Conditiile de potabilitate ale apei

Datorita multiplelor riscuri pe care le reprezinta apa pentru sanatatea oamenilor, s-au cautat o serie de criterii pe baza carora sa se stabileasca potabilitatea ei. Primele criterii au fost cele organoleptice stabilite pe baza organelor de simt (gust, miros, culoare), aprecieri care s-au dovedit a avea o importanta sanitara foarte mica. De aceea, s-au cautat metode obiective (fizice, chimice, biologice) de analiza a apei. Aceste criterii au fost standardizate si O.M.S. a elaborat recomandari si norme internationale de potabilitate pe baza carora fiecare tara si-a elaborat standarde nationale. La noi in tara calitatea apei este prevazuta in Legea 458 / 2002.

1 Conditiile bacteriologice

Pentru a fi potabila apa nu trebuie sa contina germeni patogeni, iar cei saprifiti trebuie sa fie prezenti in anumite limite. Avand in vedere ca numarul germenilor saprofiti la om si la animale este mult mai mare s-au ales acestia ca indicatori de poluare. Conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca un germene cu valoare de indicator sunt:

Sa fie in numar mare la om sau animale;

Sa nu se gaseasca in mod natural in mediul exterior;

Sa nu sufere fenomenul de variabilitate microbiana in mediul exogen;

Sa reziste in mediul extern la fel ca si germenii patogeni, a car0a prezenta o indica;

Sa fie usor de pus in evidenta prin tehnici de laborator.

1.1 Germenii mezofili

Sunt germeni de provenienta umana sau animala, care se dezvolta la temperaturi de 35 - 45 C preferand o valoare optima de 37 C, de aceea se numesc mezofili. Majoritatea sunt saprofiti, dar pot fi si tulpini patogene, care produc imbolnaviri la om cu cale de patrundere digestiva. Ei intra in competitie cu germenii proprii apei, care sunt saprofiti si se dezvolta la 20 - 22 C (germeni criofili sau psihrofili). In apa se realizeaza un raport numeric de 1 la 3 in favoarea germenilor psihrofili, care pot fi maxim 1000/cm³, iar flora mezofila maxim 300/cm³, micsorarea sau inversarea acestui raport indicand o contaminare a apei.

Importanta sanitara a acestui indicator este mica, de aceea s-au gasit indicatori specifici contaminarii intestinale, dupa cum urmeaza:

1.2. Germenii coli

Au habitat intestinul uman si animal, reprezentand aproape 90% din flora intestinala saprofita (exista insa si tulpini patogene de coli, enterotoxic, enteroinvaziv, enterohemoragic). Germeni cu proprietati asemanatoare germenilor coli se intalnesc si in apele de suprafata si solurile poluate, de aceea nu se poate stabili cu certitudine provenienta intestinala a lor. Viabilitatea in apa a germenilor coli este asemanatoare cu cea a genului tyfo-paratyfic, indicand riscul transmiterii lor prin apa. La ora actuala exista doi indicatori din acest grup cu urmatoarea semnificatie sanitara:

1.2.1 Organismele coliforme ( coliformii totali)

Sunt germeni gram negativi in forma de bastonas, care se dezvolta in prezenta sarurilor biliare, fermenteaza lactoza la 35-37 C, cu producere de acid si gaz dupa 24-48 ore. Apartin genului Escherichia, Citrobacter, Enterobacter si Klebsiella. Sunt tulpini care se intilnesc si in intestin, dar si in mediul extern (pe sol si ape bogate in nutrienti si vegetale in descompunere): Enterobacter cloacae, Citrobacter freundi. Sunt indicatori de contaminare fecala a apei, indica eficienta tratarii apei si integritatea sistemului de distributie. Fiind incerta provenienta intestinala a lor s-a gasit un indicator mult mai bun, care evidentiaza doar tulpinile intestinale.

1.2.2. Escherichia coli termorezistente

Se refera la tulpinile de Escherichia coli, care au capacitatea de a se dezvolta la temperaturi de 44-45 C prin fermentarea lactozei. Aceste tulpini de Escherichia coli au doar provenienta intestinala, si indica in mod cert o contaminare intestinala recenta a apei, cu risc de transmitere al bacteriozelor.

1.3. Streptococii fecali

Cuprind toti streptococii prezenti in intestinul omului si animalelor si prezinta antigenul de grup D.

Apartin genului Enterococus si Streptococcus si se refera la tulpini izolate doar la om (E.avium, E.durans, E.faecalis, E.faecium ).

