купить

Компания «Экодар» предлагает комплексные системы водоподготовки, в состав которых входят модули для очистки жидкости от нитратов. Подобрать модель подходящей производительности специалисты могут по результатам анализа воды из водопровода или скважины.

Повышенное содержание нитратов в воде — BWT

Бомба замедленного действия

Почему все большее внимание уделяется повышенному содержанию нитратов в воде? В целом, превышение любого физико-химического параметра воды, есть серьезная проблема, а в случае перенасыщения нитратами, опасность возрастает в разы.

Нитраты представляют собой соли азотной кислоты, которые появляются в воде по причине использования азотосодержащих удобрений в сельскохозяйственной деятельности или же, как последствие биологической очистки. Таким образом, нитраты в чистом виде, с полей, попадают в грунтовые воды, откуда потом в колодцы или неглубокие скважины. При эксплуатации вышеуказанных источников воды, периодически необходимо производить ее анализ на наличие подобных загрязнений, а также предупреждать их попадание в организм человека посредством установки фильтрующих средств.

Решения BWT для промышленной и бытовой очистки воды:

Мгновенного токсического воздействия нитраты не производят, однако имеют свойство накапливаться в организме. Вследствие накопления, в организме происходит образование нитрат-иона, называемое первичной токсичностью, затем образовывается нитрит-ион (вторичная токсичность) и уже потом, взаимодействуя, амины и нитриты образуют канцерогены нитрозамины (третичная токсичность). Безопасным потреблением нитратов, считается до 5 миллиграмм на 1 килограмм веса. Содержание нитратов в организме более 8 грамм, не совместимо с жизнью. Т.е. очистка воды от азотных солей имеет довольно веские причины.

К основным последствиям повышенного содержания нитратов в воде также можно причислить следующие проблемы:

кариес;

флюороз;

увеличение щитовидной железы;

метгемоглобинемия (токсический цианоз).

Средства борьбы

Согласно нормативным требованиям большинства стран, содержание нитратов в водопроводной воде не должно превышать 45 миллиграмм на 1 литр воды. В воде, которая применяется для изготовления напитков, содержание нитратов не должно превышать отметки в 10 миллиграмм на 1 литр, кстати, данное требование относится и к системам центрального водоснабжения, которые осуществляют забор воды из колодцев или артезианских скважин небольшой глубины.

Необходимый уровень водоочистки, сегодня может быть обеспечен несколькими методами.

Наиболее эффективным считается сорбционный метод. В его основе лежит использование высокоосновных анионитов, которые способны заменять присутствующие в воде ионы нитратов, ионами хлорида.

Процесс очистки достаточно прост. Вода подается на фильтр с высокоосновным анионитом в хлористой форме. Далее, посредством раствора натрия хлорида, ионообменная смола поддается регенерации. Чтобы очистка высокоосновными анионитами происходила наиболее эффективно, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

высота слоя ионообменной смолы должна быть не менее 60 см, при этом пропускная способность фильтра составляет 35–50 об/об*ч, что равносильно линейной скорости в 20–30 м/ч;

количество ионообменной смолы в фильтре, не должно превышать 2/3 его объема;

при работающей установке умягчения воды, регенерация анионита, должна производиться со скоростью подачи воды на 40% ниже, чем у смягчителя;

чтобы избежать образования сложнорастворимых соединений влияющих на емкость анионита, поступающая на него вода, должна иметь жесткость менее 2 мг экв/л;

процесс умягчениЯ воды, может быть осуществлен только перед очисткой от нитратов;

недопустимо одновременное умягчение и очистка воды от нитратов;

для воды, в которой сульфатов меньше чем нитратов, желательно использовать обычные высокоосновные аниониты, в противном случае рекомендуется использовать нитратселективные.

Второй метод – обратный осмос воды. Повышенное содержание нитратов в воде, также не является для него проблемой и он эффективно, а в некоторых случаях и более надежно изымает из нее нитраты и нитриты. Кроме того, метод обратного осмоса крайне эффективен при очистке воды и от широкого спектра других загрязнений.

Если рассматривать конечный результат, то оба метода вполне справляются с поставленной задачей. По каким-то параметрам, могут опережать друг-друга, однако в целом – идентичны и в равной степени будут интересны потребителю.

санитарные правила и нормы качества питьевых вод

Качество источников водоснабжения. Полезная информация о пользе и вреде воды.

