Материал: Гончарук учебник

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

2.Быть безвредной по химическому составу. Вода не должна содержать опасных количеств вредных для здоровья химических веществ как природного происхождения, так и тех, которые поступают со сточными водами промыш­ ленных предприятий, поверхностным стоком сельскохозяйственных полей или добавляются на водопроводных станциях в качестве реагентов во время водоподготовки. Научное обоснование ПДК таких веществ в воде приведено на с. 86—93. Сегодня обоснованы и утверждены Министерством здравоохра­ нения более 1,5 тыс. ПДК химических веществ в воде.

3.Не содержать патогенных микроорганизмов и других возбудителей за­ болеваний, а также вирусов, яиц гельминтов, цист простейших, являющихся возбудителями инфекционных заболеваний и инвазий. Научное обоснование микробиологических показателей качества воды приведено на с. 93—99.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды определяются ее фи­ зиологической ролью в организме человека, гигиеническим и эпидемическим значением, а также ролью, которую она играет в быту, промышленности и сель­ ском хозяйстве.

Под врачебным заключением о безопасности или опасности воды подра­ зумевают официальный документ, заверенный подписью врача, удостоверяю­ щий юридическую ответственность за органолептическую, химическую и эпи­ демическую безопасность воды. Такая задача возложена на врача, имеющего сертификат специалиста по медико-профилактическому делу (санитарного вра­ ча, врача-гигиениста).

Вторым по важности вопросом данного раздела является вопрос о коли­ честве подаваемой в населенный пункт воды. Только достаточное количество доброкачественной питьевой воды предупреждает возникновение заболева­ ний и гарантирует сохранение здоровья населения. Гигиеническое обоснова­ ние норм водопотребления приведено на с. 107—ПО.

Вданном разделе рассмотрены и другие вопросы, требующие решения при организации эффективного водоснабжения населенного пункта, а именно методика выбора источника централизованного хозяйственно-питьевого водо­ снабжения, характеристика современных методов водоподготовки, основные схемы водопроводов из подземных и поверхностных водоисточников, органи­ зация местного (децентрализованного) водоснабжения, санитарный надзор за водоснабжением населенных пунктов.

Гигиеническое значение воды

Гигиеническое значение воды определяется прежде всего физиологичес­ кой потребностью в ней человека.

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

Ктому же, чем моложе человек, тем выше относительная плотность воды

вего организме: 6-недельный эмбрион человека на 95% состоит из воды, а у ново-

46

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

рожденных ее количество составляет 75% массы тела. К 50 годам вода состав­ ляет 60%. Основая часть воды (70%) сосредоточена внутри клетки, а 30% — это внеклеточная вода, в составе крови и лимфы (7%) и межтканевой (интерстициалъной) жидкости (23%). Содержание воды в разных тканях организма не одина­ ково: в костной ткани оно составляет 20% массы, в мышечной — 75%, в соедини­ тельной — 80%, в плазме крови — 92%, стекловидном теле — 99%.

В организме лишь незначительная часть воды находится в свободном состо­ янии. Пластическая функция воды обусловлена тем, что большее ее количество является компонентом макромолекулярных комплексов белков, углеводов и жиров

иобразует с ними желеподобные клеточные и внеклеточные структуры. В них каждая коллоидная частица благодаря определенным размерам и заряду притяги­ вает к себе молекулы воды, обусловливая структурирование воды, подобное крис­ таллической решетке и напоминающее лед. Именно поэтому многие клетки пере­ носят замораживание без повреждений.

Физиологическое значение воды. Вода играет в организме человека важ­ ную роль. Без воды не происходит ни один биохимический, физиологический

ифизико-химический процесс обмена веществ и энергии, невозможны пи­ щеварение, дыхание, анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция), синтез белков, жиров, углеводов из чужеродных белков, жиров, углеводов пи­ щевых продуктов. Такая роль воды обусловлена тем, что она является универ­ сальным растворителем, в котором газообразные, жидкие и твердые неоргани­ ческие вещества создают молекулярные или ионные растворы, а органические вещества находятся преимущественно в молекулярном и коллоидном состоя­ нии. Именно поэтому она принимает непосредственное или косвенное учас­ тие практически во всех жизненно важных процессах: всасывании, транспор­ те, расщеплении, окислении, гидролизе, синтезе, осмосе, диффузии, резорбции, фильтрации, выведении и др.

Спомощью воды в клетки организма поступают пластические вещества, био­ логически активные соединения, энергетические материалы, выводятся продук­ ты 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.

Вводной среде создаются необходимые уровни щелочности, кислотности, гидроксильных и водородных ионов. Вода обеспечивает кислотно-основное состояние в организме, а это влияет на скорость и направление биохимических реакций. При­ нимает участие в процессах гидролиза жиров, углеводов, гидролитического и оки­ слительного 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 поддержа­ нии 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, на­ питков и продуктов питания, особенно растительного происхождения. Физио­ логическая суточная потребность взрослого человека в воде (при отсутствии

47

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

физических нагрузок) в регионах с умеренным климатом ориентировочно со­ ставляет 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 ве­ ществ. Например, при полном окислении 100 г жиров, 100 г углеводов и 100 г бел­ ков 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 зависимос­ ти от интенсивности обмена веществ, характера пищи, содержания в ней со­ лей, 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 по­ требность 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

вмартеновских цехах, на доменном производстве, на поле в жару. Тогда пот­ ребность в питьевой воде может возрасти до 8—10 и даже 12 л/сут. Кроме то­ го, потребность в воде изменяется при определенных патологических состоя­ ниях. Например, она возрастает при сахарном и несахарном диабете, гиперпаратиреозе и т. п. В таком случае количество воды, употребляемое человеком