Alte tulpini s-au izolat si de la animale (E.solitarius, liquefaciens).

In genul Sreptococcus, doar S.bovis si S.equinus prezinta antigenul de grup D si se intalnesc mai ales in intestinul animalelor.

In numar foarte mic fata de germenii coli (maxim 10% din flora intestinala), nu sufera fenomenul de variabilitate microbiana in mediul exogen, rezista mai mult in apa decat germenii coli si se pot diferentia tulpinile umane de cele animale. Indica o contaminare recenta, masiva.

Au devenit si ei alaturi de germenii coli si mezofili, indicatori de rutina in analiza bacteriologica a apei.

1.4. Germenii sulfito – reducatori    

Sunt anaerobi sporulati de provenienta intestinala, dar sunt tulpini care se gasesc si pe sol in mod natural.

Clostridium perfringens (C.welchii) se intalneste in mod normal in intestin, dar in numar mult mai mic, decat germenii coli. Prezenta lor in apa indica o contaminare foarte veche si riscul existentei si altor germeni patogeni rezistenti la clorinare (cryptosporidium).

S-au introdus recent in monitorizarea de rutina a sistemului de distributie, cand sursa de apa este de suprafata, sau in amestec.

1.5. Pseudomonas aeruginosa

Este folosit ca indicator de contaminare a apei in conditiile Imbutelierii In recipiente insalubre. Fiind un germene rezistent la clor indica deasemenea conditii insalubre ale piscinelor.

1.6. Bacteriofagii enterici

Sunt particule virale care se dezvolta pe seama bacteriilor omoloage, multiplcandu-se pe baza genomului bacterian, dupa care bacteria este distrusa.

Initial s-au considerat specifici pentru o bacterie, ulterior demonstrandu-se ca specificitatea nu este caracteristica pentru toate tulpinile de bacteriofagi.

Este o analiza complementara, de obicei cautandu-se in apa bacteriofagul anti – Escherichia coli si anti – Salmonella typhi. Prezenta lor in apa indica o contaminare intestinala cu risc de transmitere a enterovirusilor, care rezista in apa mai mul decat bacteriile si la dezinfectia cu clor.

Tabel 17. Parametrii indicatori, bacteriologici de potabilitate, conform Legii 458/2002

Tabel 18. Parametrii indicatori bacteriologici de potabilitate pentru apa inbuteliata- conform Legii 458/2002

Tabel 19. Parametrii indicatori, fizico-chimici de potabilitate,

conform Legii 458/2002

Tabel 20. Parametrii indicatori, organoleptici de potabilitate,

conform Legii 458/2002 sunt prezentati in:

2. Conditiile biologice

Organismele acvatice (vegetale si animale) sunt adaptate conditiilor de calitate a apei. Astfel unele dintre ele sunt conditionate de concentratia oxigenului din apa, altele din contra se dezvolta in apele poluate, bogate in amoniac sau hidrogen sulfurat.

Spre deosebire de germeni, organismele acvatice au mare viabilitate si stabilitate in apa, indicand astfel calitatea apei pe o perioada mare de timp.

In functie de importanta lor sanitarya organismele acvatice se clasifica in trei categorii:

1)     Organisme oligosaprobe, specifice apelor nepoluate (diatomee, alge, crustacee, moluste);

2)     Organisme polisaprobe, specifice apelor poluate (protozoare, ciliate, flagelate etc.);

3)     Organisme mezosaprobe, care fac trecerea intre apele poluate si cele nepoluate, cuprinzand specii din primele doua tipuri. Acestea se subampart in:

a)     Alfa – mezosaprobe reprezentate de alge, diatomee, celenterate, larve de insecte, fiind mai apropiate de organismele polisaprobe;

b)     Beta – mezosaprobe care sunt prezente in apa cand se produc fenomene de autopurificare, crescand astfel concentratia de oxigen. Sunt apropiate de speciile oligosaprobe si sunt reprezentate de plantele cu clorofila.

Organismele acvatice care plutesc in apa reprezinta planctonul, iar cele care sunt fixate formeaza bentosul.

Continutul abiotic al apei, reprezentat de sarurile organice sau minerale, resturi vegetale, fragmente de insecte formeaza triptonul.

Continutul biotic si abiotic (planctonul si triptonul) alcatuiesc sestonul apei.

