GDAC
SKI UNIWERSYTET MEDYCZNY
MI
DZYWYDZIAA
OWY INSTYTUT MEDYCYNY MORSKIEJ I
TROPIKALNEJ
ZAKA
AD TOKSYKOLOGII ŚRODOWISKA
Przepływ wody w rzece
Zanieczyszczenia bakteriologiczne wody pitnej
Zdrowie Środowiskowe
Prowadzący: mgr inż. Emilia Okrągła ([e-mail])
Przepływ wody w rzece
Wstęp
Miary przepływu:
Do miar charakterystyki hydrologicznej ilości wody odpływającej ze zlewni należą:
- objętość odpływu (odpływ) V; [m3]; [tyś. m3]; [km3] - jest to ilość wody, jaka odpływa
z określonego obszaru w jednostce czasu (doba, dekada, miesiąc, rok);
- natężenie przepływu (przepływ) Q; [m3/s],[l/s] - jest to ilość wody. jaka przepływa
przez przekrój poprzeczny cieku w jednostce czasu (sekunda, godzina);
- odpływ jednostkowy q; [l/(s�km2)] - przedstawia ilość wody odpływającej w jednostce
czasu z jednostki powierzchni rozpatrywanej zlewni.
q = Q /A; [l/s�km2 ]
Warstwa odpływu (wskaz
nik odpływu) H - wyraża wysokość warstwy wody
odpływającej w określonym czasie (rok, miesiąc) z rozpatrywanego obszaru;
H = V/ A�106 ; [m3/km2�106 = mm]
Miary względne (q. H), które nie zależą od powierzchni obszaru zlewni, umożliwiają
porównywanie właściwości hydrologicznych poszczególnych zlewni i obszarów.
Dlaczego są wyznaczane miary przepływu?
Rozlewy substancji chemicznych do wód płynących prowadzą do szybkiego
rozprzestrzeniania się zanieczyszczenia i narastania skutków niekorzystnych dla środowiska
oraz człowieka. By skutecznie przeciwdziałać nieodwracalnym skutkom ekologicznym należy
szybko reagować na daną katastrofę. Znajomość podstawowych parametrów rzeki takich jak
prędkość oraz natężenie przepływu, głębokość, szerokość pozwalają na wybór właściwej
techniki kontroli zanieczyszczenia, jak i odpowiedniego miejsca interwencji. Ułatwia to
sprawne i skuteczne usunięcie zanieczyszczenia.
Metody pomiaru natężenia przepływu
Pomiar natężenia przepływu określa objętość przepływającej wody V w cieku
naturalnym lub sztucznym w jednostce czasu t.
V
Q =� (1)
t
gdzie:
V  objętość przepływającej wody [m3, dm3],
t  czas [s, min].
Wybór odpowiedniej metody pomiaru zależy zarówno od rodzaju i wielkości cieku
wodnego, jak i od rodzaju posiadanych przyrządów.
Rozróżnia się dwie grupy metod pomiarowych:
A. Metody jednoparametrowe (bezpośrednie), polegają na pomiarze jednej zmiennej
funkcji opisującej przepływ, np. wysokość strumienia wody przelewającej się przez
przelew.
B. Metody wieloparametrowe (pośrednie) polegają na pomiarze kilku zmiennych mających
wpływ na wielkość przepływu, np. prędkość średnia.
Przykłady metod pomiaru i obliczania przepływu
A. Metody jednoparametrowe
1. Pomiar za pomocą podstawionego naczynia
Metoda ta polega na pomiarze ilości wody, która wpływa do naczynia o wyznaczonej
objętości. Gdy znana jest objętość naczynia V i czas jego napełnienia t, natężenie przepływu
obliczamy ze wzoru (1). Jest to metoda najdokładniejsza, jednak ogranicza się do cieków o
bardzo małym przepływie.
2. Pomiar za pomocą przelewów
Metoda polega na zamontowaniu w przekroju poprzecznym cieku przelewu, którego
kształt zależny od amplitudy zmian przepływu. Przepływ obliczamy ze wzorów, mierząc
wysokość warstwy przelewającej się wody h w odległości co najmniej 3h od przelewu z
uwagi na krzywiznę zwierciadła wody nad przelewem.
Rys.1. Pomiar za pomocą przelewów
Najczęściej stosowanymi przelewami są:
a) przelew Ponceleta - jest to przelew prostokątny ze zwężeniem bocznym i dolnym.
Rys. 2. Przelew Ponceleta
2
Q =� m� h2 / 3 2gh (2)
3
gdzie:
Q  przepływ [m3/s],
b  szerokość przelewającej się wody [m],
h  wysokość warstwy wody [m],
m� - współczynnik wydatku przelewu
2
ć� ��
b
��
3.615-�3ć� �� ��
2 �� �� 4
b ć� ����
�� ć� �� B ��ć� b h
��
Ł� ł�
m� =���0.578 +�0.037 (3)
�� �� ��
����1+� 0.5ć� �� �� ����
�� ����
��
B h +� 1.6
Ł� ł�
�� ��Ł� Ł� B ł� Ł� h +� p ł�ł�
�� ��
Ł� ł�
b) przelew Thomsona - jest to przelew trójkątny ze zwężeniem bocznym.
Rys. 3. Przelew Thomsona
Q =�k h2.5 (4)
gdzie:
k = -0.000191 h + 0.014325 (5)
Dla a� =� 90o
Q =�0.014 h2.5 40 < h < 250 cm (6)
Zainstalowane w przekroju koryta przelew i łata wodowskazowa umożliwiają w
sposób łatwy i dokładny określenie wielkości przepływu.
