Материал: Гончарук учебник

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Таким образом, гигиеническое значение температуры заключается в ее влиянии на процессы осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, от чего зависят ее органолептические свойства, безопасность в эпидемиологичес­ ком и токсикологическом отношении.

Принимая во внимание влияние на органолептические свойства, темпера­ тура может стать причиной ограничения водопотребления и поисков другого, безопасного в эпидемиологическом и токсикологическом отношении, источ­ ника водоснабжения. Влияя на процесс хлорирования воды, температура мо­ жет косвенным образом отрицательно воздействовать на здоровье. Кроме то­ го, следует помнить, что вода подземных межпластовых горизонтов имеет по­ стоянную температуру, не зависящую от температуры атмосферного воздуха. Отклонение в ту или иную сторону свидетельствует о проникновении в межпластовый слой воды с поверхностных горизонтов, то есть о возможном загряз­ нении.

Абсолютно понятно, что в доброкачественной питьевой воде не должны содержаться какие-либо примеси, видимые невооруженным глазом. Это каса­ ется пленок на поверхности воды в случае ее загрязнения различными поверх­ ностно-активными веществами (растительным, машинным маслом, детерген­ тами, нефтью, бензином, дизельным топливом, керосином, другими органиче­ скими растворителями), а также осадков, которые образуются на дне стакана с водой, взвешенных в толще воды хлопьев, пены от синтетических моющих средств и т. п. Примеси, определяемые визуально, делают воду непригодной для употребления. Такая вода вызывает у человека отвращение, что ограничи­ вает ее использование.

Химические вещества, определяющие органолептические свойства воды. Кроме органолептических показателей основной группы (физико-орга- нолептических), следует обратить внимание на группу химико-органолеп- тических показателей. Эти показатели в свою очередь также разделяют на подгруппы: химические вещества, которые встречаются в природных водах, появляются в воде вследствие загрязнения водоемов или в процессе водоподготовки.

К показателям, характеризующим природный химический состав воды, относятся: сухой остаток (минерализация общая), водородный показатель (pH), жесткость общая, содержание железа, сульфатов, хлоридов, марганца, меди, цинка.

Сухой остаток (минерализация общая) — это количество растворенных веществ, преимущественно минеральных солей, в 1 л воды. Количество орга­ нических веществ в сухом остатке составляет не более 10%, поэтому можно считать, что этот показатель характеризует общую минерализацию воды.

Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной. Именно такая ми­ нерализация свойственна воде рек, большинства пресных озер и водохранилищ. Воду называют солоноватой, если ее минерализация составляет 1000—3000 мг/л, и соленой при минерализации свыше 3000 мг/л, что характерно для воды мо­ рей и океанов.

76

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Наиболее распространенными в природной воде являются: анионы СГ, SOj~, НСО3, СО3" и катионы Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+. В зависимости от того, какой анион или группа анионов преобладает, природные воды разделяют на три класса: 1) гидрокарбонатные и карбонатные (НСО~ и СО2 - ); 2) сульфат­ ные (SO*-); 3) хлоридные (Cl).

Издавна с химическим (минеральным) составом воды связывали ее вкусо­ вые качества и возможность развития у населения массовых заболеваний. В со­ временных условиях интерес к вопросу влияния минерализации воды на орга­ низм человека возрос, а объем исследований расширился. Этому способство­ вало и то, что ныне проблема дефицита пресной воды во многих странах мира является очень острой. Особое значение приобрела гигиеническая оценка эле­ ктролитного состава питьевой воды с появлением технических возможностей его изменения. Сегодня можно считать, что влияние общей минерализации во­ ды или ее электролитного состава на организм человека достаточно изучено.

Первый в мире норматив сухого остатка в воде был принят Брюссельской ко­ миссией в 1853 г. Установили его (500мг/л) на основании среднего значения сухого остатка в воде водоемов Саксон-Веймарского герцогства, которая считалась доброкачественной по органолептическим свойствам и не вызывала заболеваний среди населения. Но со временем возникли другие предложения.

Обосновывая норматив сухого остатка в питьевой водопроводной воде, прежде всего нужно учитывать его влияние на органолептические свойства. Известно, что значительное содержание минеральных солей придает воде со­ леный или горький вкус. Соленый вкус придают воде преимущественно нат­ рия и кальция хлориды, горький — магния сульфаты и хлориды. Потребители ощущают этот вкус, если общая минерализация воды превышает 1000 мг/л. Естественно, что вследствие неприятного вкуса уменьшается употребление воды. В экспериментальных исследованиях, проведенных с участием волон­ теров, было установлено, что количество воды, употребляемой ими для уто­ ления жажды, зависело от степени ее минерализации: при минерализации 500 мг/л количество выпитой воды равнялось 92%, 1000 мг/л — 49%, 2000 мг/л — 13% суточной потребности в питьевой воде. .,

