ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Экспериментально в опытах на животных доказано, что изменение запаха воды рефлекторно воздействует на питьевой режим и физиологические функ ции организма. Особенно это касается неприятных запахов, которые обуслов ливают защитную условно-рефлекторную реакцию, заставляя отказываться от употребления такой воды.
Качественной можно считать лишь такую воду, которая, по мнению по требителей, не имеет запаха. Обычные люди не чувствуют запаха интенсивно стью 0 и 1 балл по пятибалльной шкале. Запах интенсивностью 2 балла чувст вуют лишь некоторые потребители (до 10% населения), и лишь в том случае, если обратить на это их внимание. При повышении интенсивности запах ста новится ощутимым для всех потребителей без какого-либо предупреждения. Поэтому интенсивность запаха питьевой водопроводной воды не должна пре вышать 2 баллов. Кроме того, следует учитывать, что воду подогревают для приготовления горячих напитков и первых блюд, а это может привести к уси лению ее запаха. Именно поэтому питьевая вода должна иметь запах интенси вностью не выше 2 баллов при температуре как 20 °С, так и 60 °С, что и отра жено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.
Вкус и привкус — способность содержащихся в воде химических веществ после взаимодействия со слюной раздражать вкусовые сосочки, расположен ные на поверхности языка, и обусловливать соответствующие ощущения.
По характеру различают соленый, горький, кислый и сладкий вкусы. Осталь ное — привкусы: щелочной, болотный, металлический, нефтепродуктов и т. д. Но для гигиенической оценки и сравнения качества питьевой воды недостато чно только качественной характеристики вкусов и привкусов. Один и тот же привкус может иметь разную интенсивность. К тому же у разных людей не одинакова чувствительность вкусового анализатора. Поэтому для характерис тики интенсивности вкусов и привкусов воды была предложена пятибалльная шкала, аналогичная пятибалльной шкале интенсивности запахов.
Запах, вкус и привкус воды имеют существенное гигиеническое значение. Во-первых, если они неприятны и легко определяются потребителями, то это ограничивает потребление питьевой воды и заставляет искать новые источники. Но вода этих источников, несмотря на хороший запах, вкус и привкус, может оказаться опасной в эпидемиологическом отношении и содержать токсические вещества. Во-вторых, специфические запах, вкус и привкус свидетельствуют о загрязнении воды вследствие попадания в водоем (источник водоснабжения) сточных вод промышленных предприятий или поверхностного стока с сельско хозяйственных угодий. В-третьих, естественный запах, вкус и привкус свиде тельствуют о том, что в воде есть определенные органические и неорганические вещества, образовавшиеся в результате жизнедеятельности водных организ мов (водорослей, актиномицетов, грибов и т. п.) и биохимических процессов превращения органических соединений (гуминовых веществ), которые попали в воду из почвы. Эти вещества могут быть биологически активными, небезраз личными для здоровья, обладать аллергическими свойствами и т. п. И, нако нец, запах, вкус и привкус являются показателями эффективности очистки во ды на водопроводных станциях.
71
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
Качественной можно считать только такую воду, которая, по оценке по требителей, не имеет вкуса и привкуса. Обычные люди не ощущают вкус и привкус интенсивностью 0 и 1 балл. Вкус и привкус интенсивностью 2 бал ла чувствуют только некоторые потребители (до 10% населения), и лишь при условии предупреждения, то есть если обратить на это их внимание. При по вышении интенсивности вкус и привкус становятся ощутимыми для всех пот ребителей без какого-либо предупреждения. Поэтому интенсивность вкуса и привкуса питьевой водопроводной воды не должна превышать 2 баллов, что и отражено в государственном стандарте на питьевую водопроводную воду.
Цветность — природное свойство воды, обусловленное наличием в ней гуминовых веществ, которые вымываются в воду из почвы. Гуминовые вещест ва образуются в почве вследствие микробиологического разрушения чужерод ных органических соединений и синтеза почвенными микроорганизмами но вого органического вещества, присущего почве, которое называется гумусом. Гумус коричневого цвета, и поэтому гуминовые вещества придают воде окраску от желтой до коричневой. На количество этих веществ влияют геологические условия, водоносные горизонты, характер почвы, наличие болот и торфяников в бассейнах рек и т. д. Небольшое количество гуминовых веществ образуется непосредственно в поверхностных водоемах вследствие микробиологического разрушения водных растений (водорослей). Чем больше в воде гуминовых ве ществ, тем выше окрашивание воды и интенсивнее ее цветность.
Для измерения уровня цветности разработана хромово-кобальтовая шка ла, имитирующая цветность природной воды. Эта шкала представляет собой растворы калия хромата, кобальта сульфата и серной кислоты в воде. Чем вы ше концентрация этих веществ, тем интенсивнее желто-коричневое окрашива ние раствора и больше цветность. Для оценки цветности воды можно исполь зовать и платиново-кобальтовую шкалу. Цветность воды измеряют в градусах путем сравнения ее интенсивности с окрашиванием растворов хромово-ко- бальтовой или платиново-кобальтовой шкалы. Раньше это сравнение осуществ ляли визуально, а в настоящее время используют спектрофотометры и фотоко лориметры.
