К факторам почвообразования относятся: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая), хозяйственная деятельность человека

16)САМООЧИЩЕНИЕ ПОЧВЫ, ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕССЫ НА САМООЧИЩЕНИЕ. ПОЧВА КАК ФАКТОР ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ.

Под самоочищением почвы понимается ее способность превращать опасные в эпидемиологическом отношении органические вещества в неорганические - минеральные соли и газы.

Самоочищение почвы начинается с того, что попавшие в нее органические вещества вместе с содержащимися в них патогенными бактериями и яйцами гельминтов фильтруются через нее и адсорбируются ею. Под влиянием биохимических, биологических, геохимических и других процессов загрязнители, проходя через почву, обесцвечиваются, теряют дурной запах, ядовитость, вирулентность и другие отрицательные свойства.

Под действием физических факторов (солнце, высушивание) значительная часть патогенной флоры гибнет, под действием химических (кислород воздуха и почвы) происходит окисление органических веществ (жиры и углеводы) до углекислого газа и воды, а азотсодержащие соединения разлагаются на аминокислоты и в результате окисления нитрифицируются. При этом существенную роль играют бактерии родов Nitrosomonas и Nitrobacter, которые и образуют минеральные вещества, усваиваемые растениями. Некоторые химические элементы (азот, фосфор, сера) в процессе разложения переходят из органических соединений в неорганические. Происходит так называемый процесс минерализации вещества.

Химическое загрязнение почвы – изменение химического состава почвы, возникшее под прямым или косвенным воздействием факторов землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения.

Предельно допустимая концентрация экзогенного химического вещества в почве – максимальное количество вещества (в мг/кг абсолютно сухой почвы), которое не вызывает прямого или опосредованного отрицательного влияния на здоровье настоящего и последующих поколений человека и экосистему. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве.

17. ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ, ИХ ГИГИЕНИЧЕСКАЯ РОЛЬ.

Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при устройстве системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства, и эксплуатации. Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта;

обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей;

давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки;

обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств;

обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект. Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам:

поверхностные источники - моря или их отдельные части (заливы, проливы), водотоки (реки, ручьи, каналы), водоемы (озера, пруды, водохранилища, обводненные карьеры), болота, природные выходы подземных вод (гейзеры, родники), ледники, снежники;подземные источники - бассейны подземных вод, водоносные горизонты.

Санитарно-гигиеническое значение воды

Велико значение воды и в жизни человека. Вода имеет широкое применение в быту, промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Она является одним из важнейших факторов внешней среды, от которого зависит здоровье населения. Общее количество воды в организме человека составляет почти 2/з его веса. Большинство процессов в организме протекает в водных растворах или при участии воды. Вместе с пищей и кислородом воздуха вода необходима для поддержания нормального состава тела, его функций и работы. Потеря организмом 10-20% общего количества содержащейся в нем воды приводит к смерти.

Санитарно-гигиеническое значение воды огромно. Она позволяет поддерживать высокий уровень личной гигиены благодаря пользованию прачечными, банями, общественными бассейнами для купания, домашними ваннами и душами. Без воды невозможно содержать в чистоте жилища, общественные здания, улицы и площади. Озеленение населенных мест возможно только при достаточном снабжении их водой. Благоустройство населенных мест и повышение культурного уровня быта населения могут быть обеспечены только при условии централизованного водоснабжения в виде водопроводов и достаточного расходования воды на все хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды.

Обеспеченность водой является одним из основных условий успешного развития сельского хозяйства и промышленности, а также успешного проведения мероприятий по здравоохранению.

Однако вода может играть и отрицательную роль, когда она способствует распространению заболеваний. Сюда относятся, прежде всего, так называемые водные инфекции, которые нередко принимают широкие размеры (водные эпидемии).

Водные эпидемии известны были давно. Они возникают вследствие загрязнения источников водоснабжения выделениями из кишечника бациллоносителей и больных холерой, дизентерией, инфекционными энтеритами, эпидемической желтухой или выделениями из кишечника и мочевых путей бациллоносителей и больных брюшным тифом, паратифами и пр.

Гигиеническое значение питьевой воды и рационального водоснабжения

1.3 Гигиенические требования к качеству питьевой воды

1.4 Гигиеническая характеристика источников водоснабжения

1.5 Санитарная охрана источников водоснабжения

1.6 Методы улучшения качества питьевой воды

Список использованных источников

1. Гигиеническое значение питьевой воды и рационального водоснабжения

Проблема гигиены водоснабжения затрагивает интересы большого круга людей. Эта ее особенность вытекает из той роли, которую играет вода в физиологии человека.

Как известно, тело человека состоит на 65% из воды. Организм даже в условиях голодания, неутоляемой жажды при отсутствии физической нагрузки теряет некоторое количество воды, которая образуется в результате непрерывно протекающих окислительных процессов.

Сравнительно небольшой дефицит воды в организме приводит к серьезным нарушениям здоровья. При потере воды до 10% отмечается резкое беспокойство, слабость, тремор конечностей. В эксперименте на животных показано, что потея 20-22% воды приводит к их гибели. Все это объясняется тем, что процессы пищеварения, синтез живого вещества в организме и все обменные реакции происходят только в водной среде.

Несмотря на исключительно большую физиологическую роль воды, расход ее для питьевых целей невелик. В условиях умеренного климата при отсутствии физической нагрузки, человек теряет (следовательно, и употребляет) 1,5 л воды в сутки. Н а уровень потребления воды для питья оказывают влияние природные (температура и влажность воздуха, инсоляция, ветер) и социальные (условия труда) факторы. Так, при физической работе средней тяжести в умеренном климате необходимо 4л, при той же работе в жарком климате - 5л воды в сутки. В исключительных случаях (при работе в условиях пустыни или в горячих цехах) потребность человека в жидкости может повышаться до 11л в сутки.

Однако гигиеническое значение воды не исчерпывается лишь ее физиологической ролью. Большое количество ее необходимо для санитарных и хозяйственно-бытовых целей. Использование воды в достаточном количестве способствует развитию гигиенических навыков (уход за телом, поддержание в чистоте предметов обихода и т.д.).

Санитарное состояние лечебно-профилактических учреждений находится в большой зависимости от количества потребляемой воды. Рациональное централизованное водоснабжение является важным условием предупреждения внутрибольничных инфекций.

Вода питьевого качества необходима для создания должного санитарно-технического режима на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания с целью предупреждения пищевых токсикоинфекций и интоксикаций. В широких масштабах вода используется для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий (плавательные бассейны), а также гидротерапии.

Следует подчеркнуть, что для водопотребления с целью как профилактики инфекционных заболеваний, так и улучшения санитарных условий жизни населения необходима вода, по своим качествам соответствующая питьевой.

Количество воды, необходимое для одного жителя в сутки, зависит от климата местности, культурного уровня населения, степени благоустройства города и жилого фонда. В среднем по республике Беларусь водопотребление составляет более 200 л/сутки. В некоторых городах развитие водопровода позволяет обеспечить достаточно высокие нормы водопотребления (до 400 л/сутки).

1.1 Эпидемиологическое значение воды

Централизованное водоснабжение позволяет резко поднять уровень санитарной культуры населения, способствует уменьшению заболеваемости лишь при бесперебойной подаче достаточного количества воды определенного качества. Нарушение тех или иных санитарных правил как при организации водоснабжения, так и в процессе эксплуатации водопровода влечет за собой санитарное неблагополучие вплоть до настоящих катастроф.

Наиболее массовые и с тяжелыми последствиями нарушения общественного здоровья связаны с возможностью переноса с водой возбудителей кишечных инфекционных заболеваний. Доказана возможность передачи через воду холеры, брюшного тифа, сальмонеллезов, дизентерии, бруцеллеза, вирусного гепатита и др.

В воде источников водоснабжения часто обнаруживают вирусы полимиелита, различные адено- и энтеровирусы.

По данным ВОЗ ежегодно в мире из-за низкого качества питьевой воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему гигиены водоснабжения, т.е. снабжения доброкачественной водой в достаточном количестве, проблемой N 1.

Для того чтобы возможность распространения инфекционных заболеваний через воду стала реальной, необходимо одновременное наличие трех условий.

Первое условие - возбудители заболевания должны попасть в воду источника водоснабжения. При современном развитии канализации населенных мест, наличии инфекционных больных и здоровых бактерионосителей это условие постоянно имеется.

Второе условие - патогенные микроорганизмы должны сохранять жизнеспособность в водной среде в течение достаточно длительного времени. Реальность этого условия определяется способностью сохранения микроба как биологического вида. Практические наблюдения и экспериментальные данные свидетельствуют о возможности их длительного существования вне организма человека, например в водной среде.

Третье условие - возбудители инфекционных заболеваний должны попасть с питьевой водой в организм человека. Это условие может реализоваться при нарушении технологии водоподготовки на станции очистки воды или первой эксплуатации водопроводной сети.

Заключение перечисленных выше условий очень важно для правильной тактике врача при разработке профилактических мероприятий и контроле за их осуществление.

1.2 Химический состав воды и его влияние на здоровье населения

В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно имеет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. Большое влияние на состав природных вод, как поверхностных, так и подземных, оказывает техногенное их загрязнение.

Когда мы говорим о воде как причине заболеваний неинфекционной природы, мы имеем в виду влияние на здоровье человека химических примесей, наличие и количество которых обусловлено природными особенностями формирования источника водоснабжения либо техногенными и антропогенными факторами.

Издавна с химическим (минеральным) составом воды связывалась возможность развития среди населения массовых заболеваний. Влияние общей минерализации воды, или суммарного солевого состава, на организм человека - наиболее изученный вопрос, связанный с проблемой водоснабжения. Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка) 1000 мг/г был в свое время установлен по органолептическому признаку. Основную часть сухого остатка пресных вод составляют хлориды и сульфаты. Эти соли обладают выраженным солевым или горьким вкусом, что является основанием для ограничения их содержания в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов.

Установлено, что нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации питьевой воды находится в диапазоне 200 - 400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния 10 мг/л.

Жесткость воды, обусловленная суммарным содержанием кальция и магния, обычно рассматривалась в хозяйственно-бытовом аспекте (образование накипи, повышенный расход моющих средств, плохое разваривание мяса и овощей и т.д.). ВЫ тоже время имеется прямая высокая корреляция жесткости воды с содержанием в ней, кроме кальция и магния, еще 12 элементов и ряда анионов. Однако уже давно существовали предположения об этиологической роли солей, обусловливающих жесткость воды, в развитии мочекаменной болезни. Урологами выделяются даже так называемые каменные зоны - территории, на которых уролитиаз может считаться эндемическим заболеванием. Источники питьевой воды в этих зонах характеризуются высокой жесткостью.

В последние годы высказано предположение, что вода с низким содержанием солей жесткости способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Наличие, концентрация и соотношение нитратов и нитритов в воде источников хозяйственно-питьевого водоснабжения до недавнего времени расценивались лишь как показатели санитарного состояния водоема, свидетельствующие о степени и давности его загрязнения органическими веществами. В 1945 г. были описаны 2 случая развития цианоза у детей раннего возраста, закончившиеся смертельно. Цианоз сопровождался наличием в крови повышенных количеств метгемоглобина, что связывалось с высоким содержанием в колодезной воде, использовавшейся для разведения детских питательных смесей, нитратов. В дальнейшем это заболевание получило название водно-нитратной метгемоглобинемии. Легкие формы токсической метгемоглобинемии проявляются такими симптомами как слабость, бледность, повышенная утомляемость, и при недостаточной осведомленности могут быть отнесены за счет других причин. Нитраты, как известно, не способствуют образованию метгемоглобина. Их вредное действие проявляется тогда, когда в результате диспепсии, дисбактериоза в кишечнике они восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитритов приводит к повышению содержания метгемоглобина в крови.

Вода - важнейший элемент окружающей среды, оказывающий существенное влияние на здоровье и деятельность человека, это основа зарождения и поддержания всего живого. Известный французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери сказал о природной воде: "Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь, ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами... Ты самое большое богатство на свете...".

6.1. ГИДРОСФЕРА, ЕЕ ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Нашу планету с полным основанием можно назвать водной, или гидропланетой. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши, океанические воды покрывают почти 3 / 4 поверхности Земного шара слоем толщиной около 4 км. На протяжении всей истории существования нашей планеты вода воздействовала на все, из чего слагался Земной шар. И в первую очередь явилась тем основным строительным материалом и средой, которые способствовали появлению и развитию жизни.

Вода - единственное вещество, которое встречается одновременно в трех агрегатных состояниях; при замерзании вода не сжимается, а расширяется почти на 10 %; наибольшей плотностью вода обладает при температуре 4 °С, дальнейшее охлаждение, наоборот, способствует уменьшению плотности, благодаря этой аномалии водоемы не промерзают зимой до дна и в них не прекращается жизнь.

При температуре больше 38 °С часть молекул воды разрушается, повышается их реакционная способность, возникает опасность разрушения нуклеиновых кислот в организме. Возможно, именно с этим связана одна из величайших тайн природы - почему температура тела человека 36,6 °С.

Все водные запасы на Земле объединяются понятием гидросфера.

Гидросфера - совокупность всех водных объектов Земного шара - прерывистая водная оболочка Земли. Воды рек, озер и подземные воды являются составными частями гидросферы (табл. 6.1).

Гидросфера является составной частью биосферы и находится в тесной взаимосвязи с литосферой, атмосферой и биосферой. Она обладает высокой динамичностью, связанной с круговоротом воды. В круговороте воды выделяют три основных звена: атмосферное, океаническое и материковое (литогенное). Атмосферное звено круговорота характеризуется переносом влаги в процессе циркуляции воздуха и образованием атмосферных осадков. Для океанического звена характерно испарение воды и непрерывное восстановление водяного пара в атмосфере, а также перенос огромных масс воды морскими течениями. Океаническим течениям принадлежит большая климатообразующая роль.

Литогенное звено - это участие в круговороте воды подземных вод. Пресные подземные воды залегают преимущественно в зоне активного водообмена, в верхней части земной коры.

Таблица 6.1 Структура гидросферы

6.2. ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ,

ИХ ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРОБЛЕМЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ВОД

К источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения следует отнести подземные, поверхностные и атмосферные воды.

К подземным водам относятся грунтовые воды, располагающиеся на водоупорном ложе и не имеющие над собой водоупорной кровли; межпластовые воды, имеющие водоупорное ложе и кровлю. Если пространство между ложем и кровлей не полностью занято водой, то это безнапорные воды. Если же это пространство заполнено и вода находится под напором, то такие воды называются межпластовыми напорными, или артезианскими.

Поверхностные воды - это воды рек, озер, водохранилищ. Наиболее надежными в гигиеническом отношении считаются межпластовые воды. Благодаря защищенности водоносных пластов артезианские воды обычно обладают хорошими органолептическими свойствами и характеризуются почти полным отсутствием бактерий. Межпластовые воды богаты солями, жесткие, так как, фильтруясь через почву, обогащаются углекислотой, которая выщелачивает из почвы соли кальция и магния. В то же время солевой состав подземных вод не всегда оптимален. Подземные воды могут содержать избыточные количества солей, тяжелых металлов (бария, бора, бериллия, стронция, железа, марганца и др.), а также микроэлементов - фтора. Кроме того, эти воды могут быть радиоактивны.

Питание открытых водоемов происходит в основном за счет атмосферных осадков, поэтому химический состав и бактериологическая обсемененность их непостоянны и зависят от гидрометеорологических условий, характера почв, а также наличия источников загрязнения (выпуски хозяйственно-бытовых, городских, ливневых, промышленных сточных вод).

Атмосферные (или метеорные) воды - это воды, которые выпадают на поверхность земли в виде осадков (дождя, снега), ледниковые воды. Для атмосферных вод характерна малая степень минерализации, это воды мягкие; содержат растворенные газы (азот, кислород, углекислоту); прозрачны, бесцветны; физиологически неполноценны.

Качество атмосферной воды зависит от местности, где собирают эту воду; от метода сбора; тары, в которой она хранится. Перед использованием вода обязательно должна подвергаться очи-

стке и обеззараживанию. Используется в качестве питьевой в маловодных районах (на Крайнем Севере и на юге). В течение длительного времени не может быть использована для питья, так как содержит мало солей и микроэлементов, в частности бедна фтором.

При выборе источника питьевого водоснабжения с гигиенических позиций предпочтение отдается в убывающем порядке следующим источникам: 1) напорные межпластовые (артезианские); 2) безнапорные межпластовые; 3) грунтовые; 4) поверхностные открытые водоемы - водохранилища, реки, озера, каналы.

Для выбора и оценки качества источников водоснабжения разработан ГОСТ 27.61-84 "Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические и технические требования и правила выбора". За объект стандартизации в этом ГОСТе взяты источники водоснабжения, которые разделены на три класса. Для каждого из них предложена соответствующая система обработки воды.

Природный источник, выбираемый для целей централизованного водоснабжения населения, должен удовлетворять следующим основным требованиям:

Обеспечить получение необходимого количества воды с учетом роста числа населения и водопотребления.

Давать воду, отвечающую гигиеническим требованиям при экономически выгодной системе очистки.

Обеспечить бесперебойность снабжения населения водой, не нарушая сложившийся гидрологический режим водоема.

Иметь условия для организации зон санитарной охраны (ЗСО).

Проблема питьевого водоснабжения - одна из актуальных гигиенических проблем для многих регионов Земного шара. На это есть объективные причины: неравномерное распределение пресных вод на планете. Большая часть пресных вод планеты сосредоточена в Северном полушарии. Треть наиболее жарких районов суши имеет крайне скудные речные системы. В таких районах практически трудно гарантировать снабжение населения водой и создание санитарно-гигиенических условий в соответствии с современными требованиями.

С другой стороны, в середине XX в. человек столкнулся с неожиданной и непредвиденной проблемой - недостатком пресной воды в тех районах Земного шара, где вода никогда не была дефицитом: в районах, страдающих подчас от избытка влаги. Речь идет об интенсивном антропогенном загрязнении водоисточников, что выдвигает острейшие проблемы современного питьевого водоснабжения: их эпидемиологической и токсикологической безопасности.

Решение этих проблем начинается с вопросов охраны водоисточников. Вопросы охраны водных объектов волнуют сегодня представителей самых различных специальностей. И это не случайно. Один и тот же водоисточник используется многими водопользователями. У каждого из них свое собственное представление о благополучии водной экосистемы и свои утилитарные требования к качеству воды. С одной стороны, это определяет множественность научных разработок по проблеме качества вод. С другой стороны, затрудняет ее решение, так как трудно удовлетворить требования всех водопользователей; найти единые методические подходы; единые, удовлетворяющие всех, критерии.

В течение многих лет преобладала концепция, согласно которой приоритет отдавался таким водопользователям, как промышленность, энергетика, мелиорация и т. д., и на последнем месте стояли интересы охраны вод.

Законы, правительственные решения отражали, прежде всего, права и обязанности различных водопользователей и в меньшей мере вопросы безопасности вод.

В то же время санитарная охрана водоемов должна базироваться на профилактическом принципе, обеспечивать безопасность питьевых вод и здоровья населения.

Существует несколько моделей организации системы водоохранных мероприятий. Так, на протяжении многих десятилетий господствовала концепция академика А. Н. Сысина и С. Н. Черкин-ского, в основу которой положен принцип "оптимизации" сброса и соблюдения ПДК у пунктов водопользования населения, что не позволяет в современных условиях оценить реальную нагрузку на водоем. Это обусловлено многими факторами: несовершенством аналитической базы и отсутствием полного мониторинга за качеством сточных, питьевых вод и воды водоисточников; низкая эффективность требований к организации ЗСО; несовершенство управления сбросом сточных вод на основе ПДС; трудность выбора безопасных источников водоснабжения; низкая барьерная функция отечественных водопроводов.

Сегодня появились новые подходы к природоохранной деятельности.

В основе их лежат две принципиально различные модели охраны окружающей среды: директивно-экономическая (ДЭМ) и модель технического нормирования (МТН).

