Температура кипячения воды: При какой температуре закипает вода

4 фактора, в чайнике, горах, шахте, вакууме

Автор Исаев Виктор Алексеевич На чтение 6 мин Опубликовано 14.02.2020

Многие люди думают, что температура кипения воды составляет 100°C. Однако этот показатель может меняться в зависимости от атмосферного давления.

Например, на горе Эверест на подъеме 8842 метра над уровнем моря вода закипит при +70°C. А в глубокой шахте при достижении температуры + 103°C

В данной статье мы выясним, как будет меняться температура кипения воды в зависимости от давления: в горах, шахте, вакууме. Рассмотрим особенности процесса кипячения с точки зрения физики и химии.

Содержание

1. Как будет меняться температура кипения воды: 4 фактора
2. Влияние атмосферного давления
3. Температура кипения в горах
4. Температура кипения воды в шахте
5. Применение герметической крышки
6. Кипячение воды в вакууме
7. Кипение солёной воды
8. Температура кипения воды в чайнике
9. Удельная теплоемкость
10. Процесс кипячения воды: 3 основных стадии
11. Что такое кипячёная вода?
12. Выводы и рекомендации

Как будет меняться температура кипения воды: 4 фактора

Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.

Стоит отметить, что она всегда остается неизменной. Поэтому, если увеличить огонь под кипящей кастрюлей с водой, выкипать будет быстрее, но температура при этом не увеличится, так как средняя кинетическая энергия молекул остаётся неизменной.

Рассмотрим 4 фактора, которые влияют на изменение t°:

1. Пониженное атмосферное давление (наблюдается в горной местности) – t° уменьшается.
2. Повышенное атмосферное давление (наблюдается в шахте) – t° наоборот увеличивается.
3. Применения герметической крышки, вакуума. За счёт герметической крышки или посуды пар не выходит градус кипения увеличивается. При использовании вакуума температура зависит от давления, которое создано внутри его.
4. Свойства воды. Соленая вода начинает кипеть при более высокой температуре, чем пресная.

Рассмотрим более подробно каждый из факторов.

Влияние атмосферного давления

Согласно исследованиям и уравнению Клапейрона — Клаузиуса, градус кипения напрямую зависит от атмосферного давления. С его ростом температура кипения увеличивается, а с уменьшением, наоборот, становится все ниже и ниже.

Атмосферное давление — это давление атмосферы, действующее на все находящиеся на ней предметы и земную поверхность. Оно может меняться в зависимости от места и времени и измеряется барометром.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм ртутного столба вода кипит при + 100 °C

В горной местности давление уменьшается, а под землей (в шахте) увеличивается.

Для наглядности предоставлена таблица № 1 из большого химического справочника, источник: Волков А. И, Жарский И. В.

Таблица № 1. «Температура кипения воды от давления».

Единицы измерения давления в таблице: кПа.

1 кПа = 1000 Па = 0,00986923 атм = 7, 50062 мм. рт. ст

Нормальное атмосферное давление составляет 765 мм. РТ. Ст. = 101,325 Р, кПа

Температура кипения в горах

При подъеме над поверхностью Земли (в горах), температура кипения воды падает, так как снижается атмосферное давление (на каждые 10, 5 м на 1 мм РТ. С). Пузырькам легче всплывать –  процесс происходит быстрее.

Поэтому высоко в горах альпинисты не могут приготовить нормальную пищу, а используют законсервированные продукты.

Для варки мяса, как и других продуктов, нужны привычные 100  градусов. В обратном случае все компоненты бульона просто останутся сырыми.

Таблица № 2. «Как будет меняться t° кипения с высотой».

Температура кипения воды в шахте

Если спуститься в шахту, то давление будет увеличиваться.

Температура кипения воды в шахте зависит от глубины (при спуске на 300 м вода закипит при t 101°C, при глубине 600 метров -102 °C

Применение герметической крышки

Герметичные крышки не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. В среднем температура закипания воды увеличивается от 5-20 градусов.

В хозяйстве для приготовления блюд часто используют кастрюли, сковородки с герметичной крышкой. Таким образом, уменьшается время приготовления пищи за счет высокой температуры, а блюда получаются более вкусными. В горных районах с низким давлением это необходимая вещь для приготовления пищи. Так же используют мультиварки и сотейники.

Кипячение воды в вакууме

Вакуум — это среда с газом, с пониженным давлением.

Виды вакуумов:

1. низкий;
2. средний;
3. высокий;
4. сверхвысокий;
5. экстремальный;
6. космическое пространство;
7. абсолютный.

Температура кипения воды в вакууме зависит от того, какое давление в нём.

Разные виды вакуумов поддерживают разное давление. Например, в низком вакууме давление составляет от 760 до 25 мм. РТ. Ст. В абсолютном вакууме давление полностью отсутствует. Для точного расчета нужно знать модель вакуума и давление, которое он поддерживает.

Кипение солёной воды

Солёная вода закипает при более высокой температуре за счет своих свойств.