Tabel 21. Norme biologice de potabilitate

3. Conditii chimice de potabilitate

3.1. Indicatori chimici ai contaminarii bacteriologice

Sunt substante care nu au efecte nocive asupra sanatatii si nu modifica proprietatile organoleptice, importanta lor sanitara fiind de a indica contaminarea fecala a apei. Aceste substante au o dubla provenienta: naturala, din sol si artificiala, din poluare. Ca indicatori chimici de poluare se determina: substantele organice, amoniacul si nitritii.

Substantele organice, usor oxidabile, sunt un indicator global al contaminarii recente a apei cu ape reziduale din industria alimentara, zootehnie, ape menajere, care au continut organic bogat si flora microbiana. Avand si provenienta naturala (din continutul organic al solului, mentinandu-se la un nivel constant in apa), practic cresterea brusca a concentratiei substantelor organice in apa are valoare de indicator de poluare.

Amoniacul (cuprinde forma ionizata NH₄ precum si cea neionizata, NH₃) si rezulta din descompunerea prin oxidare a substantelor organice pe baza de azot (dupa 24-48 ore din momentul poluarii), iar in apele de profunzime (unde concentratia oxigenului este mica), rezulta din reducerea nitratilor in nitriti si apoi in amoniac (in aceste conditii sunt dificultati in timpul dezinfectiei, datorita consumului mare de clor si a prezentei clorului rezidual combinat). Concentratiile la care amoniacul poate modifica mirosul apei sunt de peste 1,5 mg/l. In mod natural in apa de profunzime pot fii concentratii intre 0,2 si 3mg/l (in straturile bogate in compusi humici).

Nitritii reprezinta urmatoarea etapa in descompunerea substantelor organice de tip proteic (apar dupa 2-3 saptamani, fata de momentul poluarii). Au o mare instabilitate chimica, in prezenta oxigenului se transforma in nitrati, sau in absenta lui se reduc in amoniac. Din aceasta cauza nu apare riscul de intoxicatie prin aport exogen de nitriti, ci prin prezenta nitratilor in concentratii mari, care sunt principala sursa de nitriti in organism.

Concentratiile maxim admise ale acestor indicatori sunt stabilite pe baza recomandarilor OMS, de fiecare tara in functie de continutul natural existent .

3.2. Substantele indezirabile

Substantele indezirabile nu au efecte nocive asupra organismului, insa peste anumite concentratii modific proprietatile organoleptice ale apei, facand-o improprie consumului uman. Aceste substante au in general o provenienta naturala, resultand din dizolvarea rocilor de sedimentare. Sunt reprezentate de cationi cu exceptia celor alcalini (Na si K). Dintre acestia in concentratii mari in apa se gasesc Ca si Mg (macroelemente) si in concentratii mai mici Fe, Mn, St, Zn, Al, Ba etc.

Sarurile acestor elemente confera apei o proprietate cunoscuta sub numele de duritate si masoara capacitatea apei de a reactiona cu sapunul. Din punct de vedere chimic, duritatea poate fi: temporara sau carbonatata determinata de bicarbonati, care, prin incalzire, precipita sub forma de carbonati (saruri insolubile) si permanenta sau necarbonatata reprezentata de sulfati, fosfati, cloruri, etc.

Ca unitate de masura se foloseste gradul de duritate echivalent cu 10 mg CaO/dm³ (gradul german de duritate) sau 10 mg CaCO₃/dm³ (gradul francez de duritate).

Pentru a fi folosita in scop potabil apa nu trebuie sa aiba sub 5 grade de duritate, iar maximum admis depinde de pragul de toleranta al consumatorului.

Apa asigura 5 - 20% din necesarul zilnic de Ca si Mg. Concentratia Ca in apa este in mod natural pana la 100 mg/l si foarte rar depaseste valori de 200 mg/litru. In ceea ce priveste concentratia Mg ea variaza intre 10 si 50 mg/l foarte rar prezentand valori care depasesc 100 mg/l.

La un consum zilnic de apa de 2 l aportul de Ca este cuprins intre 10 - 500 mg, iar cel de Mg intre 2 - 50 mg. Aportul prin alimente fiind de pana la 1000 mg Ca pe zi, iar cel de Mg 200 - 400 mg pe zi.

Intre duritatea apei si bolile cardio-vasculare exista o relatie de inversa proportionalitate, nu intotdeauna demonstrata, datorita etiologiei plurifactoriale a acestor boli, intervenind si alti factori de risc, precum fumatul, hiperlipidemiile, stressul, etc.