ДЭМ устанавливает жесткие лимиты на сброс загрязняющих веществ, что требует строительства дорогостоящих очистных сооружений, приводит к нерентабельности основного производства.

В 90-е гг. ХХ в. была введена плата за сброс. За нормативный сброс загрязняющих веществ (на уровне ПДС) плата относилась на счет себестоимости продукции; за превышение нормативно допустимого сброса устанавливались штрафные санкции (из прибыли предприятия). Получалась парадоксальная ситуация: при иллюзии очень жесткого эколого-гигиенического нормирования заведомая невыполнимость этих требований приводила к нулевому результату.

Основным недостатком ДЭМ, которая хоть и носит профилактический характер и базируется на принципах гигиенического нормирования, является ее ориентация на стратегию "конца трубы". Весь комплекс водоохранных мероприятий, согласно этой модели, внедряется в конце технологического цикла. Сначала производим загрязнения, затем пытаемся от них избавиться.

Наиболее перспективной является МТН, которая, в отличие от ДЭМ, ориентирована на борьбу с загрязнениями в источнике их образования. МТН относит к источникам загрязнения непосредственно технический процесс и ориентирована на стратегию "наилучшей существующей технологии" (НСТ).

Выбор НСТ в Швеции осуществляют специальные фирмы-консультанты, которые проводят экологический аудит и готовят заявку. Обосновывается выбор НСТ (на альтернативной основе); проводится системный анализ материальных и энергетических потоков, сырья, качества готовой продукции.

Обоснованность выбора оценивает Шведский Национальный природоохранный суд. В Швеции отработан весь механизм получения эколого-гигиенического заключения на производственную деятельность: от этапа подачи заявки до выбора НСТ и получения заключения на модернизацию производства.

6.3. ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ

ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

Без воды, как и без воздуха, нет жизни.

Вода входит в структуру организма, составляя основную часть веса тела. Человек буквально рожден из воды. Содержание воды в различных органах и тканях различно. Так, кровь - более чем на 90 % вода. Почки состоят из воды на 82 %, мышцы содержат воды до 75 %, в печени воды до 70 %, кости содержат 28 % воды, даже зубная эмаль содержит 0,2 % воды.

Не менее значительна роль воды как растворителя питательных веществ. Процесс растворения пищевых веществ с помощью

ферментов, всасывание питательных веществ через стенки пищеварительного канала и доставка их тканям осуществляется в водной среде.

Вместе с солями вода принимает участие в поддержании величины осмотического давления - этой важнейшей константы организма.

Вода является основой кислотно-щелочного равновесия.

Без воды невозможен водный и минеральный обмен в организме. За сутки в организме человека дополнительно образуется до 300-400 мл воды.

Вода определяет объем и пластичность органов и тканей. Наиболее подвижным резервуаром ее является кожа и подкожная клетчатка.

Вода систематически поступает в организм и выводится из него (табл. 6.2).

Физиологическая потребность в воде зависит от возраста, характера работы, пищи, профессии, климата и т. д. У здорового человека в условиях обычных температур и легкой физической нагрузки физиологическая потребность в воде составляет 2,5- 3,0 л/сут.

Вода, принимаемая внутрь, с полным основанием может рассматриваться как питательное вещество, так как содержит минеральные вещества, различные органические соединения, микроэлементы. Многочисленные минеральные воды с успехом используются для лечения патологии самых различных органов и систем: пищеварения, выделительной системы, системы кроветворения, ЦНС, сердечно-сосудистой патологии.

Однако в условиях жаркого климата и тяжелой физической нагрузки потребность в воде резко возрастает. (Суточная потребность в воде при выполнении работы средней тяжести при температуре

Таблица 6.2

Объем воды в организме за сутки, л

воздуха 30-32 °С увеличивается до 5-6 л, а при выполнении тяжелой физической нагрузки возрастает до 12 л.) Велико значение воды в теплообмене человека. Обладая большой теплоемкостью и большой теплопроводностью, вода способствует поддержанию постоянной температуры тела. Особую роль в теплообмене человека вода играет в условиях высоких температур, так как при температурах окружающей среды выше температуры тела человек отдает тепло преимущественно за счет испарения влаги с поверхности кожи.

Лишение воды человек переносит труднее, чем лишение пищи. Без воды человек может прожить только 8-10 дней. Дефицит всего в 3-4 % вызывает снижение работоспособности. Потеря 20 % воды ведет к смерти.

Вода может использоваться в целях закаливания, механизм которого определяется термическим воздействием воды (контрастное закаливание - русские, финские бани); механическим - массаж массой воды - в душах, при купании в море; химическим действием морской воды, содержащей много солей.

Вода улучшает микроклимат населенных мест, смягчая действие крайних температур зимы и лета. Способствует росту зеленых насаждений. Имеет эстетическое значение в архитектурном оформлении городов.

6.4. ВОДА КАК ПРИЧИНА МАССОВЫХ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В отдельных случаях, когда питьевая вода является недоброкачественной, она может стать причиной эпидемий. Исключительно большое значение имеет водный фактор в распространении: острых кишечных инфекций; глистных инвазий; вирусных заболеваний; важнейших тропических трансмиссивных заболеваний.

Основным резервуаром патогенных микроорганизмов, кишечных вирусов, яиц гельминтов в окружающей среде являются фекалии и хозяйственно-бытовые сточные воды, а также теплокровные животные (крупный рогатый скот, домашняя птица и дикие животные).

Классические водные эпидемии инфекционных заболеваний регистрируются сегодня преимущественно в странах с низким уровнем жизни. Однако и в экономически развитых странах Европы, Америки регистрируются локальные эпидемические вспышки кишечных инфекций.

Через воду могут передаваться многие инфекционные заболевания, в первую очередь холера. История знала 6 пандемий холеры. По данным ВОЗ, в 1961-1962 гг. началась 7-я пандемия холеры, которая достигла максимума к 1971 г. Особенность ее состоит в том, что она вызывалась холерным вибрионом Эль-Тор, который более длительно выживает в окружающей среде.

Распространение холеры в последние годы связано с целым рядом причин:

Несовершенством современных систем водоснабжения;

Нарушениями международного карантина;

Усиленной миграцией людей;

Быстрой перевозкой загрязненных продуктов и воды водным и воздушным транспортом;

Распространенным носительством штамма Эль-Тор (от 9,5 до 25 %).

Водный путь распространения особенно характерен для брюшного тифа. До устройства централизованного водоснабжения водные эпидемии брюшного тифа были обычными для городов Европы и Америки. Менее чем за 100 лет, с 1845 по 1933 г., описаны 124 водные вспышки брюшного тифа, причем 42 из них возникли в условиях централизованного водоснабжения, и 39 эпидемий. Эндемичным по брюшному тифу был Петербург. Крупные водные эпидемии брюшного тифа имели место в Ростове-на-Дону в 1927 г. и в Краснодаре в 1928 г.

Паратифозные водные эпидемии, как самостоятельные, встречаются крайне редко и обычно сопровождают эпидемии брюшного тифа.

Сегодня достоверно установлено, что через воду может передаваться и дизентерия - бактериальная и амебная, иерсениозы, кам-пилобактериозы. Сравнительно недавно возникла проблема заболеваний, вызванных легионеллами. Легионеллы поступают с аэрозолями через дыхательные пути и занимают второе место после пневмококков в качестве причины воспаления легких. Чаще заражаются в бассейнах или на курортах в местах использования термальных вод, при вдыхании водяной пыли вблизи фонтанов.

К водным заболеваниям следует отнести ряд антропозоонозов, в частности лептоспирозы и туляремию. Лептоспиры обладают способностью проникать через неповрежденную кожу, поэтому человек заражается чаще в районах купания в загрязненных водоемах либо во время сенокосов, полевых работ. Эпидемические вспышки приходятся на летне-осенний период. Ежегодная заболеваемость во всем мире составляет 1 %, в рекреационный период возрастает

до 3 %.

Водные вспышки туляремии возникают при заражении источников водоснабжения (колодцы, ручьи, реки) выделениями больных грызунов в период туляремийных эпизоотий. Заболевания чаще регистрируются среди сельскохозяйственных рабочих и скотоводов, употребляющих воду из загрязненных рек и небольших ручьев. Хотя известны эпидемии туляремии и при использовании водопроводной воды в результате нарушений режима очистки и обеззараживания.

Водный путь распространения характерен также для бруцеллеза, сибирской язвы, эризипилоида, туберкулеза и других антро-позоонозных инфекций.

Часто недоброкачественная вода может быть источником вирусных инфекций. Этому способствует высокая устойчивость вирусов в окружающей среде. Сегодня наиболее изучены водные вспышки вирусных инфекций на примере инфекционного гепатита. Большинство вспышек гепатита связано с нецентрализованным водоснабжением. Однако и в условиях централизованного водоснабжения водные эпидемии гепатита имеют место. Например, в Дели (1955-1956 гг.) - 29 000 человек.

Определенное значение имеет водный фактор и в передаче инфекций, вызванных полиовирусами, вирусами Коксаки и ЕСНО. Водные вспышки полиомиелита имели место в Швеции (1939-1949 гг.),

ФРГ - 1965 г., Индии - 1968 г., СССР (1959, 1965-1966 гг.).

В основном вспышки связаны с использованием загрязненной колодезной воды и речной воды.

Особого внимания заслуживают эпидемии вирусной диареи или гастроэнтеритов. С купанием в плавательных бассейнах связывают вспышки фарингоконъюнктивальной лихорадки, конъюнктивитов, ринитов, вызываемых аденовирусами и вирусами ЕСНО.

Определенную роль играет вода и в распространении гельмин-тозов: аскаридоза, шистосомоза, дракункулеза и др.

Шистосомоз - заболевание, при котором в венозной системе обитают гельминты. Миграция этого кровяного сосальщика в печень и мочевой пузырь может вызвать серьезные формы заболевания. Личинка гельминта может проникать через неповрежденную кожу. Заражение происходит на рисовых полях, при купании в мелких загрязненных водоемах. Распространение в Африке, на Ближнем Востоке, в Азии, Латинской Америке, ежегодно болеют около 200 млн человек. В XX в. получил распространение вследствие строительства оросительных каналов ("стоячая вода" - благоприятные условия для развития моллюсков).

Дракункулез (ришта) - гельминтоз, протекающий с поражением кожи и подкожной клетчатки, с выраженным аллергическим

компонентом. Заражение происходит при питье воды, содержащей рачков - циклопов - промежуточных хозяев гельминта.

Заболевание на территории России ликвидировано, но распространено в Африке, Индии. В отдельных районах Ганы население поражено до 40 %, в Нигерии - до 83 %. Распространению дра-кункулеза в этих странах способствует ряд причин:

Особый способ забора воды из водоисточников с большими колебаниями уровня воды, что вызывает необходимость устройства ступеней по берегам. Человек вынужден босиком заходить в воду, чтобы ее набрать;

Ритуальное омовение;

Религиозные предрассудки, запрещающие пить колодезную воду (в колодцах вода "темная, дурная");

В Нигерии - обычай готовить пищу на сырой воде. Менее выражена роль воды в распространении аскаридоза и три-

хоцефалеза, вызываемого власоглавом. Однако описана эпидемия аскаридоза, поразившая 90 % населения одного из городов ФРГ.

Роль водного фактора в передаче трансмиссивных заболеваний косвенная (переносчики, как правило, размножаются на водной поверхности). К важнейшим трансмиссивным заболеваниям относится малярия, основные очаги которой регистрируются на африканском континенте.

Желтая лихорадка относится к вирусным заболеваниям, переносчиком являются комары, которые размножаются в интенсивно загрязненных водоемах (болотистых местностях).

Сонная болезнь, переносчиком являются некоторые виды мухи Цеце, обитающие на водоемах.

Онхоцеркоз или "речная слепота", переносчик также размножается на чистой воде, быстрых реках. Это гельминтоз, протекающий с поражением кожи, подкожной клетчатки и органа зрения, относится к группе филяриидозов.

Использование инфицированной воды для умывания может способствовать распространению таких заболеваний, как:

Трахома: передается контактным путем, но возможно и заражение через воду. Сегодня в мире страдает трахомой около 500 млн человек;

Чесотка (лепра);

Фрамбезия - хроническое, циклическое инфекционное заболевание, которое вызывается возбудителем из группы спирохет (трепонемой Кастеллани). Заболевание характеризуется разнообразными поражениями кожи, слизистых оболочек, костей, суставов. Фрамбезия распространена в странах с влажным тропическим климатом (Бразилия, Колумбия, Гватемала, азиатские страны).

Таким образом, существует определенная зависимость между заболеваемостью и смертностью населения от кишечных инфекций и обеспечением населения доброкачественной водой. Уровень водопотребления свидетельствует в первую очередь о санитарной культуре населения.

6.5. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Качество питьевой воды должно соответствовать следующим общим требованиям: вода питьевая должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по своему химическому составу и благоприятна по своим физическим и органо-лептическим свойствам. Эти требования отражены в Санитарно-эпидемиологических правилах и нормах - СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".

Нормативные документы всего мира обеспечивают эпидемиологическую безопасность отсутствием в питьевой воде микробиологических и биологических факторов риска - общих колиформных (ОКБ) и термотолерантных колиформных (ТКБ) бактерий, колифагов, спор сульфитредуцирующих клостридий и цист лямблий (табл. 6.3).

Таблица 6.3

Общие колиформные бактерии характеризуют весь спектр кишечных палочек, выделяемых человеком и животными (грамотри-цательные, ферментирующие лактозу при 37 °С, не обладающие оксидазной активностью).

Гигиеническое значение ОКБ велико. Наличие их в питьевой воде указывает на фекальное загрязнение. Если ОКБ обнаруживаются в процессе водоподготовки, то это свидетельствует о нарушении технологии очистки, в частности о снижении уровня обеззараживающих агентов, застойных явлениях в водопроводных сетях (так называемое вторичное загрязнение воды). Общие колиформные бактерии, выделенные из воды водоисточника, характеризуют интенсивность процессов самоочищения.

Показатель ТКБ был введен в СанПиН 2.1.4.1074-01 как показатель свежего фекального загрязнения, эпидемически опасного. Но это не совсем правильно. Доказано, что представители этой группы достаточно долго выживают в водоеме.

При обнаружении в питьевой воде того или иного индикаторного микроорганизма исследования повторяют, дополняя определением азотной группы. Если в повторных анализах обнаруживают отклонение от требований, проводят исследования на наличие патогенной флоры или вирусов.

Клостридии в настоящее время рассматриваются как более перспективные индикаторные микроорганизмы в отношении патогенной флоры, устойчивой к хлору. Тем не менее это технологический показатель, который используется для оценки эффективности водоочистки. Исследования, проведенные на Рублевской водопроводной станции, подтверждают, что при отсутствии колиформных бактерий клостридии практически всегда выделяются из очищенной воды, т. е. они более устойчивы к традиционным методам обработки. Исключение, как отмечают исследователи, составляют периоды паводков, когда усиливаются процессы коагуляции и хлорирования. Наличие паводков свидетельствует о большей вероятности присутствия патогенных микроорганизмов, устойчивых к хлору.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям, представленным в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Показатели радиационной безопасности

Идентификация присутствующих в воде радионуклидов и измерение их индивидуальных концентраций проводятся при превышении количественных значений общей активности.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по:

Обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение (табл. 6.5).

Таблица 6.5

Обобщенные показатели

Таблица 6.6

Неорганические и органические вещества

Таблица 6.7

Показатели содержания вредных веществ, поступающих в воду и образующихся в процессе ее обработки в системе водоснабжения

В раздел "Обобщенные показатели" вошли интегральные показатели, уровень которых характеризует степень минерализации воды (сухой остаток и жесткость), содержание органических веществ в воде (окисляемость) и наиболее распространенные и повсеместно определяемые загрязнители воды (ПАВ, нефтепродукты и фенолы).

В соответствии с СанПиН 2. .4. 074-0 в качестве нормативов содержания химических веществ в воде используют величины ПДК или ориентировочно допустимый уровень (ОДУ) в мг/л:

ПДК - максимально допустимая концентрация, при которой вещество не оказывает прямого или опосредованного влияния на здоровье человека (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшает гигиенические условия водопотребления;

ОДУ - ориентировочно допустимые уровни веществ в водопроводной воде, разработанные на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности.

Нормативы установлены в зависимости от признака вредности веществ: санитарно-токсикологического (с.-т.); органолептическо-го (орг.) с расшифровкой характера изменения органолептических свойств воды (зап. - изменяет запах воды; окр. - придает воде окраску; пен. - образует пену; пл. - образует пленку; привк. - придает привкус; оп. - вызывает опалесценцию).

Раздел СанПиН "Безвредность воды по химическому составу" позволяет оценить токсикологическую опасность питьевой воды. Токсикологический риск питьевых вод существенно отличается от эпидемиологического. Трудно представить, что одно вещество может присутствовать в питьевой воде в концентрациях, опасных для здоровья. Поэтому внимание специалистов привлекают хронические эффекты, воздействие таких веществ, которые способны мигрировать через очистные сооружения водопровода, токсичны, могут кумулироваться, обладают отдаленными биологическими эффектами. К ним относятся:

Токсичные металлы;

ПАУ - полициклические ароматические углеводороды;

ХОС - хлорорганические соединения;

Пестициды.

Металлы. Хорошо и прочно связываются в водных экосистемах с донными отложениями, снижают барьерную функцию водопроводов, мигрируют по биологическим цепям, накапливаются в организме человека, вызывая отдаленные последствия.

Полиароматические углеводороды. Типичным представителем является 3,4-бенз(а)пирен, канцероген, может попадать в питьевую воду при ее контакте со стенками трубопроводов, покрытыми каменноугольной смолой. 99 % ПАУ человек получает с продуктами питания, тем не менее учитывать их в питьевой воде актуально из-за их канцерогенности.

Группа хлорорганических соединений очень обширна, большинство из них обладает мутагенным и канцерогенным действием. ХОС образуются в процессе обеззараживания недостаточно очищенной воды на водопроводной станции. В настоящее время разработан перечень наиболее приоритетных ХОС (0 веществ) - хлороформ, четыреххлористый углерод (CCl 4), дихлорбромметан, ди-бромхлорметан, три- и тетрахлорэтилен, бромоформ, дихлорметан,2-дихлорэтан и,2-дихлорэтилен. Но чаще всего из питьевой воды выделяется хлороформ. Поэтому этот показатель, как наиболее приоритетный, введен в СанПиН 2. .4. 074-0 .

Таблица 6.8

Показатели органолептических свойств питьевой воды

Для многих регионов мира эта проблема очень актуальна, в том числе для российского Севера, поверхностные водоисточники которого богаты гуминовыми веществами, которые хорошо хлорируются и относятся к веществам-предшественникам.

Пестициды являются опасными экотоксикантами, устойчивы в окружающей среде, токсичны, способны к кумуляции и отдаленным эффектам. В СанПиН 2.4.1074-01 регламентированы наиболее токсичные и опасные из этой группы веществ - У-ГХУГ (линдан); ДДТ - сумма изомеров; 2-4-Д.

Органолептические свойства питьевой воды должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 6.8.

Величина, указанная в скобках, может быть установлена по согласованию с органами государственной санитарно-эпидемиологической службы.

6.6. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ,

ИХ ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Вода питьевая должна быть приятной в эстетическом отношении. Потребитель косвенно оценивает безопасность питьевой воды по ее физическим и органолептическим свойствам.

К физическим свойствам воды относятся температура, мутность, цветность. От температуры воды зависит: интенсивность течения процессов самоочищения в водоеме, содержание растворенного в воде кислорода. Температура воды подземных источников отличается большим постоянством, поэтому изменение этого показателя может свидетельствовать о загрязнении данного водоносного горизонта бытовыми или промышленными сточными водами.

Вода питьевая должна быть освежающей температуры (7-12 °С) Теплая вода плохо утоляет жажду, неприятна на вкус. Вода с температурой 30-32 °С усиливает моторику кишечника. Холодная вода, с температурой ниже 7 °С, способствует возникновению простудных заболеваний, затрудняет пищеварение, нарушает целостность зубной эмали.