Вода поверхностных источников, как правило, относительно мягкая (3…6 мг-экв/л) и зависит от географического положения — чем южнее, тем жесткость воды выше. Жесткость подземных вод зависит от глубины и расположения горизонта водоносного слоя и годового объема осадков.
Жесткость воды из слоев известняка составляет обычно 6 мг-экв/л и выше.
По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 жесткость питьевой воды должна быть не выше 7,0 мг-экв/л.
Жесткая вода просто неприятна на вкус, в ней излишне много кальция. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка, к накоплению солей в организме, и, в конечном итоге, к заболеванию суставов (артриты, полиартриты) и образованию камней в почках и желчных путях. Хотя очень мягкая вода не менее опасная, чем излишне жесткая. Самая активная — это мягкая вода. Мягкая вода способна вымывать из костей кальций. У человека может развиться рахит, если пить такую воду с детства, у взрослого человека становятся ломкие кости. Есть еще одно отрицательное свойство мягкой воды. Она, проходя через пищеварительный тракт, не только вымывает минеральные вещества, но и полезные органические вещества, в том числе и полезные бактерии. Вода должна быть жесткостью 1,5-2 мг-экв/л. Использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей также нежелательно. Жесткая вода образует налет на сантехнических приборах и арматуре, образует накипные отложения в водонагревательных системах и приборах. В первом приближении это заметно на стенках, например, чайника.
При хозяйственно-бытовом использовании жесткой воды значительно увеличивается расход моющих средств и мыла вследствие образования осадка кальциевых и магниевых солей жирных кислот, замедляется процесс приготовления пищи (мяса, овощей и др. ), что нежелательно в пищевой промышленности. Во многих случаях использование жесткой воды для производственных целей (для питания паровых котлов, в текстильной бумажной промышленности, на предприятиях искусственного волокна и др. ) не допускается, так как это связано с рядом нежелательных последствий.
В системах водоснабжения — жесткая вода приводит к быстрому износу водонагревательной технике (бойлеров, батарей центрального водоснабжения и др. ). Соли жесткости (гидрокарбонаты Ca и Mg), отлагаясь на внутренних стенках труб, и образуя накипные отложения в водонагревательных и охлаждающих системах, приводят к занижению проходного сечения, уменьшают теплоотдачу. Не допускается использовать воду с высокой карбонатной жесткостью в системах оборотного водоснабжения.
Щелочность воды. Под общей щелочностью воды подразумевается сумма содержащихся в ней гидратов и анионов слабых кислот (угольной, кремниевой, фосфорной и т. д. ). В подавляющем большинстве случаев для подземных вод имеется в виду гидрокарбонатная щелочность, то есть содержание в воде гидрокарбонатов. Различают бикарбонатную, карбонатную и гидратную щелочность. Определение щелочности (мг-экв/л) необходимо для контроля качества питьевой воды, полезно для определения воды как пригодной для полива, для расчета содержания карбонатов, для последующей очистки сточных вод.
ПДК по щелочности составляет 0,5 — 6,5 ммоль / дм3
Содержание сульфатов и хлоридов. Сульфаты и хлориды кальция и магния образуют соли некарбонатной жесткости.
Хлориды присутствуют практически во всех водах. В основном их присутствие в воде связано с вымыванием из горных пород наиболее распространенной на Земле соли — хлорида натрия (поваренной соли). Хлориды натрия содержатся в значительных количествах в воде морей, а также некоторых озер и подземных источников
ПДК хлоридов в воде питьевого качества — 300…350 мг/л (в зависимости от стандарта).
Повышенное содержание хлоридов в совокупности с присутствием в воде аммиака, нитритов и нитратов может свидетельствовать о загрязненности бытовыми сточными водами.
Сульфаты попадают в подземные воды в основном при растворении гипса, находящегося в пластах. Повышенное содержание сульфатов в воде приводит к расстройству желудочно-кишечного тракта (тривиальные названия сульфата магния и сульфата натрия (солей, обладающих слабящим эффектом) — «английская соль» и «глауберова соль» соответственно).
ПДК сульфатов в воде питьевого качества — 500 мг/л.
Содержание кремниевых кислот. Кремниевые кислоты встречаются в воде как подземных, так и поверхностных источников в различной форме (от коллоидной до ионодисперсной). Кремний отличается малой растворимостью и его в воде, как правило, не много. Попадает кремний в воду и с промышленными стоками предприятий, производящих керамику, цемент, стекольные изделия, силикатные краски.
ПДК кремния — 10 мг/л.
Воды, содержащие кремниевые кислоты, не могут быть использованы для питания котлов высокого давления, так как образуют силикатную накипь на стенках.
Фосфаты обычно присутствуют в воде в небольшом количестве, поэтому их присутствие указывает на возможность загрязнения промышленными стоками или стоками с сельскохозяйственных полей. Повышенное содержание фосфатов оказывает сильное влияние на развитие сине-зеленых водорослей, выделяющих токсины в воду при отмирании.
ПДК в питьевой воде соединений фосфора составляет 3,5 мг/л.
Фториды и йодиды. Фториды и йодиды в чем-то похожи. Оба элемента при недостатке или избытке в организме приводят к серьезным заболеваниям. Для йода это — заболевания щитовидной железы («зоб»), возникающие при суточном рационе менее 0,003 мг или более 0,01 мг. Для восполнения дефицита йода в организме возможно употребление йодированной соли, но лучший выход — это включение в рацион рыбы и морепродуктов. Особенно богата йодом морская капуста. Фториды входят в состав минералов — солей фтора. Как недостаток, так и избыток фтора могут приводить к серьезным заболеваниям. Содержание фтора в питьевой должно поддерживаться в пределах 0,7 — 1,5 мг/л (в зависимости от климатических условий)
Воды поверхностных источников характеризуются преимущественно низким содержанием фтора (0,3-0,4 мг/л). Высокие содержания фтора в поверхностных водах являются следствием сброса промышленных фторсодержащих сточных вод или контакта вод с почвами, богатыми соединениями фтора. Максимальные концентрации фтора (5-27 мг/л и более) определяют в артезианских и минеральных водах, контактирующих с фторсодержащими водовмещающими породами. При гигиенической оценке поступления фтора в организм важное значение имеет содержание микроэлемента в суточном рационе, а не в отдельных пищевых продуктах. В суточном рационе содержится от 0,54 до 1,6 мг фтора (в среднем 0,81 мг). Как правило, с пищевыми продуктами в организм человека поступает в 4-6 раз меньше фтора, чем при употреблении питьевой воды, содержащей оптимальные его количества (1 мг/л).
Повышенное содержание фтора в воде (более 1,5 мг/л) оказывает вредное влияние на людей и животных, у населения развивается эндемический флюороз («пятнистая эмаль зубов»), рахит и малокровие. Отмечается характерное поражение зубов, нарушение процессов окостенения скелета, истощение организма. Содержание фтора в питьевой воде лимитируется. Установлено, что систематическое использование населением фторированной воды снижает и уровень заболеваний, связанных с последствиями одонтогенной инфекции (ревматизм, сердечно-сосудистая патология, заболевания почек и др. ). Недостаток фтора в воде (менее 0,5 мг/л) приводит к кариесу. При пониженном содержание фтора в питьевой воде рекомендуется пользоваться зубной пастой с добавлением фтора. Фтор — один из немногих элементов, которые лучше усваиваются организмом из воды. Оптимальная доза фтора в питьевой воде составляет 0,7…1,2 мг/л.
ПДК фтора составляет 1,5 мг/л.
Окисляемость обусловлена содержанием в воде органических веществ и отчасти может служить индикатором загрязненности источника сточными водами. Различают окисляемость перманганатную и окисляемость бихроматную (или ХПК — химическая потребность в кислороде). Перманганатная окисляемость характеризует содержание легкоокисляемой органики, бихроматная — общее содержание органических веществ в воде. По количественному значению показателей и их отношению можно косвенно судить о природе органических веществ, присутствующих в воде, о пути и эффективности технологии очистки.
По нормам СанПиН перманганатная окисляемость воды должна быть не выше 5,0 мг мг-экв/л и предельно допустимая концентрация (ПДК) 2 мг-экв/л.
Если меньше 5 мг-экв/л вода считается чистой, больше 5 грязной.
Содержание соединений железа. Железо может встречаться в природных водах в следующих видах: Истинно растворенном виде (двухвалентное железо, прозрачная бесцветная вода) Нерастворенном виде (трехвалентное железо, прозрачная вода с коричневато-бурым осадком или ярко выраженными хлопьями) Коллоидном состоянии или тонкодисперсной взвеси (окрашенная желтовато-коричневая опалесцирующая вода, осадок не выпадает даже при длительном отстаивании)
Железоорганика — соли железа и гуминовых и фульвокислот (прозрачная желтовато-коричневая вода)
Железобактерии (коричневая слизь на водопроводных трубах)
В поверхностных водах средней полосы России содержится от 0,1 до 1 мг/дм3 железа, в подземных водах содержание железа часто превышает 15-20 мг/дм3. Значительные количества железа поступают в водоемы со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. Очень важен анализ на содержание железа для сточных вод. Концентрация железа в воде зависит от рН и содержания кислорода в воде. Железо в воде колодцев и скважин может находится как в окисленной, так и в востановленной форме, но при отстаивании воды всегда окисляется и может выпадать в осадок. Много железа растворено в кислых бескислородных подземных водах.
По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 содержание железа общего допускается не более 0,3 мг/л.
Длительное употребление человеком воды с повышенным содержанием железа может привести к заболеванию печени (гемосидерит), увеличивает риск инфарктов, негативно влияет на репродуктивную функцию организма. Такая вода неприятна на вкус, причиняет неудобства в быту. На многих промышленных предприятиях, где вода употребляется для промывки продукта в процессе его изготовления, в частности в текстильной промышленности, даже невысокое содержание железа в воде приводит к браку продукции.
Марганец встречается в аналогичных модификациях. Марганец — химический элемент VII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Металл. Марганец активизирует ряд ферментов, участвует в процессах дыхания, фотосинтеза, влияет на кроветворение и минеральный обмен. Недостаток марганца в почве вызывает у растений некрозы, хлорозы, пятнистости. При недостатке этого элемента в кормах животные отстают в росте и развитии, у них нарушается минеральный обмен, развивается анемия. На почвах, бедных марганцем (карбонатных и переизвесткованных), применяют марганцевые удобрения. Для человека опасен как недостаток, так и переизбыток марганца.
По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 содержание марганца допускается не более 0,1 мг/л.
Избыток марганца вызывает окраску и вяжущий привкус, заболевание костной системы. Присутствие в воде железа и марганца может способствовать развитию в трубах и теплообменных аппаратах железистых и марганцевых бактерии, продукты жизнедеятельности которых вызывают уменьшение сечения, а иногда их полную закупорку. Содержание железа и марганца строго ограничено в воде, используемой при производстве пластмасс, текстильной, пищевой промышленности и т. п.
Повышенное содержание обоих элементов в воде вызывает потеки на сантехнике, окрашивает белье при стирке и придает воде железистый или чернильный привкус. Длительное употребление такой воды для питья вызывает отложение указанных элементов в печени и по вредности значительно обгоняет алкоголизм.
ПДК железа — 0,3 мг/л, марганца — 0,1 мг/л.
Натрий и калий попадают в подземные воды за счет растворения коренных пород. Основным источником натрия в природных водах являются залежи поваренной соли NaCl, образовавшиеся на месте древних морей. Калий встречается в водах реже, так как он лучше поглощается почвой и извлекается растениями.
Биологическая роль натрия крайне важна для большинства форм жизни на Земле, включая человека. Организм человека содержит около 100 г натрия. Ионы натрия активируют ферментативный обмен в организме человека.
ПДК натрия составляет 200 мг/л. Избыточное содержание натрия в воде и пище приводит к гипертензии и гипертонии.
Отличительная особенность калия — его способность вызывать усиленное выведение воды из организма. Поэтому пищевые рационы с повышенным содержанием элемента облегчают функционирование сердечно-сосудистой системы при ее недостаточности, обусловливают исчезновение или существенное уменьшение отеков. Дефицит калия в организме ведет к нарушению функции нервно-мышечной (парезы и параличи) и сердечно-сосудистой систем и проявляется депрессией, дискоординацией движений, мышечной гипотонией, гипорефлек-сией, судорогами, артериальной гипотонией, брадикардией, изменениями на ЭКГ, нефритами, энтеритами и др.
ПДК калия составляет 20 мг/л
Медь, цинк, кадмий, свинец, мышьяк, никель, хром и ртуть преимущественно попадают в источники водоснабжения со стоками промышленных вод. Медь и цинк могут также попадать при коррозии соответственно оцинкованных и медных водопроводных труб из-за повышенного содержания агрессивной углекислоты.
ПДК в воде согласно СанПиН меди составляет 1,0 мг/л; цинка — 5,0 мг/л; кадмия — 0,001 мг/л; свинца — 0,03 мг/л; мышьяка — 0,05 мг/л; никеля — составляет 0,1 мг/л (в странах ЕС — 0,05 мг/л), хрома Cr3+ — 0,5 мг/л, хрома Cr4+ — 0,05 мг/л; ртути — 0,0005 мг/л.
Все вышеперечисленные соединения относятся к тяжелым металлам и обладают кумулятивным действием, то есть свойством накапливаться в организме и срабатывать при превышении определенной концентрации в организме.
Кадмий — очень токсичный металл. Избыточное поступление кадмия в организм может приводить к анемии, поражению печени, кардиопатии, эмфиземе легких, остеопорозу, деформации скелета, развитию гипертонии. Наиболее важным в кадмиозе является поражение почек, выражающееся в дисфункции почечных канальцев и клубочков с замедлением канальцевой реабсорбции, протеинурией, глюкозурией, последующими аминоацидурией, фосфатурией. Избыток кадмия вызывает и усиливает дефицит Zn и Se. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызывать поражение почек и легких, ослабление костей.
Симптомы кадмиевого отравления: белок в моче, поражение центральной нервной системы, острые костные боли, дисфункция половых органов. Кадмий влияет на кровяное давление, может служить причиной образования камней в почках (в почках он накапливается особенно интенсивно). Опасность представляют все химические формы кадмия
Алюминий — легкий серебристо-белый металл. Попадает в воду в первую очередь в процессе водоподготовки — в составе коагулянтов и при сбросе сточных вод переработки бокситов.
ПДК в воде солей алюминия составляет — 0,5 мг/л
Избыток алюминия в воде приводит к повреждению центральной нервной системы.
Бор и селен присутствуют в некоторых природных водах в качестве микроэлементов в весьма незначительной концентрации, однако, при их превышении возможно серьезное отравление.
Содержание газов. В воде природных источников чаще всего присутствуют следующие газы: кислород О2, диоксид углерода (углекислый газ) СО2и сероводород Н2S
Кислород находится в воде в растворенном виде. Растворенный кислород в подземных водах отсутствует, содержание в поверхностных водах соответствует парциальному давлению, зависит от температуры воды и интенсивности процессов, обогащающих или обедняющих воду кислородом и может достигать 14 мг/л
Содержание кислорода и двуокиси углерода даже в значительных количествах не ухудшает качества питьевой воды, но способствует коррозии металла. Процесс коррозии усиливается с повышением температуры воды, а также при движении ее. При значительном содержании в воде агрессивной двуокиси углерода коррозии подвергаются также стенки бетонных труб и резервуаров. В питательной воде паровых котлов среднего и высокого давления присутствие кислорода не допускается. Содержание сероводорода придает воде неприятный запах и, кроме того, вызывает коррозию металлических стенок труб, баков и котлов. В связи с этим присутствие Н2S не допускается в воде, употребляемой для хозяйственно-питьевых и для болшинства производственных нужд.
Вещества, содержащиеся в воде и их свойства, ухудшающие качество питьевой воды и вредно влияющие на организм человека.
Соединения азота. Азотосодержащие вещества (нитраты NO3-, нитриты NO2- и аммонийные соли Nh5+) почти всегда присутствуют во всех водах, включая подземные, и свидетельствуют о наличии в воде органического вещества животного происхождения. Являются продуктами распада органических примесей, образуются в воде преимущественно в результате разложения мочевины и белков, поступающих в нее с бытовыми сточными водами. Рассматриваемая группа ионов находится в тесной взаимосвязи.
Первым продуктом распада является аммиак (аммонийный азот) — является показателем свежего фекального загрязнения и является продуктом распада белков. В природной воде ионы аммония окисляются бактериями Nitrosomonas и Nitrobacter до нитритов и нитратов. Нитриты являются лучшим показателем свежего фекального загрязнения воды, особенно при одновременном повышенным содержании аммиака и нитритов. Нитраты служат показателем более давнего органического фекального загрязнения воды. Недопустимо содержание нитратов вместе с аммиаком и нитратами.
По наличию, количеству и соотношению в воде азотсодержащих соединений можно судить о степени и давности заражения воды продуктами жизнедеятельности человека. Отсутствие в воде аммиака и в то же время наличие нитритов и особенно нитратов, т. е. соединений азотной кислоты, свидетельствуют о том, что загрязнение водоема произошло давно, и вода подверглась самоочищению. Наличие в воде аммиака и отсутствие нитратов указывают на недавнее загрязнение воды органическими веществами. Следовательно, в питьевой воде не должно быть аммиака, не допускаются соединения азотной кислоты (нитриты).
По нормам СанПиН ПДК в воде аммония составляет 2,0 мг/л; нитритов — 3,0 мг/л; нитратов — 45,0 мг/л.
Наличие иона аммония в концентрациях, превышающих фоновые значения, указывает на свежее загрязнение и близость источника загрязнения (коммунальные очистные сооружения, отстойники промышленных отходов, животноводческие фермы, скопления навоза, азотных удобрений, поселения и др. ).
Употребление воды с повышенным содержанием нитритов и нитратов приводит к нарушению окислительной функции крови.
Хлор появляется в питьевой воде в результате ее обеззараживания. Сущность обеззараживающего действия хлора заключается в окислении или хлорировании (замещении) молекул веществ, входящих в состав цитоплазмы клеток бактерий, отчего бактерии гибнут. Очень чувствительны к хлору возбудители брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры. Даже сильно зараженная бактериями вода в значительной мере дезинфицируется сравнительно малыми дозами хлора. Однако отдельные хлоррезистентные особи сохраняют жизнеспособность, поэтому полной стерилизации воды не происходит.
Ввиду того, что свободный хлор относится к числу вредных для здоровья веществ, гигиенические номы СанПиН строго регламентирует содержание остаточного свободного хлора в питьевой воде централизованного водоснабжения. При этом СанПиН устанавливает не только верхнюю границу допустимого содержания свободного остаточного хлора, но и минимально-допустимую границу. Дело в том, что, что несмотря на обеззараживание на станции водоочистки, готовую «товарную» питьевую воду подстерегает немало опасностей по пути к крану потребителя.