3.3. Substante cu actiune nociva

Substantele cu actiune nociva au in general efecte toxice si cancerigene asupra organismului si in cea mai mare parte sunt de provenienta artificiala. Stabilirea concentratiilor maxime admise se face experimental pe animale de laborator, extrapolarea la om facandu-se prin calcule matematice, avand in vedere greutatea corporala si consumul zilnic de apa.

Contributia apei cu substante chimice in organism este in functie nu numai de consumul de apa, dar si de inhalarea unor substante volatile si absorbtia la nivelul pielii in timpul inbaierii.

Ratia zilnica tolerata - tolerable daily intake- TDI = NOAEL sau LOAEL

UF

NOAEL ( no observed adverse effect level) reprezinta nivelul la care nu se observa efecte adverse in organism.

LOAEL (lowest observed adverse effect level ) este nivelul la care se observa cele mai mici efecte adverse.

UF (uncertainy factor), factorul de incertitudine se aplica atunci cand se calculeaza aportul de aditivi si pesticide.

Concentratia = TDI x G x P

C

G = 60 kg. - greutatea unui adult;

10 kg. - greutatea la copil;

5 kg. - greutatea la sugar;

P = procentul din TDI alocat consumului de apa;

C = consumul zilnic de apa - 2 l la adult;

1 l la copil;

0,75l la sugar.

Tabel 22. Concentratiile maxime admise pentru substantele toxice.

4. Conditii fizice de potabilitate

Turbiditatea este data de prezenta in mod natural in apa a particulelor in suspensie, cum ar fi argila, mal, elemente planctonice si alte organisme microscopice, precum si a unor compusi organici insolubili, rezultati din poluare. Aceste particule pot fii de trei tipuri:

particule de pamant

particule organice, rezultate din descompunerea plantelor si animalelor acvatice

particule fibroase, minerale, asbest, etc.

Particulele de sol datorate eroziunii constitue cea mai mare parte a suspensilor prezente in apa, in mod natural. In afara compusilor organici, pot fi prezenti fierul, aluminiul, ca oxizi si hidroxizi, silicati, carbonati. Se formeaza astfel complexe organice, care au capacitatea de a schimba ioni, ducand la o acumulare crescuta de microorganisme pe suprafata acestor suspensii.

Apele de suprafata au turbiditate mai mare , comparativ cu cele de profunzime.

Turbiditatea crescuta se coreleaza cu mirosul si culoarea apei, favorizeaza multiplicarea germenilor si-i protejeaza fata de actiunea dezinfectanta a clorului.

Radioactivitatea apei este data de prezenta in mod natural a unor radionuclizi din scoarta terestra. UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation) estimeaza ca expunerea la surse naturale realizeaza 98% din doza de iradiere a populatiei(excluzand iradierea medicala). Aceasta expunere depinde de altitudine, tipul radionuclizilor din sol, aer, apa, alimente. Contributia apei potabile la expunerea totala a organismului este foarte mica, fiind determinata in primul rand de uraniu si thoriu. Uraniu in natura exista ca un amestec de 3 radionuclizi, U- 234, 235 si 238, emitatori de radiatii alfa si gamma. Radionuclizii utilizati in medicina, combustibilii nucleari, cresc radioactivitatea naturala a apei pe cale antropogena.

In surse locale de apa din Canada concentratia uraniului variaza intre 1-700µg/l, in New York 0,03-0,08µg/l. In zone in care concentratia in apa este de aproape 1mg/l s-a evidentiat o crestere a eliminarii urinare de ß-2-microglobuline.

Doza primita de o persoana in timpul vietii prin consum de apa potabila este in jur de 0,1mSv/an (data de radioactivitatea naturala).

In Legea 458/2002 radioactivitatea alfa globala este de 0,1 Bq/l, iar pentru cea ß globala este de 1 Bq/l.

Pentru emitatorii de radiatii gamma limita se stabileste de organele locale.

pH-ul apei       este logaritmul cu semn schimbat al concentratiei in ioni de H+. Este controlat de echilibrul intre CO₂-bicarbonat-carbonat. Cresterea concentratiei de CO₂ duce la scaderea pH-ului. Daca se produc modificari de temperaturea sau de salinitate se va modifica si pH-ul. In apa scaderea CO₂ prin dezvoltarea in exces a plantelor si intensificarea fotosintezei, sau cresterii temperaturii si salinitatii, este insotita de cresterea considerabila a pH-ului. In general variaza intre 6,5-8,5 iar scaderea lui creste riscul de corodare a conductelor.

pH-ul peste 11 produce iritarea ochilor, pielii, mucoasei. La valori de 4 de asemenea se produce iritarea ochilor, iar la 2-2,4 apar leziuni ireversibile la nivelul conjunctivelor.