Соль увеличивает плотность воды, соответственно на процесс требуется больше времени.

t° повышается примерно на 1 градус при добавлении 40 грамм соли на литр воды.

Температура кипения воды в чайнике

Чистая пресная вода закипает в чайнике при t° 100 градусов °C  при условиях нормального атм. давления 760 мм ртутного столба.

Удельная теплоемкость

Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг этого вещества, чтобы его температура изменилась на 1 градус Цельсия.

Это количество теплоты необходимое для нагревания массы вещества на один градус.

формула удельной теплоемкости

С — удельная теплоемкость;

Q — кол-во теплоты;

— масса нагреваемого охлаждающегося вещества;

— ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Процесс кипячения воды: 3 основных стадии

Кипение – это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости по всему объёму при определённой температуре.

Весь процесс кипения воды сопровождается выделением пара. Это одно из состояний воды. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление объясняется тем, что при кипении вся энергия расходуется в преобразование воды в пар.

В воде растворены молекулы воздуха (газов). При нагревании газ превращается в воздушные пузырьки. При достижении достаточной температуры они лопаются, создаётся характерный шум.

Процесс можно разделить на 3 стадии:

1. Появление небольших пузырьков вдоль стенок сосуда. Их количество стремительно увеличивается.
2. Массовый подъем пузырьков и увлечения их объема. Помутнение воды, затем «побеление».
3. Интенсивное бурление. Пузырьки увеличиваются в размере, поднимаются и лопаются, выпуская пар. Слышен характерный звук кипения.

Что такое кипячёная вода?

Это вода, ранее доведенная до температуры кипения. Сырая вода в своем составе может содержать различные бактерии, микроорганизмы. В водопроводе больших городов много хлора и различных других химических веществ. Процесс кипячения обезвреживает многие микробы. Однако не все бактерии и тяжёлые металлы убиваются в кипящей воде, поэтому питьевая вода происходит предварительную проверку пригодности.

Выводы и рекомендации

Кипячение необходимый процесс для человечества. С помощью него приготавливают пищу, стирают загрязненную одежду, проводят дезинфекцию.

Градус кипения напрямую зависит от давления, свойств воды и емкости.

Подготовлено специалистами www.vodasila. ru

этапы закипания жидкости в зависимости от давления, свойств воды, в разных условиях

Еще в школьном возрасте мы узнаем от учителей, что температура кипения воды равна 100°C (212°F). Но не каждому известно, что это миф. Это утверждение не только не верно, но и передает вводящие в заблуждение представления о природе научного знания. Сколько же составляет норма и от чего это зависит?

Содержание

1. Процесс кипения воды
2. Температура пара при кипении воды
3. От чего зависит температура кипения
4. Чему равна в нормальных условиях
5. Температура кипения воды в вакууме, чайнике, на различной высоте
6. Температура кипения при разном давлении

Процесс кипения воды

Кипение – это процесс, в ходе которого изменяется агломерационное состояние вещества. Если речь идет о воде, имеется в виду превращение жидкости в пар.

Люди часто путают это понятие с испарением и кипячением. Здесь важно понимать, что в первом случае процесс может осуществляться даже при комнатной температуре, а во втором случае происходит нагревание жидкости до нужной температуры.

Сам процесс сложен. Когда жидкость любого типа вступает в контакт с источником тепла, ее температура (T) увеличивается все больше и больше, пока не достигнет так называемой температуры кипения. В этот момент фактически температура жидкости перестает повышаться, а получаемая ею тепловая энергия разрывает связи между молекулами. Таким образом частицы жидкости испаряются и быстро переходят в газообразное состояние.

Самый классический пример мы можем наблюдать каждый раз, когда готовим макароны на ужин. Когда вода в кастрюле достигает температуры 100 °С, она начинает кипеть и «дымить».

Некоторые могут подумать, что кипение и испарение синонимы. Это не совсем так. Оба являются эндотермическими процессами — они происходят за счет поглощения тепла. Но если испарение — это медленное протекание, затрагивающее только поверхность жидкости, то кипение — это бурный процесс. с участием всей массы жидкости.

Если растворить в воде немного соли, то температура кипения воды станет выше. Соль взаимодействует с водой и вызывает повышение температуры ее кипения, в результате чего вода закипает позже. Чтобы поднять температуру на 1°, в 1 л воды нужно добавить 58 г поваренной соли, но при добавлении около 10 г соли температура остается почти такой же.

Температура пара при кипении воды

Водяной пар часто образуется при кипячении жидкости до тех пор, пока она не достигнет температуры кипения. В этот момент происходит изменение молекул воды, образованных двумя атомами водорода и одним кислородом, которые при освобождении переходят из жидкого состояния в газообразное.

Кстати, отопление промышленного и бытового помещение чаще всего осуществляется при помощи водонагрейного оборудования, проще говоря специальных котлов, где при нагревании воды происходит необходимая теплоотдача. Вода является одним из самых дешевых природных ресурсов, поэтому такой тип обогрева наиболее популярен и востребован. Данный принцип отопления может использоваться как на крупных производствах, так и в частных домах, а также банях. Особой популярностью пользуются твердотопливные котлы длительного горения

Водяной пар можно обнаружить визуально. Достаточно поставить кастрюлю на огонь и увидеть, как частички воды начинают подниматься в виде нежного потока. Это водяной пар. В природе мы можем наблюдать его в термальных источниках. В них температура воды может быть иной, чем 100°C.

