Подземная вода — синоним «природной чистой» воды, а поверхностная вода — это вода, рано или поздно загрязняемая.
Подземную воду, имеющую постоянную температуру, по общему признанию, лучше использовать в качестве источника водоснабжения, чем поверхностную воду, которая подвержена загрязнениям отходами, создаваемыми современным миром. И при выборе нужно принимать в расчет не только уже известные факторы, но и те осложнения, которые могут возникнуть и ближайшем будущем.
К сожалению, и подземные воды редко сохраняют одну и ту же степень чистоты на протяжении года; как для подземных, так и для поверхностных вод должен быть изучен период обильных дождей, потому что подземные воды могут стать очень мутными и может быть загрязнено водное зеркало ближайших рек. Подземные воды могут быть также загрязнены с поверхности пестицидами и сточными водами, содержащими физиологические отходы животных и человека. Такие загрязнения в подземных водах встречаются не часто, но зато они оказывают более длительное воздействие, потому что просачивание происходит медленно и нарушается баланс, который восстанавливается в течение длительного времени. Наконец, загрязнение подземных вод — медленный процесс, и в течение определенного времени он может быть и не обнаружен, если не проводить частые и систематические анализы воды. Следовательно, любые источники воды нужно оценивать по их свойствам в целом.
Температура является важной характеристикой питьевой воды наряду с прозрачностью и привкусом. Вода, забираемая из глубины земли, имеет фактически постоянную температуру и обычно остается холодной в течение года, за что она высоко ценится, в то время как температура поверхностных вод в зоне умеренного климата часто изменяется от 1 до 22 °С в соответствии со временем года. Температура — важный фактор при определении баланса карбоната кальция в воде и, вследствие этого, очистки, которая может потребоваться. Если температура воды снижается, то процессы химической флокуляции и осветления протекают более медленно и резко тормозятся при температуре ниже 10 °С. С другой стороны, высокая температура может стимулировать значительный рост планктона или приводить к пересыщению воды растворенными газами и к образованию «белой воды», что создает серьезные трудности в работе очистных сооружений.
Более чем какие-либо другие свойства воды, важно знать скорость и интервал изменения ее температуры.
Содержание взвешенных веществ, которое только частично оценивается мутностью, относится к наиболее легко обнаруживаемым качественным показателям воды. Питьевая вода не должна содержать каких-либо взвешенных веществ, выпадающих в осадок.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) допускает мутность, равную 5 ед., и рассматривает возможность ее превышения до 25 ед. Во Франции и вообще в Европе прилагаются усилия довести показатель мутности в водоснабжении до 5 капель мастики и менее, т. е. от 0,1 до 0,5 нефелометрических единиц мутности (NEM). Тем не менее, действующий в настоящее время во Франции стандарт допускает предел мутности, соответствующий 15 каплям растительной смолы.
Хорошая питьевая вода не должна иметь цветность, и сейчас стремятся установить предел, не превышающий 5 платинокобальтовых ед..
Как и поверхностные воды озер, подземные воды иногда окрашены. Даже если вода, выходящая из земли, прозрачна, она может стать желтой, красной или даже черной, как только вступит в контакт с кислородом воздуха.
Запах и привкус также относятся к качественным показателям воды. Питьевая вода не должна обладать ни запахом, ни привкусом, и если при водоснабжении эти требования не удовлетворяются постоянно, то необходимо применить дорогостоящую очистку воды при условии, что она будет эффективна.
В воде содержатся минеральные соединения, которые обычно в подземных водах встречаются в большем количестве, чем в поверхностных. Избыток солей кальция вызывает неудобство, а избыток ионов свинца, мышьяка, фтора и т. д. может оказаться пагубным.