Очистка воды от нитратов и нитритов

В последние годы появляется все больше информации о глобальном распространении нитратов и нитритов как в воде и почве, так и в продуктах питания, и о пагубном их воздействии на здоровье человека.

Из статьи вы узнаете, как очистить воду от повышенного содержания нитратов.

Нитраты и нитриты являются родственными соединениями, которые вырабатываются естественным путем в результате расщепления органических веществ. Неорганические нитраты являются распространенным компонентом удобрений. Оба эти соединения могут легко попасть в питьевую воду. Высокий уровень нитратов в воде часто вызван стоком удобрений с сельскохозяйственных угодий, а также промышленных предприятий.

Многие думают, что вода из скважины или колодца априори чище и здоровее той, что течёт из крана. Это далеко не так. Специалисты отмечают, что при анализе воды на нитраты, довольно часто их уровень превышен в воде из колодцев и неглубоких скважин. Нитраты попадают в почву, а оттуда в грунтовые воды, а из них — в скважины и колодцы.

При высоких концентрациях в питьевой воде нитраты могут быть опасны для здоровья, особенно для детей и людей, у которых есть дефицит определенных ферментов. По статистике Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), во всём мире в результате отравления нитратами в воде умирает 3,5 млн. человек. Подавляющее большинство из них (около 90%) — это дети до пяти лет. Именно поэтому нужно уделять внимание качеству питьевой воды, особенно, если в семье есть маленькие дети.

Более подробно о нитратах и нитритах в воде, а также о том, как их удалить, расскажем ниже.

Определение нитратов и нитритов в воде

Нитраты и нитриты — это природные соединения, которые образуются при разложении органических веществ. Кроме того, различные неорганические нитраты широко используются в азотсодержащих удобрениях, которые затем могут загрязнить воду. Нитраты (NO₃) и нитриты (NO₂) — это ионы, которые содержат азот и кислород. Эти соединения также могут преобразовываться друг в друга и часто группируются вместе. Нитраты в питьевой воде не имеют цвета, запаха и вкуса, и без лабораторного анализа их не обнаружить.

Калиевая (нитрат калия КNО₃) и аммиачная селитра (нитрат аммония NH₄NO₃), широко используемые в газонных и садовых удобрениях, являются наиболее распространенными неорганическими нитратами, попадающими в воду. Нитраты очень хорошо растворяются и не связываются с почвой, поэтому они легко попадают в грунтовые воды. Кроме того, эти соединения не испаряются и часто остаются в воде до тех пор, пока не будут употреблены растениями или животными.

Чем опасны нитраты в воде?

Опасность избытка нитратов обусловлена их токсичным влиянием на организм человека. Высокое содержание нитратов в воде ведет к серьезным заболеваниям, а иногда и смерти. Это соединение особенно опасно для новорожденных, детей и взрослых, у которых наблюдается дефицит определенного типа ферментов. Кроме того, люди с низким уровнем желудочной кислоты могут быть более восприимчивы к нитратам в питьевой воде. Нитраты превращаются в нитриты в организме, поэтому оба могут быть опасными.

Проблема с нитратами и нитритами заключается в том, что они влияют на то, как кровь переносит кислород. Нитриты могут окислять железо в вашей крови, делая его неспособным транспортировать кислород. Высокое потребление нитратов может привести к метгемоглобинемии, а в некоторых случаях — к «синдрому голубого ребенка», острого состояния, при котором здоровье быстро ухудшается в течение нескольких дней. Симптомы включают одышку и покраснение кожи, головную боль, усталость и изменения психического состояния, а в тяжелых случаях — кому и смерть.

По этим причинам необходимо ограничивать поступление нитратов в организм — минимизировать потребление продуктов и воды, содержащих нитраты.

Семьи с детьми, которые употребляют воду из колодцев, должны следить за уровнем нитратов, также как и те, у кого был диагностирован низкий уровень фермента метгемоглобинредуктазы или низкий уровень желудочной кислоты.

Очистка воды от нитратов

Однако нитраты и нитриты удалить из воды трудно. В отличие от многих других химических веществ, эти соединения нельзя устранить стандартными фильтрами с гранулированными активированным углем. Поэтому наиболее широкое распространение получили два метода очистки воды от нитратов:

Эффективным считается метод удаления нитрат-ионов с помощью ионообменных смол — универсальных сильноосновных анионитов, но, в подавляющем большинстве случаев, требуется применение специальных нитратселективных анионитов. Суть данного метода заключается в замещении нитрат-ионом аниона смолы, как правило, хлорид-иона с последующей регенерацией материала раствором хлорида натрия (поваренной соли).

Второй метод — обратный осмос воды. Повышенное содержание нитратов в воде не является проблемой для этого фильтра, и он эффективно и надежно изымает из воды нитраты и нитриты. Кроме того, метод обратного осмоса крайне эффективен при очистке воды и от широкого спектра других загрязнений.

Если рассматривать конечный результат, то оба метода вполне справляются с поставленной задачей. По каким-то параметрам, могут опережать друг-друга, однако в целом — идентичны.

Как понять, когда нужно удалять нитраты в воде?

Нужен ли вам фильтр для удаления нитратов в питьевой воде? Рассмотрим возможные варианты:

Нитраты в водопроводной воде. Если лабораторные исследования показывают, что в вашей воде повышен уровень нитратов, использование фильтра обратного осмоса может помочь очистить воду, которая поступает из муниципального источника.

Частные скважины. Большая часть населения в Украине получает питьевую воду из колодцев и скважин. Хотя большинство скважин содержат безопасную, чистую воду, даже они могут время от времени становиться загрязненными. Владелец скважины несет ответственность за обслуживание скважин и очистку воды. Если вы живете в районе, где используется много удобрений (на фермах, газонах или в садах), в вашей воде может быть много нитратов.

Целевая очистка в особых условиях окружающей среды. Если вода содержит несколько видов загрязнений, вам может понадобиться специальный картридж для удаления нитратов.

Не знаете, повышен ли уровень нитратов в вашей воде? Тогда скорей звоните сертифицированным специалистам по водоочистке АКВО!

Фильтры, которые очищают воду от нитратов:

Анализ воды на нитраты в Москве

Загрязнение воды нитратами может быть обусловлено как природными, так и антропогенными причинами. В результате деятельности бактерий в водоемах аммонийные ионы могут переходить в нитрат-ионы, кроме того, во время гроз некоторое количество нитратов возникает при электрических разрядах – молниях.

Основными антропогенными источниками поступления нитратов в воду являются сброс хозяйственно-бытовых сточных вод и сток с полей, на которых применяются нитратные удобрения.

Наибольшие концентрации нитратов обнаруживаются в поверхностных и приповерхностных подземных водах, наименьшие – в глубоких скважинах. Очень важно проверять на содержание нитратов воду из колодцев, родников, водопроводную воду, особенно в районах с развитым сельским хозяйством. ГИЦ ПВ обязательно делается анализ воды на нитраты, если эта вода получена из поверхностных или приповерхностных источников — рек, ручьев, колодцев.

Повышенное содержание нитратов в поверхностных водоемах ведет к их зарастанию, азот, как биогенный элемент, способствует росту водорослей и бактерий. Это называется процессом эвтрофикации. Процесс этот весьма опасен для водоемов, так как последующее разложение биомассы растений израсходует весь кислород в воде, что, в свою очередь, приведет к гибели фауны водоема.

Опасны нитраты и для человека. Различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов, возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Снижается способность крови к переносу кислорода, что ведет к неблагоприятным последствиям для организма.

ПДК нитратов в воде согласно СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» составляет 45 мг/дм3

Нитраты и нитриты: обзор параметров качества воды и продукция

Содержание нитритов и нитратов необходимо знать на всех участках систем очистки сточных вод, где ограничено допустимое содержание определенных форм азота, или систем, где требуется мониторинг.

Для систем, требующих контроля общего азота, общего неорганического азота или NOx в очищенной сточной воде, должны отбираться пробы для определения нитрита (NO ₂^—) и нитрата (NO ₃^—) на важных участках предприятия.

Эффективность и стабильность нитрификации и денитрификации зависят от многих факторов: правильного уровня pH, щелочности, растворенного кислорода, температуры, доступного углерода, времени удержания твердых веществ (SRT), степени внутренней переработки иловой смеси (IMLR) и бескислородных условий, а также от других факторов соответствующей биологической системы.

Азот попадает на очистные сооружения в виде аммиака (NH ₃) или аммония (NH ₄⁺) и удаляется в процессе биологической очистки. Стандартный уровень аммиака в исходном неочищенном муниципальном стоке варьируется от 30 мг/л до 50 мг/л NH ₃^—N. Уровни нитратов указывают, на каком этапе находится преобразование аммиака и органических форм азота в нитрат путем аэробной биологической очистки во время нитрификации.

В ходе нитрификации аммиак/аммоний преобразуется в нитрат в аэробных условиях при стабильном количестве нитрифицирующих бактерий, соответствующем уровне кислорода, щелочности, pH, температуры и времени удержания взвешенных веществ .

При денитрификации нитрат окончательно переходит в газообразный азот (N ₂), его удаляют из системы в бескислородных условиях при соответствующем содержании легко разлагаемого углерода, при правильном времени пребывания, температуре и при отсутствии свободного кислорода (DO). Если для упрощения денитрификации в системе предусмотрена внутренняя переработка (IR или IMLR), необходимо контролировать надлежащую степень переработки.