Плотность пара намного меньше плотности воды, потому что молекулы пара находятся дальше друг от друга. Пространство над поверхностью воды заполняется менее плотными молекулами пара. Когда количество молекул, покидающих поверхность жидкости, больше, чем возвращающихся, вода свободно испаряется. В этот момент она достигает точки кипения или температуры насыщения, так как она насыщается тепловой энергией.

Если давление остается постоянным, добавление большего количества тепла не приводит к дальнейшему повышению температуры, но заставляет воду образовывать насыщенный пар. Температура насыщенного пара и кипящей воды в одной и той же системе одинакова, но тепловая энергия на единицу массы в паре значительно больше.

От чего зависит температура кипения

Первое, на что стоит обратить внимание, это атмосферное давление. Температура кипения будет более высокой, если вода подвергается слишком высокому давлению. Это значит, что ей потребуется больше времени для испарения.

Важным моментом является то, что температура кипения вещества не может увеличиваться до бесконечности. При повышении температуры жидкости выше ее точки кипения, достигается «критическая температура». Э​то температура, выше которой газ не может перейти в жидкость при повышении давления, т. е. не может быть сжижен. В данном случае нет определенной жидкой или паровой фазы.

Температура кипения у каждого вещества разная. Это свойство зависит от молекулярной массы вещества и типа представляемых им межмолекулярных сил (водородные связи, постоянный диполь, индуцированный диполь), что, в свою очередь, зависит от того, является ли вещество полярно-ковалентным или неполярным ковалентным.

Когда температура вещества ниже его точки кипения, только часть его молекул, находящихся на его поверхности, будет иметь достаточно энергии, чтобы разрушить поверхностное натяжение жидкости и уйти в паровую фазу.  С другой стороны, при подводе тепла к системе происходит увеличение энтропии системы (стремление частиц в системе к беспорядку).

Чему равна в нормальных условиях

Температура насыщения составляет 100°С при атмосферном давлении. Но если его увеличить, это позволит добавить больше тепла и повысить температуру без изменения фазы.

Повышение давления эффективно увеличивает как энтальпию воды, так и температуру насыщения. Связь между температурой насыщения и давлением известна как кривая насыщения пара.

Вода и пар могут сосуществовать при любом давлении на этой кривой. Пар в состоянии выше кривой насыщения известен как перегретый пар.

1. Температуру выше температуры насыщения называют степенью перегрева пара.
2. Вода в состоянии ниже кривой называется недонасыщенной водой.

Если пар может вытекать из котла с той же скоростью, с которой он производится, добавление дополнительного тепла просто увеличивает скорость производства.  Если пар не выходит из котла, а скорость подвода тепла сохраняется, энергия, поступающая в котел, будет больше, чем энергия, выходящая из него. Эта избыточная энергия повышает давление, что позволяет повысить температуру насыщения, поскольку она коррелирует с давлением пара.

Температура кипения воды в вакууме, чайнике, на различной высоте

Атомы или молекулы, составляющие твердое тело или жидкость, расположены очень близко друг к другу. Если вы понизите давление (другими словами, создадите вакуум), то у поверхности твердого тела (или жидкости) будет очень мало атомов или молекул газа. Это делает маловероятным замену любой молекулы, покинувшей поверхность. По мере того как вы снижаете давление, «веществу», с которым вы имеете дело, будет труднее объединяться, чтобы образовать твердое тело (или жидкость). В вакууме давление может быть критически низким. Показатель настолько минимален, что кипение воды может осуществляться при температуре 15°C.

Чайник нагревает воду до точки кипения. Она обычно равна стандарту. Потом он выключается и вода  закипает. Так называемое агрегатное состояние воды меняется: она переходит из жидкого состояния в газообразное.

Что касается высоты, то на уровне моря вода также кипит при 100°C. Там норма давления составляет 1013 бар. На больших высотах, например в горах, с увеличением высоты воздух становится все более разреженным, а атмосферное давление падает. Это приводит к возможному кипению при низкой температуре.

Специалисты подсчитали, что вода на Цугшпитце, высота которой составляет почти 3000 метров, кипит при температуре 90 °C. А на горе Эверест, высота которой почти 9000 метров, давление воздуха 0,326 бар и кипение происходит уже при 70 °C.

Температура кипения при разном давлении

Вода имеет точку кипения 100°C при стандартном давлении (1 бар) — поэтому она закипает при 100°C (стандарт). Поскольку температура и давление кипения существуют в зависимости друг от друга, температура увеличивается с увеличением давления.  Это единственный способ достичь точки кипения. Это актуально при приготовлении еды. Если вы увеличите давление в скороварке, вода достигнет температуры кипения около 120°C вместо 100°C. Таким образом, ваша еда будет готова быстрее, а также вы сможете сэкономить примерно половину затрат на электроэнергию!