К тому же вода с повышенной минерализацией хуже утоляет жажду. Ощу­ щение жажды возникает рефлекторно вследствие уменьшения количества во­ ды в организме, главным образом в плазме крови. Даже незначительное обез­ воживание приводит к повышению осмотического давления плазмы крови и к раздражению осморецепторов сосудов, что вызывает возбуждение определен­ ных зон коры головного мозга — так называемого центра жажды. Чтобы уто­ лить жажду, нужно прекратить раздражение осморецепторов, то есть нормали­ зовать осмотическое давление плазмы крови. Этого легче достичь, употребляя воду с низкой минерализацией, которая является гипотонической в отношении крови и межтканевой жидкости.

Чтобы вода не имела горького и соленого вкуса интенсивностью свыше 2 баллов, ее сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л. Именно такую во­ ду называют пресной. То есть верхний предел минерализации (сухого остатка)

77

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

питьевой воды — 1000 мг/л — установлен на основании влияния на органолептические свойства воды.

Кроме того, опыты на лабораторных животных и результаты исследова­ ний, проведенных с участием волонтеров, свидетельствуют, что употребление высокоминерализованной воды небезразлично для организма: оно может при­ водить к расстройству многих метаболических и биохимических процессов и развитию различных нарушений как на функциональном, так и на морфо­ логическом уровне. Так, употребление воды с сухим остатком, превышающим 1000 мг/л, сопровождается повышением гидрофильности тканей, задержкой во­ ды в организме, уменьшением на 30—60% диуреза. Вследствие этого повыша­ ется нагрузка на сердечно-сосудистую систему и тяжесть течения хроничес­ ких болезней: ишемической болезни сердца, стенокардии, миокардиодистрофии, гипертонической болезни. Повышается риск их обострения, что может привести к инфаркту миокарда и т. п.

Употребление воды с повышенной минерализацией может вызвать диспеп­ сические расстройства у лиц, которые изменили место проживания. Это обу­ словлено содержанием в воде солей магния и прежде всего сульфатов, кото­ рые раздражают слизистую оболочку тонкой и толстой кишок, усиливая их пе­ ристальтику. Кроме того, под влиянием такой воды изменяется секреторная и моторная функции желудка.

Установлено, что длительное употребление высокоминерализованной во­ ды приводит к развитию и прогрессированию мочекаменной и желчнокамен­ ной болезней.

С развитием технологии опреснения соленых вод для питьевых нужд воз­ никла проблема гигиенического нормирования нижнего предела минерали­ зации. Известно, что вода с низкой минерализацией (сухой остаток — до 50—100 мг/л) неприятна на вкус. Ее длительное употребление может вызвать нарушения водно-электролитного баланса и обмена минеральных веществ. Так, в опытах на лабораторных животных и исследованиях, проведенных с участием волонтеров, установлено, что систематическое употребление дис­ тиллированной воды приводит к нарушению водно-электролитного гомеостаза, которое основано на реакции осморецепторного поля печени, обусловливаю­ щей повышенный выброс натрия в кровь. Это явление сопровождается пере­ распределением воды между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями. Нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддер­ живается адаптивными реакциями, является 100 мг/л. Оптимальный уровень минерализации питьевой воды составляет 200—400 мг/л. При этом минималь­ ное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния — 10 мг/л.

Таким образом, оптимальной считают минерализацию воды на уровне 300—500 мг/л. Вода с сухим остатком 100—300 мг/л считается удовлетвори­ тельной минерализации, 500—1000 мг/л — повышенной, но допустимой ми­ нерализации. Солоноватая и соленая вода (с минерализацией выше 1000 мг/л) неприятна на вкус, ее употребление приводит к нарушениям в состоянии здо­ ровья. Поэтому качественной следует считать питьевую воду, имеющую сухой остаток до 1000 мг/л.

78

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Водородный показатель (pH) — природное свойство воды, обусловлен­ ное наличием свободных ионов водорода. В большинстве поверхностных во­ доемов pH воды составляет 6,5—8,5, в подземных водах — 6—9. Кислыми (pH < 7) являются болотные воды, богатые гуминовыми веществами, щелоч­ ными (pH > 7) — подземные воды, содержащие большое количество гидрокар­ бонатов.

Изменение активной реакции воды свидетельствует о загрязнении источ­ ника водоснабжения кислыми или щелочными сточными водами промышлен­ ных предприятий. Необходимо также помнить, что подземная межпластовая вода имеет постоянную активную реакцию. Даже незначительное отклонение pH в ту или иную сторону свидетельствует о проникновении в межпластовыи горизонт воды из поверхностных горизонтов, то есть о загрязнении артезианс­ кой воды.