Tabela 1. Wartości napełnienia i przepływu dla przelewu Thomsona
Napełnienie Przepływ
h [cm] Q [m3/s]
40 0.448
60 1.235
80 2.534
100 4.427
120 6.984
140 10.267
150 12.200
160 14.336
180 19.244
200 25.044
220 31.782
240 39.505
250 43.750
3. Metoda kolorymetryczna
Metoda kolorymetryczna polega na dodaniu barwnika o znanym stężeniu do rzeki o
szybkim nurcie bądz
potoków górskich. Duża burzliwość ruchu tych rzek zapewnia dobre
wymieszanie dawki wskaz
nika z płynącą wodą. Metodę tą stosuje się w zakresie przepływów
od 0.02 do 4.00 m3/s. Barwnik wprowadza się poprzez dozowanie ciągłe z wydatkiem q lub
zrzut jednorazowy.
Rys. 4. Metoda kolorymetryczna
Próbki pobierane są w przekroju kontrolnym, który jest wyznaczony poprzez
zabarwienie całej szerokości rzeki przez fluoresceinę. Jest to zazwyczaj: L = 3l � 6.
Pobrane próbki wody z barwnikiem oznacza się za pomocą kolorymetu, który mierzy ich
stężenie. Analiza jest możliwa za pomocą fotokomórki kolorymetru. Przez zabarwioną próbkę
wody przepuszcza się wiązkę światła, która wpada do fotokomórki połączonej z
galwanometrem o dużej czułości.
Kolorymetr
B. Metody wieloparametrowe
Metody punktowe polegają na pomiarze prędkości w wybranych punktach przekroju
poprzecznego cieku. Wybrany przekrój poprzeczny (przekrój hydrometryczny) pomiaru
powinien spełniać warunki: powinien znajdować się na prostym odcinku rzeki, być
jednodzielny, zwarty i regularny. Gdy został wybrany przekrój, przeprowadza się sondowanie
głębokości od dna do zwierciadła wody, a następnie w wybranych pionach
hydrometrycznych, które powinny znajdować się w charakterystycznych miejscach przekroju
poprzecznego, wykonujemy pomiar punktowy prędkości na różnych głębokościach. Pomiary
wykonuje się przy użyciu młynka hydrometrycznego, odpowiednio dobranego do istniejących
warunków. Szybkość obrotów skrzydełek młynka zależy wprost od prędkości wody.
Aby dokonać sondowania przekroju należy nad zwierciadłem wody rozciągnąć wyskalowaną
linę pomiarową lub taśmę.
Koniec liny (zero podziałki) powinien być umocowany na brzegu lewym, tak aby
odczyty podziałki wzrastały od brzegu lewego do prawego. Głębokość należy mierzyć tym
gęściej, im mniej regularny jest kształt dna koryta. Zasady rozmieszczania sondowań podano
w tabeli 1.
Do pomiaru głębokości służą sondy. Są to rurki mosiężne lub aluminiowe zaopatrzone
w dolnym końcu w talerz i krótki kolec, co pozwala na ich dobre oparcie o dno. Sondy
zwykle mają średnicę 20 mm i naciętą podziałkę co 1 cm. Wykorzystywane są do małych i
średnich głębokości. Głębsze przekroje mierzone są za pomocą sond sztywnych z podziałem
co 5 lub 10 cm. Do sondowania dużych zbiorników wodnych jezior i mórz wykorzystuje się
echosondy (wysyłane są impulsy dz
więkowe).
Zasady rozmieszczenia sondowań i pionów hydrometrycznych w przekroju poprzecznym
(wg IMGW) tabela 1.
Rozmieszczenie punktów pomiarowych w pionie hydrometrycznym (wg IMGW) tabela 2.
Pomiędzy prędkością wody a liczbą obrotów skrzydełek młynka zachodzi związek
liniowy, który jest wyrażony równaniem:
v=�a� +� b� n
gdzie:
v - prędkość wody (m/s),
n - liczba obrotów skrzydełek młynka na sekundę,
a�,b� - wielkości stałe, określone na podstawie tarowania i podane w metryce młynka.
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej po wprowadzeniu techniki komputerowej do
obliczenia objętości przepływu stosuje również metodę rachunkową.
Średnie prędkości w pionach hydrologicznych vśr obliczone są wg poniżej podanych
wzorów:
- jeśli pomiar prędkości wykonano w 1 punkcie pionu hydrometrycznego
vsr =�a� +� b� n0.4 h
- jeśli pomiar prędkości wykonano w 3 punktach pionu hydrometrycznego
vsr =�a� +�0.25 b� (�n0.2h +� 2n0.4h +� n0.8h )�
- jeśli pomiar prędkości wykonano w 5 punktach pionu hydrometrycznego,
vsr =�a� +�0.1b� (�nd +� 2n0.2h +�3n0.4 h +�3n0.8h +� np)�
Wzory te stosuje się do obliczenia średnich prędkości w pionach wolnych od roślinności i
pokrywy lodowej.
Objętość przepływu w przekroju poprzecznym wyliczana jest ze wzoru:
Q =�f� vsr1 F1 +� vsr2 F2 +�...+�vsrn-�1 Fn-�1 +�f� vsrn Fn (21)
gdzie:
Q - przepływ (m /s),
F1, F2, ..., Fn - powierzchnie zawarte między pionami hydrometrycznymi lub brzegiem
a pionem(m ),
vśr 1, vśr 2, ..., vśr n - średnie prędkości w polach między pionami hydrometrycznymi
(15) (m/s),
f� - współczynnik redukcyjny średniej prędkości w skrajnych polach czynnego
przekroju. Wartość tego współczynnika zależna jest od szorstkości obwodu
zwilżonego brzegów koryta. Dla brzegu łagodnie nachylonego o gładkim podłożu
f� =�0.7 , dla brzegu naturalnego o podłożu gliniastym, żwirowym lub kamienistym
f� =�0.8 .