К органолептигеским свойствам воды относятся вкус и запах. Вода питьевая не должна иметь запаха. Наличие запахов делает ее неприятной на вкус и подозрительной в эпидемиологическом отношении.

Количественно запах определяется по 5-балльной системе опытным лаборантом-дегустатором:

1 балл - это еле ощутимый запах, определяемый только опытным лаборантом;

2 балла - запах, который замечает потребитель, если на него обратить внимание;

3 балла - ощутимый запах;

4 балла - резкий запах;

5 баллов - очень интенсивный запах.

В современных стандартах на качество питьевой воды допускается запах не более 2 баллов.

Вкус воды зависит от температуры воды, растворенных в воде солей и газов. Поэтому наиболее вкусная вода - колодезная, родниковая, ключевая. Вода питьевая должна быть приятной на вкус. Нормируются дополнительные привкусы, не свойственные воде. Количественно привкусы также оцениваются по пятибалльной системе и допускаются не более 2 баллов.

В гигиенической практике в особую группу выделяются вещества, свидетельствующие о загрязнении природных вод органическими отходами (продуктами жизнедеятельности человека и животных). К таким показателям относится, прежде всего, триада азота: аммиак, нитриты и нитраты. Эти вещества являются косвенными показателями фекального загрязнения воды.

Именно круговороту азота, который является важнейшей составной частью белка, принадлежит наибольшее санитарно-гигиеническое значение. Источником органического азота в воде являются органические вещества животного происхождения, т. е. продукты жизнедеятельности человека и животных. В водоемах продукты белковой природы подвергаются сложным биохимическим превращениям. Процессы превращения органических веществ в вещества минеральные называются процессами минерализации.

В течение процессов минерализации различают две основные фазы: аммонификация белка и нитрификация.

Процесс постепенного превращения белковой молекулы через стадии альбумоз, пептонов, полипептидов, аминокислот до конечного продукта этого распада - аммиака и его солей, называется аммонификацией белка. Процесс аммонификации белка наиболее энергично протекает при свободном доступе кислорода, но может происходить и в анаэробных условиях.

В дальнейшем аммиак под влиянием ферментов нитрифицирующих бактерий из группы Nitrozomonas окисляется до нитритов. Нитриты, в свою очередь, ферментами бактерий из группы Nit-trobacter окисляются до нитратов. На этом процесс минерализации заканчивается. Таким образом, аммиак - первый продукт минерализации органических веществ белковой природы. Наличие значительных концентраций аммиака всегда свидетельствует о свежем загрязнении водоисточника нечистотами человека и животных.

Но в отдельных случаях аммиак может встречаться и в чистых природных водах. В воде подземных источников аммиак встречается как продукт восстановления нитратов сернистыми соединениями железа (сульфидами) в присутствии углекислоты, которая выступает в качестве катализатора этого процесса.

Болотистые воды с большим содержанием гуминовых кислот также восстанавливают нитраты (при их значительном содержании) до аммиака. Аммиак такого происхождения допускается в питьевых водах в количестве не больше сотых долей мг/л. В воде шахтных колодцев до 0,1 мг/л по азоту аммиака.

Нитриты, так же как и аммиак, свидетельствуют о свежем загрязнении воды органическими веществами животного происхождения. Определение нитритов - тест очень чувствительный. Большие концентрации их почти всегда делают воду подозрительной в эпидемиологическом отношении. Нитриты в чистых водах встречаются очень редко и допускаются в виде следов, т. е. в тысячных долей мг/л.

Нитраты - конечный продукт минерализации органических веществ, свидетельствуют о давнем, старом по времени загрязнении водоисточника, не опасном в эпидемиологическом отношении.

Если в воде водоисточника одновременно обнаруживаются все три компонента (аммиак, нитриты и нитраты) - это свидетельствует о том, что данный водоисточник загрязняется давно и постоянно.

В чистых подземных водах нитраты обнаруживаются очень часто, особенно в глубоких подземных горизонтах. Это связано с большим или меньшим содержанием солей азотной кислоты в почве.

Показатели наличия в воде органигескихвеществ. Состав органических веществ, встречающихся в природных водах, очень сложный и изменчивый. Органические вещества могут образовываться в самом водоисточнике в результате распада водных организмов и растений - это органические вещества растительного происхождения. Кроме того, в водоисточник с бытовыми и промышленными сточными водами в большом количестве поступают органические вещества животного происхождения.

В гигиенической практике широко используются косвенные показатели, характеризующие сумму органических веществ. К таким показателям относится окисляемость воды. Под оки-сляемостью воды понимают то количество кислорода, которое необходимо для окисления всех органических веществ, содержащихся в одном литре воды. Выражается окисляемость в мгО2 /л. Определяется по методу Кубеля. Принцип метода сводится к тому, что в пробу воды, подкисленную, вносится KMnO 4 как источник кислорода, который идет на окисление органических веществ воды.

Окисляемость позволяет косвенно определить всю сумму органических веществ воды. Окисляемость нельзя назвать показателем загрязнения. Это показатель наличия в воде органических веществ, так как в цифру окисляемости войдут все органические вещества (растительного и животного происхождения), а также недооки-сленные неорганические соединения. Окисляемость природных вод не нормируется. Величина ее зависит от типа водоисточника.

Для чистых подземных вод окисляемость равна 1-2 мгО2 /л. Вода из поверхностных водоемов может иметь высокую величину окисляемости и не быть загрязненной: до 10 мгО2 /ли более. Это чаще всего связано с наличием гуминовых кислот, органических веществ растительного происхождения. Особенно это характерно для северных рек, где почвы богаты гумусом. По одной только цифре окисляемости нельзя определить, чистая или загрязненная вода, для этого обязательно необходимо привлечь другие данные (показатели азотной группы, бактериологические показатели).

Растворенный в воде кислород. Содержание растворенного в воде кислорода зависит от температуры воды; барометрического давления; от площади свободной водной поверхности; флоры и фауны водоема; от интенсивности процессов фотосинтеза; от уровня антропотехногенного загрязнения.

По количеству растворенного в воде кислорода можно судить о чистоте водоема. Содержание растворенного в воде кислорода

в чистой воде наибольшее при 0 °С. С повышением температуры воды количество растворенного кислорода уменьшается. При содержании растворенного кислорода в количестве 3 мг/л рыбы покидают водоем. Форель - очень прихотливая рыба, водится только в очень чистых водоемах с содержанием растворенного кислорода не менее 8-12 мг/л. Карп, карась - не менее 6-8 мг/л.

Показатель БПК - биохимическая потребность в кислороде. В санитарной практике имеет значение не столько абсолютное содержание растворенного в воде кислорода, сколько степень его уменьшения (расходования) в течение определенного срока хранения воды в закрытых сосудах - т. е. так называемая биохимическая потребность в кислороде. Чаще всего определяют убыль или расход кислорода за 5 сут, так называемую БПК-5.

Чем больше расход кислорода за 5 сут, тем больше содержится в воде органических веществ, тем выше уровень загрязнения.

Так же как и для окисляемости, для БПК-5 нет определенных нормативов. Величина БПК-5 зависит от содержания в воде органических веществ, в том числе и растительного происхождения, а следовательно, и от вида водоисточника. Величина БПК-5 в пробах воды, отобранных из поверхностных водоисточников, богатых гуминовыми соединениями, больше, чем для воды из подземных горизонтов.

Вода считается очень чистой, если БПК-5 не более 1 мгО2 /л (подземные, атмосферные воды). Чистой, если БПК-5 2 мгО2 /л. Сомнительной при величине БПК-5 4-5 мгО 2 /л.

Минеральный (солевой) состав воды. Количественно величина солевого состава воды или степень минерализации воды определяется величиной сухого остатка. Сухой остаток характеризует сумму всех химических соединений (минеральных и органических), растворенных в 1 л воды. Величина сухого остатка влияет на вкусовые качества воды. Пресной считается вода с содержанием солей не более 1000 мг/л. Если солей в воде больше 2500 мг/л, то такая вода относится к соленым. Величина сухого остатка для воды питьевой должна быть не больше 1000 мг/л. Иногда разрешается пить воду с величиной сухого остатка до 1500 мг/л. Вода с большим содержанием солей имеет неприятный солоноватый или горьковатый привкус.

Чистые природные воды, как поверхностные, так и подземные, характеризуются различным содержанием солей. Как правило, величина этого показателя сильно колеблется даже в пределах одной страны и увеличивается с севера на юг. Так, в северных регионах России поверхностные и грунтовые воды слабо минерализованы

(до 100 мг/л). Основную часть минерального состава воды в этих регионах составляют бикарбонаты Са и Mg. В южных районах поверхностные и грунтовые воды характеризуются гораздо большим содержанием солей, а следовательно, и большей величиной сухого остатка. Причем основную часть солевого состава воды в этих районах составляют хлориды и сульфаты. Это так называемые хлорид-но-сульфатно-натриевые воды. Это районы Причерноморья, При-каспия, Донбасса, Грузии, государств Средней Азии.

Есть еще один показатель, который интегрально характеризует содержание в воде минеральных компонентов. Это величина жесткости воды.

Различают несколько видов жесткости: общую, устранимую и постоянную. Под общей жесткостью понимают жесткость, обусловленную содержанием катионов Са и Mg в сырой воде. Это жесткость сырой воды. Устранимая жесткость - это жесткость, которая устраняется в течение 1 ч кипячения и обусловлена наличием гидрокарбонатов Са и Mg, которые при кипячении разлагаются с образованием карбонатов, выпадающих в осадок. Постоянная жесткость - это жесткость кипяченой воды, она обусловлена чаще всего хлористыми и сернокислыми солями кальция и магния. Особенно трудно удаляются из воды сульфаты и хлориды магния. Нормируется в питьевой воде величина общей жесткости; допускается до 7 мг? экв/л, иногда до 10 мг? экв/л.

Физиологическое значение солей жесткости. За последние годы коренным образом изменилось в гигиене отношение к физиологическому значению солей жесткости. Долгое время значение жесткости воды рассматривалось только в хозяйственно-бытовом аспекте. Жесткая вода мало пригодна для промышленных и хозяйственно-бытовых нужд. В ней плохо развариваются мясо, овощи; затруднительно использование такой воды для целей личной гигиены. Соли кальция и магния образуют с жирными кислотами моющих средств нерастворимые соединения, которые раздражают и высушивают кожу. Более того, очень долгое время, еще со времен Ф. Ф. Эрисмана, бытовало мнение, что солевой состав природных вод не может оказывать серьезного влияния на здоровье человека при обычном употреблении воды для питья. С питьевой водой человек получает около 1-2 г солей в сутки. В то же время с пищей за сутки в организм человека поступает около 20 г (с животной пищей) и до 70 г (при растительной диете) минеральных солей. Поэтому еще M. Рубнер и Ф. Ф. Эрисман считали, что минеральные соли редко встречаются в питьевых водах в таком количестве, чтобы вызывать заболевания среди населения.

Таблица 6.9 Жесткость питьевой воды и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний среди мужчин в возрасте 45-64 лет в городах Англии и Уэлса

(по М. Гарднер, 1979)

В последнее время в литературе появилось много сообщений о влиянии воды с повышенной минерализацией на здоровье человека (табл. 6.9). В основном это касается хлоридно-сульфатно-нат-риевых вод, которые встречаются в южных регионах. При употреблении воды малой и средней минерализации в организм действительно поступает, как и считал Ф. Ф. Эрисман, 0,08-1,1 % солей от поступающих с пищей. При высокой минерализации питьевой воды и потреблении до 3,5 л воды в южных районах эта величина может достигнуть 25-70 % по отношению к пищевым рационам. В таких случаях поступление солей практически удваивается (пища + вода), что небезразлично для организма человека.

По данным А. И. Бокиной, жители Москвы ежедневно с водой получают 770 мг солей; жители Санкт-Петербурга - 190 мг солей; Запорожья, Апшерона, Ростовской области (Сальский район) - от 2000 до 8000 мг; Туркмении - до 17 500 мг.

Вода, как высокоминерализованная, так и маломинерализованная, может оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье. По данным А. И. Бокиной, И. А. Малевской, вода повышенной степени минерализации увеличивает гидрофильность тканей, снижает диурез, способствует расстройству функций пищеварения, так как угнетает все показатели секреторной деятельности желудка. Жесткая вода обладает послабляющим действием на кишечник, особенно содержащая сернокислые соли магния. Кроме того, у лиц, длительно

употребляющих высокоминерализованную воду сульфатно-кальциевого типа, отмечаются изменения водно-солевого обмена, кислотно-щелочного равновесия.

Жесткая вода может, по данным А. И. Бокиной, способствовать возникновению мочекаменной болезни. На Земном шаре отмечаются зоны, где мочекаменная болезнь носит характер эндемии. Это районы Аравийского полуострова, Мадагаскара, Индии, Китая, Средней Азии, Закавказья и Закарпатья. Это так называемые "каменные зоны", где отмечается повышенная заболеваемость уроли-тиазом.

Но есть и другая сторона проблемы. В связи с использованием населением опресненных морских вод были проведены гигиенические исследования по нормированию нижнего предела минерализации. Экспериментальные данные подтвердили, что длительное потребление дистиллированной воды или слабоминерализованной воды нарушает водно-солевое равновесие организма, в основе которого лежит повышенный выброс Na в кровь, что способствует перераспределению воды между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями. Следствием этих нарушений ученые считают повышенный уровень заболеваний сердечно-сосудистой системы среди населения этих регионов.

Нижним пределом минерализации, при котором поддерживается гомеостаз организма, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальным уровнем минерализации является сухой остаток в 200- 300 мг/л. При этом минимальное содержание Са должно быть не менее 25 мг/л; Mg - не менее 10 мг/л.

Хлористые соли встречаются практически во всех водоисточниках. Содержание их в воде зависит от характера почв и увеличивается с северо-запада на юго-восток. Особенно много хлоридов в водоемах Узбекистана, Туркмении, Казахстана. Хлориды влияют на вкус воды, придавая ей солоноватый привкус. Допускается содержание хлоридов до пределов вкусовой ощутимости, т. е. не более 350 мг/л.

В некоторых случаях хлориды можно использовать как показатель загрязнения. Хлориды выводятся из организма человека через почки, поэтому хозяйственно-бытовые сточные воды всегда содержат много хлоридов. Но нужно помнить, что хлориды могут использоваться в качестве показателей загрязнения только в сравнении с местными, региональными нормами.

В том случае, когда содержание хлоридов в чистой воде данной местности не известно, решить вопрос о загрязнении воды только по одному этому показателю невозможно.

Сульфаты вместе с хлоридами составляют основную часть солевого состава воды. Можно употреблять воду с содержанием сульфатов не более 500 мг/л. Так же как хлориды, сульфаты нормируются по влиянию на вкус воды. Могут также в отдельных случаях рассматриваться как показатели загрязнения.

6.7. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОДЫ КАК ПРИЧИНА МАССОВЫХ НЕИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Водный фактор оказывает существенное влияние на здоровье населения. Это влияние может быть как прямым (непосредственным), так и косвенным (опосредованным). Косвенное влияние проявляется прежде всего в ограничении потребления воды, имеющей неблагоприятные органолептические свойства (вкус, запах, окраску). Вода может быть причиной массовых инфекционных заболеваний. А при определенных условиях может быть причиной и массовых неинфекционных заболеваний.

Возникновение массовых неинфекционных заболеваний среди населения связывается с химическим, а точнее с минеральным составом воды.

В составе животных организмов обнаружено около 70 химических элементов, в том числе 55 микроэлементов, которые в сумме составляют около 0,4-0,6 % живого веса организмов. Все микроэлементы можно разделить на 3 группы. К первой группе относятся микроэлементы, которые постоянно содержатся в животных организмах и роль которых в процессах жизнедеятельности четко установлена. Они играют существенную роль в росте и развитии организма, кроветворении, размножении. Входя в состав ферментов, гормонов и витаминов, микроэлементы выполняют роль катализаторов биохимических процессов. Сегодня для 14 микроэлементов достоверно установлена их биохимическая роль. Это такие микроэлементы, как Fe, Zn, Cu, J, F, Mn, Mo, Co, Br, Ni, S, P,

K, Na.

Ко второй группе микроэлементов относятся те, которые также постоянно содержатся в животных организмах, но их биохимическая роль или мало изучена, или не изучена вовсе. Это Cd, Sr, Se, Ra, Al, Pb и др.

В третью группу входят микроэлементы, количественное содержание которых и их биологическая роль не изучены совсем (W, Sc, Au и ряд других).

Недостаток или избыток жизненно важных микроэлементов первой группы в пище приводит к нарушению обмена веществ и возникновению соответствующего заболевания.

Чаще поступление микроэлементов в организм человека происходит таким путем: почва - растения - животные организмы - человек.

Для некоторых микроэлементов, например фтора, характерен другой путь: почва - вода - человек, минуя растения.

В природе происходит постоянное рассеивание микроэлементов за счет метеорологических факторов, воды, а также жизнедеятельности живых организмов. В результате создается неравномерное распределение микроэлементов в земной коре, формируется недостаток или избыток микроэлементов в почве и воде определенных географических районов. В результате в этих районах возникают своеобразные изменения во флоре и фауне: от незаметных физиологических сдвигов до изменений формы растений, эндемических заболеваний и гибели организмов. Профессор А. П. Виноградов и академик В. И. Вернадский разработали теорию "биогеохимических провинций", согласно которой непрерывно протекающие в земной коре геохимические процессы и изменения химического состава организма являются процессами взаимосвязанными.

Что понимают под "биогеохимическими провинциями"? Это такие географические районы, где причинным фактором заболеваний является характерный минеральный состав воды, растительности и животных вследствие недостатка или избытка микроэлементов в почве, а заболевания, возникающие в этих районах, - называют геохимическими эндемиями или эндемическими заболеваниями. Под этой группой заболеваний и понимают типичные массовые заболевания населения неинфекционной природы.

Одной из распространенных эндемий является уровская болезнь, или болезнь Кашина - Бека. Это заболевание впервые обнаружено и описано в 1850-х гг. и эндемично для горно-таежных, болотистых районов.

Название уровская болезнь получила по наименованию реки Урова, притока Аргуни, впадающей в Амур. Впервые была описана врачом Н. И. Кашиным в 1856 г. и в начале 1900-х гг. Е. В. Беком. Ее основной очаг расположен в Забайкалье по долине рек Уро-ва, Урюмкан, Зея на территории Читинской области, отчасти - в Иркутской и Амурской областях. Кроме того, уровская болезнь широко распространена в Северной Корее и Северном Китае; обнаружена в Швеции.

Уровская болезнь развивается преимущественно в детском возрасте 6-15 лет, реже в 25 лет и старше. Процесс развивается мед-

ленно, поражается преимущественно костно-суставная система. Наиболее ранним и основным признаком является короткопалость рук с симметрично деформированными и утолщенными суставами. Население и большинство исследователей связывают уровскую болезнь с водным фактором.

В возникновении этой патологии придавали значение повышенной радиоактивности воды, наличию в ней солей, тяжелых металлов (свинца, кадмия, коллоидного золота), поскольку эндемические очаги были в местах рудных полиметаллических месторождений. Имела место и инфекционная теория возникновения уровской болезни. Это теория самого доктора Бека, описавшего ее. Однако она также не подтвердилась, так как выделить специфический микроорганизм не удалось. В настоящее время большинство исследователей придерживается алиментарно-токсической теории возникновения уровской болезни. Одним из этиологических моментов считается использование воды слабой минерализации, с малым содержанием кальция, но высоким содержанием стронция. Считается, что стронций, находясь в конкурентных с кальцием отношениях, вытесняет кальций из костей. Таким образом, водный фактор, не являясь основной причиной возникновения уровской болезни, рассматривается как существенное условие возникновения ее эндемических очагов.

Заболевания, связанные с различным содержанием фтора в питьевой воде. В природных водах содержание фтора колеблется в значительных пределах (табл. 6.10).