Мониторинг нитратов в бескислородной зоне имеет большое значение, потому что позволяет определить эффективность денитрификации. В системах с зоной колебаний можно использовать индикатор для выполнения требований к анаэробной и аэробной зоне колебаний.

При работе с системами, которые выполняют удаление биологического фосфора (BPR), необходимо отслеживать уровень нитратов в потоке возвратного активированного осадка (RAS), который поступает в анаэробную зону. Нитраты, попадающие в эту зону, снижают эффективность основных функций удаления биологического фосфора или останавливают их работу.

Для иловой смеси активированного осадка необходим мониторинг нитритов и нитратов на выходе зоны биологической очистки перед вторичным отстойником. Неправильное время удержания взвешенных веществ может привести к чрезмерному пребыванию твердых частиц при вторичном осаждении, а при высоких концентрациях нитритов/нитратов может образоваться плавающий ил, начаться денитрификация в плавающем слое осадка отстойника и повыситься содержание взвешенных веществ в очищенных сточных водах.

Быстро удалять азот могут некоторые специальные анаэробные бактерии. Бактерии этих типов не используются для удаления азота методами нитрификации/денитрификации, и такой тип удаления азота обычно выполняется в системах с боковым потоком, где уровень нитрита и нитрата являются ключевыми показателями на различных этапах процесса. Неполная денитрификация может привести к повышению затрат на дезинфекцию хлором из-за потребности в нитрите.

Мониторинг нитритов и нитратов в очищенных сточных водах может потребоваться для определения предельной концентрации или параметра мониторинга, соответствующего требованиям к отдельным загрязняющим веществам или к составляющей общего азота или общего неорганического азота .

Нитраты в питьевой воде

Факты о нитратах важны для владельцев сельских колодцев по всей Пенсильвании. Откуда берутся нитраты? Сколько нитратов слишком много? Что вы можете сделать, чтобы удалить это загрязняющее вещество из вашего водоснабжения? Читайте дальше, чтобы узнать ответы на эти вопросы.

Факты о нитратах

Источник

Нитраты встречаются в природе. Все дождевые и подземные водоносные горизонты содержат некоторое количество нитратного азота. Однако загрязненные сельские источники воды дают ключ к обнаружению других источников нитратов.Нитраты накапливаются в сельскохозяйственных водоразделах, где фермеры вносят неорганические удобрения и навоз на пахотные земли. Азот, не поглощенный сельскохозяйственными культурами, может просачиваться через почву в грунтовые воды, а затем стекать в места подпитки или в частные колодцы. Жители сельских населенных пунктов обычно используют септические системы на участке, а некоторые домовладельцы полагаются на удобрения для газонов. Они также могут быть источниками нитратов в питьевой воде.

Воздействие на здоровье

Воздействие нитратов в питьевой воде на здоровье в значительной степени связано с метгемоглобинемией, также известной как «синдром синего ребенка».» Детская смесь, смешанная с водой, загрязненной нитратами, подвергает младенцев воздействию нитратов.

У младенцев в возрасте 0-4 месяцев нитраты превращаются в нитриты в желудке младенцев. Нитриты связываются с молекулами кислорода в эритроцитах, истощая кислород и потенциально вызывая удушье Очевидным симптомом отравления нитратами является синеватый цвет кожи, особенно вокруг глаз и рта. При обнаружении на этой ранней стадии метгемоглобинемия редко приводит к летальному исходу, легко диагностируется и быстро устраняется при клиническом лечении.После шестимесячного возраста метгемоглобинемия не представляет угрозы, поскольку в желудке ребенка больше нет бактерий, превращающих нитраты.

Нитраты в питьевой воде также могут воздействовать на некоторых взрослых и маленьких детей. Беременные женщины могут передавать метгемоглобин развивающимся плодам, а низкая масса тела при рождении объясняется высоким содержанием нитратов в воде. Однако кормящие матери не передают нитриты младенцам через молоко. У детей в возрасте от 12 до 14 лет наблюдается замедленная реакция на световые и звуковые раздражители питьевой воды, содержащей более 105 мг/л нитратов.В целом исследования Всемирной организации здравоохранения и Национальной академии наук показывают, что потребление нитратов с питьевой водой не представляет значительного риска для здоровья взрослого населения.

Стандарты

Для защиты здоровья младенцев Агентство по охране окружающей среды (EPA) и Департамент охраны окружающей среды штата Пенсильвания (DEP) установили стандарты и предельные значения содержания нитратов в водопроводной воде. Поставки не должны содержать более 45 мг/л нитратов или 10 мг/л нитрат-азота.Хотя частные колодцы не подпадают под юрисдикцию EPA или DEP, желательно, чтобы они соответствовали этим ограничениям.

Наконец, нитраты могут быть индикатором других загрязнителей в вашей воде. Другие растворимые вещества, такие как пестициды, могут быть более вредными, чем нитраты. Поэтому, если вы обнаружили нитраты в водопроводной воде, вы можете подумать о том, чтобы проверить воду на наличие других веществ, которые являются потенциальными загрязнителями в вашем районе.

Решение проблемы нитратов

Чтобы решить проблему нитратов, вы можете заменить воду для питья и приготовления пищи бутилированной водой, устранить источник нитратов, использовать альтернативный источник воды или обработать воду перед ее использованием.

Вода в бутылках

Вы можете приобрести воду в бутылках для питья и приготовления пищи. Для членов семьи, находящихся в группе риска (младенцев и беременных матерей), это эффективное и недорогое средство снижения рисков для здоровья.

Учитывайте источник

В долгосрочной перспективе предотвращение загрязнения нитратами у источника более эффективно, чем его устранение. Итак, рассмотрим источник нитратов. Проверьте свою септическую систему. Адсорбционное поле правильно справляется со сточными водами? Проверьте свою скважину.Соответствует ли конструкция кожуху, цементному раствору и покрытию для предотвращения проникновения поверхностных вод? Соорудили ли вы адекватные отводные канавы для удержания стока из колодца? А сама скважина? Он мелкий или глубокий? Вы находитесь в сельскохозяйственном районе, где ваш колодец использует грунтовые воды, загрязненные нитратами? Обратите внимание, что неглубокие колодцы и источники особенно подвержены загрязнению нитратами.

Как только вы обнаружите источник нитратов, примите меры по сокращению или устранению выщелачивания нитратов.В случае поломки септической системы это может означать откачку резервуара или замену дренажного поля. В случае загрязнения колодца вы можете решить проблему, просто отведя поверхностные воды от колодца. Также убедитесь, что обсадная труба колодца возвышается не менее чем на фут над землей и имеет подходящую крышку. Если ваш колодец слишком мелкий, единственным выходом может быть разработка нового колодца, который откачивает воду из менее загрязненного водоносного горизонта.

При выщелачивании нитратов в сельском хозяйстве вы часто можете не контролировать источник нитратов.Но у вас есть еще один вариант, прежде чем обращаться к лечебному оборудованию. Вы можете рассмотреть возможность смешивания воды с высоким и низким содержанием нитратов. Хотя это снижает общую концентрацию смешанных нитратов, учтите, что смешанная вода по-прежнему может быть небезопасной для младенцев.

Очистка от нитратов

Когда вода становится загрязненной нитратами, ее очистка обходится дорого. В то время как очистка для удовлетворения потребностей в питьевой воде практична, очистка больших объемов, таких как запасы скота, является дорогостоящей. Ионообменные установки, обратный осмос или дистилляция удаляют нитраты из питьевой воды.Обратите внимание, что кипяток не удаляет нитраты и не является альтернативой лечению. Фактически, он увеличивает концентрацию нитратов по мере испарения воды.

Ионообменная установка работает так же, как бытовой умягчитель воды. Умягчитель фильтрует воду, насыщенную кальцием и магнием, через смолу, покрытую ионами натрия. Когда вода проходит через блок, смола высвобождает ионы натрия и легко обменивает их на кальций и магний. Для удаления нитратов смола заменяет ионы хлорида на ионы нитрата и сульфата в воде.После обработки многих галлонов воды смола «исчерпает» хлорид. Регенерация смолы концентрированным раствором хлорида натрия (вместо хлорида можно использовать бикарбонат) перезаряжает ее для дальнейшей обработки. На рис. 1 показано, как работает процесс ионного обмена.

Рис. 1. Ионообменная установка, показывающая удаление нитратов. Увеличение справа показывает, что происходит во время регенерации.

Ионный обмен имеет недостатки. Поскольку смола предпочитает поглощать сульфаты, вода с высоким содержанием сульфатов препятствует обмену нитратов и снижает эффективность системы. Если смола становится насыщенной, она выделяет нитраты вместо сульфатов, что приводит к увеличению концентрации нитратов в «обработанной» воде. Кроме того, нитрат-ионный обмен может вызвать коррозию воды. Нейтрализация воды после того, как она покидает устройство, уменьшает этот эффект. Наконец, ионный обмен может быть дорогим и требует обслуживания. Так как соляной раствор обратной промывки будет с высоким содержанием нитратов, необходимо соблюдать осторожность при его утилизации.

Обратный осмос — еще один механизм очистки.На рис. 2 показан процесс обратного осмоса. Когда вода попадает в устройство под давлением, она давит на целлофаноподобный пластиковый лист или целлюлозу, также называемую полупроницаемой мембраной. Мембрана действует как сито, оставляя ионы, такие как нитраты, на одной стороне и позволяя воде без ионов проходить через мембрану. Насколько хорошо мембрана фильтрует воду, измеряется коэффициентом отбраковки. То есть, сколько нитратов задержит мембрана? Оценки составляют от 83 до 92 процентов поступающих нитратов. Естественно, важно знать исходную концентрацию нитратов в воде. Если уровни нитратного азота чрезвычайно высоки (более 110 мг/л), может быть удалено до 90 процентов. К сожалению, оставшийся нитрат-азот может привести к тому, что питьевая вода превысит стандарты 10 мг/л нитрат-азота.

Рис. 2. Схема процесса обратного осмоса.

Для обратного осмоса требуется фильтр осадка, резервуары для хранения, мембрана и фильтр с активированным углем.Устройства обычно работают в месте их использования — кухонный кран, раковина в ванной и т. д. Многие факторы, такие как давление и температура воды, выбор мембраны и надлежащее техническое обслуживание, влияют на производительность. Внимательно изучите эти факторы со специалистом по водным ресурсам, прежде чем принимать решение о покупке.

Хотя обратный осмос может быть эффективным средством для удаления нитратов, он имеет недостатки. Обратный осмос стоит дорого. К стоимости оборудования добавляются высокие энергозатраты на эксплуатацию. Обратный осмос также является медленным и неэффективным процессом, иногда производящим всего несколько галлонов очищенной воды в день, при этом теряется до 90 процентов поступающей воды.Особенно это касается систем низкого давления.