Metoda odcinkowa (pływakowa) polega na pomiarze prędkości powierzchniowych na
wybranym odcinku cieku. Do wody wrzuca się pływak i mierzy czas jego przejścia na danym
odcinku. Pływakiem może być krążek drewniany, butelka częściowo napełniona wodą itp
Odcinek L, na którym ma być przeprowadzony pomiar przepływu, powinien przebiegać
równolegle do linii nurtu. Długość odcinka powinna być większa od szerokości cieku. Przy
szerokości od 3 do 20 m długość odcinka przyjmuje się w granicach od 10 do 40 m, zależnie
od prędkości wody. Przed przystąpieniem do pomiaru należy przesondować przekroje
poprzeczne na początku, w środku i na końcu badanego odcinka.
Prędkość na drodze pływaka określa się z równania:
L
V =�
t
gdzie:
V - prędkość pływaka (m/s),
L - długość odcinka pomiarowego (m),
t - czas przebiegu pływaka na długości odcinka L (s).
Pomiar prędkości wykonuje się kilkakrotnie, a wyniki uśrednia się. Jeśli pomiar prowadzony
jest na potoku o niewielkiej szerokości, to prędkość mierzy się w nurcie i można ją uznać za
maksymalną prędkość powierzchniową. Do obliczenia przepływu przyjmuje się przekrój
środkowy.
Przyrządy do pomiaru prędkości przepływu
Pomiary przepływu są pomiarami wieloparametrowymi. Do określenia przepływu niezbędne
jest określenie prędkości wody, przekroju poprzecznego koryta rzecznego, głębokości koryta
itd.
ADCP [Acoustic Doppler Current Profiler] Metoda ADCP wykorzystuje zjawisko
Dopplera, polegające na zmianie częstotliwości sygnału odbitego od poruszającego się
obiektu. Przyrząd składa się z głowicy pomiarowej z 4 przetwornikami nadającymi i
odbierającymi impulsy fal akustycznych o częstotliwości 1200 kHz oraz komputera, w
którym dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu wykonywane są obliczenia i wizualizacja
pomiaru.
PRZELEW MIERNICZY Jest stosowany na małych rzekach i potokach górskich, gdzie ze
względu na warunki naturalne niemożliwe jest stosowanie innych urządzeń. Pomiar natężenia
przepływu polega na zmierzeniu wysokości spiętrzenia wywołanego przez szczelna przegrodę
ustawioną pionowo i prostopadle do osi cieku lub rzeki.
MA
YNEK HYDROMETRYCZNY jest najczęściej stosowanym urządzeniem do pomiarów
przepływów. Służy on do pomiaru punktowej prędkości przepływu. Parcie wody powoduje
obrót wirnika młynka. Prędkość przepływu określa się zliczając liczbę obrotów wirnika w
określonym czasie lub mierząc czas jaki jest potrzebny na wykonanie określonej liczby
obrotów. Urządzenie wymaga okresowej kalibracji, by pomiar był wiarygodny. Procedury
pomiarowe wykonuje się zgodnie z normami np. PN-ISO 748:2000.
PRZEPA
YWOMIERZ ELEKTROMAGNETYCZNY, urządzenie wykorzystuje prawo
indukcji elektormagnetycznej Faradaya. Funkcjonalnie zastępuje młynek hydrometryczny,
lecz jest od niego bardziej uniwersalne.
Cel ćwiczenia:
Zestawienie dwóch metod wyznaczenia natężenia przepływu - Q metodą punktową z
wykorzystaniem młynka hydrometrycznego oraz metodą pływakową.
Materiały: taśma lub metrówka, pływak, sonda, młynek hydrometryczny.
Wykonanie ćwiczenia:
1. Metoda pływakowa
a) wyznaczyć prędkość rzeki (V); w tym celu zaznaczyć długość odcinka pomiarowego
przebiegającego wzdłuż rzeki L=10m, zmierzyć czas przepływu pływaka na odcinku
L
pomiarowym. Dokonać pomiaru czasu trzykrotnie i obliczyć tśr. V =� ,
t
b) dokonać pomiaru przekroju poprzecznego na początku, w środku i na końcu badanego
odcinka. Każdy przekrój poprzeczny podzielić na 3 prostokąty,
c) wyznaczyć natężenie przepływu Q, ze wzoru (1),
d) wyznaczyć odpływ jednostkowy q (użyć Aśr)  wzór we wstępie instrukcji,
e) wyznaczyć wskaz
nik odpływu H- wzór we wstępie instrukcji.
2. Metoda punktowa z wykorzystaniem młynka hydrometrycznego
a) wybrać przekrój poprzeczny rzeki, obliczyć przekrój poprzeczny (prosty odcinek rzeki,
który jest jednodzielny, zwarty i regularny). Aby dokonać sondowania przekroju należy nad
zwierciadłem wody rozciągnąć wyskalowaną linę pomiarową lub taśmę,
b) sondowanie głębokości od dna do zwierciadła wody (zgodnie z tabelą 1) za pomocą sondy,
c) w wybranych pionach hydrometrycznych (tabela 2), wykonać pomiar punktowy prędkości
na różnych głębokościach. Pomiary wykonuje się przy użyciu młynka hydrometrycznego,
d) wyznaczyć prędkość rzeki V w zależności od ilości pomiarów prędkości w pionach
hydrometrycznych,
e) obliczyć objętość przepływu w przekroju poprzecznym ze wzoru:
Q =�f� vsr1 F1 +� vsr2 F2 +�...+�vsrn-�1 Fn-�1 +�f� vsrn Fn
f) wyznaczyć odpływ jednostkowy q  wzór we wstępie instrukcji,
g) wyznaczyć wskaz
nik odpływu H- wzór we wstępie instrukcji.