Таблица 6.10 Фтор в воде водоисточников различных стран

(по М. Г. Коломейцевой, 1961)

Среднесуточная физиологическая потребность во фторе для взрослого человека составляет 2,000-3,000 мкг/сут, и 70 % ее человек получает с водой и только 30 % - с пищей. Для фтора характерен малый диапазон доз - от токсических до биологически полезных.

С фтором связывают распространение двух групп массовых и совершенно различных заболеваний - гипо- и гиперфторозов.

При длительном употреблении воды, бедной солями фтора (0,5 мг/ли меньше), развивается заболевание, называемое кариесом зубов. Заболеваемость кариесом необычайно высока. В регионах, бедных фтором, поражается почти все население. Существует обратная зависимость между содержанием фтора в воде и распространенностью кариеса среди населения.

Однако кариес - это частное проявление гипофторозных состояний. Почти 99 % фтора в организме находится в составе твердых тканей. Мягкие ткани бедны фтором. При дефиците F происходит его мобилизация из костной ткани во внеклеточную жидкость. Существенную роль в этом процессе играет рН.

При кариесе зубов и остеопорозе минеральная часть костной ткани растворяется под воздействием кислот. В первом случае кислая среда создается бактериями, населяющими полость рта, а во втором - остеокластами и другими костными клетками, резорбирую-щими минеральные компоненты кости.

Различают несколько видов гипофторозов:

Внутриутробный, врожденный, сопровождается недоразвитием скелета. Чаще встречается в эндемичных районах;

Гипофтороз детей грудного и раннего дошкольного возраста сопровождается замедленным прорезыванием зубов, темпом роста, рахитом;

Гипофтороз детей школьного возраста чаще проявляется в виде кариеса зубов;

Гипофтороз взрослых сопровождается явлениями остеопо-роза и остеомаляции.

В особые формы выделяют гипофтороз беременных и женщин постклимактерического периода. В эти периоды жизни у женщины идет активная потеря минеральных веществ, что сопровождается развитием остеопороза. В самостоятельную группу выделяют старческий гипофтороз.

Однако и избыточные, чрезмерные концентрации в питьевой воде фтора приводят к патологии. Длительное употребление воды, содержащей фтор в концентрации выше 1,0-1,5 мг/л, способствует возникновению флюороза (от латинского названия Fluo-rum).

Флюороз - весьма распространенная геохимическая эндемия. Чаще возникновение этого заболевания связано с использованием для питья воды из подземных горизонтов. В подземных водах фтор встречается в концентрациях до 3-5 мг/ли выше, иногда до 27 мг/ли выше.

Впервые пятнистость зубной эмали, как ранний признак флюороза, обнаружилв 1901 г. Эгер у итальянских эмигрантов (рис. 1). В 1916 г. были опубликованы исследования о распространенности этого заболевания среди населения США, однако лишь в 1931 г. была доказана связь между флюорозом и повышенным содержанием фтора в питьевой воде.

Флюороз характеризуется своеобразным буроватым цветом и крапчатостью зубов. Первые клинические признаки заболевания проявляются в изменении эмали зубов. На поверхности эмали появляются меловидные полоски и пятна; в дальнейшем происходит окрашивание эмали в коричневый цвет, флюорозные пятна увели-

Рис. 1. Флюороз зубов:

а - 1-я стадия - отдельные меловидные пятна; б - 2-я стадия - пигментация эмали; в - 3-я стадия - разрушение зубной коронки

Рис. 2. Эндемический флюороз скелета:

а - рентгенограмма с массивными обызвествлениями ребер и позвоночника; б - деформация нижних конечностей у ребенка

чиваются, появляется пигментация эмали темно-желтого или коричневого цвета, наступают необратимые изменения в зубах, касающиеся не только эмали, но иногда и дентина, вплоть до полного разрушения коронок. В течение длительного времени считалось, что флюороз выражается только элективным поражением зубов и скелета (рис. 2).

Однако фтор поражает многие органы и ткани.

При длительном (в течение 10-20 лет) потреблении воды с концентрацией фтора 10 мг/ли выше могут наблюдаться изменения со стороны костно-суставного аппарата: остеосклероз, диффузный остеопороз, костные отложения на ребрах, деформация скелета. Фтор имеет исключительное сродство ко всем кальцинированным тканям и внетканевым отложениям кальция. Поэтому часто атеро-склеротические изменения сосудов сопровождаются местными отложениями фтора. Таким же вторичным фторозом часто сопровождается желчно-каменная и мочекаменная болезнь.

В стандарте США принят новый подход к нормированию фтора в питьевой воде. Оптимальный уровень фтора для каждого населенного места зависит от климатических условий. Количество выпитой воды, а следовательно, и количество фтора, которое посту-

пает в организм человека, в первую очередь зависит от температуры воздуха. Поэтому в южных районах, там, где человек выпивает большее количество воды, а следовательно, и фтора вводит больше, содержание его в 1 л устанавливается на меньшем уровне.

Признание роли климатического фактора, определяющего различное количество потребляемой воды, в связи с характерным для фтора крайне ограниченным диапазоном доз от биологически полезных до токсических было учтено при нормировании фтора

в СанПиН 2.1.4.1074-01.

При искусственном фторировании воды концентрация фтора должна поддерживаться на уровне 70-80 % от нормативов, принятых для каждого климатического района. Наиболее действенной профилактической мерой по борьбе с кариесом зубов является фторирование воды на водопроводных станциях.

Нитратно-нитритная метгемоглобинемия. До 1950-х гг. нитраты питьевых вод рассматривались как санитарный показатель, характеризующий конечный продукт минерализации органических загрязнений. В настоящее время нитраты питьевых вод рассматриваются и как токсикологический фактор. Впервые о токсической роли нитратов в питьевой воде высказал предположение в 1945 г. профессор Х. Комли. Однако способность нитратов вызывать мет-гемоглобинемию была известна задолго до Х. Комли. Еще в середине прошлого столетия (в 1868 г.) Гемджи удалось доказать, что добавление амилнитрата к крови ведет к образованию метгемо-глобина.

Х. Комли впервые пришел к выводу о том, что метгемоглобине-мия может быть обусловлена употреблением воды с высокой концентрацией нитратов. С этого сообщения практически началось изучение нитратов питьевой воды как фактора заболеваемости населения. За период с 1945 по 1950 г. Ассоциацией здравоохранения США было зарегистрировано 278 случаев метгемоглобинемии среди детей с 39 смертельными исходами, причиной которых было употребление воды с большим содержанием нитратов. Затем подобные сообщения появились во Франции, Англии, Голландии, Венгрии, Чехословакии и других странах. В 1962 г. Г. Горн и Р. Пржи-боровский сообщили о регистрации в ГДР 316 случаев метгемо-глобинемии с 29 смертельными исходами.

Каков же патогенез возникновения метгемоглобинемии водного происхождения?

У здорового человека в крови всегда имеется небольшое количество метгемоглобина (0,5-1,5 %). Этот "физиологический" мет-гемоглобин играет в организме очень важную роль, связывая ток-

сические вещества типа сульфидов, а также образующиеся в процессе метаболизма цианистые соединения. Однако у взрослого здорового человека образующийся метгемоглобин постоянно восстанавливается в гемоглобин ферментом метгемоглобинредуктазой. Метгемоглобинемией называется такое состояние организма, когда содержание метгемоглобина в крови превышает норму - 1,5 %. Метгемоглобин (или гемиглобин) образуется из гемоглобина в результате истинного окисления. Сам гемоглобин состоит из двух частей: гемма (представляет собой ферропорфирины, т. е. порфирины, соединенные с железом) и глобина.

Гемоглобин в крови распадается на гемм (Fe 2+) и глобин. Железо гемма (Fe 2+) окисляется до Fe 3+ , превращаясь в гематин, дающий стойкое соединение с О2.

Метгемоглобин - это сочетание гематина (гемиглобин) (т. е. окисленного гемма, содержащего Fe 3+) и глобина, который не способен вступать в обратимую связь с О2, переносить и отдавать его тканям.

Это то, что происходит в крови. В желудочно-кишечном тракте нитраты еще в верхних его отделах восстанавливаются нитратре-дуцирующей микрофлорой, в частности В. subtillis, до нитритов. Этот процесс активно продолжается и в кишечнике, под действием E. coli; Clostridium perfringens. Нитриты в тонком кишечнике всасываются в кровь и здесь вступают в реакцию с гемоглобином. Избыток нитратов выводится через почки.

Наиболее чувствительны к действию нитратов в питьевой воде дети до года (грудные) при условии искусственного вскармливания (смеси готовят на воде, богатой нитратами). Отсутствие кислотности в желудочном соке новорожденных (физиологическая ахилия) ведет к заселению верхних отделов желудочно-кишечного тракта нитрифицирующими бактериями, которые восстанавливают нитраты в нитриты прежде, чем они успевают полностью всосаться. У детей более старшего возраста кислотность желудочного сока подавляет рост нитрифицирующей микрофлоры. Другим фактором, влияющим на повышенную всасываемость нитритов, является повреждение слизистой оболочки кишечника.

Немаловажную роль в возникновении метгемоглобинемии играет наличие у детей раннего грудного возраста фетального гемоглобина, который гораздо быстрее окисляется в метгемоглобин, чем гемоглобин взрослых. Кроме того, этому способствует и чисто физиологическая особенность грудного возраста - отсутствие фермента метгемоглобинредуктазы, восстанавливающей метгемоглобин в гемоглобин.

Сущность заболевания сводится к тому, что большая или меньшая часть гемоглобина заболевшего ребенка переводится в мет-гемоглобин. Нарушается доставка кислорода тканям, вызывая ту или иную степень кислородного голодания.

Уровень метгемоглобина, превышающий 10 %, является для организма критическим и вызывает снижение оксигенации артериальной и венозной крови, глубокое нарушение внутреннего дыхания с накоплением молочной кислоты, появление цианоза, тахикардии, психического возбуждения, сменяющегося комой.

Долгое время считалось, что метгемоглобинемией могут болеть только дети раннего грудного возраста. Профессор Ф. Н. Субботин (1961), обследуя детские коллективы в Ленинградской области, установил, что и дети более старшего возраста, от 3 до 7 лет, также реагируют образованием МШЬ при употреблении воды, содержащей нитраты. При этом выраженных клинических симптомов не наблюдается, но при более тщательном обследовании детей имеют место изменения со стороны ЦНС, сердечно-сосудистой системы, насыщение крови О 2 . Эта симптоматика проявляется в условиях повышенной физической нагрузки. К этому фактору (повышенному содержанию NO 3) чувствительны больные с патологией верхних дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы.

Эндемический зоб. Физиологическое значение йода определяется участием в синтезе гормона щитовидной железы - тироксина. При этом специфическая гормональная функция щитовидной железы обеспечивается поступлением йода в организм извне: главным образом с пищей, а также с водой.

Зоб - это стойкое увеличение щитовидной железы, обусловленное гиперплазией тиреоидной паренхимы, является наиболее известной и широко распространенной в Европе и Америке геохимической эндемией.

Очаги эндемического зоба наблюдаются главным образом в высокогорных областях в глубине континентов (некоторые районы Альп, Гималаев, Карпат, Памира, Кавказа и др.). Реже эти очаги локализуются по водоразделам рек в местностях лесистых, торфяно-болотистых с подзолистыми почвами (район Ладожского озера, некоторые районы Сибири,

рис. 3, 4).

Рис. 3. Зоб (увеличение щитовидной железы 4-й степени)

Рис. 4. Эндемический зоб, кретинизм

Женщины более склонны к этому заболеванию, чем мужчины, что подтверждает статистика. В тяжелых очагах женщины болеют в 3 раза чаще мужчин (1: 1 до 1: 3), в очагах средней тяжести соотношение составляет от 1: 3 до 1: 5, в легких - от 1: 5 до 1: 7.

В возникновении эндемического зоба большая роль отводилась водному фактору, т. е. недостатку йода в воде. В действительности это не совсем так.

Суточная потребность в йоде составляет 100-200 мкг йода в сутки. В то же время суточный баланс йода составляет 120-125 мкг (по А. П. Виноградову) и складывается:

70 мкг - из растительной пищи;

40 мкг - из животной пищи;

5 мкг - из воды;

5 мкг - из воздуха.

Таким образом, физиологически необходимые количества йода организм получает не с питьевой водой, а с продуктами питания. Это подтверждается и тем, что водопроводная вода Москвы, Санкт-Петербурга содержит исключительно мало йода (1,6 мкг/л), однако в этих городах нет эндемического зоба, так как население их питается привозными продуктами, обеспечивающими благоприятный йодный баланс. Поэтому имеется достаточно оснований считать, что в возникновении эндемического зоба основная роль принадлежит пищевому фактору.

Низкое содержание йода в питьевой воде не служит непосредственной причиной заболевания населения эндемическим зо-

бом. Однако малая концентрация йода в водных источниках данной местности может иметь сигнальное значение, свидетельствуя о неблагоприятных местных природных условиях, способных вызвать зобную эндемию.

К основным мерам профилактики следует отнести йодирование поваренной соли.

6.8. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТРАДИЦИОННЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И КОНСЕРВАЦИИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой в настоящее время является не только гигиенической, но и актуальной научно-технической и социальной проблемой. Это обусловлено многими причинами и, в первую очередь, интенсивным загрязнением водоисточников, что формирует дефицит воды питьевого качества. Проблема эпидемиологической опасности актуальна для всех регионов России, ибо сегодня доказано, что 2 /3 водоисточников на территории страны не отвечают гигиеническим требованиям.

Если в 1960-1970-е гг. удалось стабилизировать, а в ряде стран снизить процент эпидемических заболеваний водного характера, то уже с середины 1980-х гг., особенно в последние 10-15 лет, наблюдается интенсивный рост такой патологии. Более того, появляются новые формы инфекций, передающиеся через воду, изменяется характер циркуляции возбудителя в водной среде.

Так, первичный занос в Россию даже такой классической водной инфекции, как холера, не завершился становлением полного эпидемиологического благополучия, а создал предпосылку для циркуляции возбудителя в окружающей среде. Это обусловлено появлением нового, более устойчивого в окружающей среде, типа холерного вибриона - Эль-тор.

Возрос процент вирусных инфекций. Эта проблема очень актуальна для всех стран мира, и особенно для России. Известно более 100 различных возбудителей тяжелых вирусных заболеваний водного происхождения, таких как полиомиелит, гепатиты А и Е, менингит, миокардит, гастроэнтерит. Идентифицированы новые вирусы малых круглых структур как причины острых гастроэнтеритов (США, Австралия, Япония). Только за 1995 г. в России зарегистрировано более 68 тыс. случаев этого заболевания.

Более того, отмечается появление новых возбудителей или возможность передачи с водой тех заболеваний, роль которых в инфекционной патологии человека ранее считалась гипотетической. Так, из систем горячего водоснабжения выделены легионеллы, которые могут вызывать тяжелые атипичные пневмонии. Заражение происходит ингаляционным путем в душе, вблизи термальных вод, фонтанов и т. д. Усугубляет эту ситуацию несовершенство современных систем водоснабжения. Материалы обследования 49 наиболее централизованных систем водоснабжения на территории Ленинградской, Архангельской и Вологодской областей подтверждают это.

Из общего числа обследованных водопроводов на 36 станциях набор очистных сооружений не соответствует классу водоисточника, включает традиционный блок фильтрации, коагуляции и отстойников с обеззараживанием жидким хлором. Отсутствуют современные элементы доочистки (микрофильтрация, окислительные и сорбционные методы обработки воды). Снижена барьерная функция водопроводов и плохое санитарно-техническое состояние разводящих систем.

В отдельных районах Ленинградской, Архангельской и Вологодской областей велик процент проб питьевой воды (от 48 до 65 %), не благополучных по бактериологическим показателям. Растет уровень заболеваемости ротавирусной инфекцией. Так, в Вологодской области динамика заболеваемости ротавирусной инфекцией имеет выраженную тенденцию к росту. Уровень регистрируемой заболеваемости вирусными диареями и гастроэнтеритами в этом регионе более чем в 8 раз превышает федеральный уровень.

В связи с этим обеззараживание питьевой воды как средство профилактики эпидемических заболеваний является наиболее значимым среди всех процессов кондиционирования.

В настоящее время особую актуальность приобретают вопросы обеззараживания питьевой воды не только в условиях централизованного хозяйственного питьевого водоснабжения, но и на автономных объектах: в малых населенных пунктах, на экспедиционных базах, морских судах.

Серьезно осложняется обеспечение доброкачественной питьевой водой во время стихийных бедствий, эпидемий, вооруженных конфликтов, крупных аварий, когда источники водоснабжения, как правило, загрязнены и определенное время люди снабжаются привозной питьевой водой. В таких случаях возникает необходимость использовать эффективные способы обеззараживания и консервирования воды.

Существует много способов обеззараживания питьевых вод, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. В практике подготовки принято условно разделять способы обеззараживания воды на реагентные (химические), безреагентные (физические) и комбинированные.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относятся: хлорирование, озонирование, использование препаратов серебра, йода, меди и некоторых других реагентов (перекись водорода).

Если первые два способа получили широкое распространение на очистных сооружениях водопровода, то последующие применяются при обеззараживании небольших объемов воды на автономных объектах, в полевых и экстремальных условиях водоснабжения.

Хлорирование - наиболее распространенный способ обеззараживания воды как в нашей стране, так и за рубежом.

Хлорирование осуществляется: газообразным хлором, диоксидом хлора или веществами, содержащими активный хлор, хлорной известью, гипохлоритами, хлораминами и др.

История хлорирования воды как метода ее обеззараживания берет свое начало с 1853 г., когда русский врач П. Карачанов предложил в своей брошюре "О способах очищения воды" использовать хлорную известь и описывал способ ее применения. Это предложение не было оценено и вскоре было забыто. Через 40 лет австрийский врач Траубе (1894) вновь предложил хлорную известь для обеззараживания воды, основываясь на микробиологических исследованиях Коха. В практике городского водоснабжения впервые хлорирование было применено в Кронштадте в 1910 г. В 1912 г. начали хлорировать воду в Петербурге.

Таким образом, действующим началом при хлорировании воды является свободный хлор, гипохлоритная кислота и ее анион, объединяемые в понятие "активный хлор". Так как на свету гипохло-ритная кислота может распадаться с выделением атомарного кислорода, обладающего сильным окислительным действием, некоторые авторы включают в это понятие атомарный кислород:

Достоинствами хлорирования являются:

Широкий спектр антимикробного действия в отношении вегетативных форм;

Экономичность;

Простота технологического оформления;

Наличие способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания.

Вместе с тем хлорирование имеет ряд существенных недостатков:

Хлор и его препараты являются токсичными соединениями, поэтому работа с ними требует строгого соблюдения техники безопасности;

Хлор воздействует в основном на вегетативные формы микроорганизмов, при этом грамположительные формы бактерий более устойчивы к его действию, чем грамотрицательные;

Хлор ухудшает органолептические показатели и приводит к денатурации воды.

Спороцидный эффект проявляется при высоких концентрациях активного хлора 200-300 мг/л и экспозиции от 1,5 до 24 ч. Вирулицидное действие наблюдается при концентрациях активного хлора от 0,5 до 100 мг/л. Высокорезистентными к действию хло ра являются цисты простейших и яйца гельминтов. Хлорирование воды способствовало появлению микроорганизмов, устойчивых к хлору.

Следует отметить, что эффективность обеззараживания хлором существенно зависит как от биологической характеристики микроорганизмов, так и от химического состава воды и экспозиции. Так, поверхностно-активные вещества препятствуют реализации бактерицидного процесса обеззараживания и даже проявляют стимулирующее действие, вызывая размножение микрофлоры.

В середине 1970-х гг. было доказано, что хлорирование питьевых вод способствует образованию галогенсодержащих соединений, обладающих отдаленными биологическими эффектами - мутагенным и канцерогенным. В реакцию с хлором вступают очень многие органические вещества, их называют "предшественниками". Вопрос о предшественниках образования хлорорганических соединений (ХОС) сложен и до конца не решен. В настоящее время в качестве предшественников ХОС изучено около 80 различных веществ. Наибольшее количество хлорированного материала продуцируют гуминовые кислоты, танины, хиноины, органические кислоты, фенолы и их производные, анилин и другие органические вещества.

