Развитие медицинской науки позволило расширить представления об особенностях химического (солевого и микроэлементного) состава воды, его биологической роли и возможного вредного влияния на здоровье населения.
Минеральные соли (макро– и микроэлементы) принимают участие в минеральном обмене и жизнедеятельности организма, влияют на рост и развитие тела, кроветворение, размножение, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов. В организме человека обнаружены йод, фтор, медь, цинк, бром, марганец, алюминий, хром, никель, кобальт, свинец, ртуть и др.
Из заболеваний, связанных с неблагоприятным химическим составом воды, прежде всего выделяют эндемический зоб. Данное заболевание широко распространено и на территории Российской Федерации. Причинами заболевания являются абсолютная недостаточность йода во внешней среде и социально-гигиенические условия жизни населения. Суточная потребность в йоде составляет 120–125 мкг.
В местностях, для которых не характерно данное заболевание, поступление йода в организм происходит из растительной пищи (70 мкг йода), из животной пищи (40 мкг), из воздуха (5 мкг) и из воды (5 мкг). Йоду в питьевой воде принадлежит роль индикатора общего уровня содержания этого элемента во внешней среде. Зоб распространен в сельских районах, где население питается исключительно пищевыми продуктами местного происхождения, и в почве йода мало. Жители Москвы и Санкт-Петербурга тоже используют воду с низким содержанием йода (2 мкг), но эпидемий здесь нет, так как население питается привозными продуктами из других областей, что обеспечивает благоприятный баланс йода.
Эндемический флюороз – заболевание, появляющееся у коренного населения определенных районов России, Украины и других стран, ранним симптомом которого является поражение зубов в виде пятнистости эмали. Общепринято, что пятнистость не является следствием местного действия фтора. Фтор, попадая в кровь, оказывает общетоксическое действие, в первую очередь вызывает деструкцию дентина.
15. Химический состав воды как причина заболеваний неинфекционной природы (продолжение)
Питьевая вода – основной источник поступления фтора в организм, чем и определяется решающее значение фтора питьевой воды в развитии эндемического флюороза. Суточный пищевой рацион дает 0,8 мг фтора, а содержание фтора в питьевой воде нередко составляет 2–3 мг/л. Имеется четкая связь между тяжестью поражения эмали и количеством фтора в питьевой воде. Определенное значение для развития флюороза имеют перенесенная инфекция, недостаточное содержание в рационе молока и овощей. Заболевание определяется и социально-культурными условиями жизни населения. Профилактическими мероприятиями в отношении действия фтора можно считать:
1) употребление воды с повышенным содержанием минеральных солей;
2) употребление пищи и жидкости с повышенным содержанием кальция (овощи и молочные продукты), так как кальций связывает фтор и переводит его в нерастворимый комплекс Са + F = СаР2;
3) защитную роль витаминов;
4) ультрафиолетовое облучение;
5) дефторирование воды.
Флюороз – общее заболевание всего организма, хотя отчетливее всего оно проявляется в поражении зубов. Однако при флюорозе отмечаются:
1) нарушение (торможение) фосфорно-кальциевого обмена;
2) нарушение (торможение) действия внутриклеточных энзимов (фосфотаз);
3) нарушение иммунобиологической активности организма. Выделяют следующие стадии флюороза:
1 стадия – появление меловидных пятен;
2 стадия – появление пигментных пятен;
3 и 4 стадии – появление дефектов и эрозий эмали (деструкция дентина).
Содержание фтора в воде нормируется стандартом, так как вредна вода и с малым – 0,5–0,7 мг/л – содержанием фтора, так как развивается кариес зубов. Нормирование проводят по климатическим районам, в зависимости от уровня водопотребления. В 1—2-ом районе – 1,5 мг/л, в 3-м – 1,2 мг/л, в 4-м – 0,7 мг/л. Кариесом поражено 80–90 % всего населения. Это потенциальный источник инфекции и интоксикации. Кариес приводит к нарушению пищеварения и хроническим заболеваниям желудка, сердца и суставов. Убедительным доказательством антикариесного действия фтора является практика фторирования воды.
Ртуть вызывает болезнь Минамата (выраженное эм-бриотоксическое действие).