Дистилляция — это традиционный метод удаления минералов и других компонентов из воды. Вода кипятится, охлаждается и конденсируется. Конденсированная вода не содержит твердых веществ, солей, тяжелых металлов — всего, что не улетучивается. Кипячение воды также инактивирует микроорганизмы.

У дистилляторов тоже есть ограничения. Как и обратный осмос, дистилляция — медленный процесс. Типичный домашний блок производит около галлона воды каждые четыре-пять часов.Дистилляция потребляет много энергии и производит тепло, которое в летние месяцы нагружает кондиционеры. Энергозатраты составляют около 30 центов на произведенный галлон. В конечном счете, эти агрегаты требуют частой очистки для удаления скопившейся накипи.

Распознавание этих фактов о нитратах в питьевой воде может помочь вам принимать мудрые решения относительно качества вашей воды. Хотя нитраты беспокоят многих жителей Пенсильвании, надлежащее тестирование подтвердит проблему, а адекватное лечение устранит ее.

Подготовлено Полом Д. Робиллардом, адъюнкт-профессором сельскохозяйственной инженерии, Уильямом Э. Шарпом, профессором лесной гидрологии, и Брайаном Р. Свистоком, научным сотрудником

Нитраты и нитриты в питьевой воде

Финансовая помощь: есть ли средства, чтобы помочь мне оплатить мою систему водоснабжения или очистку?

Возобновляемый ссудный фонд по очистке сточных вод и питьевой воды Вермонта
Эта программа, также известная как Программа ссуды на месте, доступна для некоторых жителей Вермонта для ремонта или замены неисправных систем водоснабжения и сточных вод на территории.Программа кредитования на месте финансируется и управляется Агентством природных ресурсов, Департаментом охраны окружающей среды, а андеррайтинг и обслуживание кредита предоставляется Кредитным союзом возможностей в Винуски. Ваша система снабжения питьевой водой должна быть неисправной, и вы должны проживать в резиденции круглый год, чтобы иметь право на получение помощи. Доход семьи не может превышать 200% среднего дохода домохозяйства по штату. Для получения дополнительной информации о правах на участие и о том, как подать заявку, позвоните в программу займов на месте по телефону 802-461-6051.

Альянс NeighborWorks штата Вермонт
Альянс NeighborWorks состоит из пяти местных организаций, предлагающих полный спектр услуг по доступному жилью для лиц с определенным доходом. Вы можете претендовать на помощь по этой программе, если вам нужны деньги для установки системы очистки воды, бурения скважины или ремонта или замены септической системы. Для получения дополнительной информации о правах обратитесь в местную группу NeighborWorks в вашем регионе.

Ссуды и гранты на ремонт жилья для одной семьи
Эта программа предлагает ссуды и гранты существующим домовладельцам на строительство, ремонт и герметизацию колодцев. Он находится в ведении Управления по развитию сельских районов Министерства сельского хозяйства США. Программа предназначена для малообеспеченных семей, проживающих в сельской местности или в сообществе с населением не более 25 000 человек. Доход семьи не может превышать 50% среднего дохода округа. Лица в возрасте 62 лет и старше могут претендовать на получение гранта или комбинации кредита и гранта. Молодые заявители имеют право только на кредиты.

Burlington, South Burlington, Essex Junction, Winooski и части Колчестера не имеют права на участие в программе.Даже если ваша собственность находится в соответствующем районе, ваше право на участие в программе по-прежнему зависит от пределов дохода. Чтобы получить дополнительную информацию или узнать, находится ли ваша собственность в соответствующем районе, позвоните в Управление сельского развития Министерства сельского хозяйства США по телефону 802-828-6022.

Оценочные концентрации нитратов в подземных водах, используемых для питья

Об этом показателе
Нитраты в системах питьевой воды подземных вод вызывают озабоченность, поскольку частные автономные системы питьевой воды, которые в основном получают воду из подземных вод, не регулируются на федеральном уровне. Владелец несет ответственность за проверку и очистку своего колодца от нитратов и других загрязняющих веществ. Хотя нитраты встречаются в подземных водах естественным образом, концентрации выше 3 мг/л обычно указывают на загрязнение (Madison and Brunett, 1985), а недавнее общенациональное исследование показало, что концентрации нитратов выше 1 мг/л указывают на деятельность человека (Дубровский и др. ). , 2010). Максимальный уровень загрязнения (MCL) EPA для нитратов, установленных для защиты от синдрома синего младенца, составляет 10 мг/л. Данные в этом показателе показывают общую площадь и процент территории штата, где прогнозируется концентрация нитратов, превышающая 5 мг/л, или половину ПДК EPA, в подземных водах, используемых для питья.Также представлен оценочный процент населения штата, обслуживаемого питьевой водой с самостоятельным снабжением, 98% которой поступает из колодцев с подземными водами.

Оценочные площади штата и процент площадей штата с концентрацией нитратов в грунтовых водах > 5 мг/л, что составляет половину максимального уровня загрязнения нитратов, установленного Агентством по охране окружающей среды. Также показан расчетный % населения в каждом штате с питьевой водой с самостоятельным снабжением (98% которой поступает из колодцев с подземными водами).

Государственный	Расчетная площадь (ми ² ) состояния с концентрацией нитратов в подземных водах > 5 мг/л	Расчетный % площади штата с концентрацией нитратов в подземных водах > 5 мг/л	Расчетный % населения с самостоятельным обеспечением питьевой водой
Алабама	646	1%	11%
Аляска	Нет данных	Нет данных	35%
Аризона	12 763	12%	4%
Арканзас	1 606	3%	7%
Калифорния	15 004	10%	7%
Колорадо	4 628	4%	6%
Коннектикут	276	6%	24%
Делавэр	976	53%	10%
Флорида	4 975	9%	10%
Грузия	1 158	2%	18%
Гавайи	Нет данных	Нет данных	6%
Айдахо	4 256	5%	30%
Иллинойс	3 132	6%	9%
Индиана	1 495	4%	26%
Айова	2 476	4%	18%
Канзас	6 307	8%	5%
Кентукки	1 554	4%	17%
Луизиана	6 530	15%	12%
Мэн	1 139	4%	44%
Мэриленд	2 674	28%	17%
Массачусетс	951	12%	8%
Мичиган	3 254	6%	29%
Миннесота	3 229	4%	22%
Миссисипи	696	1%	19%
Миссури	126	0%	15%
Монтана	1 135	1%	32%
Небраска	13 418	17%	18%
Невада	1 252	1%	8%
Нью-Гэмпшир	20	0%	42%
Нью-Джерси	642	9%	11%
Нью-Мексико	2 081	2%	20%
Нью-Йорк	1 331	3%	10%
Северная Каролина	4 580	9%	26%
Северная Дакота	635	1%	16%
Огайо	2 005	5%	17%
Оклахома	1 001	1%	8%
Орегон	3 159	3%	19%
Пенсильвания	2 983	7%	20%
Род-Айленд	168	16%	8%
Южная Каролина	867	3%	30%
Южная Дакота	234	0%	14%
Теннесси	244	1%	9%
Техас	15 819	6%	10%
Юта	1 447	2%	3%
Вермонт	2 629	7%	30%
Вирджиния	171	2%	22%
Вашингтон	5 326	8%	14%
Западная Вирджиния	464	2%	23%
Висконсин	1 231	2%	30%
Вайоминг	2 070	2%	17%

Примечание. Значения округлены до ближайшего целого числа.Следовательно, значения < 0,5% = 0%.

Источники: Концентрации нитратов были рассчитаны по модели USGS GWAVA-DW, в которой использовались данные калибровки, собранные за 1991–2003 годы. Данные об источниках питьевой воды взяты из Оценочного использования воды USGS в США в 2005 г.

Загрузить

Таблица данных подземных вод (xlsx)

Источники данных

1. Кенни Дж.Ф., Барбер Н.Л., Хатсон С.С., Линси К.С., Лавлейс, Дж.К., и Мопен, М.А. 2009 г. Расчетное потребление воды в США в 2005 г.: Циркуляр Геологической службы США 1344.

2. Нолан, Б.Т. и Хитт, К.Дж. 2006. Уязвимость неглубоких грунтовых вод и колодцев с питьевой водой к нитратам в США. Экологические науки и технологии. Том. 40, нет. 24, стр. 7834-7840.

3. Геологическая служба США. Набор данных GWAVA для неглубоких скважин с грунтовыми и питьевыми водами.

Информация об источнике данных
Данные, представленные в этом индикаторе, основаны на прогнозируемых концентрациях нитратов в подземных водах, создаваемых U. S. Геологическая служба (USGS) в рамках проекта GWAVA (Уязвимость и оценка подземных вод). Две нелинейные регрессионные модели были разработаны для прогнозирования концентрации нитратов в грунтовых водах США: (1) GWAVA-S прогнозирует концентрации нитратов в неглубоких грунтовых водах (обычно глубиной < 5 м, которые могут использоваться или не использоваться для питья), загрязненных нитратами из неточечных источников. и (2) GWAVA-DW прогнозирует концентрацию нитратов в более глубоких источниках, используемых для питья. Модели GWAVA связывают наблюдения за концентрацией нитратов в подземных водах с пространственными атрибутами, представляющими источники азота, перенос и ослабление нитратов, для создания набора растровых данных о концентрациях нитратов в 48 нижних штатах.Информация, представленная здесь, основана на концентрациях нитратов, предсказанных GWAVA-DW с использованием глубины моделирования 50 м. Набор данных наблюдаемых концентраций нитратов в питьевой воде, используемый в этой модели, получен из 2490 колодцев с питьевой водой, расположенных в среднем на глубине 48,8 м ниже поверхности земли, пробы которых были отобраны в период с 1991 по 2003 год. Обратитесь к отчету Нолана и Хитта за 2006 год для подробного описания их сбора и анализа данных. Расчетный процент населения с самообеспеченной питьевой водой (98% подземных вод) взят из отчета Геологической службы США об оценке использования воды в Соединенных Штатах в 2005 году.

Оценки концентраций нитратов на уровне штатов были сделаны следующим образом:

Данные GWAVA были получены от Геологической службы США в формате файла сетки ESRI ARC/INFO (или растрового файла) с географическим охватом прилегающих Соединенных Штатов. Размер пикселя в наборе растровых данных равен площади, эквивалентной 1 км x 1 км, а расчетная концентрация нитратов для каждого пикселя представлена в мг/л. Чтобы включить извлечение концентраций нитратов, связанных с каждой точкой сетки, файл сетки сначала был преобразован в ArcGIS v.9.3x в файл точечного вектора.
Используя шейп-файл ГИС государственной границы USGS (StUS_GCS07.shp), точечные данные были «обрезаны» по состоянию, в результате чего было создано 48 файлов базы данных GWAVA-DW (файлы DBF), которые затем были преобразованы в файлы Microsoft Excel.
Количество пикселей (каждый 1 км ² ), которые по прогнозам превышают 5 мг/л, было подсчитано для каждого штата и представлено в виде площади и общей доли площади штата (количество пикселей, превышающее пороговое значение/количество пикселей для штата) .

