Сине-зеленый сигнал: почему питьевая вода пахнет капустой или плесенью

Более 20% мирового населения страдают от некачественной питьевой воды. Проблема связана не только с присутствием в воде загрязняющих веществ, но и с наличием неприятных запахов. Наиболее часто они появляются в период «цветения» водоема — весной и в конце лета. Ученые кафедры охраны окружающей среды Пермского Политеха рассказали, что такое цианобактерии, как они влияют на свойства воды, чем это опасно для здоровья человека и что делать, чтобы очистить воду в домашних условиях и масштабах городских водохранилищ.

Кто виновник появления запахов в питьевой воде

Качество питьевой воды зависит от состояния источников водоснабжения, на которые влияют природные и антропогенные факторы. Возникновение неприятных запахов в водохранилищах чаще всего связано с периодами массового развития цианобактерий — сине-зеленых водорослей. Это одни из древнейших организмов на планете, способные выделять кислород.

– Цианобактерии легко увидеть невооруженным глазом в период цветения воды — весной и в конце лета. Из-за их массового размножения вода становится сине-зеленой и приобретает специфический запах, который зависит от вида бактерии, выделяющего его.

«Часто в питьевой воде проявляются запахи земли и плесени, характерные для таких веществ, как геосмин и 2-метилизоборнеол — продуктов жизнедеятельности цианобактерий и многих видов водорослей. Встречаются запахи капусты, сероводорода, чеснока, гнили, затхлости и даже фруктов и цитрусов».

Елена Калинина

Научный сотрудник Лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ

Некоторые виды сине-зеленых, зеленых и жгутиковых водорослей могут выделять токсины, вредные для человека и животных. Они попадают в организм в результате употребления загрязненной воды или рыбы, а также при использовании «цветущих» природных водоемов в качестве рекреационных зон (купание, отдых), и приводят к отравлениям разной степени. Симптомы могут быть очень разнообразны и проявляются в виде гастроэнтеритов, спазмов, поражений печени и почек, воспаления горла, аллергии, сыпи, судорог, паралича и удушья.

Применение традиционных схем водоподготовки, таких, как осаждение, фильтрация и обеззараживание, не позволяет полностью удалить одоранты (вещества с характерными запахами) из питьевой воды.

При чем здесь глобальное потепление

В связи с глобальными изменениями климата Земли можно ожидать большее распространение цианобактерий в водных объектах. На это влияет повышение температуры воды водоема, увеличение содержания биогенных веществ (соединения азота и фосфора), понижение уровня воды в засушливые периоды.

«В нормальных условиях роста цианобактерии выделяют незначительное количество веществ с характерными запахами, не представляющее проблемы. Но в случае воздействия стрессовых факторов — отклонения от оптимальных условий, например, степени освещенности, температуры, кислотности среды, скорости течения и содержания биогенных элементов, — интенсивность продуцируемого запаха повышается из-за массовой гибели бактерий».

Лариса Рудакова

Доктор технических наук, заведующая кафедрой «Охрана окружающей среды» ПНИПУ

Ученые ПНИПУ отмечают, что вода также начинает пахнуть, если происходит резкая смена доминирующих видов водорослей. Совместное их присутствие в водоеме не вызывает значительных изменений, но массовое развитие одного конкретного вида приводит к «цветению» воды и появлению запаха.

Как предотвратить развитие источника запаха в водоемах

Эта проблема должна решаться комплексно. Важно следить за численностью цианобактерий и токсинов как в водохранилищах, так и в питьевой воде.

В большинстве стран не установлены требования по контролю за цианобактериями и содержанием цианотоксинов в источниках питьевого водоснабжения. Глобальная коалиция центров по изучению водных ресурсов разработала принципы мониторинга, которые включают в себя визуальную оценку состояния воды, отбор проб для изучения видового состава цианобактерий, определения их численности и содержания токсинов.

– В случаях, когда содержание бактерий превышает 65000 клеток бактерий на 1 мл воды, необходимо информировать о ситуации надзорные органы, проводить оценку токсичности водоема и питьевой воды и при угрозе здоровью населения использовать альтернативные источники питьевого водоснабжения, — объясняет Лариса Рудакова.

Чтобы снизить количество цианобактерий в водоемах, применяют физические методы — перемешивание, очистку дна для удаления водорослей и обработку ультразвуком для замедления их роста. Существуют также химические и биологические методы с использованием химических реагентов, вирусов (бактериофагов) и бактерий.

Как устраняют цианобактерии и токсины из питьевой воды

На первом этапе очистки воды рекомендуется удалять бактерии вместе с содержащимися в них цианотоксинами и устранять запахи методами предварительного окисления, коагуляции, фильтрации, седиментации и флотации. При фильтрации лучше использовать металлические или тканевые фильтры с разным размером пор. Коагуляция (объединение мелких диспергированных частиц в бо́льшие по размеру агрегаты) и седиментация (осаждение частиц) позволяют предотвратить разрушение клеток и поступление «пахучих» веществ в воду, так извлекается 80-98 % цианобактерий.

– Для снижения интенсивности запахов в питьевой воде недостаточно удалить только клетки цианобактерий, необходимо очистить ее от токсинов. Для этого наиболее эффективно и доступно применение сорбентов, в частности, активированных углей. Порошкообразные используют в начале очистки совместно с коагулянтами или после них. Гранулированные — на заключительных этапах. Их большая адсорбирующая поверхность позволяет извлекать из воды широкий спектр органических веществ, — рассказывает Елена Калинина.

Для очистки питьевой воды также применяют электроактивные полимеры. Например, наночастицы оксида железа в пленке полипиррола эффективно извлекают из воды цианотоксины. По сравнению с традиционными сорбентами, у них более высокая площадь поглощения, малое время контакта (8–15 минут) и есть возможность многоразового использования.

– Другие способы очистки, такие, как реагентное окисление, озонирование и обработка воды ультрафиолетом, могут сопровождаться образованием токсичных побочных продуктов, например, тригалометанов, и отличаются высокой стоимостью реализации. Если говорить в целом, использование активированных углей для удаления цианотоксинов из воды более целесообразно и результативно, — рассуждает Елена Калинина.

Как очистить воду в домашних условиях

Существует заблуждение, что кипячение воды обеззараживает ее, освобождая от вредных веществ. Но на самом деле токсины все равно сохраняются в нефильтрованной воде, а запах при нагревании только усиливается.

Очистить ее в домашних условиях позволят фильтры-кувшины с активированным углем или проточные, встроенные в водопроводную систему. В таком случае вода под давлением проходит через уголь, очищаясь от вредных веществ.

Повышенная антропогенная нагрузка и изменение климата Земли способствуют развитию цианобактерий в водоемах, что приводит к частому появлению запахов в питьевой воде. Чтобы избежать этого, важно проводить регулярный мониторинг водохранилищ и использовать эффективные способы очистки от токсинов. Внимание к этой проблеме позволит обезопасить здоровье человека и животных.