Кадмий вызывает болезнь Итай-Итай (нарушение обмена липидов).
Мышьяк обладает выраженной способностью к кумуляции в организме, его хроническое действие связано с воздействием на периферическую нервную систему и развитием полиневритов.
16. Химический состав воды как причина заболеваний неинфекционной природы (продолжение)
Бор обладает выраженным гонадотоксическим действием. Нарушает сексуальную активность мужчин и овариально-менструальный цикл у женщин. Бором богаты природные подземные воды Западной Сибири.
Ряд синтетических материалов, используемый в водоснабжении, способен вызвать возникновение интоксикации. Это прежде всего синтетические трубы, полиэтилен, фенолформальдегиды, коагулянты и флокулянты (ПАА), смолы и мембраны, используемые в опреснении. Опасны для здоровья попадающие в воду ядохимикаты, канцерогенные вещества, нитрозамины.
СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества) стабильны в воде и слаботоксичны, но обладают аллергенным действием, а также способствуют лучшему усвоению канцерогенных веществ и ядохимикатов.
При пользовании водой, содержащей повышенные концентрации нитратов, дети раннего грудного возраста заболевают водно-нитратной метгемоглобинемией. Легкая форма заболевания может быть и у взрослых. Это заболевание характеризуется расстройством пищеварения у детей (диспепсией), уменьшением кислотности желудочного сока. В связи с этим в верхних отделах кишечника нитраты восстанавливаются до нитритов NO2. Нитраты поступают в питьевую воду из-за широкой химизации сельского хозяйства, использования азотистых удобрений. У детей рН желудочного сока равен 3, что способствует восстановлению нитратов в нитриты и образованию метгемоглобина. К тому же у детей отсутствуют ферменты, восстанавливающие метгемоглобин в гемоглобин.
Солевой состав – фактор постоянно и длительно воздействующий на здоровье населения. Это фактор малой интенсивности. Отмечено влияние хло-ридных, хлоридно-сульфатных и гидрокарбонатных типов вод на:
1) водно-солевой обмен;
2) пуриновый обмен;
3) снижение секреторной и увеличение моторной деятельности органов пищеварения;
4) мочевыделение;
5) кроветворение;
6) сердечно-сосудистые заболевания (гипертоническую болезнь и атеросклероз).
Повышенный солевой состав воды сказывается в проявлении неудовлетворительных органолептических свойств, что приводит к снижению «водного аппетита» и ограничению ее потребления.
Влияние воды с низкой минерализацией (опресненной, дистиллированной воды) вызывает:
1) нарушение водно-солевого обмена (снижение обмена хлора в тканях);
2) изменение функционального состояния гипофиз-адреналовой системы, напряжение защитно-приспособительных реакций;
3) отставание прироста и привеса тела. Минимальный допустимый уровень общей минерализации опресненной воды должен быть не менее 100 мг/л.
17. Гигиеническая характеристика источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения
Питьевая вода может отвечать высоким требованиям только после ее надежной обработки и кондиционирования.
В качестве источников водоснабжения могут быть использованы подземные и поверхностные источники водоснабжения.
Подземные источники имеют ряд достоинств:
1) они в определенной мере защищены от антропогенного загрязнения;
2) они отличаются высокой стабильностью бактериального и химического состава.
Подземные водоисточники в зависимости от глубин залегания и отношения к породам делятся на:
1) почвенные;
2) грунтовые;
3) межпластовые.
Грунтовые воды расположены в 1-ом от поверхности водоносном горизонте (от 10–15 м до нескольких десятков метров). Питание этих горизонтов осуществляется в основном за счет фильтрации атмосферных осадков. Режим питания не постоянен. Атмосферные осадки фильтруются через большую толщу грунта, поэтому в бактериальном отношении эти воды чище, чем почвенные, но еще не всегда надежны. Грунтовые воды имеют более или менее стабильный химический состав.
Межпластовые воды лежат глубоко (до 100 м) в водоносном горизонте, залегающем между двумя водонепроницаемыми пластами, один из которых – нижний – водонепроницаемое ложе, а верхний – водонепроницаемая кровля. Поэтому они надежно изолированы от атмосферных осадков и грунтовых вод. Это предопределяет свойства воды, в частности ее бактериальный состав. Эти воды могут заполнить все пространство между пластами (как правило, глиняными) и испытывают гидростатическое давление. Это так называемые напорные, или артезианские, воды.