Практически бесцветной можно считать лишь такую воду, цветность ко торой не воспринимается глазом и не превышает 20 градусов. Только в этом случае не ограничивается ее использование и не будут вестись поиски иных возможностей для утоления жажды. Если большинство потребителей скажет, что вода желтоватая, то ее цветность по имитирующей шкале превышает 20 гра дусов. Именно поэтому в государственном стандарте на питьевую водопровод ную воду отмечено, что ее цветность не должна превышать 20 градусов.
Кроме цветности, следует помнить и об окраске воды. Она связана с загряз нением воды веществами органического и неорганического происхождения, в частности красителями, которые могут попадать в водоемы со сточными вода ми предприятий легкой промышленности, некоторыми неорганическими со единениями железа, марганца, меди как природного, так и техногенного проис хождения. Так, железо и марганец могут окрашивать воду в цвета от красного
72
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
до черного, медь — от бледно-голубого до сине-зеленого, т. е. загрязненная стоками промышленных предприятий вода может иметь неестественный цвет.
Окраску определяют визуально или фотометрическим методом после уда ления взвешенных веществ путем фильтрования или центрифугирования. Ви зуально изучают цвет, оттенок, интенсивность окраски воды. Для этого воду наливают в цилиндр с плоским дном. На расстоянии 4 см от дна размещают лист белой бумаги. Через столбик воды в цилиндре рассматривают лист и оце нивают его цвет. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока цвет не будет вос приниматься как белый, присущий всему листу бумаги. Измеряют высоту стол бика, при котором исчезает окрашивание. Окраска воды не должна опреде ляться в столбике высотой 20 см. Иногда, если окраска очень интенсив ная, возникает потребность в разведении исследуемой воды дистиллированной водой. Интенсивность и характер окраски воды можно установить, измерив спектрофотометром или фотоколориметром ее оптическую плотность для све товых волн различной длины.
Необычные цветность и окраска воды ограничивают ее употребление и за ставляют искать новые источники водоснабжения. Однако вода новых источ ников может оказаться опасной в эпидемиологическом отношении и содер жать токсические вещества. Кроме того, повышение окраски и цветности воды может свидетельствовать о ее загрязнении промышленными сточными вода ми. Вода с высокой цветностью может быть биологически активной за счет гуминовых органических веществ. Убедительных данных о влиянии воды с вы сокой цветностью на здоровье человека в литературе нет. Но известно, что в результате действия гуминовых кислот на 50—100% повышается проницае мость стенок кишечника для катионов Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, сульфат-ионов. И на конец, цветность является показателем эффективности очистки (обесцвечива ния) воды на очистных сооружениях.
Мутность — природное свойство воды, обусловленное наличием в ней взвешенных веществ органического и минерального происхождения (глины, ила, органических коллоидов, планктона и т. п.). s Противоположная характеристика воды — прозрачность, то есть ее спо собность пропускать световые лучи. Чем больше в воде взвешенных веществ,
тем выше ее мутность, то есть меньше прозрачность.
Для количественной оценки прозрачности воды был предложен метод Снеллена. Воду наливают в цилиндр с плоским дном. На расстоянии 4 см от дна размещают стандартный шрифт. Высота букв составляет 4 см, а толщи на — 0,5 мм. Воду из цилиндра сливают до тех пор, пока через ее столбик мож но будет прочитать буквы. Высота этого столбика (в сантиметрах) и характе ризует прозрачность воды. Прозрачная, по мнению потребителя, вода в случае измерения по методу Снеллена имеет прозрачность не менее 30 см.
Для измерения уровня мутности воды была предложена имитирующая ка олиновая шкала. Это набор суспензии белой глины (каолина) в дистиллиро ванной воде. Содержание каолина в суспензиях колеблется от 0,1 до 0,5 мг/л. Мутность воды измеряют в миллиграммах на литр посредством сравнения ее оптической плотности с плотностью стандартных растворов каолина. Рань-
73
РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
ше эти сравнения производили визуально. Сегодня используют нефелометры, спектрофотометры и фотоколориметры.
Если воду, которую потребители оценили как прозрачную, оценить по имитирующей каолиновой шкале, то окажется, что ее мутность не превышает 1,5 мг/л. Если же преобладающее число потребителей считает, что вода непро зрачная, то ее мутность превышает 1,5 мг/л. Именно поэтому в государствен ном стандарте на питьевую водопроводную воду указано, что ее мутность не должна превышать 1,5 мг/л.
Мутность тесно связана с другими свойствами воды, прежде всего с цвет ностью, запахом и привкусом. Так, гуминовые вещества, определяющие цвет ность воды, делают ее мутной (за счет коллоидной фракции), придают ей естест венный запах и привкус. Красноватый цвет свидетельствует о наличии в воде железа гидроксида (III). Такая вода мутная, со специфическим вяжущим прив кусом.