Содержание минеральных веществ определяет ряд химических свойств и показателей воды, в частности, удельное сопротивление и значение pH; общую, кальциевую и магниевую жесткость; карбонатную жесткость и щелочность; содержание свободного CO2; содержание аммонийного азота, нитритов и нитратов. Кроме того, оно характеризует количества сульфатов или хлоридов, измеренные раздельно или вместе (соли сильных кислот) и определяющие минерализацию воды, предназначенной для питьевых целей. Чрезмерные концентрации вредны не только для человека (хотя к солесодержанию выше рекомендуемого предела 250 мг/л можно со временем привыкнуть), но и вызывают коррозию металлических труб.
Для последнего случая важно, что при повышении минерализации воды должна быть выше и общая щелочность.
Подземные воды, забираемые с больших глубин, имеют высокое солесодержание, а поверхностные — низкое, и в этом заключается преимущество последних.
Железо и марганец сами по себе не опасны для человека, но должны быть удалены. Французские стандарты позволяют максимальное суммарное содержание железа и марганца 0,3 мг/л с предельным содержанием марганца 0,1 мг/л, но серьезные проблемы могут возникнуть и при более низких концентрациях; в трубах с низкими скоростями потока может быть обнаружена «черная вода» в системах перекачки воды, содержащей даже менее 0,05 мг/л марганца; то же относится и К железу. Следовательно, важно знать точную концентрацию этих металлов в воде (подземные воды часто содержат их в больших количествах) и осторожно подходить к использованию в качестве коагулянтов солей двух- или трехвалентного железа.
В воде, приятной для питья, должно быть достаточное количество растворенного кислорода, но он не должен способствовать коррозии металлических трубопроводов. Подземные воды, как правило, не содержат растворенный кислород, но это не означает, что они загрязнены; кислород присутствует в воде, когда она поступает в землю, но расходуется в процессах самоочищения. В таких случаях воду перед использованием нужно проаэрировать.
Содержание органических веществ в воде, используемой для потребностей человека, необходимо точно учитывать. Подземные воды обычно содержат мало органических веществ (если они не связаны с источником загрязнений), что наряду с постоянной температурой составляет одно из главных преимуществ по сравнению с поверхностными водами. Обычно принимают, что окисляемость питьевой воды, определяемая в щелочной среде, не должна превышать 3 мг/л кислорода. Эта величина не является стандартом и не может считаться верхним пределом в районах, где в воде находятся безвредные органические вещества растительного происхождения. Например, вино и чай не следует признавать негодными на основании присутствия в них большого количества органических веществ.
Токсичные продукты должны быть удалены в процессе очистки. Количество минеральных и органических микрозагрязнений необходимо уменьшить до установленного уровня. Европейские стандарты, действующие в настоящее время, определяют максимально допустимые количества загрязнений.
Особое значение имеют биологические свойства воды.
Планктон может вызвать осложнения в работе очистных сооружений, магистральных трубопроводов и водонапорных башен. Планктон встречается главным образом в поверхностных водах, где фитопланктон (растительного происхождения) находится вместе с зоопланктоном (животного происхождения). Весной и летом фитопланктон размножается с большой скоростью и может привести к засорению плохо запроектированных очистных сооружений. Он придает воде неприятный привкус и, попадая в распределительные металлические трубы, может служить косвенной причиной их повреждения. Зоопланктон еще менее желателен. Если некоторые его виды интенсивно размножаются в водных системах, то их трудно удалить. Обнаружить зоопланктон в питьевой воде очень неприятно.
С бактериологической точки зрения воду лучше всего дезинфицировать перед поступлением ее в водопроводные трубы; это необходимо для того, чтобы уничтожить патогенные бактерии и микробы, находящиеся фактически во всех поверхностных водах. Для надежности лучше продезинфицировать и подземные воды, несмотря на то, что они в большинстве случаев бактериологически чистые. Вероятность обнаружения вирусов в поверхностных водах больше, чем в подземных, хотя в последнее время и подземные воды нельзя полностью от них обезопасить.
На основании изложенного выше можно сделать вывод, что подземные воды менее загрязнены, чем поверхностные, но они имеют ряд других недостатков, которые часто оказываются более весомыми, чем достоинства.