1.  HYDROLOGIA - A.Byczkowski - tom I, Wyd. SGGW, W-wa 1996
2.  ĆWICZENIA TERENOWE Z HYDROLOGII  B.Więzik, A.Bardzik  Wyd.PK,
Kraków 1993
Zanieczyszczenia bakteriologiczne wody pitnej
Wstęp
Woda jest niezbędnym elementem potrzebnym do życia człowieka. Organizm ludzki
w 65% jest złożony z wody. Niedobór 20% wody w organizmie powoduje śmierć. Człowiek
bez wody jest w stanie przeżyć 8 dni, bez pokarmu 1 miesiąc. Mimo iż kulę ziemską w 75%
pokrywa woda, to jej odsetek wody słodkiej, która może być spożyta jest niewielki, bo
wynosi jedynie 0,01%.
W wodzie oprócz potrzebnych dla organizmu ludzkiego minerałów mogą znajdować
się bakterie oraz mikroorganizmy. W zależności od temperatury czy pH wody
mikroorganizmy są w stanie przeżyć do kilkunastu miesięcy. Dlatego też, by woda mogła być
spożyta stosuje się jej uzdatnianie fizyczne (filtracja, sedymentacja) oraz chemiczna
(chlorowanie, ozonowanie).
Rodzaje wód naturalnych.
Wody dzielimy na:
opadowe - opady deszczu, śniegu, gradu lub rosy. Wody te mają w swym składzie duże ilości
gazów jak O2, N2, CO2 oraz metali ciężkich, H2S, SO2, H2SO4  w zależności od
uprzemysłowienia terenu. Odczyn pH � 6.0 ze względu na obecność CO2. Wody opadowe
wypłukują zanieczyszczenia z atmosfery. Wody opadowe nie powinny być używane do celów
spożywczych. Niektóre z nich mogą być również radioaktywne.
powierzchniowe  są to strumienie, rzeki, jeziora - ich skład zależy od charakteru
geologicznego terenu oraz stanu sanitarnego zlewni (ścieki). Wody powierzchniowe są
niezdatne do picia w stanie naturalnym. Główne zanieczyszczenia pochodzą jednak od
niedostatecznie oczyszczonych ścieków przemysłowych i miejskich odprowadzanych do wód.
Często są one zabarwione.
podziemne  powstają poprzez przesiąkanie (infiltracja) wód opadowych i
powierzchniowych do warstwy nieprzepuszczalnej. Warstwy wodonośne mogą występować
na różnych głębokościach.
Czystość wód w Polsce
Na podstawie oceny wybranych właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych wody
w Polsce zaszeregowano do 3 klas czystości .
 wykorzystywane do ujęć wodociągowych wody do picia i w przemyśle
I klasa
spożywczym i farmaceutycznym,
wykorzystywane do pojenia zwierząt i do celów rekreacyjno  sportowych
II klasa
wody do wykorzystania tylko w przemyśle (poza spożywczym i
III klasa
farmaceutycznym) oraz do nawadniania pól.
W trzech wymienionych klasach czystości wód powierzchniowych mieści się mniej niż
połowa wód rzek polskich. Około 70% długości naszych rzek to wody pozaklasowe,
określane jako kanały ściekowe. By woda z nich nadawała się do picia powinna być poddana
renowacji (uzyskiwanie wody pitnej ze ścieków przez otrzymywanie czystej chemicznie H2O
i wzbogacanie jej w pożądane sole mineralne).
Zanieczyszczenia wód naturalnych można podzielić ogólnie na:
- fizyczne,
- chemiczne,
- bakteriologiczne.
Osobny rodzaj stanowią zanieczyszczenia substancjami radioaktywnymi.
Woda do picia i na potrzeby gospodarcze.
Woda do picia powinna:
�� być klarowna, bezbarwna i orzez
wiająca w smaku
�� nie zawierać składników trujących oraz nadmiernych ilości związków Fe, Mg, Ca, Mn
�� nie zawierać bakterii chorobotwórczych, pasożytów zwierzęcych ani ich larw i jaj.
Wykorzystanie promieniowania ultrafioletowego jako metody fizycznej do dezynfekcji
wody.
Metoda ta polega na przepuszczeniu cienkiej strugi wody przez promienie UV. Przy
stosowaniu tej metody woda musi być całkowicie klarowna, gdyż zawiesiny i koloidy
przeszkadzają w działaniu promieniowania UV. Woda jest naświetlana promieniami
ultrafioletowymi o długości 200 do 296 nm. Efekt dezynfekujący promieniowania UV polega
na zmianach spowodowanych w DNA mikroorganizmów. Zarodnikowe postacie bakterii są
bardziej odporne na UV niż wegetatywne.
Dezynfekcja wody za pomocą promieni ultrafioletowych jest rzadko stosowana, woda
w Sopocie jest częściowo dezynfekowana przy użyciu tej metody. Częściej stosuje się metody
chemiczne tj. chlorowanie i ozonowanie.
Badanie wody do picia
Monitoring (badania przeprowadzane rutynowo) jakości wody do picia prowadzą
organy Inspekcji Sanitarnej. Rozróżniamy dwa zakresy badania bakteriologicznego, fizyczno-
chemicznego i organoleptycznego wody do picia.