Pentru o dezinfectie buna pH-ul apei trebuie sa fie sub 8.

Normele de potabilitate stabilesc valoarea pH-ului intre 6,5-9,5.

Temperatura apei este un factor care influenteaza atat compozitia chimica, dar si biologica. Apa are caldura specifica si conductibilitate termica mare, aceste proprietati avand implicatii ecologice mari, fiind un factor moderator prin atenuarea oscilatiilor mari de temperaturea. Crescand temperatura apei, scade concentratia gazelor dizolvate si in special a oxigenului. Astfel gustul apei devine neplacut, fara sa satisfaca senzatia de sete si cu efect emetizant. Ingestia de apa rece este mai placuta, dar la temperaturi sub 5sC are efecte locale iritante crescand riscul infectiilor la nivel oro-faringian. De aceea temperatura apei trebuie sa fie cuprinsa intre 7s si 15sC.

Pentru apele de profunzime modificarea brusca a temperaturii este un indicator de poluare, deoarece aceste surse prezinta valori care difera de cele atmosferice si au variatii foarte mici.

Culoarea apei este dat de substantele chimice solubile, organice sau minerale. Provenienta lor poate fi naturala (acizi humici, lignina, substante minerale) sau artificiala. Modificarea de culoare limiteaza consumul apei, aspectul fiind neplacut din punct de vedere psihic, dar este si un indicator de poluare al apei, representand un pericol pentru sanatate. Astfel, prezenta in exces a sarurilor de fier favorizeaza dezvoltrea ferobacteriilor colorand apa in roz-rosu. De asemenea procesele de eutrofizare (prin introducerea unor cantitati mari de nutrienti) duc la dezvoltarea algelor in exces si colorarea apei in verde.

Pentru a fi potabila apa trebuie sa aiba sub 15 grade de culoare/l (prin comparare cu o scala de platino-cobalt). Valorile admise exceptional sunt de 30 grade, cand indicatorii bacteriologici sunt in limite normale.

Conductivitatea electrica aduce informatii asupra gradului de mineralizare a apei. Apele de profunzime pot sa aiba o conductibilitate electrica mai mare in mod natural si la valori constante. Cresterea acestor valori reprezinta un indicator de poluare cu substante chimice toxice si este insotit de modificarea proprietatilor organoleptice. Limita de potabilitate se situeaza la 2500 ùSiemens/cm la 20°C.

5. Conditii organoleptice

Pentru a fi consumata cu placere apa trebuie sa aiba gust si miros placut. Este gresita ideea ca apa nu are proprietati organoleptice, aceasta fiind apa distilata, care nu are niciun continut biotic sau abiotic. Gustul si mirosul apei sunt date de gazele dizolvate, substantele organice si minerale, precum si de organismele acvatice. Carenta cantitatii de oxigen sau excesul unor compusi (natural sau artificial) modifica propietatile organoleptice, apa nefiind consumata cu placere si indicand o poluare chimica sau bacteriana, cu risc asupra sanatatii. Valoarea de indicatori de poluare a proprietatilor organoleptice este foarte mica, avand in vedere ca de multe ori poluantii nu sunt detectati cu organele de simt, iar aprecierea se bazeaza pe o reactie subiectiva.

Modificari posibile ale acestor proprietati ale apei pot fi de tipul:

modificari ale gustului apei:

gust fad prin scaderea cantitatii de oxigen sau a sarurilor minerale

- gustul salciu apare in apele cu duritate mare

- excesul sarurilor de fier determina un gust metalic

- gustul amar prin prezenta sarurilor de magneziu si mangan in exces

- excesul de cloruri determina un gust sarat

- poluarea fecala determina un gust dulceag, dezagreabil,

miros de mucegai, de iarba, apare prin eutrofizarea apei,

- degajarea hidrogenului sulfurat, din descompunerea anaeroba a substantelor organice, imprima apei miros de ou stricat

- mirosul de amoniac apare prin descompunerea substantelor organicepe baza de azot

- de clor prin dezinfectie cu cantitati mari.

Pentru a fi potabila apa trebuie sa aiba gust si miros acceptabil, fara o modificare anormala.