Когда вещество достигает точки кипения, оно переходит из жидкого агрегатного состояния в газообразное. Газовая и жидкая фазы могут находиться в равновесии. Например, для воды это имеет место при температуре 80°C и давлении 474 гПа.

Однако равновесие может также меняться, если вы увеличите или уменьшите давление и температуру. Если вы охладите систему до 70°C, водяной пар конденсируется (сжижается) до тех пор, пока давление пара не достигнет нового равновесного значения.

Кипение жидкости зависит от ряда факторов. Этот процесс не так прост, как может показаться на первый взгляд. Главное помнить, что, если снижается давление, то снижается и температура кипения жидкости, а если повышается, то наблюдается, соответственно, повышение. В Интернете сегодня также можно найти множество таблиц, где будут даны различные показатели температур. Они находятся сегодня в широком доступе. Воспользоваться может даже школьник или студент.

5 различных стадий кипячения воды и то, как их используют китайцы f

5 различных стадий кипячения воды и то, как их используют китайцы f — Чай Golden Moon

5 комментариев

Моя жена только что спросила меня, есть ли у меня какие-нибудь хорошие рецепты от моей китайской бабушки. Мне пришлось подумать об этом минуту, а потом я понял, что мои бабушка, дяди, тети и кузены никогда не пользуются рецептами. Для меня странно не пользоваться рецептами, поэтому я спросила об этом у мамы и, видимо, рецепты — это скорее «западная штука». Способ, которым китайцы избегают использования рецептов, заключается в том, что у них есть несколько основных правил, которые они применяют ко всем своим кулинарным блюдам. Например, добавление масла в мясо перед обжариванием позволяет не измерять количество используемого масла для жарки. Еще одна «мера» жарки, которую они используют, — это добавление соевого соуса к сырому мясу до тех пор, пока не будет достигнут определенный цвет. У китайцев также есть определенные правила, которые они применяют к воде, которую добавляют в чай. У него довольно забавные названия (потому что они основаны на «глазах», которые жители Запада почти никогда не видят). Как только вода достигает этих стадий «глаза», они знают, какой температуры и с каким чаем их заваривать. Единственное предостережение при использовании этого метода: вам нужен либо прозрачный чайник, либо чайник без крышки, чтобы ее было видно, либо вам нужно вскипятить воду на плите в кастрюле.

Вот 5 различных этапов кипячения воды, согласно китайцам:

1) Глаза креветок

Глаза креветок — так описывают крошечные пузырьки размером с булавочную головку. Это точка, где вы впервые начинаете видеть пузырьки в воде. Это означает, что вода имеет температуру около 160 градусов, что делает ее идеальной для некоторых действительно нежных зеленых чаев, таких как японский сенча и гёкуро.

2) Глаза краба

Глаза краба представляют собой пузырьки немного большего размера. Важно отметить, что в этот момент начнут подниматься небольшие струйки пара. Это означает, что температура составляет примерно 175 градусов, и она хорошо подходит для китайских зеленых чаев, зеленых улунов и белого чая.

3) Рыбий глаз

На этом этапе пузырьки воды будут размером с жемчужину или рыбий глаз. Поднимающийся пар будет сильнее, а если вы пользуетесь чайником, то он почти не будет издавать шума. Эта вода имеет температуру примерно 180 градусов и подходит для некоторых более крепких зеленых и белых чаев, таких как Gunpowder и Bai Mu Dan.

4) Жемчужная нить

Температура воды около 200-205 градусов. Пузырьки должны подниматься вверх, а смесь должна почти кипеть. Эта вода хороша для дарджилингов, черных чаев и темных улунов.

5) Бушующий Поток

Эта вода похожа на пороги в бушующей реке. Он бурлит бурлящими и перекатывающимися пузырями. По словам китайцев, на этом этапе вы должны быть осторожны с деоксигенацией воды. Это температура, при которой следует заваривать пуэр. Итак, вот они, 5 этапов кипячения воды, которые китайцы используют для приготовления чая. Я бы попробовал хотя бы раз в дождливый день. Во всяком случае, наблюдать за тем, как растут пузыри, вполне по-дзенски. А дзен всегда хорош.

Фото: www.flickr.com/photos/sterlic/2835202400

5 ответов

Оставить комментарий

Комментарии будут одобрены перед показом.

Также в чайном блоге Маркуса

5 лучших рецептов пьяного чая со льдом со всего Интернета

Продолжить чтение →

6 лучших рецептов чая со льдом на лето

1 Комментарий

Продолжить чтение →

Что в вашем чае?

Продолжить чтение →

Таблица размеров порций рассыпного чая

Вот краткий справочник того, сколько чашек заваренного чая можно приготовить при каждом из наших размеров порций.

• 1 унция наливом — 12 чашек заваренного чая
• 1/2 фунта — 91 чашка заваренного чая
• 1 фунт — 182 чашки заваренного чая

Если вы хотите узнать больше о том, как мы пришли к этим расчетам, а также о том, как определить стоимость порции, ознакомьтесь с этой статьей.

