Calitatea apei este caracteristicile chimice , fizice și biologice ale apei pe baza standardelor de utilizare a acesteia [1] [2] . Ele sunt cel mai adesea utilizate în legătură cu un set de standarde, a căror conformitate, de regulă, se realizează prin tratarea apei, poate fi evaluată. Cele mai comune standarde utilizate pentru monitorizarea și evaluarea calității apei reflectă sănătatea ecosistemelor , siguranța contactului uman și sănătatea apei potabile . Calitatea apei are un impact semnificativ asupra alimentării cu apă și adesea determină opțiunile de alimentare [3] .
Parametrii de calitate a apei sunt determinați de utilizarea prevăzută. Lucrările privind calitatea apei tinde să se concentreze pe apa care este tratată pentru apă potabilă, uz industrial/casnic sau restaurare (mediu/ecosistem, de obicei viața umană/acvatică).
Contaminanții care pot fi găsiți în apa netratată includ microorganisme , cum ar fi viruși , protozoare și bacterii ; contaminanți anorganici cum ar fi sărurile și metalele ; poluanți chimici organici ai proceselor industriale și utilizarea uleiului ; pesticide și erbicide ; și contaminanți radioactivi . Calitatea apei depinde de geologia și ecosistemul local , precum și de utilizarea umană a unor factori precum dispersia apelor uzate, poluarea industrială, utilizarea corpurilor de apă ca radiator și utilizarea excesivă (care poate duce la scăderea nivelului apei) [4] .
Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite (EPA) limitează cantitatea de anumiți contaminanți din apa de la robinet furnizată de sistemele publice americane de apă. Legea pentru apă potabilă sigură autorizează EPA să emită două tipuri de standarde:
Reglementările Administrației pentru Alimente și Medicamente din SUA (FDA) stabilesc limite pentru contaminanții din apa îmbuteliată [8] . Apa de băut, inclusiv apa îmbuteliată, poate fi de așteptat să conțină cel puțin cantități mici de anumiți contaminanți. Prezența acestor contaminanți nu indică neapărat că apa reprezintă un pericol pentru sănătate.
În zonele urbane din întreaga lume , tehnologia de tratare a apei este utilizată în aprovizionarea cu apă municipală pentru a elimina contaminanții din sursa de apă (apa de suprafață sau apa subterană ) înainte de a fi distribuită în case, întreprinderi, școli și alți destinatari. Apa preluată direct dintr-un pârâu, lac sau acvifer și netratată în niciun fel va fi de calitate potabilă nedeterminată.
Ionii dizolvați pot afecta adecvarea apei pentru o varietate de scopuri industriale și casnice. Cel mai cunoscut dintre acestea este probabil prezența calciului (Ca2+) și a magneziului (Mg2+), care interferează cu acțiunea de curățare a săpunului și pot forma depuneri de sulfat dur și carbonat moale în boilerele sau cazanele [9] . Apa dură poate fi înmuiată pentru a elimina acești ioni. Procesul de înmuiere înlocuiește adesea cationii de sodiu [10] . Pentru unele populații, apa dură poate fi preferabilă apei moi, deoarece problemele de sănătate sunt asociate cu deficiența de calciu și excesul de sodiu [11] . Nevoia de calciu și magneziu suplimentar în apă depinde de populația în cauză, deoarece oamenii își îndeplinesc de obicei cantitățile recomandate prin alimente [12] .
Calitatea ecologică a apei, denumită și calitatea mediului, se referă la corpurile de apă precum lacuri , râuri și oceane [13] . Standardele de calitate a apei pentru apele de suprafață variază considerabil datorită condițiilor de mediu diferite, ecosistemelor și utilizării umane prevăzute. Substanțele toxice și populațiile mari ale anumitor microorganisme pot reprezenta un pericol pentru sănătate în scopuri care nu pot fi consumate [14] , cum ar fi irigarea, înotul, pescuitul, raftingul, plimbările cu barca și utilizarea industrială. Aceste condiții pot afecta și fauna sălbatică care folosește apa pentru băut sau ca habitat. Conform EPA, legile privind calitatea apei protejează în general pescuitul și utilizarea recreativă și impun, cel puțin, menținerea standardelor actuale de calitate [15] .