Примечание. Любая ссылка на торговые наименования или коммерческие продукты предназначена только для информационных целей и не является одобрением или рекомендацией к использованию.Агентство по охране окружающей среды США и его сотрудники не поддерживают никакие коммерческие продукты, услуги или предприятия .

Что следует учитывать при использовании этих данных
Было выбрано пороговое значение 5 мг/л, поскольку это значение представляет собой половину максимального уровня загрязнения, установленного Агентством по охране окружающей среды для защиты от синдрома голубого ребенка. Данные по этому показателю представлены в масштабе штата; однако возможны альтернативные агрегации данных GWAVA по нитратам, включая исследование средних концентраций нитратов в основных водоносных горизонтах. Поскольку распределение пользователей частных колодцев с питьевой водой среди основных водоносных горизонтов неизвестно, отчетные данные по основным водоносным горизонтам, по-видимому, не дают преимуществ по сравнению с отчетами по областям штатов.

Как и все модели, модели GWAVA связаны с неопределенностью. Чтобы свести к минимуму неопределенность (или необъяснимые различия между измеренными и прогнозируемыми значениями, измеренными по среднеквадратической ошибке модели и коэффициенту детерминации), Геологическая служба США разработала GWAVA-DW с использованием образцов из 2490 колодцев с питьевой водой для калибровки модели и наборов геопространственных данных об источнике. вклады, а также факторы переноса и затухания.Модель GWAVA-DW дала среднеквадратичную ошибку (MSE) 2,00 и коэффициент детерминации ( R ² ) 0,767.

Ссылки и ссылки на другие источники данных

1. Дубровский, Н.М., Буров, К.Р., Кларк, Г.М., Гронберг, Дж. М., Гамильтон П.А., Хитт, К.Дж., Мюллер, Д.К., Манн, М.Д., Нолан, БТ Пакетт, Л.Дж., Руперт, М.Г., Шорт, Т.М., Шпар, Н.Е., Спраг, Л.А., и Уилбер, В.Г. 2010. Качество вод нашей страны — Питательные вещества в ручьях и грунтовых водах страны, 1992–2004 гг.: У.S. Geological Survey Circular 1350.

2. Дезимоун, Л.А., 2009 г. Качество воды из бытовых колодцев в основных водоносных горизонтах США, 1991–2004 гг.: Отчет о научных исследованиях Геологической службы США, 2008–5227.

3. Мэдисон Р.Дж. и Брюнетт, Дж.О. 1985. Обзор наличия нитратов в грунтовых водах Соединенных Штатов, в National Water Summary 1984-Hydrologic Events, Selected Water-Quality Trends, and Ground-Water Resources: US Geological Survey Water-Supply Paper 2275, стр.93-105.

Азот и вода | Геологическая служба США

• Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы свойств воды • Темы качества воды •

Азот и вода

Шугар-Крик, штат Индиана, представляет собой ручей, протекающий через удобренные сельскохозяйственные угодья.

Питательные вещества, такие как азот и фосфор , необходимы для роста и питания растений и животных, но переизбыток некоторых питательных веществ в воде может вызвать ряд неблагоприятных последствий для здоровья и окружающей среды.Азот в форме нитратов, нитритов или аммония является питательным веществом, необходимым для роста растений. Около 78% воздуха, которым мы дышим, состоит из газообразного азота, а в некоторых районах Соединенных Штатов, особенно на северо-востоке, определенные формы азота обычно осаждаются в виде кислотных дождей .

Конечно, азот используется в сельском хозяйстве для выращивания сельскохозяйственных культур, и на многих фермах ландшафт был значительно изменен , чтобы максимизировать производительность сельского хозяйства. Поля были выровнены и изменены для эффективного отвода избыточной воды, которая может выпадать в виде осадков или в результате методов орошения .

На этом изображении показан Шугар-Крик в Индиане, сильно модифицированный для использования человеком. Как обычно бывает в небольших сельскохозяйственных ручьях, Шугар-Крик был выпрямлен, углублен и в нем были установлены дренажные трубы, чтобы способствовать быстрому отводу воды с сельскохозяйственных угодий. Если на посевных полях обнаруживается избыток азота, дренажные воды могут попадать в такие потоки, как эти, которые впадают в другие более крупные реки и могут оказаться в Мексиканском заливе, где избыток азота может привести к гипоксии (недостаток кислорода). ).

Источники азота

Удобрения и другие химикаты применяются на полях по всему миру. Из-за стока избыточные химические вещества могут попасть в водоемы и нанести ущерб качеству воды.

Предоставлено: Pixabay — Creative Commons

Хотя в окружающей среде много азота, он также поступает с сточными водами и удобрениями. Химические удобрения или навоз обычно вносят в сельскохозяйственные культуры для добавления питательных веществ. Удержание на месте всего азота, поступающего на фермы в качестве корма или удобрения и образующегося с навозом, может оказаться трудным или дорогостоящим. Если на фермах не построены специализированные сооружения, сильные дожди могут генерировать стоки, содержащие эти материалы, в близлежащие ручьи и озера. Очистные сооружения , которые специально не удаляют азот, также могут привести к избыточному уровню азота в поверхностных или подземных водах .

Нитраты могут попасть в воду непосредственно в результате стока удобрений, содержащих нитраты. Некоторое количество нитратов попадает в воду из атмосферы, которая несет азотсодержащие соединения, полученные от автомобилей и других источников.Ежегодно в Соединенных Штатах из атмосферы выпадает более 3 миллионов тонн азота, полученного либо естественным путем в результате химических реакций, либо в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и бензин. Нитраты также могут образовываться в водоемах в результате окисления других форм азота, включая нитрит, аммиак и органические соединения азота, такие как аминокислоты. Аммиак и органический азот могут попадать в воду через канализационные стоки и стоки с земель, на которые вносился или хранился навоз.

Источники азота в Мексиканский залив

Определение источников питательных веществ является сложной задачей, поскольку бассейн реки Миссисипи площадью более 1,2 миллиона квадратных миль является четвертым по величине бассейном в мире. Он охватывает почти 40 процентов 48 нижних штатов. Есть 31 штат, которые впадают через бассейн реки Миссисипи в Мексиканский залив, и источники питательных веществ находятся по всему бассейну .

Удобрения, используемые для выращивания сельскохозяйственных культур, загрязнение воздуха и навоз являются одними из основных источников азота, переносимого из бассейна реки Миссисипи в Мексиканский залив.

Проблемы с избыточным уровнем азота в окружающей среде

Избыток азота может нанести вред водоемам

Избыток азота может вызвать чрезмерную стимуляцию роста водных растений и водорослей. Чрезмерный рост этих организмов, в свою очередь, может засорить водозаборы, израсходовать растворенный кислород при их разложении и заблокировать проникновение света в более глубокие воды. Озеро и водохранилище может произойти эвтрофикация, в результате которой на поверхности воды образуется неприглядная пена из водорослей, иногда это может привести к гибели рыбы и даже может «убить» озеро, лишив его кислорода.Эффективность дыхания рыб и водных беспозвоночных может привести к уменьшению разнообразия животных и растений и повлиять на использование нами воды для рыбалки, плавания и катания на лодках.

Избыток азота в воде может нанести вред человеку

Цветение водорослей на озере Ле-Аука-На, штат Иллинойс.

Слишком большое количество азота в виде нитратов в питьевой воде может быть вредным для младенцев или молодняка домашнего скота. Избыток нитратов может привести к ограничению транспорта кислорода в кровотоке.Младенцам в возрасте до 4 месяцев не хватает фермента, необходимого для исправления этого состояния («синдром синего ребенка»).

Изменение содержания нитратов в США

Концентрация нитратов (форма азота) в водоемах сильно различается по всей территории Соединенных Штатов. Природные и антропогенные процессы определяют концентрацию нитратов в воде. Национальная программа атмосферных отложений разработала карты, показывающие распределение нитратов, например, приведенную ниже карту, показывающую пространственное распределение нитратов в выбранных местах отбора проб за 2002 год.Вы должны знать, что эта контурная карта была разработана с использованием измерений нитратов в определенных местах отбора проб; таким образом, контуры и изолинии были созданы с использованием интерполяции между точками данных. Вам не обязательно использовать карту для документирования содержания нитратов в водоеме в определенном месте на карте, а скорее использовать карту в качестве общего индикатора содержания нитратов по всей стране.

Источник: Национальная программа атмосферного осаждения (NRSP-3)/Национальная сеть тенденций. (2004).Офис программы NADP, Служба водных ресурсов штата Иллинойс, 2204 Griffith Dr., Champaign, IL 61820.

Риски загрязнения нитратами неглубоких грунтовых вод

Большая часть страны использует подземные воды в качестве основного источника воды для многих нужд, от питьевой воды и других бытовых нужд до ирригации и общественных нужд, таких как снабжение водой парков. Конечно, геология и факторы, влияющие на доступность подземных вод, сильно различаются географически, но во многих местах, таких как южная Джорджия, есть водоносные горизонты, которые могут поставлять большое количество пресной воды очень близко к поверхности земли.Поскольку загрязнение азотом представляет собой большую проблему для неглубоких водоносных горизонтов , стоит знать, какие водоносные горизонты в Соединенных Штатах будут более подвержены риску загрязнения азотом .

Карта ниже, разработанная для исследования Геологической службы США, показывает районы с самым высоким риском загрязнения неглубоких грунтовых вод нитратами. Как правило, уязвимость водоносного горизонта представлена характеристиками дренажа почвы — легкостью, с которой вода и химикаты могут просачиваться в грунтовые воды — и степенью, в которой лесные массивы перемежаются с посевными площадями.Использование карты рисков для выявления и определения приоритетности загрязнения на более подробном уровне, чем представлено здесь, не рекомендуется, поскольку местные различия в землепользовании, методах орошения , типе водоносного горизонта и осадках могут привести к концентрациям нитратов, которые не соответствуют схемам риска. показаны в национальном масштабе.

Из циркуляра USGS 1225 «Качество вод нашей страны».

Хотите узнать больше об азоте и воде? Следуйте за мной на веб-сайт Питательные вещества и эвтрофикация!

нитратов в Небраске | UNL Water

От увеличения счетов за воду до закрытых озер и загрязненной питьевой воды — высокие уровни нитратов затрагивают тысячи жителей Небраски. Нитраты нельзя увидеть или почувствовать их запах, но они есть в подземных водах Небраски, которые являются источником питьевой воды для большей части штата. Нитраты также загрязняют поверхностные воды, такие как ручьи и озера.

Почему азот? Что такое нитрат?