Реагирование на кипячение воды — информация для специалистов общественного здравоохранения

Приказы и уведомления о кипячении воды часто используются учреждениями здравоохранения и службами питьевого водоснабжения в ответ на условия, создающие возможность биологического загрязнения питьевой воды. Общие причины реакции на кипячение воды включают потерю давления в системе распределения, потерю дезинфекции и другие непредвиденные проблемы с качеством воды. Часто они возникают в результате других событий, таких как прорывы водопровода, сбои в очистке, перебои в подаче электроэнергии, наводнения и другие неблагоприятные погодные условия. 9. Термин «прокручивающееся кипение» облегчает общение и гарантирует, что достигается эффективная температура пастеризации для уничтожения или инактивации патогенов, передающихся через воду. Некоторые агентства рекомендуют кипячение в течение более длительного времени, но это дополнительное время не является необходимым и может привести к ненужному потреблению энергии и увеличить проблемы с безопасностью.

Поскольку некоторые пользователи (например, лица с ослабленным иммунитетом) могут быть более восприимчивы к заболеваниям, вызываемым переносимыми через воду патогенами, должностные лица органов здравоохранения должны оперативно реагировать на возможные проблемы с качеством воды. Тем не менее, должностные лица общественного здравоохранения также должны осознавать необходимость излишнего беспокойства населения, причинения неоправданных экономических потрясений и подрыва общественного мнения о безопасности водопроводной воды. По возможности следует использовать альтернативные методы решения проблем с качеством воды, такие как изоляция проблемной воды и открытие взаимосвязей с соседними системами, чтобы избежать ненужных реакций на кипячение воды. Более конкретные указания по этим шагам и когда может потребоваться кипячение воды, приведены в инструкциях и правилах Департамента.

Реакция на кипячение воды НЕ подходит при наличии химического загрязнения. Это может увеличить воздействие химических веществ, таких как нитраты и растворители, за счет концентрации в кипяченой воде или испарения в зоне дыхания. Кипячение воды также НЕ подходит для борьбы с грубыми уровнями загрязнения (например, неочищенными сточными водами или высокой мутностью), когда твердые частицы могут снизить эффективность кипячения. В этих условиях необходимо использовать альтернативные источники воды.

ПАТОГЕНЫ, ПЕРЕДАВАЕМЫЕ ВОДОЙ

Существует множество болезнетворных организмов, которым потребители могут подвергнуться воздействию через проглатывание и контакт с зараженной питьевой водой. Наиболее распространенными патогенами, которые можно обнаружить в питьевой воде, являются следующие:

Простейшие: Простейшие – это микроорганизмы, которые могут жить в животных, людях и окружающей среде. Многие простейшие имеют стадии жизненного цикла, которые включают цисты и ооцисты. Цисты и ооцисты, как правило, устойчивы к нормальным уровням остаточного хлора, но легче дезактивируются при дезинфекции ультрафиолетом (УФ). Большинство простейших, включая стадии цист и ооцист, удаляются с помощью устройств для фильтрации воды, способных удалять частицы размером 1 микрон (т. е. микрофильтрация). В штате Нью-Йорк болезни, вызываемые видами Giardia, Cryptosporidium, и амебы должны быть доведены до сведения NYSDOH.

Бактерии: Бактерии обычно погибают при нормальном остаточном уровне хлора. Большинство бактерий удаляются с помощью микрофильтрации («<1 микрона»), и большинство из них эффективно дезактивируется ультрафиолетовой (УФ) дезинфекцией, хотя для некоторых видов могут потребоваться повышенные дозы УФ. Бактериальные споры могут быть устойчивы к нормальным уровням дезинфицирующего хлора, а некоторые из них устойчивы к ультрафиолетовому излучению. Мелкие бактерии и споры могут проходить через фильтры на уровне микрофильтрации. Бактерии, которые могут вызывать заболевания, передающиеся через воду, включают кишечная палочка; и виды Salmonella, Vibrio, Shigella, и Camphylobacter.

Вирусы: Вирусы быстро инактивируются нормальным уровнем остаточного хлора. Но их небольшой размер, обычно менее 0,01 микрона, позволяет вирусам проходить через фильтры размером 1 микрон. Кроме того, некоторые вирусы устойчивы к инактивации под воздействием УФ-излучения. Следовательно, обычная фильтрация воды и УФ-дезинфекция не могут обеспечить адекватную очистку от вирусов, а вирусы обычно контролируются с помощью химической дезинфекции. Вирусы, которые могут вызывать заболевания, передающиеся через воду, включают: Гепатит A, аденовирусы, Гепатит E, энтеровирусы (включая вирусы полиомиелита, эха и Коксаки), ротавирусы и калицивирусы.