Există o oarecare dorință în rândul populației de a readuce corpurile de apă la condițiile lor originale sau preindustriale [16] . Majoritatea legilor moderne de mediu se concentrează pe desemnarea utilizărilor specifice ale unui corp de apă. În unele țări, aceste denumiri permit o anumită poluare a apei , atâta timp cât tipul particular de poluare nu dăunează utilizărilor prevăzute. Având în vedere schimbările peisajului (de exemplu, dezvoltarea terenurilor, urbanizarea , defrișarea zonelor de pădure ) în multe bazine de apă dulce, revenirea la condițiile curate ar fi o provocare semnificativă. În aceste cazuri, oamenii de știință de mediu se concentrează pe atingerea obiectivelor de menținere a ecosistemelor sănătoase și se pot concentra pe protejarea populațiilor de specii pe cale de dispariție și pe protejarea sănătății umane.
Complexitatea calității apei ca subiect este reflectată în multe tipuri de măsurători ale indicatorilor de calitate a apei. Unele măsurători ale calității apei sunt făcute cel mai precis in situ, deoarece apa există în echilibru cu mediul său. Măsurătorile efectuate de obicei in situ și în contact direct cu sursa de apă în cauză includ temperatura , pH-ul, oxigenul dizolvat, conductivitatea , potențialul redox (ORP), turbiditatea și adâncimea discului Secchi.
Măsurătorile mai complexe sunt adesea efectuate într-un laborator, necesitând ca proba de apă să fie colectată, depozitată, transportată și analizată în altă parte. Procesul de prelevare a probelor de apă creează două probleme semnificative:
Salvarea probei poate rezolva parțial a doua problemă. Procedura general acceptată este de a menține probele la rece pentru a încetini viteza reacțiilor chimice și a schimbărilor de fază și de a analiza proba cât mai curând posibil; dar acest lucru minimizează schimbările, nu le împiedică. O procedură utilă pentru determinarea efectului recipientelor de probe în timpul întârzierii dintre colectarea probei și analiză implică pregătirea a două probe artificiale înainte de evenimentul de prelevare. Un recipient de probă este umplut cu apă cunoscută din analizele anterioare că nu conține o cantitate detectabilă de substanță chimică de interes. Această probă, numită „martor”, este deschisă pentru expunere la atmosferă atunci când proba de interes este colectată, apoi sigilată și transportată la laborator împreună cu proba pentru analiză pentru a determina dacă procedurile de colectare sau depozitare a probei au introdus vreo cantitate măsurabilă. a probei de interes.substanţă chimică. O a doua probă artificială este colectată din proba de interes, dar apoi „stropită” cu o cantitate suplimentară măsurată din substanța chimică de interes în momentul recoltării. Un martor (martor negativ) și o probă cu vârf (martor pozitiv) sunt transferate cu eșantionul de interes și analizate prin aceleași metode în același timp pentru a determina orice modificări care indică profit sau pierdere în timpul scurs între colectare și analiză [20]. ] .
După evenimente precum cutremure și tsunami , agențiile de ajutor răspund imediat la operațiunile de ajutor în curs pentru a încerca să restabilească infrastructura de bază și să furnizeze elementele fundamentale de bază necesare supraviețuirii și redresării ulterioare [21] . Amenințarea bolii este mult sporită de numărul mare de oameni care locuiesc aproape împreună, adesea în condiții proaste și fără o salubritate adecvată [22] .