Азот является ценным источником удобрений, благодаря которому в Небраске растут богатые ландшафты и урожаи. Азот, который не используется культурой, попадает в ручьи, озера и грунтовые воды Небраски. Нитраты являются наиболее распространенной формой азота в воде.

Загрязнение нитратами подземных вод

Загрязнение нитратами подземных вод влияет на питьевую воду почти 33 000 жителей Небраски, гораздо больше, чем мышьяк или уран, согласно сводному отчету о программе общественного водоснабжения штата Небраска за 2018 год. Нитрат попадает в грунтовые воды несколькими путями, но в Небраске основным источником было чрезмерное применение азотных удобрений на орошаемых кукурузных и соевых полях на протяжении десятилетий.

Фермеры штата Небраска в значительной степени полагаются на орошение и удобрения, чтобы ежегодно выращивать миллионы акров кукурузы и соевых бобов, используемых в глобальной цепочке поставок продовольствия, которые питают многомиллиардную сельскохозяйственную экономику штата.Но высокий уровень нитратов создает проблемы для небольших населенных пунктов и сельских водопользователей, которые усеивают сельский ландшафт Небраски. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), питьевая вода с уровнем нитратов выше 10 частей на миллион (ppm) небезопасна. Если уровень содержания нитратов в питьевой воде превышает 10 ppm, сообщество должно найти способ это исправить.

В то время как в крупных городах, таких как Линкольн и Омаха, питьевая вода очищается перед тем, как она попадет в дома людей, многие жители Небраски в небольших городах и деревнях обычно пьют воду, перекачиваемую прямо из-под земли.Когда единственный в городе колодец с питьевой водой загрязнен высоким уровнем нитратов, очистные сооружения обычно не подходят из-за затрат, требований к техническому обслуживанию, площади земли и многого другого. Вместо этого небольшие сообщества изучают варианты, включая бурение новой скважины, смешивание воды из нескольких скважин или подключение к системе водоснабжения другого сообщества. Для этого небольшие сообщества подают заявки на гранты, берут кредиты под низкие проценты или повышают тарифы на воду.

Отбор проб поверхностных вод в Небраске: вода с высоким содержанием питательных веществ приводит к цветению водорослей

Загрязнение нитратами озер и ручьев

Загрязнение нитратами также влияет на способность жителей Небраски пользоваться водными ресурсами штата.

Пловцы могут этого не осознавать, но когда они видят в воде слизистые водоросли или табличку, запрещающую купаться, нитраты, вероятно, являются одним из виновников. По данным Департамента окружающей среды и энергетики штата Небраска, с 2010 по 2019 год на 22 озерах и водохранилищах было выпущено 187 предупреждений о запрете купания из-за вредоносного цветения водорослей (ВЦВ). ВЦВ являются результатом высокого уровня питательных веществ, включая нитраты, и благоприятных погодных условий.

Другим рекреационным воздействием высоких уровней нитратов в поверхностных водах являются плохие условия рыболовства.Присутствие нитратов способствует чрезмерному росту растений, чрезмерному росту водорослей, изменению pH и снижению уровня кислорода.

Высокий уровень нитратов негативно влияет на качество жизни, экономику, здоровье людей и возможности для отдыха в штате Небраскан.

Нитраты в питьевой воде – 0,517

Распечатать информационный бюллетень

Дж. Р. Селфа и Р. М. Васком (11/13) ^*

Краткие факты…

Нитрат представляет собой бесцветное соединение без запаха и вкуса, которое присутствует в некоторых грунтовых водах в Колорадо.
Нитрат может быть выражен как NO ₃ (нитрат) или NO ₃ -N (нитрат-азот). Уровни нитратов выше максимального уровня загрязнения EPA 10 мг/л NO ₃ – N или 45 мг/л NO ₃ могут вызвать метгемоглобинемию у младенцев.
Надлежащее обращение с удобрениями, навозом и другими источниками азота может свести к минимуму загрязнение источников питьевой воды.

Нитрат (NO ₃ ) представляет собой естественную форму азота, которая содержится в почве.Азот необходим для всей жизни. Большинству сельскохозяйственных культур требуется большое количество для поддержания высоких урожаев.

Образование нитратов является неотъемлемой частью круговорота азота в окружающей среде. В умеренных количествах нитрат является безвредным компонентом пищи и воды. Растения используют нитраты из почвы для удовлетворения потребностей в питательных веществах и могут накапливать нитраты в своих листьях и стеблях. Из-за своей высокой подвижности нитраты также могут выщелачиваться в грунтовые воды. Если люди или животные пьют воду с высоким содержанием нитратов, это может вызвать метгемоглобинемию, заболевание, которое чаще встречается у младенцев.

Нитраты образуются, когда микроорганизмы разлагают удобрения, разлагающиеся растения, навоз или другие органические остатки. Обычно эти нитраты поглощаются растениями, но иногда дождевая или поливная вода может выщелачивать их в грунтовые воды. Хотя нитраты естественным образом встречаются в некоторых подземных водах, считается, что в большинстве случаев более высокие уровни являются результатом деятельности человека. Общие источники нитратов включают:

удобрения и навоз,
откормочных площадок,
городские сточные воды и ил,

септики

и
Фиксация N из атмосферы бобовыми, бактериями и молнией.

Воздействие нитратов на здоровье

Люди

Высокий уровень нитратов в воде может вызвать метгемоглобинемию или синдром синюшного ребенка, состояние, которое чаще всего встречается у младенцев в возрасте до шести месяцев. Желудочная кислота младенца не такая сильная, как у детей старшего возраста и взрослых. Это вызывает рост бактерий, которые могут легко превращать нитраты в нитриты (NO ₂). Не давайте младенцам пить воду, концентрация которой превышает 10 мг/л NO ₃ -N. Это включает в себя приготовление формулы.

Нитриты всасываются в кровь, а гемоглобин (компонент крови, переносящий кислород) превращается в метгемоглобин. Метгемоглобин плохо переносит кислород. Это приводит к снижению подачи кислорода к жизненно важным тканям, таким как мозг. Метгемоглобин в крови младенцев не может снова превратиться в гемоглобин, что обычно происходит у взрослых. Тяжелая метгемоглобинемия может привести к повреждению головного мозга и смерти.

Беременные женщины, взрослые с пониженной кислотностью желудка и люди с дефицитом фермента, который превращает метгемоглобин обратно в нормальный гемоглобин, подвержены нитрито-индуцированной метгемоглобинемии.Наиболее очевидным симптомом метгемоглобинемии является синеватый цвет кожи, особенно вокруг глаз и рта. Другие симптомы включают головную боль, головокружение, слабость или затрудненное дыхание. Немедленно доставьте детей с вышеуказанными симптомами в отделение неотложной помощи больницы. При своевременном обнаружении метгемоглобинемия легко лечится инъекцией метиленового синего.

Здоровые взрослые могут потреблять довольно большое количество нитратов с незначительными известными последствиями для здоровья. Фактически, большая часть нитратов, которые мы потребляем, поступает из нашего рациона, особенно из сырых или вареных овощей.Этот нитрат легко всасывается и выводится с мочой. Однако длительное потребление высоких уровней нитратов связано с проблемами желудка из-за образования нитрозаминов. Было показано, что соединения N-нитрозамина вызывают рак у подопытных животных. Исследования людей, подвергшихся воздействию высоких уровней нитратов или нитритов, не предоставили убедительных доказательств повышенного риска развития рака.

Животные

Хотя обязательных стандартов питьевой воды для скота не существует, не позволяйте животным пить воду с концентрацией более 100 мг/л NO ₃ -N. Особенно это касается молодых животных. Нитраты влияют на них так же, как и на младенцев. Пожилые животные могут терпеть более высокие уровни.

Жвачные животные (крупный рогатый скот, овцы) подвержены отравлению нитратами, поскольку бактерии, присутствующие в рубце, превращают нитраты в нитриты. Нежвачные животные (свиньи, куры) быстро выделяют нитраты с мочой. Лошади однокамерные, но их большая слепая кишка действует так же, как рубец. Это делает их более восприимчивыми к отравлению нитратами, чем другие животные с однокамерным желудком.

Трудно определить токсичность нитратов для животных, поскольку она зависит от скорости потребления вещества. Несколько сотен миллиграммов нитратов могут вызвать отравление, если их употребить в течение нескольких часов. Но в течение всего дня 1000 мг нитратов могут не вызывать признаков токсичности.

Общие симптомы включают боль в животе, диарею, мышечную слабость или нарушение координации. У больных животных будет кровь шоколадно-коричневого цвета. Если проблема диагностирована вовремя, они могут полностью выздороветь с помощью лечения метиленовым синим.Беременные животные могут абортироваться в течение нескольких дней.

Нитраты также присутствуют в кормах и кормах для животных. Кормовые растения, испытывающие стресс от засухи, обычно имеют высокий уровень нитратов. Эти корма могут иметь дополнительный эффект при употреблении с питьевой водой с высоким содержанием нитратов.

Стандарт питьевой воды

Сообщения о метгемоглобинемии крайне редки. Клиническая детская метгемоглобинемия была впервые обнаружена в 1945 году. К 1971 году в Северной Америке и Европе было зарегистрировано около 2000 случаев заболевания. Сообщалось, что уровень летальности составляет примерно 7–8 процентов.Однако с 1960 по 1972 год была зарегистрирована только одна смерть от синдрома голубого ребенка.

Не сообщалось о метгемоглобинемии при содержании в воде менее 10 мг/л NO ₃ -N. Этот уровень был принят Агентством по охране окружающей среды США в качестве стандарта в Правилах первичной питьевой воды, главным образом для защиты детей раннего возраста.

Значения нитратов обычно указываются либо как нитраты (NO ₃), либо как нитраты-азот (NO ₃ -N). Максимальный уровень загрязнения (ПДК) в питьевой воде в виде нитратов (№ ₃) составляет 45 мг/л, тогда как ПДК для № ₃-N составляет 10 мг/л.

MCL — это наивысший уровень NO ₃ или NO ₃-N, который разрешен Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для систем питьевого водоснабжения. Эти цифры также могут быть представлены в ppm (частях на миллион), что эквивалентно мг/л. Убедитесь, что вы знаете, какое значение сообщается для вашей пробы воды.

Защита питьевой воды

Национальное исследование колодцев питьевой воды, проведенное Агентством по охране окружающей среды США в 1990 году, показало, что примерно 57 процентов проверенных частных колодцев содержали поддающиеся обнаружению уровни нитратов.Однако только 2,4 процента превысили максимальный уровень загрязнения EPA. В Колорадо загрязнение нитратами выше ПДК происходит в основном в сельских районах, расположенных над уязвимыми водоносными горизонтами.

Защита системы снабжения питьевой водой от загрязнения важна для здоровья и защиты имущества, а также для минимизации потенциальной ответственности. Высокий уровень нитратов часто связан с плохо построенными или неправильно расположенными колодцами. Располагайте новые колодцы выше по склону и на расстоянии не менее 100 футов от откормочных площадок, септических систем, скотных дворов и хранилищ химикатов.Надлежащим образом закройте или закройте заброшенные колодцы.