Гигиеническая значимость ХОС, образующихся при хлорировании воды, различна. Одни из них в исчезающе малых концентрациях придают воде резкий неприятный запах (монохлорфенолы), тем самым сразу обнаруживая себя в воде; другие обладают выраженными токсическими эффектами, проявляют себя как канцеро-

гены и мутагены (хлороформ, четыреххлористый углерод, хлор-этилены и др.). Спектр ХОС, выделенных из питьевой воды, в различных странах идентичен и свидетельствует о том, что эта проблема актуальна для многих стран. Образуется целый ряд ХОС в микрограммовых количествах, однако наибольший процент (до 70-80 %) составляет хлороформ. Концентрация последнего может достигать 800 мкг/ли более.

К наиболее приоритетным из них были отнесены 10 веществ: хлороформ, четыреххлористый углерод, дихлорбромметан, дибром-хлорметан, три- и тетрахлорэтилен, бромоформ, дихлорметан, 1,2-дихлорэтан и 1,2-дихлорэтилен.

Насколько реальна опасность для здоровья человека ХОС питьевой воды? Ряд онкоэпидемиологических исследований, проведенных в США, Канаде, ФРГ, предполагают зависимость между содержанием в питьевой воде ХОС и онкологической заболеваемостью, особенно уровнем онкологии ЖКТ и мочевыделительной системы.

Существует предположение, что токсикология хлорированных вод обусловлена не столько летучими низкомолекулярными хлор-органическими соединениями, сколько стабильными высокомолекулярными веществами, спектр которых до настоящего времени не расшифрован и которые составляют большую часть (до 90 %) продуктов хлорирования, но остаются не учтенными.

Перспективным является хлорирование с использованием ги-похлорита натрия, который получают из поваренной соли методом электролиза. Выпускаются электролизные установки для малых водопроводных станций и более мощные - для станций производительностью до 300 тыс. м 3 /сут.

Использование гипохлорита натрия:

Более безопасно и экономично;

Уменьшает коррозию оборудования и трубопроводов. Уменьшение образования ХОС в питьевой воде возможно за счет:

Предотвращения их образования;

Удаления на заключительном этапе.

Целесообразнее и экономичнее предотвратить образование

ХОС.

Это достигается:

Изменением режима хлорирования;

Заменой жидкого хлора другими окислителями (диоксидом С1, хлораминами, озоном и т. д.);

Использованием комбинированных методов на стадии первичного обеззараживания.

Первичное хлорирование очень распространено на отечественных водопроводах, ведется большими дозами, так как цель его не только обеззараживание, но и борьба с планктоном, снижение цветности, интенсификация процессов коагуляции, дезинфекции водоочистных сооружений.

Следует изменить режим хлорирования: вести его меньшими дозами (1,5-2 мг/л) или использовать дробное хлорирование (доза С1 вводится небольшими порциями - частично перед сооружениями 1-й ступени очистки, частично перед фильтрацией). Изменение режима хлорирования уменьшает образование ХОС на 15-30 %. При высоких концентрациях органических загрязнений следует исключить первичное хлорирование, заменив его периодическим (с целью санитарной обработки сооружений).

В процессе традиционной обработки (коагулирования, отстаивания и фильтрации) удаляется до 50 % органических загрязнений, а следовательно, снижается и образование ХОС. Если отказаться нельзя, то можно заменить хлор другими окислителями.

Озон на стадии первичной обработки на 70-80 % снижает образование ХОС. При совместном использовании озонирование должно предшествовать хлорированию. Можно газообразный хлор заменить хлораминами. Аммонизацию в целях снижения ХОС можно проводить на разных этапах. На стадии предварительной обработки можно вместо хлора использовать ультрафиолетовое излучение (УФИ), при этом содержание ХОС снижается

на 50 %.

Озонирование. Альтернативным хлору дезинфектантом, который в настоящее время используется более чем на 1000 водопроводных станциях в Европе, является озон. В России озон используется на водопроводах Москвы и Нижнего Новгорода.

Озон обладает более широким спектром действия как дезин-фектант (уменьшает вирулентность брюшнотифозных, паратифозных и дизентерийных бактерий, оказывает активное влияние на споровые формы и вирусы). Обеззараживающее действие озона в 15-20 раз, а на споровые формы бактерий примерно в 300- 600 раз сильнее действия хлора. Высокий вирулицидный эффект (до 99,9 %) озона отмечается при реальных для практики водоснабжения концентрациях 0,5-0,8 мг/ли экспозиции 12 мин. Исследования последних лет показали высокую эффективность озона при уничтожении в воде патогенных простейших.

Озон улучшает органолептические и физические свойства воды (устраняет свойственные питьевой воде привкусы и запахи, уменьшает цветность воды, разрушая гуминовые кислоты до углекис-

лого газа и летучих слабоокрашенных кислот типа креновых). Кроме того, озон придает воде отчетливый голубоватый оттенок, а также активно удаляет фитопланктон из воды; обезвреживает в воде такие химические соединения, как фенолы, нефтепродукты, пестициды (карбофос, метафос, трихлометафос-3 и др.), а также поверхностно-активные вещества (ПАВ). Применение озона уменьшает использование коагулянтов, позволяет снизить дозу хлора и отказаться от первичного хлорирования, которое является основной причиной образования ХОС.

К преимуществам озонирования следует отнести наличие способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания, отработанные технологические схемы получения реагента.

Озонирование, как и хлорирование, не лишено недостатков: озон является взрывоопасным и токсичным реагентом; на порядок более дорогой способ, чем хлорирование; быстрое разложение озона (20-20 мин) ограничивает его применение; после озонирования нередко наблюдается значительный рост микрофлоры.

Кроме того, озонирование воды сопровождается образованием побочных продуктов, небезразличных для здоровья человека. Озон вступает в сложные химические реакции, которые зависят от рН среды. В щелочных системах могут образовываться свободные гид-роксильные радикалы. При озонировании питьевых вод образуются альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, гидроксилированные и алифатические ароматические соединения, в частности формальдегид, бензальдегид, ацетальдегид и др.

Однако продукты озонирования менее токсичны для экспериментальных животных, чем продукты хлорирования, и не обладают, в отличие от последних, отдаленными биологическими эффектами. Это было доказано в экспериментах с продуктами деструкции наиболее распространенных групп химических соединений: фенолов, углеводородов, бензина, пестицидов.

При озонировании воды существуют проблемы и технологического порядка. Эффективность озонирования зависит от рН, уровня загрязнения воды, щелочности, жесткости, мутности и цветности воды. В результате озонирования природных вод увеличивается количество биоразлагаемых органических соединений, что является причиной вторичного загрязнения воды в распределительной сети; снижается санитарная надежность систем водоснабжения. Для устранения повторного роста микроорганизмов в распределительной сети и пролонгирования эффекта обеззараживания озонирование необходимо сочетать с вторичным хлорированием и аммонизацией.

Возможны следующие варианты озонирования:

Одноступенное озонирование: использование озона на стадии предварительной обработки воды или после ее коагуляции перед фильтрацией. Цель - окисление легкоокисляемых веществ, улучшение процесса коагулирования, частичное обеззараживание;

Двухступенное озонирование: предварительное и после коагуляции. Вторичное более глубоко окисляет остаточные загрязнения, повышает эффект последующей сорбционной очистки;

Трехступенное озонирование: предварительное, после коагуляции и перед распределительной сетью. Заключительное обеспечивает полное обеззараживание и улучшает органолептические свойства воды.

Режим обработки и схему озонирования выбирают на основании данных физико-химического анализа воды.

Озонирование, как правило, не исключает хлорирования, так как озон не обладает пролонгирующим действием, поэтому на заключительном этапе должен применяться хлор. Озон может нарушать процесс коагуляции. При озонировании должна быть предусмотрена сорбционная ступень очистки. В каждом случае должны проводиться предпроектные технологические исследования.

В настоящее время возрос интерес к перекиси водорода, как обеззараживающему агенту, обеспечивающему осуществление технологических процессов без образования токсичных продуктов, загрязняющих окружающую среду. Предположительно, основным механизмом антибактериального действия перекиси водорода является образование супероксидных и гидроксильных радикалов, которые могут оказывать бактерицидное действие.

Наиболее распространенным из химических способов обеззараживания и консервации воды на автономных объектах является использование ионов серебра.

Практический опыт применения серебра и его препаратов с целью обеззараживания и консервации питьевой воды накапливается человечеством на протяжении многих веков. Установлен высокий бактерицидный эффект ионов серебра уже в концентрации 0,05 мг/л. Серебро обладает широким спектром антимикробного действия, подавляя бактерии и вирусы.

Наибольшее распространение получило использование электролитического или анодорастворимого серебра. Электролитическое введение реагентов позволяет автоматизировать процесс обеззараживания воды, а образующиеся при этом на аноде ионы гипохло-

рита и перекисных соединений усиливают бактерицидное действие анодорастворимого серебра. К достоинствам способа относится возможность автоматизации процесса и точного дозирования реагента. Серебро оказывает выраженное последействие, что позволяет консервировать воду на срок до 6 мес. и более. Однако серебро дорогой и весьма дефицитный реагент. На его антимикробное действие заметно влияют физико-химические свойства обрабатываемой воды.

Эффективными рабочими концентрациями серебра, особенно в практике обеззараживания воды на кораблях и других автономных объектах, являются 0,2-0,4 мг/л и выше. Вирулицидное действие его ионов проявляется только при высоких концентрациях - 0,5-10 мг/л, что существенно выше ПДК, которая установлена по токсикологическому признаку вредности и составляет 0,05 мг/л. В связи с этим обработка серебром рекомендуется для обеззараживания и консервации небольших объемов воды на объектах с автономными системами водоснабжения.

С целью снижения высоких концентраций серебра предложено использовать его в комбинации с постоянным электрическим полем, некоторыми окислителями, физическими факторами. Например, комбинированная обработка ионами серебра в концентрации 0,05 мг/л с наложением постоянного электрического поля напряженностью 30 В/см.

В практике обеззараживания питьевой воды все большее место находит применение ионов меди, которые, как и серебро, оказывают выраженное бактерицидное и вирулицидное действие, но в еще больших концентрациях, чем серебро. Предложен способ консервации питьевой воды ионами меди в концентрации 0,3 мг/л с последующей обработкой в постоянном электрическом поле напряженностью 30 В/см.

В настоящее время для консервации воды широко используется комбинация хлорирования с введением серебра и меди, что позволяет избежать некоторых сопутствующих хлорированию недостатков и продлить срок хранения воды до 7 мес. Хлорсеребренный и хлормедный способы заключаются в одновременной обработке воды хлором в дозе 1,0 мг/л и ионами серебра или меди в концентрации 0,05-0,2 мг/л.

Для обеззараживания индивидуальных количеств воды могут быть использованы препараты йода, которые, в отличие от препаратов хлора, действуют быстрее, не ухудшают органолептические свойства воды. Бактерицидный эффект йода обеспечивается при концентрации 1,0 мг/ли экспозиции 20-30 мин. Вирулицидное

Важные преимущества перед химическими методами обеззараживания воды имеют безреагентные методы ее обработки, с использованием ультрафиолетового и ионизирующего излучения, ультразвуковых колебаний, термической обработки, а также высоковольтные импульсные электрические разряды - ВИЭР (20- 40 кВ) и низкоэнергетические импульсные электрические разряды - НИЭР (1-10 кВ). Одним из наиболее перспективных является метод ультрафиолетовой обработки воды. Метод имеет много преимуществ, в первую очередь характеризуется широким спектром антибактериального действия с включением споровых и вирусных форм и короткой экспозицией, исчисляемой несколькими секундами.

Наибольшей чувствительностью к действию ультрафиолетового излучения (УФИ) обладают вегетативные формы, затем вирусы, споровые формы и цисты простейших. Весьма перспективным считается использование импульсной ультрафиолетовой обработки (УФ-обработки).

К преимуществам УФИ следует также отнести:

Сохранение природных свойств воды; УФИ не денатурирует воду, не изменяет вкус и запах воды;

Отсутствие опасности передозировки;

Улучшение условий труда персонала, так как исключаются из обращения вредные вещества;

Высокая производительность и простота эксплуатации;

Возможность полной автоматизации.

Эффективность УФ-обеззараживания не зависит от рН и температуры воды.

В то же время метод имеет ряд недостатков, и, для того чтобы достичь эффекта обеззараживания, следует помнить, что бактерицидный эффект зависит от: мощности источников УФИ (низкого и высокого давления); качества обеззараживаемой воды и чувствительности различных микроорганизмов.

По конструкции источники УФИ делятся на лампы с отражателями и лампы с закрытыми кварцевыми чехлами. УФ-лампы с отражателями используются в установках непогружного типа, когда отсутствует непосредственный контакт с водой, но они неэффективны. Для обеззараживания питьевой воды чаще применяются

лампы погружного типа с защитными кварцевыми чехлами - более эффективны, обеспечивают равномерное распределение дозы облучения во всем объеме воды.

Проникновение УФ-лучей в воду сопровождается их поглощением веществами, находящимися во взвешенном и растворенном состоянии. Поэтому, с учетом эксплуатационной и экономической целесообразности, УФ-обеззараживание может быть использовано только для обработки воды с цветностью не более 50° по Сг-Со-шкале, мутностью до 30 мг/л и содержанием железа до 5,0 мг/л. Минеральный состав воды влияет не только на эффект обеззараживания, но и на образование осадка на поверхности чехлов.

К недостаткам УФ-облучения следует отнести: образование озона, содержание которого следует контролировать в воздухе рабочей зоны; данная технология не имеет последействия, что делает возможным вторичный рост бактерий в распределительной сети.

УФИ в технологии водоподготовки питьевой воды может быть использовано на этапе:

Предварительного обеззараживания как метод, альтернативный первичному хлорированию при соответствующем качестве воды водоисточника, либо в комбинации с хлором, доза хлора сокращается на 15-100 %. Это снижает уровень образования ХОС и микробного загрязнения;

Для заключительного обеззараживания. На этом этапе УФО используется как самостоятельный метод и в сочетании с реагент-ными методами.

Ионизирующее излучение. Для обеззараживания воды можно использовать ионизирующее излучение, которое оказывает выраженное бактерицидное действие. Доза γ-излучения порядка 25 000-50 000 Р вызывает гибель практически всех видов микроорганизмов, а доза 100 000 Р освобождает воду от вирусов. К числу недостатков способа относятся: строгие требования к технике безопасности для обслуживающего персонала; ограниченное число подобных источников излучения; отсутствие последействия

и способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания.

Ультразвуковые колебания. Применению ультразвуковых колебаний (УЗК) для обеззараживания воды было посвящено большое количество работ как отечественных, так и зарубежных авторов.

К преимуществам УЗК можно отнести следующие: широкий спектр антимикробного действия; отсутствие отрицательного влияния на органолептические свойства воды; независимость бактерицидного действия от основных физико-химических параметров воды; возможность автоматизации процесса.

Вместе с тем многие теоретические, научные и технологические основы использования УЗК до настоящего времени не разработаны. В результате возникают трудности при определении оптимальной интенсивности колебаний и их частоты, времени озвучивания и других параметров процесса.

Все большее распространение в подготовке питьевой воды получают адсорбционные методы. На активированном угле (АУ), самом универсальном адсорбенте, или более дешевом антраците задерживается большая часть органических соединений; высокомолекулярные олефины, амины, карбоновые кислоты, растворимые органические красители, поверхностно-активные вещества (в том числе и бионеразлагаемые), ароматические углеводороды и их производные, хлорорганические соединения (в частности, пестициды). Эти соединения лучше сорбируются на гранулированных АУ, чем на порошкообразных АУ. Исключение составляют компоненты, придающие природным водам вкус и запах, которые лучше сорбируются ПАУ.

Сорбция на АУ неэффективна для устранения из воды низкомолекулярных ХОС, высокомолекулярных гуминовых веществ и радиоактивных соединений. Более того, в присутствии гуминовых кислот время сорбции полихлорированных бифенилов увеличивается в 5 раз по сравнению с их адсорбцией из деионизированной и дистиллированной воды. Поэтому гуминовые соединения лучше удалять до фильтрации на углях (например, коагуляцией или фильтрацией на синтетических сорбентах). АУ, поглощая хлор, повышают опасность бактериального загрязнения питьевых вод, требуют частой регенерации, неэкономичны.

Синтетические и природные сорбенты обладают более высокой сорбционной способностью, но часто удаляют лишь отдельные органические загрязнения. Так, синтетические углеродистые смолы, а также цеолиты (природные сорбенты) эффективно устра-

няют из питьевой воды низкомолекулярные ХОС, в том числе хлороформ и хлорэтилены. Особенно эффективны в этом отношении волоконные сорбенты и специальные композиционные сорбцион-но-активные материалы (КСАМ).

Таким образом, адсорбционные методы являются весьма эффективной технологией удаления органических загрязнений. Например, в США на их основе разработаны малогабаритные установки (до 140 м 3 /сут), позволяющие получать в полевых условиях питьевую воду даже из сточных вод душевых, кухонь, прачечных.

Недостатки:

Высокая себестоимость для обезвреживания отдельных пол-лютантов, обусловленная проблемой регенерации АУ;

Низкая эффективность относительно низкомолекулярных органических соединений, гуминовых кислот, радона. Более того, радон разрушает АУ и делает его радиоактивным;

АУ поглощает хлор - опасность вторичной бактериальной загрязненности воды в распределительной сети.

К технологиям XXI в. отнесены ионообменный и мембранные методы обработки питьевых вод. Ионный обмен эффективно используется для умягчения и полного обессоливания воды, извлечения нитратов, арсенатов, карбонатов, соединений ртути и других тяжелых металлов, а также органических и радиоактивных соединений. Однако многие специалисты считают его экологически опасным, так как со стоками ионообменных установок после химической регенерации ионообменников сбрасывается огромное количество минеральных веществ, что приводит к постепенной минерализации водных объектов.

Наибольшее признание в водоподготовке получили баромемб-ранные процессы: микрофильтрация (МФТ), ультрафильтрация (УФТ) и обратный осмос (ОО), а также нанофильтрация (НФТ). Микрофильтрационные мембраны эффективны для обеззараживания воды, задерживая бактерии и вирусы. Современные передовые технологии с успехом используют этот метод, альтернативный хлорированию и озонированию.

Микро- и ультрафильтрация позволяет обеззараживать воду до уровня, соответствующего стандарту питьевой воды, а также отделять высокомолекулярные соединения, такие как гуминовые кислоты, лигниносульфоны, нефтепродукты, красители и др. Для очистки воды от низкомолекулярных тригалометанов (ТГМ), таких как четыреххлористый углерод, 1,1,1-трихлорэтилен, 1,1-дихлорэти-лен, 1,2-дихлорэтан, 1,1,1-трихлорэтан, бензол и др., рациональнее использовать обратный осмос либо предварительную обработку

воды коагулянтом. Обратный осмос используют для обессолива-ния морских вод.

Нанофильтрация - один из наиболее перспективных методов водоподготовки. Используются мембраны с размером пор порядка нанометра. Фильтрация осуществляется под давлением. Устраняются гуминовые и фульвокислоты на 99 %, вода обесцвечивается.

Недостатком мембранных методов является обессоливание питьевых вод, что требует последующей коррекции микроэлементного и солевого состава воды.

Таким образом, мембранная обработка позволяет получать воду с предельно низким содержанием загрязняющих веществ; мембранные модули очень компактны, капитальные и эксплуатационные затраты на мембранную сепарацию невелики. Все это привело к промышленному выпуску высококачественных мембран и широкому распространению баромембранных процессов в водоподго-товке развитых стран - Франции, Англии, Германии, Японии, США. При этом в одном только штате Флорида (США) мембранные процессы внедрены на 100 станциях водоочистки.

В настоящее время рассматривается возможность использования импульсных электрических разрядов (ИЭР) для обеззараживания воды. Высоковольтный разряд (20-100 кВ) происходит за считаные доли секунды и сопровождается мощными гидравлическими процессами с образованием ударных волн и явлений кавитации, возникновением импульсных УФИ и УЗК, импульсных магнитных и электрических полей.