După un dezastru , atunci când vine vorba de testarea calității apei, există opinii larg răspândite despre cum să procedați cel mai bine și pot fi utilizate diverse metode. Parametrii cheie primari ai calității apei care trebuie luați în considerare în caz de urgență sunt indicatorii bacteriologici ai contaminării cu fecale, clorul liber rezidual, pH-ul, turbiditatea și eventual conductivitatea/solidele totale dizolvate. Există multe metode de decontaminare [23] [24] .
După dezastre naturale majore, poate dura mult timp înainte ca calitatea apei să revină la nivelurile de dinainte de dezastru. De exemplu, după cutremurul din Oceanul Indian din 2004, Institutul Internațional de Management al Apei (IWMI) din Colombo a monitorizat impactul apei sărate și a concluzionat că fântânile au restabilit calitatea apei potabile înainte de tsunami la un an și jumătate după eveniment [25] . IWMI a dezvoltat protocoale pentru curățarea puțurilor contaminate cu apă sărată; ulterior, acestea au fost aprobate oficial de Organizația Mondială a Sănătății, ca parte a seriei Ghidurilor sale de urgență [26] .
Cele mai simple metode de analiză chimică sunt măsurătorile elementelor chimice fără a lua în considerare forma acestora. O analiză elementară a oxigenului , de exemplu, ar arăta o concentrație de 890 g/l (grame per litru) dintr-o probă de apă, deoarece oxigenul (O) are 89% din masa unei molecule de apă (H2O). Metoda aleasă pentru măsurarea oxigenului dizolvat trebuie să facă distincția între oxigenul diatomic și oxigenul în combinație cu alte elemente. Simplitatea comparativă a analizei elementare a produs o cantitate mare de date eșantioane și criterii de calitate a apei pentru elementele identificate uneori ca metale grele . Analiza apei pentru metale grele ar trebui să ia în considerare particulele de sol suspendate în proba de apă. Aceste particule de sol suspendate pot conține o cantitate măsurabilă de metal. Deși particulele nu se dizolvă în apă, ele pot fi consumate de persoanele care beau apa. Adăugarea de acid la proba de apă pentru a preveni pierderea metalelor dizolvate în recipientul de probă poate determina dizolvarea mai multor metale din particulele de sol suspendate. Cu toate acestea, filtrarea particulelor de sol dintr-o probă de apă înainte de adăugarea acidului poate duce la pierderea metalelor dizolvate pe filtru [27] . Complexitățile diferențierii moleculelor organice similare sunt și mai complexe.
Efectuarea acestor măsurători complexe poate fi costisitoare. Deoarece măsurătorile directe ale calității apei pot fi costisitoare, există de obicei programe de monitorizare în curs și rezultate publicate de agențiile guvernamentale. Cu toate acestea, există programe și resurse locale de voluntariat disponibile pentru o evaluare generală [28] . Instrumentele disponibile publicului larg includ truse de testare la fața locului utilizate în mod obișnuit pentru acvariile de acasă și proceduri de evaluare biologică.
Deși calitatea apei este de obicei prelevată și analizată în laboratoare, de la sfârșitul secolului al XX-lea a existat un interes din ce în ce mai mare al publicului pentru calitatea apei potabile furnizate de sistemele municipale. Multe utilități de apă au dezvoltat sisteme de colectare a datelor în timp real pentru calitatea surselor de apă. La începutul secolului 21, diverși senzori și sisteme de monitorizare de la distanță au fost desfășurați pentru a măsura pH-ul apei, turbiditatea, oxigenul dizolvat și alți parametri [29] . Unele sisteme de teledetecție au fost, de asemenea, dezvoltate pentru a monitoriza calitatea apei ambientale din râuri, estuare și apele de coastă [30] [31] .