КИПЯЧЕНИЕ И ПАСТЕРИЗАЦИЯ

Кипячение воды убивает или инактивирует вирусы, бактерии, простейшие и другие патогены, используя тепло для повреждения структурных компонентов и нарушения основных жизненных процессов (например, денатурации белков). Кипячение не является стерилизацией и точнее характеризуется как пастеризация. Стерилизация убивает все присутствующие организмы, а пастеризация убивает те организмы, которые могут причинить вред человеку. Приготовление пищи также является формой пастеризации. Чтобы пастеризация была эффективной, вода или пища должны быть нагреты по крайней мере до температуры пастеризации для вызывающих озабоченность организмов и выдержаны при этой температуре в течение заданного интервала времени.

Эффективность пастеризации напрямую зависит от температуры и времени. Молоко обычно пастеризуют при 149°F/65°C в течение 30 секунд или при 280°F/138°C не менее двух секунд. Исследование эффективности пастеризации молока, преднамеренно зараженного Cryptosporidium , показало, что пять секунд нагревания до 161°F/72°C сделали ооцисты неинфекционными.

Хотя некоторые бактериальные споры, обычно не связанные с болезнями, передающимися через воду, способны выживать при кипячении (например, споры клостридий и бацилл), исследования показывают, что передающиеся через воду патогены инактивируются или погибают при температуре ниже точки кипения (212°F или 100°C). ). Сообщается, что в воде пастеризация начинается при температуре 131°F/55°C для цист простейших. Точно так же сообщается, что одна минута нагревания до 162°/72°C и две минуты нагревания при 144°/62°C сделают ооцисты Cryptosporidium неинфекционными. Другие исследования сообщают, что вода, пастеризованная при температуре 150°F/65°C в течение 20 минут, убивает или инактивирует те микроорганизмы, которые могут причинить вред человеку. К ним относятся: Giardia, Cryptosporidium, Endameba, яйца глистов, Vibrio cholera, Shigella, Salmonella бактерии, вызывающие брюшной тиф, энтеротоксигенные штаммы E. coli, гепатит A и ротавирусы. Также сообщается, что 99,999% уничтожение переносимых водой микроорганизмов может быть достигнуто при 149°F/65°C за пять минут воздействия.

Вода будет кипеть при разных температурах в разных условиях (например, более низкие температуры на возвышенностях, более высокие температуры в сосудах под давлением), однако эти различия не являются существенным фактором для реакции кипячения воды. Вода в открытом сосуде будет кипеть при температуре около 212°F/100°C в Нью-Йорке. Даже на вершине горы Марси в штате Нью-Йорк, где высота над уровнем моря превышает одну милю, вода кипит при температуре около 203°F/9.5°C и подходит для дезинфекции воды.

ХИМИЧЕСКАЯ ДЕЗИНФЕКЦИЯ

В случаях, когда кипячение воды невозможно или нецелесообразно, а альтернативные источники воды недоступны, химическая дезинфекция может быть жизнеспособной заменой. Химическая дезинфекция может быть уместна, когда кипячение невозможно из-за перебоев в подаче электроэнергии, а также является подходящим способом подготовки воды для непищевых целей, таких как мытье посуды и личная гигиена. Однако химическая дезинфекция сама по себе может быть не такой эффективной, как кипячение для борьбы с патогенами, в отличие от некоторых простейших, таких как Cryptosporidium в форме кисты устойчивы как к дезинфицирующим средствам на основе хлора, так и к йоду.

Не следует полагаться на химическую дезинфекцию для производства воды для приема внутрь, когда могут присутствовать высокие уровни загрязнения или высокие уровни простейших или мутность (например, загрязнение неочищенными сточными водами). В этих условиях необходимо использовать альтернативные источники воды для приема внутрь или использования в приготовлении пищи.

Некоторые химические дезинфицирующие средства легко доступны в виде бытовых химикатов (например, обычный хлорный отбеливатель без запаха) или приобретаются в аптеках и магазинах для активного отдыха (например, йодная настойка). Химическую дезинфекцию можно провести на месте, добавив определенное количество химиката на каждый галлон сомнительной воды и дав воде отстояться в течение достаточного периода времени перед использованием. Если вода очень холодная, ее следует сначала нагреть или увеличить время контакта. Чтобы помочь уменьшить вкус и запах химических дезинфицирующих средств, воду можно аэрировать по истечении времени контакта, переливая ее туда и обратно между парой чистых контейнеров.

Методы дезинфекции с использованием обычных бытовых химикатов можно найти в разделе Дезинфекция водопроводной воды. Для дезинфекции отбеливателем следует использовать обычный отбеливатель без запаха. Отбеливатель с запахом, без разбрызгивания или разбрызгивания не следует использовать из-за добавок в отбеливателе. Кроме того, обычный отбеливатель без запаха Clorox сертифицирован в соответствии со стандартом 60 Национального фонда санитарии (NSF), который регулирует качество и чистоту химических веществ, используемых для питьевого водоснабжения.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

Многие устройства для очистки воды доступны для использования в домах и коммерческих зданиях, но лишь немногие из них можно считать эффективными для удаления патогенов. Многие из этих устройств практически не влияют на патогены. Неправильно обслуживаемое или игнорируемое очистное устройство может фактически добавить биологическое загрязнение в воду, проходящую через него.