Импульсный электрический разряд высокоэффективен в отношении бактерий, вирусов и спор при короткой экспозиции. Эффект практически не зависит от концентрации микроорганизмов и их вида, мало зависит от органических и неорганических примесей, присутствующих в обрабатываемой воде. На выраженность бактерицидного эффекта ИЭР влияют величина рабочего напряжения и межэлектродного промежутка, емкость конденсаторов, суммарная плотность энергии обработки (в Дж/мл или кДж/мл) и ряд других технических параметров. Энергоемкость ИЭР в пилотных исследованиях составляла 0,2 кВт? ч/м 3 , т. е. была сопоставима с таковой при озонировании. Имеются сообщения о бактерицидном действии не только высоковольтных ИЭР, но и ИЭР малой мощности и напряжения (до 0,5 кВт).

К недостаткам обеззараживания воды высоковольтными ИЭР относятся:

Сравнительно высокая энергоемкость и сложность используемой аппаратуры;

Несовершенство метода оперативного контроля за эффективностью обеззараживания;

Недостаточная степень изученности механизма действия разряда на микроорганизмы, а значит, и роли каждой составляющей данного комбинированного способа.

Особый интерес вызывают исследования, посвященные оценке обеззараживания воды низкоэнергетическими ИЭР (НИЭР). Данная технология отличается от воздействия высоковольтных разрядов на порядок более низким значением рабочего напряжения (1-10 кВ) и энергии единичного импульса, относясь к категории так называемого "мягкого" разряда. Особенностью биологического действия НИЭР в воде является комбинированное влияние на микроорганизмы уже упомянутых импульсных физических факторов и химической составляющей, образующихся в зоне разряда свободных радикалов. Кроме того, НИЭР обладает выраженным последействием, которое связывают с образующимися ионами металлов (серебра, меди), выделяющихся с электродов в процессе разряда. Это обстоятельство позволяет рассматривать НИЭР как комбинированный физико-химический способ обеззараживания питьевой воды. Выгодно отличаясь от высоковольтных ИЭР меньшими энергозатратами, НИЭР при прочих равных условиях оказывает более выраженное бактерицидное действие. Эффективность бактерицидного действия НИЭР обратно пропорциональна величине рабочего напряжения, а оптимальное значение последнего приближается к 3 кВт. Комплексная гигиеническая оценка данной технологии, проведенная рядом авторов, позволяет рассматривать НИЭР как перспективный способ обеззараживания питьевой воды.

Однако большинство исследователей и практика подготовки питьевых вод показывают, что для обеспечения основных требований к питьевой воде, на которых базируются стандарты всех стран (безопасность в эпидемическом отношении, безвредность по химическому составу и благоприятность органолептических свойств), необходимо использовать комбинированные физико-химические методы обработки воды.

Предварительная оценка существующих и разрабатываемых комбинированных способов обеззараживания питьевой воды свидетельствует, что наилучшие перспективы в будущем имеют физико-химические способы, относящиеся к группе фотоокислительных технологий, и электрохимические способы, в частности воздействие НИЭР. А именно, комбинации химических окислителей (озона, хлора) и ультрафиолета (фотокатализ) либо перекиси водорода

и озона; ионов серебра и меди с ультрафиолетом, что уменьшает коррозионные свойства дезинфектантов.

Преимущества комбинированных методов:

Больший бактерицидный эффект;

Улучшение физических и органолептических свойств воды;

Окисляются органические соединения воды и, что очень важно, продукты их распада. Так, например, при окислении фенола О3 образуются формальдегид, ацетальдегид и др., которые удаляются в процессе последующей обработки ультрафиолетом;

Более эффективно удаляются продукты деструкции таких органических соединений, как хлорсодержащие пестициды, синтетические моющие средства, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ);

Достаточно дешевы, просты в техническом исполнении, обладают эффектом последействия, имеется экспресс-метод контроля.

Обезжелезивание питьевых вод. Железо может находиться в воде в двух формах: в подземных водах в виде растворенных солей двухвалентного железа (бикарбонаты, сульфаты, хлориды); в поверхностных водах в виде коллоидных, тонкодисперсных взвесей, гуматов Fe-Fe(OH) 2 и Fe(OH) 3 ; FeS. Вне зависимости от форм и концентраций железа, такие воды всегда содержат железобактерии, которые в подземном горизонте без О2 неактивны. При подъеме на поверхность и обогащении воды О2 железобактерии бурно развиваются и способствуют коррозии и вторичному загрязнению воды железом.

В отечественной практике коммунального водоснабжения обез-железивание проводится преимущественно аэрацией. При этом двухвалентное железо окисляется до железа, последнее в кислой среде минерализуется:

Наиболее распространены способы глубокой аэрации с вентиляционным дегазатором и упрощенной аэрацией; каталитическое окисление железа непосредственно на фильтрах.

Эти методы малоэффективны, так как:

Используемые материалы имеют низкую пористость - до 60 %, т. е. 40 % объема фильтра не участвуют в этом процессе;

Наиболее эффективны песчаные фильтры, но они малопроизводительны;

При простой аэрации Fe 2+ не окисляется, не образует фло-

ков;

Каталитические реакции идут в самом теле фильтра, при этом образуется пленка из биогенных элементов и фильтры выходят из строя.

Известкование - применяется, если железо находится в виде сульфатов. Обработка известью приводит к образованию гидроокиси железа, которая осаждается.

Наиболее перспективна многоступенчатая окислительно-сорб-ционная технология обезжелезивания.

Гигиеническое значение воды определяется прежде всего физиологической потребностью в ней человека.

Вода, как воздух и пища, является тем элементом внешней среды, без которого невозможна жизнь. Человек без воды может прожить всего 5--6 сут. Это объясняется тем, что тело человека в среднем на 65% состоит из воды.

К тому же, чем моложе человек, тем выше относительная плотность воды в его организме: 6-недельный эмбрион человека на 95% состоит из воды, а у новорожденных ее количество составляет 75% массы тела. К 50 годам вода составляет 60%. Основая часть воды (70%) сосредоточена внутри клетки, а 30% - это внеклеточная вода, в составе крови и лимфы (7%) и межтканевой (интерстици-алъной) жидкости (23%). Содержание воды в разных тканях организма не одинаково: в костной ткани оно составляет 20% массы, в мышечной - 75%, в соединительной - 80%, в плазме крови - 92%, стекловидном теле - 99%.

В организме лишь незначительная часть воды находится в свободном состоянии. Пластическая функция воды обусловлена тем, что большее ее количество является компонентом макромолекулярных комплексов белков, углеводов и жиров и образует с ними желеподобные клеточные и внеклеточные структуры. В них каждая коллоидная частица благодаря определенным размерам и заряду притягивает к себе молекулы воды, обусловливая структурирование воды, подобное кристаллической решетке и напоминающее лед. Именно поэтому многие клетки переносят замораживание без повреждений.

Физиологическое значение воды. Вода играет в организме человека важную роль. Без воды не происходит ни один биохимический, физиологический и физико-химический процесс обмена веществ и энергии, невозможны пищеварение, дыхание, анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция), синтез белков, жиров, углеводов из чужеродных белков, жиров, углеводов пищевых продуктов. Такая роль воды обусловлена тем, что она является универсальным растворителем, в котором газообразные, жидкие и твердые неорганические вещества создают молекулярные или ионные растворы, а органические вещества находятся преимущественно в молекулярном и коллоидном состоянии. Именно поэтому она принимает непосредственное или косвенное участие практически во всех жизненно важных процессах: всасывании, транспорте, расщеплении, окислении, гидролизе, синтезе, осмосе, диффузии, резорбции, фильтрации, выведении и др.

С помощью воды в клетки организма поступают пластические вещества, биологически активные соединения, энергетические материалы, выводятся продукты обмена. Вода способствует сохранению коллоидального состояния живой плазмы. Вода и растворенные в ней минеральные соли поддерживают важнейшую биологическую константу организма - осмотическое давление крови и тканей. В водной среде создаются необходимые уровни щелочности, кислотности, гидро-ксильных и водородных ионов. Вода обеспечивает кислотно-основное состояние в организме, а это влияет на скорость и направление биохимических реакций. Принимает участие в процессах гидролиза жиров, углеводов, гидролитического и окислительного дезаминирования аминокислот и в других реакциях. Вода - основной аккумулятор тепла, которое образуется в организме в процессе экзотермических биохимических реакций обмена веществ.

Кроме того, испаряясь с поверхности кожи и слизистых оболочек органов дыхания, вода принимает участие в процессах теплоотдачи, т. е. в поддержании температурного гомеостаза. Во время испарения 1 г влаги организм теряет 2,43 кДж (0,6 ккал) тепла.

Потребность организма в воде удовлетворяется за счет питьевой воды, напитков и продуктов питания, особенно растительного происхождения. Физиологическая суточная потребность взрослого человека в воде (при отсутствии физических нагрузок) в регионах с умеренным климатом ориентировочно составляет 1,5-3 л, или 90 л/мес, почти 1000 л/год и 60 000-70 000 л за 60- 70 лет жизни. Это так называемая экзогенная вода.

Определенное количество воды образуется в организме вследствие обмена веществ. Например, при полном окислении 100 г жиров, 100 г углеводов и 100 г белков вырабатывается соответственно 107, 55,5 и 41 г воды. Это так называемая эндогенная вода, ежедневно образующаяся в количестве 0,3 л.

Физиологическая норма потребления воды может колебаться в зависимости от интенсивности обмена веществ, характера пищи, содержания в ней солей, мышечной работы, метеорологических и других условий. Доказано, что на 1 ккал энергозатрат организму необходимо 1 мл воды. То есть для человека, суточные энергозатраты которого составляют 3000 ккал, физиологическая потребность в воде равна 3 л.

С увеличением энергозатрат во время физических нагрузок повышается и потребность человека в воде. Особенно если тяжелый физический труд выполняют в условиях повышенной температуры, например в мартеновских цехах, на доменном производстве, на поле в жару. Тогда потребность в питьевой воде может возрасти до 8-10 и даже 12 л/сут. Кроме того, потребность в воде изменяется при определенных патологических состояниях. Например, она возрастает при сахарном и несахарном диабете, гиперпа-ратиреозе и т. п. В таком случае количество воды, употребляемое человеком в течение месяца, составляет 30 л, в течение года - 3600 л, за 60-70 лет - 216 000 л.

Поддержание водного баланса в организме человека предусматривает не только поступление и распределение воды, но и ее выведение. В состоянии покоя вода выводится через почки - с мочой (почти 1,5 л/сут), легкие - в парообразном состоянии (приблизительно 0,4 л), кишечник - с фекалиями (до 0,2 л). Потери воды с поверхности кожи, которые в значительной мере связаны с терморегуляцией, изменяются, но в среднем составляют 0,6 л. Таким образом, из организма человека в состояния покоя ежесуточно в среднем выводится 2,7 л воды (с колебаниями от 2,5 до 3,0 л). При некоторых патологических состояниях и физической нагрузке выделение воды усиливается и соотношение путей выведения, приведенное выше, изменяется. Например, при сахарном диабете усиливается выделение воды через почки - с мочой, при холере - через пищеварительный тракт, во время работы в горячих цехах - через кожу - с потом.

Человек остро реагирует на ограничение или полное прекращение поступления воды в организм. Обезвоживание - чрезвычайно опасное состояние, при котором нарушается большинство физиологических функций организма. Большие потери воды сопровождаются выделением значительного количества макро- и микроэлементов, водорастворимых витаминов, что усугубляет негативные последствия обезвоживания для здоровья и жизни человека.

В случае обезвоживания организма усиливаются процессы распада тканевых белков, жиров и углеводов, изменяются физико-химические константы крови и водно-электролитного обмена. В центральной нервной системе развиваются процессы торможения, нарушается деятельность эндокринной и сердечно-сосудистой систем, ухудшается самочувствие, снижается трудоспособность и т. п. Четкие клинические признаки обезвоживания появляются, если потери воды составляют 5-6% массы тела. При этом учащается дыхание, наблюдаются покраснение кожи, сухость слизистых оболочек, снижение артериального давления, тахикардия, мышечная слабость, нарушение координации движения, парестезии, головная боль, головокружение. Потери воды, равные 10% массы тела, сопровождаются значительным нарушением функций организма: повышается температура тела, заостряются черты лица, ухудшаются зрение и слух, кровообращение, возможен тромбоз сосудов, развивается анурия, нарушается психическое состояние, возникает головокружение, коллапс.

Потеря воды на уровне 15-20% массы тела смертельна для человека при температуре воздуха 30 °С, на уровне 25% - при температуре 20-25 °С.

Изложенное выше убедительно свидетельствует о том, что вода является одним из самых ценных даров природы. И нельзя не вспомнить выражение восхищения водой французского писателя Антуана де Сент-Экзюпери. Самолет героя его повести "Планета людей" потерпел катастрофу во время полета над пустыней, а сам летчик пережил предсмертную агонию от обезвоживания и, увидев живительную влагу, почувствовал невероятную радость: "Вода! В тебе нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать. Тобою наслаждаешься, не зная, что это такое. Нельзя сказать, что ты нужна для жизни, ты - сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже распрощались. .. ты самое большое богатство на свете".

В то же время в случае употребления некачественной воды создается реальная опасность развития инфекционных и неинфекционных заболеваний. Статистика ВОЗ свидетельствует, что почти 3 млрд населения планеты пользуются недоброкачественной питьевой водой. Из более чем 2 тыс. болезней техногенного происхождения 80% возникают вследствие употребления питьевой воды неудовлетворительного качества. По этой причине ежегодно 25% населения мира рискуют заболеть, приблизительно каждый десятый житель планеты болеет, почти 4 млн детей и 18 млн взрослых умирают. Считается, что из 100 случаев онкологических заболеваний от 20 до 35 (особенно толстой кишки и мочевого пузыря) обусловлены употреблением хлорированной питьевой воды. Именно поэтому чрезвычайно важны гигиеническая роль воды и ее значение для профилактики инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Состав природной воды. Вода является одним из загадочных явлений природы, без нее невозможна наша жизнь. И хотя люди издавна селились возле источников, использовали воду для удовлетворения питьевых нужд, в быту, в промышленности и сельском хозяйстве, знали о ее величайшей ценности, все-таки и поныне нет еще окончательного ответа на вопрос: "Что же это за феномен - вода?".

Из курса химии известно, что вода является простым соединением, которое состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Обозначается формулой Н20 и имеет молекулярную массу 18. Результаты исследований, проведенных в последнее время, свидетельствуют, что вода имеет более сложное строение, молекулы воды могут быть и тяжелыми, если в их состав входят изотопы водорода с атомной массой 2 и 3 (дейтерий и тритий) и кислорода с атомной массой 17 и 18. И хотя в природной воде количество более тяжелых атомов (нуклидов) по сравнению с обычными очень незначительно и относительная плотность воды, состоящей из изотопов, невелика, этим обеспечивается ее чрезвычайное разнообразие: ныне известно 42 разновидности. Кроме того, вода имеет сложное кристаллическое строение, то есть является структурированной.

Каждая молекула воды в целом электрически нейтральна, но в ней существует перераспределение зарядов: та сторона, где размещен атом кислорода, более отрицательна, а та, где атомы водорода, - более положительна. Возникает так называемый дипольный момент. Две соседние молекулы притягиваются друг к другу за счет электростатических сил; между ними возникает водородная связь. При комнатной температуре каждая молекула воды образует временные связи с 3-4 соседними молекулами. Формируется своеобразная кристаллическая решетка, в которой старые водородные связи постоянно разрушаются и одновременно возникают новые.

С физико-химической точки зрения природная вода представляет собой сложную дисперсную систему, в которой в качестве дисперсной среды выступает вода, а в качестве дисперсной фазы - газы, минеральные и органические вещества, живые организмы. Химические соединения в воде ведут себя по-разному. Некоторые почти не растворяются, образуя взвешенные вещества, суспензии и эмульсии. Другие растворяются, но в различной степени. Среди минеральных солей наиболее растворимы хлориды, сульфаты и нитраты щелочных и щелочноземельных металлов. Неорганические вещества (соли, кислоты, основания) способны в воде диссоциировать на катионы металлов (Na+, K+, Са2+, Mg2+) или водорода (Н+) и анионы кислотных остатков (CI", SO 2~, НСО ~, СО3), или гидроксильные анионы ОН", образуя ионные растворы. Простые органические соединения (мочевина, глюкоза и другие сахара), растворяясь в воде, находятся в виде молекулярных растворов.

Сложные органические вещества (белки, углеводы, жиры) образуют коллоиды. В воде растворены некоторые газообразные вещества: кислород (02), углерода диоксид (С02), сероводород (H2S), водород (Н2), азот (N2), метан (СН4) и др.

Кроме макроэлементов (натрия, калия, кальция, магния, азота, серы, фосфора, хлора и т. п.) в воде обнаружено 65 микроэлементов1 (железо, медь, цинк, марганец, кобальт, селен, молибден, фтор, йод и т. п.). Они содержатся

Микроэлементы - это химические элементы, которые содержатся в тканях человека, животных и растений в концентрациях 1:100 000 (или 0,001%, или 1 мг на 100 г массы) и менее. Среди микроэлементов различают эссенциальные, т. е. жизненно необходимые (железо, йод, медь, цинк, кобальт, селен, молибден, фтор, марганец, хром и т. п.), условно эссенциальные (мышьяк, бор, бром, литий, никель, кремний, ванадий и т. п.) и токсические (алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут, талий и т. п.). Эссенциальные микроэлементы (биомикроэлементы) входят в состав биологически активных соединений: ферментов, гормонов, витаминов, которые играют важную роль в процессах дыхания, обмена веществ, нейрогуморальной регуляции, иммунологической защиты, окислительно-восстановительного гомеостаза, кроветворения, размножения и т. п.), также в тканях животных и растений в концентрациях, равных тысячным долям процента и меньше.

Гигиеническое значение микроэлементов определяется биологической ролью многих из них, поскольку они не только принимают участие в минеральном обмене, но и заметно влияют на общий обмен как катализаторы биохимических процессов. Доказано биологическое значение для животных и растений около 20 микроэлементов. В физиологии человека исследована роль 14 из них.

Химические вещества в воде водоемов могут быть разного происхождения: как природного, связанного с условиями формирования водоемов, так и техногенного, обусловленного поступлением со сточными водами промышленных предприятий и стоками с сельскохозяйственных полей.

Кроме того, в воде содержатся микроорганизмы - бактерии, вирусы, грибы, простейшие, гельминты. С экологической точки зрения различают ауто- и аллохтонную микрофлору водоемов. Аутохтонная, или водная, группа состоит из микроорганизмов, живущих и размножающихся в воде. Водоемы для них являются естественной средой обитания. Состав аутохтонной микрофлоры незагрязненных водоемов относительно стабилен и характерен для каждого отдельного водоема и играет положительную роль в круговороте веществ в природе, в процессах самоочищения водоемов и поддержания биологического равновесия. Аллохтонная группа состоит из микроорганизмов, поступающих с различными загрязнениями (сточными водами, выделениями людей и животных). Следовательно аллохтонная микрофлора играет отрицательную роль.

Однако опасность для здоровья человека отдельных ее представителей не одинакова. Среди аллохтонных микроорганизмов могут встречаться как сапрофитные, т. е. нормальные, обитатели тела человека, так и условно патогенные и даже патогенные, т. е. возбудители инфекционных болезней. Аллохтонные микроорганизмы в водоеме практически не размножаются и со временем отмирают, так как условия водоема не являются их естественной средой обитания. Длительно может сохраняться аллохтонная микрофлора, если одновременно в водоем попал и тот субстрат, в котором она до этого находилась (фекалии, мокрота и др.).