Управляйте неточечными источниками загрязнения воды (полями, газонами), чтобы ограничить потерю избыточной воды и питательных веществ для растений. Адаптируйте применение удобрений и орошения к точным потребностям растений, чтобы свести к минимуму загрязнение грунтовых вод.

Передовой опыт использования удобрений

Тщательное использование удобрений может уменьшить вымывание нитратов в грунтовые воды. При планировании программы внесения удобрений учитывайте следующие рекомендации:

Используйте анализ почвы и воды для точного определения потребности растений в азоте (см. информационный бюллетень 0.500, Отбор проб почвы ).
Установите реалистичную цель урожайности для каждого поля. Возьмите среднюю производительность вашего поля за пять лет и добавьте 5 процентов, чтобы получить достижимую цель урожайности.
Учет всех источников азота, доступных для сельскохозяйственных культур, включая навоз, воду, органические вещества, бобовые и остаточные нитраты недр.
Разделите азотные удобрения на максимально возможное количество отдельных применений (см. 0.514, Управление азотом и ирригацией ).

Анализ качества воды

Нитрат — это соединение без вкуса, цвета и запаха, которое вы не сможете обнаружить, если ваша вода не будет подвергнута химическому анализу.Если вы пьете воду из частного колодца, ежегодно обращайтесь в квалифицированную лабораторию для ее проверки. Местный отдел здравоохранения или окружной офис Колорадского государственного университета обычно могут предоставить название одобренной испытательной лаборатории в вашем районе.

Проба воды для анализа на нитраты на колодце или из крана внутри дома. Поместите образцы в чистые пластиковые контейнеры объемом от 4 до 16 унций. Немедленно отправьте образец в лабораторию. Охлаждение поможет сохранить его неповрежденным, пока он не попадет в лабораторию.Не замораживайте его.

Лабораторные результаты будут сравниваться с MCL, и следует учитывать рекомендации по лечению, если уровень нитратов превышает 10 мг/л NO ₃ -N. Имейте в виду, что уровень нитратов в грунтовых водах может меняться в зависимости от сезона. Если анализы вашей воды высокие или почти высокие, проводите повторный анализ воды каждые три-шесть месяцев.

Очистка загрязненной воды

Хотя очистка загрязненных грунтовых вод может быть технически возможной, это может быть сложно, дорого и не совсем эффективно.По этой причине профилактика – лучший способ обеспечить чистую воду. Обработка воды включает дистилляцию, обратный осмос, ионный обмен или смешивание.

Дистилляция вода кипятится, образующийся пар улавливается и конденсируется на холодной поверхности (конденсатор). Нитраты и другие минералы остаются в кипящем баке.
Обратный осмос пропускает воду под давлением через мембрану, которая отфильтровывает минералы и нитраты. От половины до двух третей воды остается за мембраной в виде отбрасываемой воды.Системы с более высокой производительностью используют давление воды 150 фунтов на квадратный дюйм.
Ионообменник принимает другое вещество, такое как хлорид, и меняет местами нитрат. Блок ионного обмена заполнен специальными шариками смолы, которые заряжены хлоридом. Когда вода проходит через шарики, смола поглощает нитраты в обмен на хлориды. Чем больше воды проходит через смолу, тем больше хлоридов превращается в нитраты. Смолу перезаряжают путем обратной промывки раствором хлорида натрия. Раствор обратной промывки с высоким содержанием нитратов необходимо правильно утилизировать.
Смешивание — еще один метод снижения содержания нитратов в питьевой воде. Смешайте загрязненную воду с чистой водой из другого источника, чтобы снизить общую концентрацию нитратов. Смешанная вода небезопасна для младенцев, но приемлема для домашнего скота и здоровых взрослых особей.

Угольные фильтры и умягчители воды недостаточно удаляют нитраты из воды. Кипячение загрязненной нитратами воды не делает ее безопасной для питья и фактически увеличивает концентрацию нитратов.Бурение новой скважины на более глубокую воду с меньшим содержанием нитратов может быть подходящим средством в некоторых районах. Во многих случаях наиболее эффективной альтернативой является использование бутилированной воды для питья и приготовления пищи.

Глоссарий

Синдром голубого ребенка: Болезнь, которая влияет на способность крови младенцев переносить кислород, обычно возникающая в результате потребления большого количества NO ₃ . Также известна как метгемоглобинемия.
Загрязнитель: Любое физическое, химическое, биологическое или радиоактивное вещество, ухудшающее качество воды.
Подземные воды: Вода, насыщающая подземные пласты или водоносные горизонты.
Выщелачивание: Опускание растворенных или взвешенных минералов, удобрений, сельскохозяйственных химикатов или других веществ через почву.
Максимальный уровень загрязняющих веществ (MCL): Максимальное количество определенного загрязняющего вещества, разрешенное Агентством по охране окружающей среды в общественных источниках питьевой воды. Это стандарты, основанные на здоровье, которые по закону должны быть установлены как можно ближе к уровню «отсутствия риска».
Нитрат (NO ₃ ): Важное питательное вещество для растений, которое растворимо в воде и может вызвать проблемы со здоровьем при употреблении в больших количествах.
Нитрат-азот (NO ₃-N): Относится к фактическому содержанию азота в нитратах. Умножьте значения NO ₃ -N на 4,4, чтобы преобразовать их в нитраты.
Загрязнение из неточечных источников: Загрязнение воды из диффузных источников, таких как сельскохозяйственные поля, городские стоки или крупные строительные площадки.
Части на миллион (ppm): Единица пропорции, используемая для описания концентрации химического вещества в воде. Эквивалент мг/л.

Каталожные номера

Дополнительную информацию о качестве воды можно получить из следующих информационных бюллетеней, опубликованных Colorado State University Extension:

^* Дж. Р. Селф, руководитель лаборатории исследования почв Университета штата Колорадо; и Р.М. Васком, специалист по качеству воды в штате Колорадо; почвоведение и растениеводство.7/95. Отредактировано 13 ноября.

Перейти к началу этой страницы.

Нитраты — Загрязнение воды — Окружающая среда

Дополнительные инструменты

Директива Совета 91/676/ЕЕС о защите вод от загрязнения, вызванного нитратами из сельскохозяйственных источников (Директива о нитратах), была принята 12 декабря 1991 года. Он направлен на защиту качества воды по всей Европе путем предотвращения загрязнения грунтовых и поверхностных вод нитратами из сельскохозяйственных источников и путем поощрения использования передовых методов ведения сельского хозяйства.

Директива по нитратам составляет неотъемлемую часть Рамочной директивы по водным ресурсам и является одним из ключевых инструментов защиты вод от сельскохозяйственных нагрузок.

Дополнительную информацию о целях, реализации и влиянии Директивы по нитратам можно найти в информационном бюллетене о Директиве по нитратам, в документе «Вопросы и ответы» и в следующей инфографике:

Реализация

Для реализации Директивы по нитратам Комиссии помогает Комитет представителей государств-членов

Кроме того, Группа экспертов по реализации Директивы по нитратам обеспечивает неформальный форум для обсуждения между Комиссией и государствами-членами технических аспектов, связанных с внедрением директивы по нитратам и политики в отношении питательных веществ.

1. Идентификация воды, загрязненной или подверженной риску загрязнения , , например, :

поверхностные пресные воды, в частности те, которые используются или предназначены для забора питьевой воды, содержащие или которые могут содержать (если не будут приняты меры для изменения тенденции) концентрацию нитратов более 50 мг/л
подземные воды, содержащие или которые могут содержать (если не будут предприняты меры для изменения тенденции) более 50 мг/л нитратов
пресноводные водоемы, эстуарии, прибрежные и морские воды, которые признаны эвтрофными или могут стать эвтрофными (если не будут предприняты действия для изменения тенденции)

2.Обозначение как «зоны, уязвимые к нитратам» (NVZ) из:

участки земли, которые стекают в загрязненные воды или воды, подверженные риску загрязнения и которые способствуют загрязнению нитратами; или
Государства-члены также могут принять решение о применении мер (см. ниже) ко всей территории (вместо назначения ЗЧН).

Актуальное состояние обозначений НВЗ и всей территории можно посмотреть с помощью вьюера карт на сайте Объединенного исследовательского центра.

3. Разработка Кодексов надлежащей сельскохозяйственной практики
фермеров на добровольной основе. Коды должны включать:

меры, ограничивающие периоды, когда азотные удобрения можно вносить на землю, чтобы целенаправленно вносить их в периоды, когда сельскохозяйственные культуры нуждаются в азоте, и предотвращать потери питательных веществ в воде;
меры, ограничивающие условия внесения удобрений (на крутых склонах, мерзлой или заснеженной земле, вблизи водотоков и т.п.) для предотвращения потерь нитратов от выщелачивания и стока;
требование минимальной емкости для хранения навоза; и
севооборотов, почвенного зимнего покрова и промежуточных культур для предотвращения выщелачивания и стока нитратов во влажные сезоны.

4. Разработка программ действий, которые должны выполняться фермерами в пределах НВЗ в обязательном порядке. Эти программы должны включать:

меры, уже включенные в Кодексы надлежащей сельскохозяйственной практики, которые становятся обязательными в НВЗ; и
другие меры, такие как ограничение внесения удобрений (минеральных и органических), с учетом потребностей сельскохозяйственных культур, всех поступлений азота и обеспеченности почвы азотом, максимальное количество вносимого навоза (соответствует 170 кг азота/га/год).
Имеются рекомендации по созданию программ действий (исследование 2012 г.) для каждого типа мер, которые должны быть включены в программы действий, в зависимости от педо-климатического региона в Европе, чтобы свести к минимуму риск загрязнения воды.

5. Ограничения на применение азота из навоза: в районах, охваченных Программой действий, Директива предписывает, что максимальное количество азота из навоза, которое можно вносить ежегодно, составляет 170 кг/га.По запросу государств-членов и при условии, что они научно обосновывают, что это не приведет к более высокому загрязнению, Комиссия может принять имплементационные решения (обычно называемые «отступлениями»), которые разрешают применение более высоких максимальных пределов содержания азота в навозе в конкретных условиях. местности и в определенных условиях. Такие отступления не освобождают государства-члены от целей Директивы в отношении качества воды или любых других ее мер. Действующие в настоящее время решения Комиссии, разрешающие внесение более 170 кг/га азота из навоза, перечислены ниже:

6.Национальный мониторинг и отчетность. Каждые четыре года государства-члены должны отчитываться по:

Концентрации нитратов в подземных и поверхностных водах;
Эвтрофикация поверхностных вод;
Оценка воздействия программ действий на качество воды и методы ведения сельского хозяйства;
Пересмотр НВЗ и программы действий
Оценка будущих тенденций качества воды.