Zakres analizy podstawowej wody obejmuje oznaczenia:
 pięciu parametrów fizycznych i organoleptycznych  barwy, mętności, odczynu,
przewodności właściwej, zapachu,
 siedmiu parametrów chemicznych,  amoniaku, azotanów, azotynów, chloru (w
wodach chlorowanych), twardości, oraz manganu i żelaza (w wodach pochodzących z ujęć
podziemnych i infiltracyjnych),
 czterech wskaz
ników bakteriologicznych.
Zakres analizy rozszerzonej wody obejmuje oznaczenia jak wyżej oraz dodatkowo:
 dziewięciu parametrów chemicznych  arsenu, benzo(a)pirenu, bromodi-
chlorometanu (w wodach chlorowanych), chloroformu (w wodach chlorowanych), chromu,
kadmu, ołowiu, glinu (przy stosowaniu glinu jako fiokulanta) i fluoru.
 dwu wskaz
ników bakteriologicznych.
Bakteriologiczne badanie wody
W bakteriologicznym badaniu wody stosuje się ocenę pośrednią oznaczając tak zwane
warunki bakteriologiczne, jakim powinna odpowiadać woda do picia, czyli bakteriologiczne
wskaz
niki jakości wody, którymi są bakterie saprofityczne związane z przewodem
pokarmowym. Bakterie te mogąc być warunkowo chorobotwórcze nie są jednak bardzo
wrażliwe na czynniki zewnętrzne. Z obecności ich w wodzie możemy wnioskować jak dawno
nastąpiło jej skażenie. Zgodnie z obowiązującymi przepisami oznacza się:
1. Escherichia coli lub bakterie grupy coli typu kałowego (termotolerancyjne  dają się
hodować w temperaturze 43�C), pojawiają się w jelitach pod koniec okresu niemowlęcego. Są
dość wrażliwe na warunki środowiska. Ich obecność świadczy, że woda zetknęła się
niedawno z odchodami ludzkimi. Liczba bakterii w wodzie do picia w 100ml  0, w
kąpieliskach  1000 bakterii (zalecana ilość do 100).
2. Pozostałe bakterie grupy coli  są wytrzymalsze na warunki środowiska. Spotyka się je
nie tylko w odchodach człowieka, ale i innych zwierząt oraz w glebie i wodzie w pobliżu
siedzib ludzkich. Ich obecność świadczy, że woda zetknęła się, być może dawno z odchodami
ludzkimi lub odchodami zwierząt. Liczba bakterii w wodzie do picia w 100ml  0, w
kąpieliskach  10000 bakterii (zalecana ilość do 500).
3.Enterokoki (paciorkowce kałowe)  mało wytrzymałe na warunki zewnętrzne. Ich
obecność świadczy, że woda zetknęła się bardzo niedawno ze świeżymi odchodami ludzkimi
(badanie dotyczy wody z kąpielisk oraz analizy rozszerzonej wody do picia). Liczba bakterii
w wodzie do picia w 100ml  0, w kąpieliskach  100 bakterii.
4. Clostridia redukujące siarczyny (Clostridium perfringens)  bardzo długo zachowują się w
postaci zarodnikowej poza jelitem. Ich obecność świadczy, że woda zetknęła się kiedyś z
odchodami ludzkimi lecz mogło to być bardzo dawno. Liczba bakterii w wodzie do picia w
100ml  0.
5. Ogólna liczba bakterii wzrosłych na agarze w temperaturze 37�C. Duża ich liczba świadczy
o dopływie do wody bliżej nieokreślonych zanieczyszczeń prawdopodobnie związanych ze
zwierzętami ciepłokrwistymi. Liczba bakterii w wodzie do picia w 1ml  20.
6. Ogólna liczba bakterii wzrosłych na agarze w temperaturze 22�C (bakterie glebowe i
wodne)  badanie jest objęte tylko zakresem analizy rozszerzonej. Duża ich liczba świadczy
o obecności w wodzie znacznych ilości substancji organicznych stanowiących podłoże dla
rozwoju saprofitów w wodzie z sieci wodociągowej przemawia za nieszczelnością
wodociągu. Liczba bakterii w wodzie do picia w 1ml  100.
Liczbę bakterii gupy coli i liczbę bakterii grupy coli typu kałowego w 100 ml wody oznacza
się metodą filtrów membranowych określając wskaz
nik coli lub metodą fermentacyjną
poprzez najbardziej prawdopodobną liczbę (NPL) bakterii grupy coli w 100 cm3 (w
kąpieliskach).
 Metodą fermentacji probówkowej, jest mało wrażliwa na mętność i obecność
zawiesiny w wodzie, oznacza się miano coli i NPL. NPL umożliwia nam porównanie
wyników uzyskanych metodą fermentacji probówkowej wyrażonych mianem coli z
wynikami otrzymanymi metodą filtrów membranowych wyrażonymi wskaz
nikiem coli.
Wskaz
nik coli  jest to liczba bakterii z grupy coli w określonej objętości wody, zwykle
podaje się wskaz
nik coli w stosunku do 100 cm3 wody. Wskaz
nik coli oznacza się poprzez
przefiltrowanie przez filtr membranowy określonej ilości badanej wody i inkubację na
pożywkach zatrzymanych na filtrach bakterii. Najwyższe dopuszczalne wartości wskaz
nika.
Miano coli jest to najmniejsza ilość wody wyrażona w mililitrach, z której można
wyhodować 1 pałeczkę grupy coli. (Zgodnie z podaną definicją: gdy miano coli wynosi 50 ml
to NPL wynosi 2, gdy miano wynosi 20 to NPL równa się 5.) Miano coli oznacza się metodą
fermentacyjną. Stosuje się je do oceny wód powierzchniowych i ścieków.