втечение 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 по­ коя вода выводится через почки — с мочой (почти 1,5 л/сут), легкие — в паро­ образном состоянии (приблизительно 0,4 л), кишечник — с фекалиями (до 0,2 л). Потери воды с поверхности кожи, которые в значительной мере связаны с тер­ морегуляцией, 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 состоя­ ниях и физической нагрузке выделение воды усиливается и соотношение пу­ тей выведения, приведенное выше, изменяется. Например, при сахарном диа­ бете 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 поступ­ ления воды в организм. Обезвоживание — чрезвычайно опасное состояние, при котором нарушается большинство физиологических функций организма. Боль­ шие потери воды сопровождаются выделением значительного количества мак­ ро- и микроэлементов, водорастворимых витаминов, что усугубляет негатив­ ные последствия обезвоживания для здоровья и жизни человека.

В случае обезвоживания организма усиливаются процессы распада ткане­ вых белков, жиров и углеводов, изменяются физико-химические константы крови и водно-электролитного обмена. В центральной нервной системе разви­ ваются процессы торможения, нарушается деятельность эндокринной и сер-

48

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

дечно-сосудистой систем, ухудшается самочувствие, снижается трудоспособ­ ность и т. п. Четкие клинические признаки обезвоживания появляются, если потери воды составляют 5—6% массы тела. При этом учащается дыхание, на­ блюдаются покраснение кожи, сухость слизистых оболочек, снижение артери­ ального давления, тахикардия, мышечная слабость, нарушение координации движения, парестезии, головная боль, головокружение. Потери воды, равные 10% массы тела, сопровождаются значительным нарушением функций орга­ низма: повышается температура тела, заостряются черты лица, ухудшаются зрение и слух, кровообращение, возможен тромбоз сосудов, развивается ану­ рия, нарушается психическое состояние, возникает головокружение, коллапс. Потеря воды на уровне 15—20% массы тела смертельна для человека при тем­ пературе 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 вос­ хищения 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 наслажда­ ешься, не зная, что это такое. Нельзя сказать, что ты нужна для жизни, ты — сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чув­ ствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже распроща­ лись. .. ты самое большое богатство на свете".

В то же время в случае употребления некачественной воды создается ре­ альная опасность развития инфекционных и неинфекционных заболеваний. Статистика ВОЗ свидетельствует, что почти 3 млрд населения планеты пользу­ ются недоброкачественной питьевой водой. Из более чем 2 тыс. болезней тех­ ногенного происхождения 80% возникают вследствие употребления питьевой воды неудовлетворительного качества. По этой причине ежегодно 25% насе­ ления мира рискуют заболеть, приблизительно каждый десятый житель плане­ ты 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 во­ ды. Именно поэтому чрезвычайно важны гигиеническая роль воды и ее значе­ ние 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 воз­ ле источников, использовали воду для удовлетворения питьевых нужд, в бы­ ту, 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, кото­ рое состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Обозначается формулой Н2 0 и имеет молекулярную массу 18. Результаты исследований, проведенных в последнее время, свидетельствуют, что вода имеет более слож-

49

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

ное 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 относи­ тельная плотность воды, состоящей из изотопов, невелика, этим обеспечивает­ ся ее чрезвычайное разнообразие: ныне известно 42 разновидности. Кроме то­ го, вода имеет сложное кристаллическое строение, то есть является структури­ рованной. Каждая молекула воды в целом электрически нейтральна, но в ней существует перераспределение зарядов: та сторона, где размещен атом кисло­ рода, более отрицательна, а та, где атомы водорода, — более положительна. Возникает так называемый дипольный момент. Две соседние молекулы притя­ гиваются друг к другу за счет электростатических сил; между ними возникает водородная связь. При комнатной температуре каждая молекула воды образу­ ет временные связи с 3—4 соседними молекулами. Формируется своеобразная кристаллическая решетка, в которой старые водородные связи постоянно раз­ рушаются и одновременно возникают новые.

С физико-химической точки зрения природная вода представляет собой сложную дисперсную систему, в которой в качестве дисперсной среды высту­ пает вода, а в качестве дисперсной фазы — газы, минеральные и органические вещества, живые организмы. Химические соединения в воде ведут себя по-ра­ зному. Некоторые почти не растворяются, образуя взвешенные вещества, сус­ пензии и эмульсии. Другие растворяются, но в различной степени. Среди ми­ неральных солей наиболее растворимы хлориды, сульфаты и нитраты щелоч­ ных 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", SO2~, 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 веще­ ства (белки, углеводы, жиры) образуют коллоиды. В воде растворены некото­ рые газообразные вещества: кислород (02 ), углерода диоксид (С02), сероводо­ род (H2S), водород (Н2), азот (N2), метан (СН4) и др.

Кроме макроэлементов (натрия, калия, кальция, магния, азота, серы, фос­ фора, 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 (мы­ шьяк, бор, бром, литий, никель, кремний, ванадий и т. п.) и токсические (алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут, талий и т. п.). Эссенциальные микроэлементы (биомик­ роэлементы) входят в состав биологически активных соединений: ферментов, гормонов, вита­ минов, которые играют важную роль в процессах дыхания, обмена веществ, нейрогуморальной регуляции, иммунологической защиты, окислительно-восстановительного гомеостаза, крове­ творения, размножения и т. п.).

50