Помимо огромного физиологического значения воды, она только тогда удовлетворяет современным требованиям, если ее использование не сопровождается отрицательным, а тем более вредным, влиянием на здоровье человека. Влияние недоброкачественной воды на здоровье населения может проявляться по-разному: 1) в виде инфекционных заболеваний и инвазий; 2) неинфекционных заболеваний химической этиологии, в том числе эндемических; 3) неприятных психических ощущений, вызванных плохими органолептическими свойствами воды, иногда достигающих такой силы, что люди отказываются ее пить. Именно в предупреждении таких отрицательных последствий для здоровья населения состоит гигиеническое, в том числе эпидемическое и эндемическое значение воды.

Эпидемическое значение воды. Роль воды в механизме передачи возбудителей кишечных инфекций, развития эпидемий и пандемий человечество осознало за долго до открытия патогенных микроорганизмов. Тем не менее, сегодня эта проблема остается весьма актуальной, несмотря на распространение централизованного водоснабжения населенных пунктов и усовершенствование методов обеззараживания. Поэтому при решении вопросов по обеспечению населения водой прежде всего необходимо предотвратить появление и распространение возбудителей инфекционных болезней, способных передаваться через воду. Это достигается постоянным обеспечением населения доброкачественной водой в достаточном количестве.

При нарушении тех или иных гигиенических требований и санитарных правил как во время организации водоснабжения населенного пункта, так и при дальнейшей эксплуатации водопровода, может возникнуть чрезвычайно опасная, даже катастрофическая, ситуация - вспышка водной эпидемии, когда инфекционное заболевание одновременно передается сотням и тысячамлюдей.

Наиболее массовые водные эпидемии с тяжелейшими последствиями (нарушения общественного здоровья) связаны с возможностью распространения с водой возбудителей кишечных инфекций, которым свойствен фекально-оральный механизм передачи. Доказана возможность распространения через воду возбудителей холеры, брюшного тифа, паратифов А и В, сальмонеллеза, шигеллеза, эшерихиоза, лептоспироза, туляремии, бруцеллеза. В источниках водоснабжения нередко обнаруживают вирусы эпидемического гепатита (болезни Боткина), ротавирусного гастроэнтерита, аденовирусы и энтеровирусы (полиомиелита, Коксаки и ECHO). Приводим предложенную экспертами ВОЗ классификацию инфекционных болезней, в механизме передачи которых принимает участие вода. /. Болезни, возникающие вследствие использования загрязненной воды для питьевых нужд.

1. Кишечные инфекции (ведущий механизм передачи - фекально-оральный):

А) бактериальной природы: холера, брюшной тиф, паратифы А и В, дизентерия, колиэнтерит, сальмонеллез;

Б) вирусной этиологии: вирусный эпидемический гепатит А, или болезнь Боткина, вирусный гепатит Е, полиомиелит и другие энтеровирусные инфекции, в частности Коксаки и ECHO (эпидемическая миалгия, ангина, гриппоподобные и диспепсические расстройства, серозный менингоэнцефалит), ротавирусные болезни (гастроэнтерит, инфекционный понос);

В) протозойной этиологии: амебная дизентерия (амебиаз), лямблиоз.

2. Инфекции дыхательных путей, возбудители которых иногда могут распространяться фекально-оральным путем:

А) бактериальной природы (туберкулез);

Б) вирусной этиологии (аденовирусные инфекции, в частности ринофарингит, фарингоконъюнктивальная лихорадка, конъюнктивит, ринофаринготонзиллит, ринит).

3. Инфекции колеи и слизистых оболочек, которые могут иметь фекально-оральный механизм передачи (сибирская язва).

4. Кровяные инфекции, для которых возможен фекально-оральный механизм передачи (Ку-лихорадка).

5. Зооантропонозы, которые могут распространяться фекалъно-оральным путем (туляремия, лептоспироз и бруцеллез).

6. Гельминтозы:

А) геогельминтозы (трихоцефалез, аскаридоз, анкилостомидоз);

Б) биогельминтозы (эхинококкоз, гименолепидоз).

II. Болезни кожи и слизистых оболочек, возникающие вследствие контакта с загрязненной водой: трахома, проказа, сибирская язва, контагиозный моллюск, грибковые заболевания (эпидермофития, микозы и др.).

III. Заболевания, которые вызывают гельминты, живущие в воде (шистосомоз, дракункулез, или ришта).

IV. Трансмиссивные инфекции, возбудителей которых распространяют насекомые-переносчики, размножающиеся в воде (малярия, желтая лихорадка).

История знает много примеров эпидемий, вспыхнувших вследствие потребления загрязненной патогенными микроорганизмами воды из водоемов и водопроводов. Наиболее ярко роль водного фактора в распространении инфекционных заболеваний проявилась во время эпидемии холеры, которая в Лондоне в 1854 г. была впервые признана водной. Но наиболее массовые эпидемии кишечных инфекций зарегистрированы во второй половине XIX ст., что совпало с периодом бурного строительства водопроводов. Первые водопроводы, в которых преимущественно использовали воду из поверхностных водоемов, иногда не улучшали, а, наоборот, ухудшали санитарное состояние населенных пунктов. Это объясняется как нехваткой очистных сооружений на водопроводе, так и загрязнением водоемов из-за концентрации населения в городах. Вследствие этого возникли эпидемии брюшного тифа в Гамбурге и Лондоне, холеры - в Петербурге, в Ростове-на-Дону, других населенных пунктах.

Классические водные эпидемии описал выдающийся эпидемиолог профессор Л.В. Громашевский. Так, весной 1926 г. в Ростове-на-Дону вспыхнула острая водная эпидемия брюшного тифа. В то время в городе функционировало централизованное водоснабжение. Артезианскую воду подавали из подземных каптажных галерей. В результате разрыва канализационной сети нечистоты просочились в почву в радиусе 20 м и попали в подземные каптажные галереи. Сразу же после этого почти 20 тыс. человек обратились за медицинской помощью по поводу кишечных расстройств неясной этиологии. А еще через 2-3 нед резко увеличилась заболеваемость брюшным тифом (рис. 1). В период пика эпидемии заболели почти 2 тыс. человек. В дальнейшем уровень заболеваемости брюшным тифом снизился, однако превышал спорадический на протяжении лета, вплоть до сентября.

Хроническая водная эпидемия холеры была зарегистрирована в начале XXст. в Санкт-Петербурге. Неполная обеспеченность города централизованным водоснабжением и канализацией, отсутствие обеззараживания воды на водопроводе привели к тому, что завезенная в 1908 г. холера стала в Санкт-Петербурге перманентной. Уровень смертности от нее в период до 1909 г. составлял 80 на 10 тыс. населения. Городские власти были вынуждены в 1909 г. внедрить на водопроводе очистные сооружения и обеззараживание воды хлором, благодаря чему смертность от холеры снизилась почти вдвое и составляла 45 на 100 тыс. населения. Ситуация значительно улучшилась после 1922 г., когда был кардинально реконст-

Рис. 1. Кривая заболеваемости брюшным тифом в Ростове-на-Дону в 1924-1927 гг.(по Л.В. Громашевскому, 1949)

Руирован водопровод и центральное водоснабжение охватило весь город. Уровень заболеваемости сразу снизился почти втрое (до 15 на 10 тыс. населения).

В современных условиях на пути распространения инфекционных болезней водным путем существует много препятствий: сооружения для очистки и обеззараживания сточных вод перед их сбрасыванием в водоемы; процессы самоочищения водоемов; сооружения для очистки и обеззараживания воды на водопроводных станциях. Казалось бы, есть все возможности для ликвидации распространения инфекционных болезней водным путем, однако этого не удается достичь на протяжении многих лет. Сейчас в мире инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, превышает 500 млн случаев в год. По данным ВОЗ, ежегодно вследствие низкого качества питьевой воды погибают почти 5 млн человек.

В Украине с 1992 по 1996 г. зарегистрировано 29 вспышек острых кишечных инфекций, из которых 12 вызваны Sh. flexneri, 10 - S. thyphi, 5 - возбудителями вирусного гепатита А. По одной вспышке вызвано возбудителями »S"A. sonnei и патогенными Е. coli. При этом заболели 7401 человек, причем наиболее часто регистрировалось поражение вирусом гепатита А - 5306 человек. В 1997 г. было зарегистрировали 8 водных вспышек, в 1998 г. - 12.

Следует подчеркнуть, что полностью устранить риск возникновения кишечных инфекций невозможно, так как они могут распространяться не только через воду, но и через загрязненную пищу, руки, переноситься мухами и т. п. Вследствие этого поддерживается резервуар больных и носителей инфекции и спорадический уровень заболеваемости. Однако статистические данные убедительно свидетельствуют, что организация рациональной системы водоснабжения, очистки и обеззараживания воды на водопроводах способствует снижению заболеваемости населения кишечными инфекциями в 8-12 раз.

Распространение инфекционных болезней через воду теоретически и практически возможно только при наличии одновременно трех условий.

ТАБЛИЦА 1 Сроки выживания микроорганизмов в воде (Н.М. Милявская, 1947), сут

Во-первых, возбудители должны попасть в источник водоснабжения. При современном развитии канализации в населенных пунктах и постоянном наличии инфекционных больных и бактерионосителей (1-2% населения) эта угроза существует всегда.

Сроки выживания патогенной микрофлоры в воде зависят от ряда факторов. Вода, по сравнению с другими объектами окружающей среды, такими, как почва и воздух, является более благоприятной средой для жизнедеятельности патогенных бактерий и вирусов. Длительность выживания увеличивается вследствие способности некоторых микроорганизмов (например, бацилл сибирской язвы, ботулизма и др.) при попадании во внешнюю среду образовывать споры как форму сохранения вида. У других патогенных микроорганизмов (например, микобактерии туберкулеза и лепры) повышенная устойчивость обеспечивается за счет высокого содержания липидов (25-40%) в бактериальной клетке. Важную роль играет и количество микроорганизмов, которое попало в воду. Чем выше исходная доза загрязнения, тем продолжительнее сроки выживания микробов в воде. Выживанию патогенных микроорганизмов способствует одновременное попадание в водоем биологического субстрата, являющегося естественной средой их обитания, т. е. фекалий, мочи, мокроты, остатков трупов животных и т.п. Сохранению возбудителей способствует низкая и даже минусовая температура без периодического замораживания и оттаивания. Большое значение имеют особенности водоема, антагонизм его сапрофитной микрофлоры и разнообразных гидробионтов, уровень техногенного химического загрязнения воды, комплекс гидрологических и метеорологических факторов.

В-третьих, возбудители инфекционных болезней должны попасть в организм человека с питьевой водой. Это условие может реализоваться при нарушении технологии очистки и обеззараживания воды или правил эксплуатации водопровода. В частности, в случае загрязнения источника воды на участке водозабора вследствие отведения неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в поверхностные водоемы, проникновения воды из расположенных выше горизонтов (поверхностных водоемов, верховодки, грунтовых вод) в межпластовые воды при нарушении герметичности водонепроницаемого перекрытия, несоблюдения режима очистки и обеззараживания на водопроводных станциях, неудовлетворительного санитарно-технического состояния водопроводной и канализационной сетей, неправильного устройства и эксплуатации водоразборных колонок и т. п.

Для загрязнения воды в водопроводной сети при централизованном водоснабжении необходимые три условия:

1) нарушение герметичности водопроводных труб;

2) образование вакуума в трубах;

3) наличие источника загрязнения вблизи участка нарушения герметичности водопроводных труб.

Кроме того, инфицирование возможно при использовании для питья и хозяйственно-бытовых нужд воды из технического водопровода, из цистерн, баков и т. п. Заражение энтеропатогенной микрофлорой может произойти и в случае заглатывания воды во время купания в поверхностных водоемах или употребления в пищу грязных овощей, выросших на полях, орошаемых речной водой. Врачу медико-профилактической специальности для выбора правильной тактики во время разработки профилактических мероприятий и контроля за их соблюдением, нужно четко знать не только перечисленные выше условия загрязнения воды, но и признаки водных эпидемий.

Основным из них является одновременное появление большого количества больных с кишечными инфекциями, т. е. резкое повышение заболеваемости населения, так называемая эпидемическая вспышка. К тому же болеют люди, которые пользовались либо одним водопроводом (если нарушен процесс обеззараживания на водопроводной станции), или одной веткой водопроводной сети (если загрязнение воды произошло в сети), или одной колонкой (так называемая колонковая эпидемия в случае загрязнения воды в колонке), или одним шахтным колодцем. Заболеваемость длительное время удерживается на высоком уровне, по мере загрязнения воды и употребления ее населением. После проведения комплекса противоэпидемических мероприятий (ликвидации очага загрязнения, дезинфекции водопроводных сооружений, санации колодца и т. п.) вспышка угасает, заболеваемость резко снижается, кривая инфекционной заболеваемости падает.

Однако заболеваемость остается повышенной (более высокой, чем спорадический уровень) еще некоторое время, т. е. наблюдается так называемый эпидемический шлейф. Это вызвано появлением во время вспышки эпидемии большого количества новых потенциальных источников инфекции (больных и носителей) и активизацией других путей распространения патогенных микроорганизмов от этих источников - контактно-бытовых, через загрязненные руки, детские игрушки, предметы ухода, продукты питания или живыми переносчиками (мухами) и т. п.

Кривая заболеваемости инфекционными болезнями, которые вызваны недоброкачественной водой, имеет одно-, двух-, трехгорбый или иной характер, что связано с инкубационным периодом. Например, инкубационный период при гастроэнтероколите эшерихиозной и сальмонеллезной этиологии составляет 1-3 сут, при холере - 1-5 сут, при дизентерии - 1-7 сут, при паратифах А и В - 7-14 сут, при брюшном тифе - 14-21 сут, при вирусном гепатите А и Е - 30 сут и более и т. п. Поэтому прежде всего будут регистрироваться заболевания с коротким инкубационным периодом (например, гастроэнтеро-колиты) и лишь потом - с длительным (паратифы А и В, брюшной тиф, вирусный гепатит А и т. п.).

Эндемическое значение воды. Массовые заболевания населения инфекционной природы - наиболее угрожающее, однако не единственное негативное последствие употребления недоброкачественной воды. Массовые поражения могут иметь неинфекционную природу, т. е. их причиной может быть наличие в воде химических - как минеральных, так и органических, примесей.

Проблема влияния химического состава воды на здоровье населения давно интересовала ученых, однако первые научно обоснованные представления об этом появились лишь в начале XX ст.

Весомый вклад в развитие этих представлений принадлежит русским и украинским ученым. Выдающиеся почвоведы, геохимики и биогеохимики В.И. Вернадский и А.П. Виноградов при изучении микроэлементного состава почв в различных регионах бывшего Советского Союза отметили, что в некоторых местностях содержание тех или иных химических элементов почвы или слишком высоко, или, наоборот, слишком мало. Недостаток или избыток тех или иных элементов в почве приводил к недостатку или избытку их в воде поверхностных или подземных водоемов, которые формируются на этой территории, а вследствие этого - ив питьевой воде. Кроме того, аномально высокое или низкое содержание химического элемента наблюдалось и в пищевых продуктах растительного и животного происхождения. Это определенным образом влияло на здоровье людей, постоянно проживающих в данной местности, - у них зарегистрированы болезни, которые в других регионах не выявлялись.

Такие местности назвали биогеохимическими провинциями, а регистрировавшиеся там болезни-геохимическими эндемиями, или эндемическими заболеваниями. В табл. 2 обобщена информация о наиболее распространенных эндемических болезнях, ареалах их распространения, причинах и основных клинических проявлениях. Существуют также ртутные (Горный Алтай), сурьмяные (Ферганская долина), медно-цинковые (Баймакская область), медные (Урал, Алтай, Донецкая обл. Украины, Узбекистан), кремниевые (Чувашия, Придунайские районы Болгарии и Югославии), хромовые (Северный Казахстан, Азербайджан) и другие биогеохимические провинции.

Среди упомянутых эндемических заболеваний особенно тесно связаны с употреблением воды эндемический флюороз, эндемический кариес, водно-нитратная метгемоглобинемия и эндемический зоб.

ТАБЛИЦА 2 Эндемические болезни и их характеристика

Продолжение табл. 2

1 Микроэлементозы - патологические состояния, вызванные недостатком (гипомикроэлементоз), избытком (гипермикроэлементоз) или дисбалансом микроэлементов в организме. Эндемические болезни, обусловленные избытком или недостатком того или иного микроэлемента, или дисбалансом нескольких микроэлементов в почве, воде и продуктах питания, являются природными экзогенными микроэлементозами.

2 Гигиенические нормативы содержания в питьевой воде приведены в табл. 5, 6.

Известно, что фтор так же, как и другие биомикроэлементы, является эссенциальным1 фактором с параболической дозоэффектной зависимостью, наличием диапазона биологического оптимума и возможностью развития гипо-или гипермикроэлементоза при условии недостаточного или избыточного поступления в организм человека. Суточная потребность во фторе составляет 3,2-4,2 мг, из которых от 70 до 85% поступает с питьевой водой. Именно этим фтор отличается от других микроэлементов, 70-85% суточной потребности которых почти всегда покрывается за счет пищевых продуктов. Избыточное поступление фтора в организм вызывает эндемический флюороз, недостаточное - способствует развитию кариеса.

В большинстве случаев в поверхностных слоях почвы природное содержание фтора низкое. Поэтому его концентрация в воде поверхностных водоемов не превышает 0,7 мг/л и составляет 0,5-0,6 мг/л. При этих условиях поступление фтора в организм с питьевой водой (3 л/сут) является недостаточным для формирования фторапатитов, укрепляющих кристаллические решетки гидрооксиапа-титов, из которых почти на 97% сформирована эмаль зуба. Прочность эмали снижается. Она становится проницаемой для молочной кислоты, образующейся в ротовой полости из углеводов пищи. Это приводит к активизации процесса вымывания кальция из эмали, т. е. деминерализация превалирует над реминера-лизацией. Эмаль становится еще менее прочной, проницаемой не только для молочной кислоты, но и для протеолитических ферментов микроорганизмов ротовой полости. Начинается разрушение органической части эмали, а впоследствии и дентина, развивается их деструктивное поражение, получившее название кариеса.

В то же время в ряде регионов подземные воды содержат фтор в высоких концентрациях. Так, в воде Бучакского водоносного горизонта, который формируется во фторсодержащих горных породах, концентрация фтора превышает 1,5 мг/л и достигает иногда 12 мг/л. Именно это стало причиной эндемического флюороза в Бучакской биогеохимической провинции (Полтавская область Украины). Избыточное поступление фтора, который является сильным окислителем и вследствие этого, как и другие галогены, - протоплазматиче-ским ядом, приводит к инактивации ферментных систем одонтобластов - клеток, которые отвечают за процессы реминерализации зубов. В первой стадии флюороза наблюдаются фарфоро-, мелоподобные пятна на симметричных резцах, во второй - они пигментируются, окрашиваясь в желто-коричневый цвет. В третьей стадии появляются эрозии эмали, разрушается коронка зуба, становится неправильным прикус. При постоянном потреблении питьевой воды с высоким содержанием фтора может развиться даже флюороз скелета (генерализованный остеосклероз, оссификация связок, особенно межреберных, хрящей), что приводит к ограничению подвижности. При этом могут поражаться нервная система и внутренние органы (сердце, почки, печень и т. п.).

Первые случаи водно-нитратной метгемоглобинемии у младенцев описал в 1945 г. Comli. У детей, находившихся на искусственном вскармливании обнаружили акроцианоз, одышку, тахикардию и другие признаки гипоксии.

Эссенциальность фактора - это специфичность его участия в прямых метаболических процессах, необходимых для выживания данного организма и его потомства.

Было установлено, что питательную смесь разводили водой с высоким содержанием нитратов. В 1949-1950 гг. случаи водно-нитратной метгемоглобине-мии описал Uolton в США. За этот период зарегистрировано 278 случаев болезни, из них 39 - смертельных.

Со временем было доказано, что водно-нитратная метгемоглобинемия диагностирована, как правило, у детей раннего возраста при искусственном вскармливании питательными смесями, приготовленными на воде с высокой концентрацией нитратов (свыше 45 мг/л) и нитритов.