Zastosowanie metody filtrów membranowych oraz stosowane pożywki
Metodę filtrów membranowych stosuje się przy oznaczaniu bakterii grupy coli, enterokoków i
clostridia.
Podłoże Endo zawiera m.in. fuksynę zasadową oraz siarczan (IV) sodowy, hamujące wzrost
bakterii gramdodatnich. Fuksyna zostaje zredukowana siarczynem sodowym i przechodzi w
bezbarwną leukozasadę. Pałeczki Escherichia coli, fermentując laktozę, wytwarzają kwasy
organiczne i aldehyd octowy, który z leukozasadą tworzy czerwone zabarwienie. Reakcja jest
tak intensywna, że fuksyna krystalizuje, nadając koloniom metaliczny, zielonkawy połysk.
Inne pałeczki grupy coli wytwarzają mniejsze ilości aldehydu octowego, dlatego rosną na
podłożu Endo w postaci różowych kolonii.
Na agarze laktozowym TTC z Tergitolem 7 na produkcję kwasów z laktoz wskazuje zmiana
zabarwienia indykatora pH - błękitu bromotymolowego z zielonego na żółty. Tergitol 7
hamuje wzrost bakterii gramdodatnich. Bakterie grupy coli rosną w postaci żółto-
pomarańczowych kolonii, z wyraz
nym zażółceniem pożywki pod powierzchnią filtra
membranowego. Inne bakterie gramujemne, np. z rodzajów Pseudomonas, Proteus, na tym
podłożu tworzą kolonie czerwone.
Badanie potwierdzające obecność bakterii E. coli obejmuje test na obecność oksydazy (wynik
ujemny) oraz test na wytwarzanie indolu z tryptofanu w temp. 44�C (wynik dodtni).
Pobieranie wody do badania
Do badania bakteriologicznego pobieramy wodę w ilości ok. 250 ml do jałowych
butelek z kokiem ze szlifem lub zakręcanym zamknięciem. Wyjałowione, opakowane butelki
można otrzymać w stacjach sanitarno-epidemiologicznych. Pobierając wodę z kranu lub
pompy, należy uprzednio umyć spirytusem, osuszyć i opalić wypływ. Następnie spuszczać
wodę małym strumieniem przez 10 15 minut unikając rozprysków. Nie przerywając
strumienia podstawić butelkę. Pobrana próbka wody powinna zajmować więcej niż �
objętości naczynia. W przypadku badania wody chlorowanej, do naczynia powinno się
wprowadzić 0,1 cm3 10% tiosiarczanu sodowego/100 cm3 badanej wody, w celu związania
pozostałości chloru. Do badania fizyczno-chemicznego pobiera się 1 do 2 litrów wody.
Próby pobiera się do czystej, trzy do czterech razy przepłukanej (wodą z badanego ujęcia)
butelki i szczelnie korkuje.
Po pobraniu umieszczamy na butelkach kartki z adresem i nazwą użytkownika oraz
datą i godziną pobrania prób. Próby (szczególnie bakteriologiczne) należy wysłać jak
najszybciej do właściwej stacji sanitarno-epidemiologicznej.
Cel i metody pomiarowe ćwiczenia: oznaczenie bakterii grupy coli metodą membranową
oraz ogólnej liczby bakterii metodą płytkową w wodzie rzecznej oraz w wodzie
wodociągowej.
Materiały: lejek Buchnera (2szt.), kolbka ssąca 250 ml (2szt), filtr, płytka Petriego z
pożywką różnicująca stałą (agar laktozowy lub pożywka Endo), cylinder miarowy, lejek.
Wykonanie ćwiczenia (oznaczanie bakterie grupy coli):
1. Pobór wody (100cm3)  wody rzecznej oraz wody wodociągowej.
2. Przy poborze wody z rzeki konieczne jest przesączenie wody za pomocą lejka
prostego z filtrem
3. Przygotowanie zestawu do sączenia pod próżnią  lejek Buchnera, kolba ssąca
4. Nałożenie na spiek lejka Buchnera filtru
5. Przesączenie pod próżnią 100cm3 wody
6. Następnie kładzie się filtr na pożywkę różnicującą stałą (agar laktozowy z solą
tetrazolową TTC i Tergitolem 7 lub na pożywkę Endo), znajdującą się w płytce
Petriego.
7. Płytkę z filtrem umieszcza się w cieplarce o temperaturze 37�C na 24 godziny.
8. Wzrost kolonii odbywa się bezpośrednio na filtrze. Pojawienie się kolonii o wyglądzie
niejasnym, podejrzanym powoduje konieczność identyfikacji  posiewania na
różnicujące pożywki płynne i inkubowania przez następne 24 godziny. Czas potrzebny
dla otrzymania wyników: 24 +24 =48 godzin.
Przy przesączeniu przez filtr membranowy 100 ml wody wskaz
nik coli równa się liczbie
wzrosłych kolonii. Metodę tą stosuje się do wód czystych z wodociągów i studni. Gdy woda
jest zanieczyszczona, osady na filtrze mogą uniemożliwić odczyt.
Wykonanie ćwiczenia (oznaczanie ogólnej liczby bakterii metodą płytkową):
Analiza bakteriologiczna wody wykonywana wg normy PN-EN ISO 6222 obejmuje
oznaczenie ogólnej liczby bakterii rosnących w temperaturze 22�C i 36�C metodą płytkową
na pożywce agarowej z ekstraktem drożdżowym.