Нецелесообразно оценивать все доступные системы обработки из-за их огромного количества на рынке и патентованного характера некоторых процессов. Следующая информация представлена ​​в качестве общего обзора для специалистов в области общественного здравоохранения.

Установки для обработки в месте использования изготавливаются и устанавливаются для очистки воды для использования в одном месте. Типичными устройствами для точек использования являются кухонные устройства, которые обрабатывают только воду, вытекающую из кухонного крана, или воду, подаваемую в ближайший льдогенератор. Существуют также ручные очистные устройства, такие как кувшины для воды с небольшой встроенной фильтрацией или угольный блок. Местные устройства, установленные на кухне, не будут влиять на потенциальное воздействие загрязнителей воды из раковин в ванных комнатах, душевых кабин, наружных кранов и т. д. Часто системы очистки устанавливаются на части сантехники зданий, например. умягчитель воды на стороне горячей воды, и они также считаются точками использования. Конкретные виды лечения обсуждаются ниже.

Установки очистки на входе применяются там, где вода поступает в дом или коммерческое здание, и устанавливаются для очистки всей воды, используемой в этом месте. Конкретные виды лечения обсуждаются ниже.

Умягчители воды и ионообменные установки — Умягчители воды и другие ионообменные устройства неэффективны для удаления патогенов и никогда не должны использоваться вместо дезинфекции кипячением.

Блоки обработки углерода — Обработка углем обеспечивает эффективное удаление многих химических веществ, но неэффективна для удаления патогенов и не должна использоваться вместо дезинфекции кипячением. Неправильно обслуживаемые углеродные блоки, в частности, могут фактически увеличить биологическое загрязнение воды, которая проходит через них.

Аэраторы — Установки аэрации и окисления часто используются в домах для обработки воды с неприятным вкусом и запахом, например, с соединениями серы и хлора, а также для контроля содержания неприятных минералов, таких как железо и марганец. Аэраторы также используются для удаления радона. Они не обеспечивают контроля патогенов и никогда не должны использоваться вместо дезинфекции кипячением.

Фильтрация с зеленым песком — Установки с зеленым песком представляют собой устройства для химической обработки, предназначенные для удаления неорганических химических веществ путем окисления. Хотя эти устройства называются «фильтрами» и имеют песчаную среду, нельзя полагаться на то, что они удалят патогены, и их никогда не следует использовать вместо дезинфекции кипячением.

Физическая/механическая фильтрация — Физическая фильтрация может эффективно удалять патогены и широко используется для этой цели водоканалами. Обратный осмос — это форма фильтрации, в которой используются специальные мембраны, и которая рассматривается ниже.

Многие устройства для фильтрации воды продаются для домашнего и коммерческого использования. В большинстве доступных фильтровальных блоков используются сменные фильтрующие картриджи или мешки, а в некоторых — мембраны. Способность фильтра удалять болезнетворные микроорганизмы напрямую связана с размером пор в фильтрующем материале, качеством устройства, а также эксплуатацией и обслуживанием устройства. Фильтры, предназначенные для удаления частиц диаметром один микрон (также известный как микрометр или 10-6 метров) или меньше, часто называют микрофильтрами. Фильтры такого размера могут удалять большинство переносимых водой патогенов (простейшие и большинство бактерий), однако вирусы намного меньше одного микрона и не могут быть адекватно удалены микрофильтрами.

Системы общественного водоснабжения, в которых используются картриджные фильтры в штате Нью-Йорк, используют картриджи, рассчитанные на абсолютную чистоту в один микрон сторонним поставщиком, и часто используют дезинфицирующее средство на основе хлора для инактивации вирусов. Абсолютная оценка означает, что фильтр удаляет 99,99% частиц номинального размера, а сертификация сторонним поставщиком (например, NSF, WQA или UL) на этот уровень производительности повышает уверенность в производительности, а также качество очистки. оборудование и материалы. Картриджи с номинальным рейтингом или другие рейтинговые критерии, предоставляемые производителями, различаются у каждого производителя и часто не соответствуют этому стандарту.

Обратный осмос. Обратный осмос (RO) представляет собой форму фильтрации, при которой вода под давлением пропускается через специальную мембрану. Поры в мембранах имеют такой размер, что молекулы воды проходят, но удаляются все твердые частицы, а также более крупные молекулы. Фильтры этого типа часто оцениваются по размеру молекул, а не по микронам. Установка обратного осмоса способна удалять все патогены, передающиеся через воду, и может считаться приемлемой заменой дезинфекции кипячением, если она сертифицирована в соответствии со стандартом ANSI/NSF 058 для «Удаление кист», и она находится под контролем и работает сертифицированной очисткой воды. оператор установки или квалифицированный техник-нефролог (например, техник диализа). Однако, поскольку установки обратного осмоса склонны к загрязнению при повышенном уровне мутности, непрерывная работа во время кипячения воды может быть затруднена без соответствующей предварительной обработки.