Нитраты не относятся к метгемоглобинобразователям, однако поступая в пищеварительный канал с водой, они под воздействием кишечной микрофлоры восстанавливаются в нитриты. Последние поступают в кровь и блокируют гемоглобин путем образования метгемоглобина (MtHb), который не способен вступать в обратимую реакцию с кислородом и переносить его. Таким образом, чем больше гемоглобина превратилось в метгемоглобин, тем меньше кислородная емкость крови. Метгемоглобин в 300, а по некоторым данным, - в 500 раз, более стойкий по степени диссоциации в сравнении с оксигемогло-бином. Метгемоглобин, в отличие от оксигемоглобина, сам не диссоциирует. В случае его накопления снижается насыщение артериальной крови кислородом, развивается гемический тип гипоксии, возникает кислородное голодание. Если количество метгемоглобина превышает 50% общего количества гемоглобина, организм может погибнуть от гипоксии центральной нервной системы.

Во всех упомянутых случаях, когда болели младенцы, взрослые оставались здоровыми. Выяснилось, что в их крови метгемоглобин не накапливается вследствие разрушения метгемоглобинредуктазой эритроцитов, т. е. происходит быстрое восстановление гемоглобина. У малышей, особенно первого года жизни, наблюдается дефицит метгемоглобиновой редуктазы, что приводит к накоплению метгемоглобина. Именно поэтому чем младше ребенок, тем тяжелее протекает болезнь. Кроме того, у детей грудного возраста, особенно страдающих диспепсией, восстановление нитратов в пищеварительном канале происходит более активно, чему способствует низкая кислотность желудочного сока. К тому же фетальный гемоглобин новорожденных имеет большее сродство к нитратам, чем гемоглобин взрослого человека. >

В норме у детей старшего возраста и взрослых уровень метгемоглобина в крови не превышает 1-2%. При поступлении нитратов в организм взрослых в избыточных, однако не очень высоких дозах, концентрация метгемоглобина повышается незначительно, поскольку метгемоглобиновая редуктаза эритроцитов разрушает его. Это почти не сказывается на состоянии здоровья, однако у пациентов с анемией или сердечно-сосудистыми заболеваниями могут усилиться проявления гипоксии. В то же время при поступлении больших количеств нитратов и у взрослых может развиться острое отравление1.

Допустимая суточная доза нитратов, по данным экспертов ВОЗ, составляет 5 мг на 1 кг массы тела, или 350 мг для человека с массой тела 70 кг. При концентрации нитратов в воде на уровне гигиенического норматива (45 мг/л) в течение суток с 3 л воды в организм человека может поступить 135 мг нитратов. Острое отравление у взрослых наблюдается при поступлении 1-4 г нитратов. Доза 8 г нитратов может привести к гибели человека, а доза 13-14 г является абсолютно смертельной.

У детей раннего возраста вследствие отсутствия метгемоглобинредуктазы происходит накопление метгемоглобина в крови, и когда его количество достигает 10%, появляются клинические признаки метгемоглобинемии: акроцианоз, одышка, тахикардия. При тяжелых формах заболевания (содержание метгемоглобина до 30%) развиваются судороги, дыхание Чейна-Стокса и наступает смерть. Очень тяжелая форма метгемоглобинемии развивается в случае, если концентрация метгемоглобина в крови достигает 30-40%.

Однако повышенное содержание нитратов в воде опасно для здоровья не только детей, но и взрослых. Это связано с ролью нитратов в синтезе нитроз-аминов и нитрозамидов. Синтез происходит вследствие превращения нитратов в нитриты и взаимодействия последних с алифатическими и ароматическими аминами как в окружающей среде (в воде водоемов, почве, растениях), так и в организме человека (пищеварительном канале). Нитрозамидам и нит-розаминам (нитрозодиметиламин, нитрозодиэтиламин, нитрозодифениламин) свойственно мутагенное и канцерогенное действие.

Большое количество возможных источников поступления нитрозаминов, нитрозамидов и их предшественников нитратов в водоемы хозяйственно-питьевого назначения, возможность их синтеза из нитратов в воде водоемов и пищеварительном канале, высокая растворимость и значительная стабильность делают питьевую воду одним из основных путей поступления нитрозамидов в организм человека. Поэтому повышенное содержание нитратов в воде способствует повышению онкологической заболеваемости населения.

С составом питьевой воды часто связывают эндемию зоба - болезни, которая сопровождается увеличением щитовидной железы. Длительное время ее этиология оставалась неизвестной, хотя для лечения этой болезни издавна успешно применяли морские водоросли и соль. В средине XIX ст. французские врачи Прево и Шатен высказали мнение, что причиной развития эндемического зоба является дефицит йода в рационе населения, и предложили йодную профилактику. Они доказали, что эндемический зоб поражает население биогеохимических провинций, где наблюдается недостаточное количество йода во всех элементах биосферы - почве, воздухе, воде, растениях, организме домашних животных.

Патогенез эндемического зоба, в основе которого лежат нарушения функции щитовидной железы вследствие дефицита йода, является сложным. Он тесно связан с нарушением синтеза тиреоидных гормонов, угнетением тиреотропной функции гипофиза и секреторной активности щитовидной железы. В тяжелых случаях и без лечения развивается симптомокомплекс, подобный гипотиреозу, с отставанием в физическом и умственном развитии, кретинизмом.

Суточный баланс йода, по А.П. Виноградову, такой: 70 мкг должно поступать с пищей растительного происхождения, 40 мкг - с мясной пищей, 5 мкг - с воздухом, 5 мкг - с водой, т. е. в сумме 120 мкг/сут. На сегодня известно, что физиологическая суточная потребность в йоде несколько выше и составляет 150-200 мкг. Отмечена обратная корреляция между содержанием йода в воде источников, частотой и тяжестью течения болезни.

В то же время использование для питья воды с содержанием йода свыше 100 мкг/л может способствовать снижению уровня и даже ликвидации заболеваемости эндемическим зобом.

Таким образом, низкое содержание йода в питьевой воде и продуктах питания является непосредственной причиной заболеваемости населения эндемическим зобом. Количество йода в местных пищевых продуктах коррелирует с его количеством в воде поверхностных и подземных источников водоснабжения. Вследствие этого низкая концентрация йода в воде становится своеобразным индикатором его уровня в объектах окружающей среды и сигналом возможности возникновения зобной эндемии. Кроме того, было доказано, что повышенная жесткость воды в эндемичных районах способствует развитию эндемического зоба, так как ухудшает всасывание йода в пищеварительном канале.

Существенное влияние на возникновение в условиях недостатка йода эндемического зоба оказывает дисбаланс других макро- и микроэлементов. Установлено, что высокие концентрации кальция в воде в эндемичных по зобу регионах стимулируют, повышают функцию щитовидной железы, способствуя развитию наиболее тяжелой узловой, коллоидной формы эндемического зоба. Кроме того, малое количество калия в суточном рационе в условиях йодной недостаточности также способствует функциональному возбуждению щитовидной железы, но при этом развивается паренхиматозная форма эндемического зоба. Избыточное количество марганца способствует угнетению функции щитовидной железы, механизм которого состоит в блокировании ферментов, принимающих участие в превращении неорганического йода в органическую, но не активную форму - дийодтиронин. Кроме того, замедляется дальнейшая трансформация дийодтиронина в активную форму - тироксин.

Кроме фтора и йода, еще некоторые микроэлементы в концентрациях, наблюдающихся в природной воде некоторых биогеохимических провинций, могут отрицательно влиять на здоровье. Например, в биогеохимических провинциях с повышенным содержанием стронция в воде глубоких подземных горизонтов, используемой для питья, у детей обнаружены нарушения развития костной ткани, в частности задержка прорезывания зубов, позднее закрытие родничков. Также замечено уменьшение удельного веса детей младшего школьного возраста с гармоничным морфофункциональным развитием. Патогенез указанных нарушений связан с известным в биохимии фактом конкурентных отношений стронция и кальция во время их распределения в организме, в частности в костной системе. Аналогичным является и патогенез эндемической уровской болезни, которая наблюдается у жителей Забайкалья и других районов Юго-Восточной Азии.

В середине XIX ст. среди населения одного из городов Силезии появились массовые заболевания, получившие название "копытной" болезни в связи с характерными наростами на стопах. Со временем было диагностировано хроническое отравление мышьяком. Копытная болезнь возникала у людей вследствие длительного употребления артезианской воды, которая в процессе формирования водоносного горизонта контактировала с арсенопиритом и содержала мышьяк в концентрации 1-2,2 мг/л.

Гигиеническое значение техногенного загрязнения воды химическими веществами. Отдавая должное эндемическому значению воды, следует четко понимать, что сегодня еще более угрожающим здоровью людей является техногенное загрязнение водоемов химическими веществами вследствие сбрасывания неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий, поверхностного стока с сельскохозяйственных угодий, территорий свалок промышленных отходов и т. п. Попадание в воду токсических веществ даже в небольших количествах может представлять опасность для здоровья отдельного человека и населения в целом, вплоть до возникновения массовых отравлений. Это обусловлено тем, что химические вещества, загрязняющие воду водоемов, не задерживаются современными очистными сооружениями водопроводных станций.

Вероятность негативного воздействия повышается при загрязнении воды чрезвычайно токсичными и высокотоксичными веществами, обладающими мутагенной и канцерогенной активностью, эмбриотоксичностью и тератогеннос-тью, репродуктивной токсичностью и сенсибилизирующими свойствами.

Кроме того, риск вредного влияния выше, если вещество плохо и медленно разрушается в воде вследствие как физико-химических процессов (гидролиза и фотолиза), так и микробиологической деструкции. Стойкими в водной среде являются тяжелые металлы, хлорорганические соединения (ДДТ, ГХЦГ, алдрин, дилдрин, полихлорированные бифенилы, дибензодиоксины и дибен-зофураны), нитрозамины и т. п. С другой стороны, в воде в результате деструкции под воздействием различных физических, химических и биологических факторов могут образоваться более токсичные и опасные продукты трансформации. Например, нитраты могут превращаться в нитрозамины и нитрозамиды, являющиеся мутагенами и канцерогенами; ртуть неорганическая может трансформироваться в метилртуть, вызывающую болезнь Минаматы.

Следует учесть и возможность комбинированного действия некоторых химических веществ при одновременном поступлении в организм с водой. Следствием этого чаще всего является суммация негативных эффектов, то есть аддитивное действие. Но вполне возможно и усиление эффекта, то есть потенцирование. Это свойственно тяжелым металлам, в частности свинцу и кадмию, полихлорированным диоксинам и дибензофуранам, хлорорганическим пестицидам ДДТ и ГХЦГ и т. п.

Химические вещества, находящиеся в воде в незначительных концентрациях, которые в 1,5-2 раза превышают ПДК, можно считать факторами низкой интенсивности. Они при длительном хроническом поступлении с водой оказывают неспецифическое влияние, связанное с угнетением общей сопротивляемости организма к действиям других вредных факторов. Первые последствия такого действия - нарушение функций отдельных органов и систем с напряжением компенсаторно-приспособительных механизмов - можно выявить только во время углубленных медицинских осмотров с использованием лабо-раторно-инструментальных методов исследования.

В дальнейшем может наблюдаться увеличение неспецифической заболеваемости сначала наиболее чувствительных групп (младенцев, детей в возрасте до 14 лет, беременных, людей пожилого возраста, больных с хронической соматической патологией), а впоследствии и всего населения. Иногда при значительных уровнях загрязнения воды наблюдается специфическое действие химических веществ - массовые хронические и острые отравления. Информация о случаях массовых заболеваний химической этиологии, обусловленных употреблением загрязненной воды и продуктов (в том числе морских), приведена в табл. 3.

Влияние на здоровье людей органолептических свойств воды следует рассматривать с позиции учения И.П. Павлова о высшей нервной деятельности. Исходя из этого, запах, вкус и привкус, внешний вид, прозрачность, цвет воды, которые воспринимаются органами чувств человека, являются раздражителями, действующими посредством центральной нервной системы на весь его организм. Доказано, что ухудшение органолептических свойств воды оказывает рефлекторное действие на водно-питьевой режим и некоторые физиологические функции организма человека, в частности угнетает секреторную деятельность желудка.

Исторический опыт свидетельствует о том, что плохие органолептические свойства воды сигнализируют о возможном вредном влиянии ее на здоровье. Инстинктивному стремлению к безопасности полностью отвечают эстетические представления, сформировавшиеся в процессе культурного развития человечества в целом и укрепляющиеся в процессе воспитания каждого человека с детства. Поэтому ясно, что у человека формируется защитная реакция на воду с плохими органолептическими свойствами - чувство отвращения, заставляющее отказываться от употребления такой воды, невзирая на жажду. Иначе говоря, органолептические свойства воды являются важным индикатором, влияющим на нервно-психическое состояние человека, и при определенных обстоятельствах могут привести не только к отказу от использования такой воды, но и к ухудшению здоровья.

Хозяйственно-бытовое и народнохозяйственное значение воды. Гигиеническое значение воды не исчерпывается лишь ее физиологической ролью и непосредственным влиянием на здоровье населения. Большое ее количество расходуется на гигиенические, хозяйственно-бытовые и производственные нужды. Так, использование воды в достаточном количестве способствует формированию навыков личной гигиены. Чистая кожа лучше выполняет физиологические функции, а именно, обладая бактерицидными свойствами, становится надежным барьером на пути проникновения возбудителей многих инфекционных болезней. Воду широко используют для оздоровительных целей, во время проведения спортивных мероприятий, для гидротерапии в лечебно-профилактических учреждениях.

Вода играет важную роль в создании оптимальных бытовых условий в жилых домах, общественных, в том числе лечебно-профилактических, учреждениях, на промышленных предприятиях. Ее используют для влажной уборки помещений, поддержания в чистоте предметов быта и ухода, стирки белья, приготовления пищи, мытья посуды и др.

Воду используют для производственных нужд на всех без исключения промышленных предприятиях. Иногда технологические процессы предусматривают

ТАБЛИЦА 3 Хронические интоксикации, связанные с техногенным загрязнением воды химическими веществами в концентрациях, превышающих ПДК

В законе РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 19 апреля 1991 г. (новая редакция от 30.03.99 г.) в статье 19 говорится, что население должно обеспечиваться в достаточном количестве питьевой водой, отвечающей требованиям санитарных правил. В статье 18 говорится, что качество воды источников должно отвечать санитарным правилам и в целях предупреждения загрязнения источников устанавливаются зоны санитарной охраны.

Действительно, вода является одним из важнейших элементов окружающей среды и имеет физиологическое, санитарно-гигиеническое, хозяйственное и эпидемиологическое значение. Употребление недоброкачественной воды может быть причиной возникновения инфекционных болезней, гельминтозов, геоэндемических заболеваний, а также экозаболеваний, связанных с загрязнением водоемов химическими веществами.

Гигиеническое значение питьевой воды. Известно, что тело человека состоит на 70 % из воды. При потере воды до 10 % отмечаются резкое беспокойство, слабость, тремор конечностей. В экспериментах на животных показано, что потеря до 20 % воды приводит к гибели. Это объясняется тем, что процессы пищеварения, синтез живого вещества в организме и все обменные реакции происходят только в водной среде.

При обезвоживании организма усиливается процесс распада тканевого белка: нарушается водно-солевой баланс, деятельность органов внутренней секреции, нервной и сердечнососудистой систем, снижается работоспособность, ухудшается самочувствие.

В сутки человек должен употреблять не менее 1,5-- 2,5 л жидкости. Без пищи, но с водой, человек способен жить около 2 мес, без воды - несколько дней.

Нормативы водопотребления. В условиях умеренного климата при отсутствии физической нагрузки человек теряет (и потребляет) 1,5 л воды в сутки. На уровень потребления воды для питья оказывают влияние природные (температура и влажность воздуха, инсоляция, ветер) и социальные (условия труда) факторы. Однако гигиеническое значение воды не исчерпывается лишь ее физиологической ролью. Большое количество ее необходимо для санитарных и хозяйственно-бытовых целей. Использование воды в достаточном количестве способствует развитию гигиенических навыков (уход за телом, поддержание в чистоте предметов обихода и т.д.). В результате чистая кожа лучше выполняет свои физиологические функции, в том числе обладает бактерицидными свойствами, служит барьером от внедрения возбудителей многих инфекционных болезней.

Санитарное состояние лечебно-профилактических учреждений находится в большой зависимости от количества потребляемой воды. Рациональное централизованное водоснабжение является важным условием предупреждения внутрибольничных инфекций. Вода необходима для создания должного режима на предприятиях пищевой промышленности, общественного питания; проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий (бассейны); мойки улиц и полива зеленых насаждений и др. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления для населенных пунктов представлены в таблице.

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления для населенных пунктов (по С.Н. Черкинскому, 1975 г.)

В зонах водопользования из водосборных колонок водопотребление на одного жителя составляет 30--50 литров в сутки.

Через воду передаются холера, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, вирусный гепатит А и другие инфекционные заболевания, а также гельминтозы.

Для того чтобы возможность распространения инфекционных заболеваний через воду стала реальной, необходимо одновременное наличие трех условий. Первое условие -- возбудители заболеваний должны попасть в воду источника водоснабжения. Второе условие -- патогенные микроорганизмы должны сохранять жизнеспособность в водной среде в течение достаточно длительного времени. Третье условие -- возбудители инфекционных заболеваний должны попасть с питьевой водой в организм человека. Знание перечисленных выше условий очень важно при разработке профилактических мероприятий.

Эндемическое значение воды. Заболевания неинфекционной природы могут быть связаны с особенностями природного химического состава воды и экзогенным антропогенным загрязнением. Химические компоненты в воде могут привести к острым и хроническим нарушениям здоровья.

Экспериментальные исследования на добровольцах и лабораторных животных показали, что вода с повышенной минерализацией влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие, в результате чего наступает рассогласование многих метаболических и биохимических процессов в организме.

Жесткость воды, обусловленная суммарным содержанием кальция и магния, обычно рассматривалась в хозяйственно-бытовом аспекте (образование накипи, повышенный расход моющих средств, плохое разваривание мяса и т.д.). Существует предположение об этиологической роли солей, обусловливающих жесткость воды, в развитии мочекаменной болезни.

Высказано предположение, что вода с низким содержанием солей жесткости способствует развитию сердечнососудистых заболеваний.

Повышенное содержание нитратов в воде вызывает токсический цианоз (метгемоглобинемию), который в 1945 г. был отмечен у грудных детей, находящихся на искусственном вскармливании сухими питательными смесями, для разведения которых использовалась холодная вода с повышенным содержанием нитратов. Их вредное действие проявляется тогда, когда в результате диспепсии, дисбактериоза в кишечнике они восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитритов приводит к повышению содержания метгемоглобина в крови.

В последние годы внимание гигиенистов привлекают нитрозамины -- вещества, образующиеся при взаимодействии нитратов с ароматическими аминами. Нитрозамины являются активными канцерогенами.

Гигиеническое значение микроэлементов определяется их биологической ролью. Наиболее изучено влияние на организм фтора.

Симметричные меловидные пятна на эмали зубов.

Пигментация (пятнистость эмали).

Тигроидные резцы (поперечная исчерченность зубов).

Безболезненное разрушение зубов.

Системный флюороз зубов и скелета. Уродства развития скелета у детей, кретинизм.

Чрезмерное содержание в воде молибдена приводит к увеличению активности ксантиноксидазы, сульфгидридных групп и щелочной фосфотазы, увеличению мочевой кислоты в крови и моче, патоморфологическим изменениям внутренних органов.

При низком поступлении в организм йода развивается эндемический зоб, внешне проявляющийся в увеличении размеров щитовидной железы.

Ртуть - токсичный элемент, наличие ее в воде приводит к болезни Минамата, для которой характерно поражение центральной нервной системы.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды, а также правила контроля воды, производимой и подаваемой централизованными системами питьевого водоснабжения населенных мест, изложены в СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношениях, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водозабора.

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам, представленным в таблице.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по:

обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории РФ, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение (табл. 1);

Безопасность питьевой воды по эпидемиологическим показателям

Благоприятные органолептические свойства воды определяются ее соответствием нормативам (табл. 3).

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам, представленным в таблице 4.

ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения» (извлечения)