W temperaturze 36�C mogą rosnąć bakterie pochodzące ze ścieków, w tym organizmy
patogenne. Większość bakterii rosnących w temperaturze 22�C to typowe bakterie wodne lub
glebowe, niezdolne do wzrostu w temperaturze 36�C, a zatem nieszkodliwe dla człowieka.
Duża liczba tych drobnoustrojów może świadczyć o dopływie znacznych ilości substancji
odżywczych do zbiornika wody, sprzyjających rozwojowi bakterii saprofitycznych.
Zbyt wysoka ogólna liczba bakterii może wskazywać na niewłaściwy przebieg procesów
uzdatniania wody, koagulacji, filtracji i dezynfekcji. Może też świadczyć o namnażaniu
bakterii na wewnętrznych powierzchniach instalacji wodnych, szczególnie na klejonych
złączach rur i uszczelkach.
BADANIE FIZYCZNE WODY
Wstęp
Wymagania fizyczne, jakim powinna odpowiadać woda przeznaczona do spożycia
odczyn pH 6.5  9.5
barwa 15 mg Pt/dm3
mętność 1mg/dm3
temperatura 7-12�C
świeżo destylowana woda 0,5-2 m�S/cm
Przewodnictwo właściwe
woda powierzchniowa 50-1000 m�S/cm
Temperatura  temperatura wody do picia powinna mieścić się w przedziale 7-12�C. W tym
przedziale temperatur, rozpuszczają się gazy stanowiące o smakowych i orzez
wiających
właściwościach wody (głównie CO2).
Oznaczanie barwy (PN-74/C-04558).
Barwa może być pochodzenia:
�� naturalnego  spowodowana przez ciała organiczne i nieorganiczne znajdujące się w
glebie; barwę żółtobrunatną wywołują związki humusowe, barwę żółtą  glina,
czerwoną  żelazo, barwę białą  węglan wapnia;
�� sztucznego  spowodowana przez związki chemiczne, dostające się do wody ze
ściekami przemysłowymi.
Woda do picia powinna być bezbarwna. Wyjątkowo dopuszcza się kolor żółty (odpowiednio
według skali), gdy woda jest dezynfekowana chlorem. Pomiaru dokonuje się przez
porównanie badanej wody, uprzednio sklarowanej, z odpowiednio sporządzonymi wzorcami
(chloroplatynian potasu K2PtCl6 i chlorek kobaltu CoCl2). Barwa wg skali platynowo-
kobaltowej nie może przekraczać 15 mg Pt/l wody.
Mętność (PN-79/C-04583).
Na mętność ma wpływ obecność w wodzie drobnych cząstek odpadów roślinnych, wyższych
drobnoustrojów, gliny, piasku, wytraconych związków żelaza i magnezu. Woda do picia nie
powinna zawierać substancji powodujących jej zmętnienie.
Mętność oznacza się przez porównanie badanej wody ze skalą wzorców, sporządzonych z
ziemi okrzemkowej (SiO2) zawieszonej w wodzie destylowanej. Mętność nie może
przekraczać 1 mg SiO2/l. W wodach powierzchniowych i ściekach mętności nie określa się
(oznacza się ilość zawiesiny ogólnej)
Jako jednostkę mętności przyjmuje się mętność takiej wody, która zawiera 1mg/dm3 SiO2 o
wymiarze SiO2 ok. 100m�m (koloid) lub kaolinu, lub koloidalny wzorzec formazynowy
otrzymywany przez zmieszanie
1g (NH2)2 �� H2SO4 w 100cm3 wody destylowanej
10g (CH2)6N4 (urotropina) w 100cm3 wody destylowanej
Pobiera się po 10cm3 takich roztworów do kolby poj. 200cm3, miesza, pozostawia na 24 godz.
i uzupełnia wodą destylowaną. Wzorzec taki ma mętność 400mg/dm3.
Zapach (PN-72/C-04557).
Zapach jest czynnikiem organoleptycznym, który zależy od powonienia człowieka.
Ocena zapachu wody powinna być przeprowadzona przez zespół trzyosobowy. Woda
chemicznie czysta jest bezwonna. Rozróżnia się trzy zasadnicze grupy zapachów:
- zapach roślinny (R), spowodowany obecnością substancji organicznych, nie
będących w stanie rozkładu i nie nadających wodzie cech przykrych. Do takich
zapachów należy zapach ziemi, siana, trawy, torfu, mchu i kwiatów.
- zapach gnilny (G) jest wywoływany obecnością ciał organicznych w stanie rozkładu
gnilnego i nadający wodzie nieprzyjemną woń, np. zapach siarkowodoru,
stęchlizny, pleśni, fekaliów.
- zapach specyficzny (S) jest to zapach nienaturalny, powodowany obecnością ciał nie
występujących w wodach naturalnych np. chlor, fenol, benzen, denaturat, smoła
nafta. W badaniach zapachu, w nawiasie podaje się bliższe określenie zapachu
np.S(chlor)
Zapach roślinny i gnilny są zapachami pochodzenia naturalnego.
Rozróżniamy 5 stopni natężeń zapachu:
Natężenie Wyczuwalność Określenie
zapachu zapachu
0 brak ---
1 bardzo słaby trudno wyczuwalny
2 słaby łatwo wyczuwalny
3 wyraz
ny dyskwalifikuje wodę do picia
4 silny dyskwalifikuje wodę do picia i na
potrzeby gospodarcze
5 bardzo silny dyskwalifikuje zupełnie użytkowanie
wody
Zapach wody oznacza się na zimno (z) w temperaturze pokojowej (20ą�1��C) i na
gorąco (g) w temp. 60ą�1��C. Oznaczenie należy wykonywać na miejscu pobrania próby lub
jak najszybciej po pobraniu. Zapachy G i S dyskwalifikują wodę do picia. Woda do picia
powinna mieć zapach akceptowalny.