Классификация вод по химическому составу (гидрохимические классы вод) выглядит следующим образом.
1. Бикарбонатные воды (северные районы страны): анион HCO-3 и катионы Ca++, Mg++, Na+. Жесткость = = 3–4 мг-экв/л.
2. Сульфатные: анион SO4-, катионы Ca++, Na+.
3. Хлоридные: анион Cl-, катионы Ca++, Na+. Поверхностные источники водоснабжения – реки,
озера, пруды, водохранилища, каналы. Они широко используются для водоснабжения крупных городов из-за громадного количества воды в них (дебита). В северных районах (зоне избыточного увлажнения) воды слабо минерализованы. Здесь преобладают торфяные почвы, которые обогащают воды гуминовыми веществами.
Поверхностные источники подвержены значительным антропогенным загрязнениям. Уровень загрязнения органическими веществами оценивается высокой окисляемостью.
18. Зоны санитарной охраны (ЗСО) водоисточников
Выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Естественно, что при выборе источника учитывают не только качественную сторону самой воды, но и мощность самих источников. Ориентируется на источники, вода которых приближается по своему составу к требованиям СанПиНа 2.1.4.1074—01 «Питьевая вода». При отсутствии или невозможности использования таких источников вследствие недостаточности их дебита или по технико-экологическим соображениям в соответствии с требованиями СанПиНа 2.1.4.1074– 01 необходимо приходить к другим источникам в следующем порядке: межпластовые безнапорные воды, грунтовые воды, открытые водоемы.
Условия выбора водоисточника:
1) вода источника не должна иметь такой состав, который не может быть изменен и улучшен современными методами обработки, или ограничена возможность его очистки по технико-экономическим показателям;
2) интенсивность загрязнения должна соответствовать эффективности способов обработки воды;
3) совокупность природных и местных условий должна обеспечить надежность водоисточника в санаторном отношении.
Несмотря на существующую систему водоочистки, крайне важно принять меры, исключающие значительное загрязнение водоисточников. Для этого устанавливают специальные ЗСО. Под ЗСО понимают специально выделенную вокруг источника территорию, на которой должен соблюдаться установленный режим, с целью охраны водоисточника, водопроводных сооружений и окружающей территории от загрязнения. По законодательству эта зона делится на 3 пояса:
1) пояс строгого режима;
2) пояс ограничений;
3) пояс наблюдения.
ЗСО поверхностных водоемов.
1– й пояс (пояс строгого режима) – участок, где находятся место забора воды и головные сооружения водопровода. Сюда включается акватория, примыкающая к водозабору на протяжении не менее 200 м вверх по течению и не менее 100 м ниже водозабора. Здесь выставляется военизированная охрана. Запрещаются проживание и временное пребывание посторонних лиц, а также строительство. В границы 1-го пояса небольших поверхностных источников обычно включается противоположный берег полосой 150–200 м. При ширине водоема менее 100 м в пояс входят вся акватория и противоположный берег – 50 м. При ширине более 100 м в 1-й пояс входит полоса акватории до фарватера (до 100 м). При водозаборе из озера или водохранилища в 1-й пояс входит береговая полоса не менее чем на 100 м от водозабора во всех направлениях.
2– й пояс (пояс ограничений) – территория, использование которой для промышленности, сельского хозяйства и строительства или совсем недопустимо, или разрешается на известных условиях.
3– й пояс (пояс наблюдения) – включающий все населенные пункты, имеющие связь с данным источником водоснабжения.
19. ЗСО для подземных источников и нормативы качества воды
ЗСО подземных источников устанавливаются вокруг водозаборных скважин, так как защищенность водонепроницаемыми породами не всегда надежна.
Изменение состава подземных вод может иметь место при интенсивном заборе воды из скважины, когда по законам гидродинамики вокруг скважины создаются зоны пониженного давления, что может создать подсос воды. Изменение состава подземных вод может быть обусловлено и влиянием внешних поверхностных загрязнений. Однако его проявления следует ожидать через длительный промежуток времени, так как скорость фильтрации обычно не более 0,1 м в сутки.