Следует отметить, что большинство установок обратного осмоса также оснащены угольными фильтрами предварительной очистки для защиты мембран от хлора и крупных частиц.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА

Предварительная подготовка является ключом к эффективному применению кипячения воды в качестве меры защиты общественного здоровья. Чтобы помочь в этом, Бюро охраны водоснабжения подготовило серию контрольных списков и часто задаваемых вопросов (FAQ), которые касаются проблем, возникающих при кипячении воды. Эти документы были подготовлены для различных целевых аудиторий и должны использоваться работниками общественного здравоохранения для ответов на вопросы и в качестве информационных материалов для населения. У некоторых потребителей воды могут возникать проблемы, которые рассматриваются более чем в одном из этих часто задаваемых вопросов (например, больницы, которые также являются предприятиями общественного питания).

Другие дополнительные элементы подготовки, которые могут помочь как коммунальным предприятиям, так и специалистам в области общественного здравоохранения обеспечить эффективную реализацию мер реагирования на кипячение воды, включают:

• Точная идентификация и картирование зон обслуживания
• Предварительная идентификация критически важных пользователей (например, больницы, школы, детские сады, дома престарелых/дома престарелых, медицинские кабинеты)
• Контактная информация для критически важных пользователей (действительна в нерабочее время/круглосуточно)
• Контактная информация для средств массовой информации (радио, газета, телевидение)
• Аварийные контакты системы водоснабжения (действительны в нерабочее время/круглосуточно)
• Обновленные планы реагирования на чрезвычайные ситуации с водоснабжением
• Контактная информация сертифицированных перевозчиков насыпных грузов в этом районе

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВОДЫ

Кипячение является наиболее надежным методом обеззараживания питьевой воды, которое население может использовать, и оно должно быть первым вариантом дезинфекции на месте. Однако не всегда возможно или целесообразно кипятить воду. Отключение электроэнергии может привести к тому, что потребители не смогут кипятить воду, а кипячение может оказаться нецелесообразным для удовлетворения некоторых потребностей в воде. Если потребности являются критическими и не могут быть прекращены, могут потребоваться альтернативные источники воды или другие методы дезинфекции. Как правило, воду, используемую населением для питья и приготовления пищи во время кипячения воды, следует получать в следующем порядке предпочтения, в зависимости от масштаба пострадавшего района и конкретных условий происшествия:

• Кипяченая (и затем охлажденная) водопроводная вода
• Вода в бутылках (сертифицирована для распространения в Нью-Йорке)
• Альтернативный водопровод общего пользования (вода из другого водопровода общего пользования, который не работает в соответствии с уведомлением о кипячении воды)
• Водоснабжение, организованное водоканалом или агентством по чрезвычайным ситуациям
• Химическая дезинфекция воды на месте

Придорожные источники не являются надежным источником безопасной питьевой воды, так как они редко контролируются, и никто не отвечает за их безопасность. Придорожную родниковую воду, которая используется для питья или приготовления пищи, перед употреблением следует кипятить (а затем охлаждать).

Химическая дезинфекция имеет ограниченную эффективность и не подходит для очень мутной (мутной) воды, а также при наличии неочищенных сточных вод или других фекалий. В этом случае используйте только альтернативный источник воды. Химическая дезинфекция более подробно обсуждалась в предыдущем разделе.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ

После завершения реагирования на кипячение воды часто упускают из виду действия по восстановлению, необходимые в местах расположения потребителей. Загрязненная вода может оставаться в водопроводных трубах, резервуарах, льдогенераторах и другом оборудовании и вызывать у потребителей заболевания. Потребителям должна быть предоставлена ​​информация о необходимости промывки и/или дезинфекции труб, резервуаров и оборудования. Единый набор рекомендаций по промывке или дезинфекции не может применяться ко всем пользователям, однако в Департаменте доступны контрольные списки и информационные бюллетени, которые помогут потребителям выполнить последние защитные меры, необходимые для обеспечения возврата к питьевой воде.

ССЫЛКИ

1. Ciochetti, D.A., and R.H. Metcalf. 1984. Пастеризация естественно загрязненной воды с помощью солнечной энергии. заявл. Окружающая среда. микробиол. 47:223-228[Аннотация/Бесплатный полный текст].

2. Fayer, R. 1994. Влияние высокой температуры на инфекционность ооцист Cryptosporidium parvum в воде. заявл. Окружающая среда. микробиол. 60:2732-2735

3. Харп, Дж. А., Р. Файер, Б. А. Пеш и Г. Дж. Джексон. 1996. Влияние пастеризации на инфекционность Cryptosporidium parvum ооцисты в воде и молоке. заявл. Окружающая среда. микробиол. 62:2866-2868

4. Metcalf, R.H. 1995. Неопубликованные данные.

5. Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк, Центр гигиены окружающей среды. Пункт Руководства по гигиене окружающей среды — ПОБВ 22, Приказы и уведомления о кипячении воды.

6. Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк, Центр гигиены окружающей среды. Уведомления о заказах на кипячение воды — информационный бюллетень для поставщиков воды.