Мутность влияет на микробиологические показатели качества воды. Боль шинство микроорганизмов сорбируется на поверхности или находится в се редине взвешенных частиц, органические и неорганические вещества которых защищают бактерии и вирусы. Данные литературы свидетельствуют о том, что обеззараживание мутной воды хлором в течение 30 мин даже при остаточном, свободном активном хлоре на уровне 0,3—0,5 мг/л неэффективно относитель но кишечных бактерий и вирусов (например, возбудителей гепатита А). В то же время осветление и обесцвечивание воды на очистных сооружениях, направ ленные на удаление взвешенных и гуминовых веществ, способствуют удале нию 90% бактерий.
Установлено, что хлорированная мутная вода может быть опасной для здоровья вследствие образования хлорорганических соединений — токсичных и даже канцерогенных. Это хлорфенолы, хлорцианы, тригалометаны, хлори рованные полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы.
Мутная, непрозрачная вода вызывает у человека чувство отвращения. Это ограничивает ее употребление и заставляет искать новые источники водоснаб жения, вода в которых может оказаться опасной в эпидемиологическом отно шении и содержать вредные вещества. Мутность воды свидетельствует о ее за грязнении органическими и неорганическими веществами, которые могут быть вредными для здоровья человека или образовывать вредные вещества во вре мя реагентной обработки воды (например, хлорирования). Мутность является показателем эффективности осветления воды на очистных сооружениях. И, на конец, мутность является одним из факторов, влияющих на эффективность обеззараживания воды, то есть на эффективность очистки ее от патогенных бак терий и особенно энтеровирусов.
Температура воды заметно влияет на ее качество. Так, употребление во ды, нагретой до температуры выше 25 °С, вызывает рвотный рефлекс. Поэто му в соответствии с международным стандартом температура питьевой воды не должна превышать 25 °С. Потребители же считают оптимальной прохлад ную (12—15 °С) воду.
74
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
От температуры зависят органолептические свойства воды, прежде всего запах, вкус и привкус. Это связано с ее влиянием на растворимость газов (на пример, сероводорода) и парциальное давление летучих органических веществ, которые придают воде запах (например, хлорфенолов). С повышением темпе ратуры запах воды усиливается. К тому же температура влияет на привкус во ды: при комнатной температуре он выражен в большей мере. Снижение и по вышение температуры сопровождаются ослаблением привкуса.
Температура влияет на скорость и эффективность процессов очистки и обеззараживания воды на водопроводных станциях. Так, с повышением темпе ратуры до 20—25 °С в теплый период года улучшаются процессы осветления и обесцвечивания воды поверхностных водоемов за счет коагуляции. В то же время ухудшается эффективность ее фильтрации через активированный уголь в результате уменьшения его адсорбционных свойств.
Влияние температуры на обеззараживание воды объясняется двумя факто рами. Во-первых, температура влияет на обесцвечивание и осветление воды, от которых зависит эффективность обеззараживающего действия хлорсодержащих реагентов (хлорной извести, гипохлоритов, хлора в виде газа, хлораминов и т. п.). Взвешенные вещества препятствуют механическому проникновению хлора в бактериальную клетку. Во-вторых, с повышением температуры усили вается диффузия молекул обеззараживающих веществ в середину бактериаль ной клетки, то есть повышается скорость процесса дезинфекции.
Но необходимо учитывать и другой аспект этого явления. В теплой воде доль ше, чем в прохладной, сохраняют жизнедеятельность, инвазивность и патогенностъ возбудители инфекционных заболеваний, поскольку оптимальной для них является температура тела человека, т.е. 35—37 °С. Причем энтеровирусы (на пример, возбудители полиомиелита) сохраняются дольше, чем бактерии, до 6 мес.
Наоборот, яйца и цисты гельминтов, особенно геогельминтов, в теплой воде быстро гибнут и дольше сохраняются в прохладной, так как их развитие и созре вание происходят не в организме человека, а в почве, и оптимум температур на ходится в диапазоне до 20 °С. Так, яйца шистосом гибнут при температуре 29—32 °С в течение 3 сут, при 15—24 °С — 3 нед, а при 7 °С — лишь в течение З мес.
Согласно правилу Вант-Гоффа, с повышением температуры на 10 °С в 2—4 раза повышается скорость химических реакций. Следовательно, ускоря ется образование тригалометанов и других хлорированных углеводов (полихлорированных бифенилов, диоксинов и т. п.) во время хлорирования воды, содержащей органические соединения.
Эти соединения могут негативно влиять на здоровье человека. Так, детально изучены токсические свойства хлороформа (трихлорметана), так как длитель ное время его использовали для ингаляционной анестезии. Известно, что хлоро форм угнетает деятельность центральной нервной системы, влияет на функции печени и почек. При остром отравлении возникают головокружение, кома, воз можна смерть. Через 24—48 ч прекращается функционирование почек, через 2—5 сут поражается печень. К тому же экспериментально установлено, что хлороформ оказывает канцерогенное действие, другие тригалометаны — мута генное влияние.
75