Smak (PN-72/C-04557).
Smak jest również wskaz
nikiem organoleptycznym i jest określany wyjątkowo rzadko
ze względu na możliwość zakażenia się wykonujących tego rodzaju badania chorobami
przenoszonymi przez wodę.
Przewodnictwo właściwe (konduktancja elektrolitów). (PN-77/C-04542)
Przewodnictwo właściwe wody to zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego.
Jony zawarte w wodzie są odpowiedzialne za przenoszenie prądu elektrycznego. Im większe
stężenie jonów tym wyższa jest przewodność wody. Słabe przewodnictwo elektryczności
czystej wody, wynika ze stopnia dysocjacji na kation wodorowy (w rzeczywistości jon
hydroniowy H3O+) i anion wodorotlenowy:
H2O H+ + OH-
Przewodność właściwa czystej wody wynosi 0.038m�S/cm w 18��C.
Przewodność (konduktancja) jest odwrotnością oporu (rezystywności) elektrycznego
słupa cieczy, zawartego pomiędzy elektrodami o powierzchni 1cm2 i odległości między nimi
1m.
1
k� =�
r�
k�- konduktywność elektryczna [W�-1m-1], r� - rezystywność [W�m].
Przewodność właściwa wynosi dla:
-świeżo destylowanej wody 0,5-2 m�S/cm
-wód powierzchniowych przeciętnie 50-1000 m�S/cm
-ścieków może to być kilka tysięcy m�S/cm
Konduktancja zależy od temperatury i z każdą zmianą o 1��C zmienia się o 2%.
Badania wykonuje się najczęściej w temperaturze 293K (20��C), dla innych temperatur stosuje
się wzór korekcyjny:
k�T = k�293 [1 + a� (T  293)]
gdzie: k�T, k�293 konduktywność w temp. T i 293K, T  temperatura w skali bezwzględnej,
a� - współczynnik określany doświadczalnie
Dopuszczalna wartość przewodności w wodzie do picia w temp. 20oC wynosi 2500 mS/cm.
Gwałtowne zmiany konduktywności wody świadczą o przedostaniu się do niej związków
nieorganicznych (elektrolitów). Substancje powierzchniowo  czynne (tłuszcze, oleje, smoły)
powodują zafałszowanie wyników wskutek zanieczyszczenia elektrod aparatu pomiarowego.
Jednostką miary jest simens S, który jest odwrotnością oma W�. W badaniach wody
przewodność właściwą wyraża się w m�S/cm.
Cel i metody pomiarowe ćwiczenia: oznaczenie parametrów fizycznych oraz
organoleptycznych wody rzecznej i wody wodociągowej. Porównanie wyników z normami.
Materiały: termometr kontaktowy, zlewka, kuweta, papier milimetrowy, kolba miarowa
200ml, kolba stożkowa 100ml (2 szt.), konduktometr,
Wykonanie ćwiczenia:
Oznaczanie temperatury
1. Zanurzyć termometr w kolbie z badaną wodą . Po około 1-3 min., nie wyjmując
termometru z wody, odczytać wartość zmierzonej temperatury.
2. Dokonać odczytu temperatury pomieszczenia.
Barwa - pomiar za pomocą spektrofotometru
1. Do kuwety nalać określoną ilość wody i odczytać absorbancję
2. Wykonać krzywą wzorcową na papierze milimetrowym
Mętność - wizualna metoda turbidymetryczną
1. Badaną próbkę dokładnie wymieszać i wlać do kolby miarowej poj. 200cm3,
2. Porównać ją z przygotowanymi wzorcami mętności.
3. Porównanie przeprowadzić na tle okna, trzymając kolby na wysokości oczu.
4. Jeśli mętność jest większa niż skala wzorców, próbkę rozcieńczyć wodą destylowaną ,
uwzględniając ten fakt przy obliczaniu wyników oznaczenia.
Zapach
Oznaczenie na zimno
1. Odmierzyć do kolby stożkowej 100cm3 badanej wody,
2. Dokładnie wymieszać i wąchać przy wylocie kolby.
3. Określić rodzaj zapachu i jego intensywność w skali 6-stopniowej;
Oznaczenie na gorąco
1. Odmierzyć do kolby stożkowej 100cm3 badanej wody
2. Przykryć szkiełkiem zegarkowym i podgrzać na łaz
ni wodnej do temp.60��C
3. Po zdjęciu z łaz
ni wymieszać zawartość kolby, oznaczyć rodzaj i intensywność
zapachu.
Przewodnictwo właściwe
1. Czujnik zanurzeniowy konduktometru, przepłukany wodą destylowaną zanurzyć w
badanej próbce
2. Odczytać wartość przewodności w temperaturze 20��C (293K), postępując zgodnie z
instrukcją obsługi miernika.
3. Pomiar polega na zanurzeniu do wody elektrod, przyłączeniu odpowiedniego napięcia
i pomiarze oporności roztworu.
Literatura:
1. Fizyko-chemiczne badanie wody i ścieków W. Hermanowicz, J. Dojlido, W. Dożańska,
B. Kosiorowski, J. Zerze, Warszawa  Arkady 1999
2. Mikrobiologia techniczna, Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i
produkcji żywności, Z. Libudzisz, K. Kowal, Z. Żakowska, Tom 2, Warszawa 2008
3. Przewodnik do ćwiczeń z higieny, pod red. Prof. Dr hab. Med. L. Zaborskiego,
Akademia Medyczna w Gdańsku, Gdańsk 2002