На территории зоны строгого режима подземного водоисточника должны размещаться все головные водопроводные сооружения: скважины и каптажи, насосные установки и оборудование для обработки воды.
Зона ограничения устанавливается с учетом мощности скважины и характера грунта. Эта зона для грунтовых вод устанавливается радиусом 50 м и площадью 1 га, для межпластовых вод – радиусом 30 м и площадью 0,25 га.
Требования, предъявляемые к качеству воды
Гигиенические требования, предъявляемые к качеству воды открытых водоисточников, изложены в СанПиНе 2.1.5.980—00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Документ устанавливает гигиенические требования к качеству воды водных объектов для двух категорий водопользования. Первая – когда источник служит для забора воды, для питьевого, хозяйственно-бытового использования и водоснабжения предприятий пищевой промышленности.
Второй – для рекреационного водопользования, когда объект используется для купания, занятий спортом и отдыхом. Нормативы качества воды.
1. Органолептические свойства.
Запах воды не должен превышать 2 баллов, концентрация водородных ионов (рН) не должна выходить за пределы 6,5–8,5 для обеих категорий водопользования. Окраска воды для первой категории не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для второй – 10 см. Концентрация взвешенных веществ при сбросе сточных вод в контрольном растворе не должна увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на 0,25 мг/дм3 для 1-й категории и более чем на 0,75 мг/дм3 для 2-й категории водоемов. Плавающие примеси обнаруживаться не должны.
2. Содержание токсических химических веществ не должно превышать предельно допустимых концентраций и ориентировочно допустимых уровней веществ в водных объектах вне зависимости от категории водопользования (ГН 2.1.5.689—98, ГН 2.1.5.690—98 с дополнениями).
В случае присутствия в воде водного объекта двух и более веществ 1-го и 2-го классов опасности с однонаправленным механизмом токсического действия сумма отношений концентраций каждого из них к их ПДК не должна превышать 1:
(С1 / ПДК1) + (С2 / ПДК2) + … (Сп / ПДКп) J 1, где С1, Сп – концентрации веществ; ПДК1, …, ПДКп – ПДК тех же веществ.
3. Показатели, характеризующие микробиологическую безопасность воды.
20. Требования к качеству питьевой воды
Требования к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения регулируются государственным стандартом – санитарными правилами и нормами Российской Федерации или СанПи-Ном РФ 2.1.4.1074—01. СанПиН является нормативным актом, устанавливающим критерии безопасности и безвредности для человека воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
СанПиН применяется в отношении воды, предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья, производства, транспортировки и хранения пищевых продуктов.
Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Наиболее обычный и распространенный вид опасности, связанный с питьевой водой, обусловлен ее загрязнением сточными водами, другими отходами или фекалиями человека и животных.
Несмотря на то, что сегодня имеются разработанные методы обнаружения многих патогенных агентов, они остаются достаточно трудоемкими, длительными и дорогостоящими. В связи с этим проведение мониторинга за каждым патогенным микроорганизмом в воде признано нецелесообразным. Более логичным подходом является выявление организмов, обычно присутствующих в фекалиях человека и других теплокровных животных, в качестве индикаторов фекального загрязнения, а также показателей эффективности процессов очистки и обеззараживания воды.
Выявление таких организмов указывает на присутствие фекалий, а следовательно, на возможное присутствие кишечных патогенных агентов.
Организмы – индикаторы фекального загрязнения
Использование типичных кишечных организмов в качестве индикаторов фекального загрязнения (а не самих патогенных агентов) является общепризнанным принципом мониторинга и оценки микробиологической безопасности водоснабжения.
Колиформные организмы уже давно считаются удобными микробными индикаторами качества питьевой воды, главным образом потому, что легко поддаются обнаружению и количественному определению. Это грамотрицательные палочки, они обладают способностью ферментировать лактозу при 35–37 °C (общие колиформы) и при 44–44,5 °C (термотолерантные колиформы) до кислоты и газа, оксидазо-отрицательные, не образуют спор и включают виды Е. соИ, цитробактер, энтеробактер, клебсиеллу.