În stabilirea standardelor, agențiile iau decizii politice și științifice/tehnice pe baza modului în care va fi utilizată apa [32] . În cazul corpurilor de apă naturale, agențiile fac, de asemenea, o evaluare rezonabilă a condițiilor curate. Corpurile de apă naturale variază în funcție de condițiile de mediu ale regiunii, rezultând în compoziția apei dependentă de caracteristicile geologice din jur, sedimente și tipuri de roci, topografie , hidrologie și climă [33] . Oamenii de știință de mediu și geochimiștii acvatici lucrează pentru a interpreta parametrii și condițiile de mediu care afectează calitatea apei unei regiuni, care, la rândul lor, ajută la determinarea surselor și a destinelor poluanților. Avocații de mediu și politicienii lucrează la definirea legislației cu intenția ca apa să fie menținută la o calitate bună pentru utilizarea ei specifică.
O altă idee generală a calității apei este o proprietate simplă care determină dacă apa este poluată sau nu. De fapt, calitatea apei este o problemă complexă, în parte pentru că apa este un mediu complex care este indisolubil legat de ecologia , geologia și activitățile umane ale unei regiuni. Activitățile industriale și comerciale (de exemplu, producție, minerit, construcții, transport) sunt o cauză majoră a poluării apei , la fel ca și scurgerile din zonele agricole, scurgerile urbane și deversările de ape uzate tratate și neepurate .
Politica de apă a Uniunii Europene este codificată în principal în trei directive :
Standardele Consiliului Indian pentru Cercetare Medicală (ICMR) pentru apa potabilă.
Africa de SudOrientările privind calitatea apei pentru Africa de Sud sunt grupate în funcție de tipurile de utilizatori potențiali (de exemplu, casnici, industriali) în Ghidul pentru calitatea apei din 1996 [36] . Calitatea apei potabile este reglementată de Standardul național sud-african (SANS) 241 Specificația apei potabile [37] .
Regatul UnitÎn Anglia și Țara Galilor, nivelurile acceptabile de aprovizionare cu apă potabilă sunt enumerate în Regulamentele privind aprovizionarea cu apă (calitatea apei) 2000 [38] .
Statele Unite ale AmericiiÎn Statele Unite, standardele de calitate a apei sunt stabilite de agențiile guvernamentale pentru diferite corpuri de apă pe baza utilizărilor dorite ale corpului de apă (de exemplu, habitatul peștilor, alimentarea cu apă potabilă, utilizarea recreativă) [39] . Legea apei curate (CWA) cere fiecărei jurisdicții de administrare (state, teritorii și entități tribale acoperite) să trimită un set de rapoarte bienale privind calitatea apei în zona lor. Aceste rapoarte sunt cunoscute sub denumirea de rapoarte 303(d) și 305(b), numite după dispozițiile lor CWA respective și sunt prezentate și aprobate de Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) [40] . Aceste rapoarte sunt completate de jurisdicția de gestionare, de obicei Agenția pentru Protecția Mediului a guvernului. EPA recomandă ca fiecare stat să prezinte un singur „Raport cuprinzător” care să conțină lista sa de ape perturbate și starea tuturor corpurilor de apă din stat [41] . Raportul Național al Inventarului Calității Apei către Congres este un raport general privind calitatea apei care conține informații generale despre numărul de mile de râuri și râuri și starea lor combinată [42] . CWA cere statelor să adopte standarde pentru fiecare dintre posibilele utilizări desemnate pe care le atribuie apelor lor. Dacă faptele indică sau documentează că un pârâu, un râu sau un lac nu îndeplinește criteriile de calitate a apei pentru una sau mai multe dintre utilizările sale desemnate, acesta este inclus în lista apelor perturbate. Odată ce un stat a inclus un corp de apă pe această listă, trebuie să elaboreze un plan de management care să stabilească încărcăturile zilnice maxime totale pentru poluanții care afectează utilizarea apei. Aceste încărcări stabilesc reducerile necesare pentru a suporta pe deplin utilizările atribuite [43] .
Standardele de apă potabilă care se aplică sistemelor publice de apă sunt emise de EPA în conformitate cu Legea privind apa potabilă sigură.