Активная реакция влияет на процессы очистки и обеззараживания воды. Например, в щелочных водах улучшается осветление и обесцвечивание за счет улучшения процессов коагуляции. Чаще всего для коагуляции используют алюминия сульфат, который в воде гидролизуется и превращается в алюминия гидроксид:

A12(S04)3+ 6Н2 0 = 2А1(ОН)3 + 3H2S04.

Но алюминия гидроксид образуется лишь в случае нейтрализации серной кислоты. Это происходит при наличии в природной воде гидрокарбонатов:

H2 S04 + Са(НС03)2 = CaS04 + 2Н2 0 + 2С02 .

Свойство воды, обусловленное наличием свободных оснований и прежде всего гидрокарбонатов щелочно-земельных металлов, называют щелочностью. Если природная щелочность воды низкая, то задерживается процесс образова­ ния алюминия гидроксида, а именно он обеспечивает процесс коагуляции. По­ этому на водопроводных станциях при низкой щелочности воды ее подщела­ чивают раствором извести.

Механизм влияния pH воды на ее обеззараживание сводится к следующему. Чаще всего для дезинфекции используют хлорную известь. В воде она гидро­ лизуется, образуя хлорноватистую кислоту:

2СаОС12 + 2Н2 0 = Са(ОН)2 + СаС12 + 2НОС1.

Хлорноватистая кислота диссоциирует в воде, образуя ион водорода и ги- похлорит-ион:

НОСІ = Н+ + ОСІ".

Вкислой среде равновесие смещается в сторону молекулярной формы,

вщелочной — в сторону ионной. Недиссоциированная молекулярная форма хлорноватистой кислоты лучше проникает через оболочки внутрь бактериаль­ ной клетки, чем гидратированные ионы гипохлорита. Поэтому в кислой среде процесс обеззараживания воды ускоряется.

pH является основой кислотно-основного состояния, которое достигает­ ся в воде благодаря наличию различных растворимых соединений. Учитывая

79

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

влияние pH на процессы осветления, обесцвечивания и обеззараживания, при­ нято, что питьевая вода должна иметь активную реакцию, которая приближае­ тся к нейтральной и колеблется в пределах 6—9, что и отражено в государст­ венном стандарте.

Жесткость. Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.

Общая жесткость — это природное свойство воды, обусловленное нали­ чием так называемых солей жесткости, т.е. всех солей кальция и магния в сы­ рой воде (сульфатов, хлоридов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.).

Карбонатная жесткость — это жесткость, обусловленная присутствием гидрокарбонатов и карбонатов Са+ и Mg+, растворенных в сырой воде.

Устранимая, или гидрокарбонатная, жесткость — это жесткость, которую удается устранить при кипячении воды. Она обусловлена гидрокарбонатами Са+ и Mg+, которые во время кипячения воды превращаются в нерастворимые кар­ бонаты, и выпадают в осадок:

Са(НС03)2 = СаС034- + Н2 0 + C02 î.

Mg(HC03)2 = MgC034- + Н2 0 + С02Т.

Под постоянной жесткостью понимают жесткость кипяченой воды в те­ чение 1 ч, которая обусловлена наличием хлоридов и сульфатов Са2+ и Mg2+, не выпадающих в осадок.

Сегодня общую жесткость воды выражают в единицах СИ — мг-экв/л. В прошлом пользовались градусами жесткости или "немецкими" градусами (°Н). Было принято, что 1 °Н жесткости отвечает 10 мг СаО в 1 л воды. Переход от "немецких" градусов к единицам СИ следующий:

Вода с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л (10°) считается мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л (10—20°) — умеренно жесткой, от 7 до 10 мг-экв/л (20—28°) — жест­ кой и свыше 10 мг-экв/л (28°) — очень жесткой.

Впервые норматив общей жесткости воды был предложен в 1874 г. в Герма­ нии в качестве средней величины жесткости воды водоемов Саксон-Веймарского герцогства. Этот норматив составлял 18—20°, или приблизительно 7 мг-экв/л.

Такую же величину рекомендовал и Ф.Ф. Эрисман в 1898 г. Вскоре, принимая во внимание разные местные условия, для некоторых регионов были предложены дру­ гие нормативы.

Обосновывая норматив общей жесткости питьевой водопроводной воды, прежде всего необходимо учитывать ее влияние на органолептические свойст­ ва. Известно, что значительное содержание солей жесткости, особенно магния сульфата, придает воде горький вкус. Потребители ощущают этот вкус, если общая жесткость воды превышает 7 мг-экв/л. При этом они отказываются от употребления такой воды и изыскивают альтернативные источники водоснаб-

80