Выпускная квалификационная работа
Отбор проб водопроводной
воды для санитарно-химических исследований. Исследование воды для определения
органолептических показателей
Введение
вода гигиенический контроль
Вода - самое распространенное вещество на Земле. Вода незаменима в нашей жизни, и ей находится применение абсолютно во всех сферах деятельности. Вода играет «космическую» роль в организме человека, т.к. организм на 80% состоит именно из воды. Химический состав воды играет огромную роль в состоянии здоровья населения, и в настоящее время этот вопрос стоит весьма остро. В.И.Вернадский писал о воде так: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено».
Проблема удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано с обеспечением ее необходимого качества. Развитие промышленности, транспорта, перенаселение регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно - гигиенических норм водоснабжения. [15 с. 1]
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)
- катаболизм (диссимиляция)
- синтез белков, жиров, углеводов
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, осмосе, резорбции, фильтрации, выведении и др.
В настоящее время в мире, особенно в промышленных регионах, отмечается дефицит чистой пресной воды. Это обусловлено в основном загрязнением природных вод вредными веществами техногенного происхождения, как правило, в результате сброса в них сточных вод. Потери пресной воды также вызваны сокращением водоносности рек вследствие вырубки лесов, распашки лугов и т.д., при этом сокращаются запасы подземных вод. Это явление называется - истощение вод.
Санитарно-гигиеническое исследование позволяет оценить степень насыщения воды вредными для здоровья человека веществами (галогенсодержащие вещества, соли тяжелых металлов и т.д.) и предотвратить массовое заражение или отравление населения.
Различают патологические состояния и заболевания, вызванные повышенным природным содержанием химических элементов в питьевой воде и обусловленные техногенным загрязнением воды химическими веществами. Но одни и те же вещества, содержащиеся в питьевой воде (нитраты, свинец, хром и другие), могут быть вызваны как природными, так и техногенными причинами. В природных водах в норме содержатся микроэлементы (фтор, йод, молибден, селен и др.) и макроэлементы (натрий, кальций, фосфор и пр.) которые являются жизненно необходимыми. Избыточное или недостаточное поступление их в организм человека так же вызывает физиологические сдвиги или патологические изменения. [14, с. 1]
Цель работы - освоить методику отбора проб воды и определения в них органолептических показателей
Задачи работы:
- изучить теоретические аспекты, нормативные документы по лабораторной оценке качества питьевой воды
- провести практические манипуляции по отбору проб и лабораторному исследованию питьевой воды
- выявить влияние химического состава воды на здоровье человека
- провести статистическую обработку результатов гигиенического мониторинга качества воды системы централизованного водоснабжения городского округа Первоуральск, оценить полученные результаты
Объект исследования - санитарно-гигиеническое исследование качества питьевой воды.
Предмет исследования - качество воды системы
централизованного водоснабжения городского округа Первоуральск
1. Физиологическое и гигиеническое значение воды
1.1 Физиологическое и гигиеническое 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. 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, таких как: всасывание, транспорт, расщепление, гидролиз, осмос, резорбция, фильтрация, выведение и др.
При помощи 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, гидроксильных и водородных ионов. Вода обеспечивает кислотно-основное состояние в организме, а это влияет на скорость и направление биохимических реакций. Принимает участие в процессах гидролиза углеводов, жиров, 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 - 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, гиперпаратиреозе 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), кишечник - с фекалиями (до 0,2 л), легкие - в парообразном состоянии (приблизительно 0,4 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 микро- и макроэлементов, 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, 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.
Вода является одним из самых ценных даров природы. 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 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.
1.2 Причины и условия, определяющие химический состав и органолептические свойства воды
Химический состав воды - это возможная причина заболеваний неинфекционной природы. Индифферентные химические вещества в воде, железо двух- или трехвалентное, содержится во всех естественных водоисточниках. Железо - необходимая составная часть животных организмов. Оно используется для построения жизненно важных дыхательных и окислительных ферментов (гемоглобина, каталазы). Взрослый человек получает в сутки десятки миллиграммов железа, поэтому количество поступающего с водой железа не имеет существенного физиологического значения. В подземных водах чаще находят двухвалентное железо. Если воду качают, то, соединяясь на поверхности с кислородом, железо переходит в трехвалентное, и вода приобретает бурый цвет. Таким образом, содержание железа в питьевой воде лимитируется влиянием на мутность и цветность. Допустимой концентрацией по стандарту является не более 0,3 мг/л, для подземных источников - не более 1,0 мг/л.
Алюминий (Al) содержится в питьевой воде, подвергшейся обработке - осветлению в процессе коагуляции сернокислым алюминием. Избыточные концентрации алюминия придают воде неприятный, вяжущий привкус. Остаточное содержание алюминия в питьевой воде (не более 0,2 мг на л) не вызывает ухудшения органолептических свойств воды (по мутности и привкусу).
Марганец (Mn) в подземных водах содержится в виде бикарбонатов, хорошо растворимых в воде. В присутствии кислорода воздуха превращается в гидроокись марганца и выпадает в осадок, чем усиливает показатель цветности и мутности воды. В практике централизованного водоснабжения необходимость ограничения содержания марганца в питьевой воде связывается с ухудшением органолептических свойств. Нормируется не более 0,1 мг/л.
Кальций (Ca) и его соли обусловливают жесткость воды. Жесткость питьевой воды является существенным критерием, по которому население оценивает качество воды. В жесткой воде овощи и мясо плохо развариваются, так как соли кальция и белки пищевых продуктов образуют нерастворимые соединения, которые плохо усваиваются. Затруднена стирка белья, в нагревательных приборах образуется накипь (нерастворимый осадок). Экспериментальные исследования показали, что при питьевой воде с жесткостью 20 мг-экв/л частота и вес образования камней были значительно больше, чем при употреблении воды с жесткостью 10 мг - экв/л.
Медь (Cu) в малых концентрациях встречается в природных подземных водах и является истинным биомикроэлементом. Потребность в ней (в основном для кроветворения) взрослого человека невелика - 2-3 г в сутки. Она покрывается в основном суточным пищевым рационом. В больших концентрациях (3-5 мг/л) медь оказывает влияние на вкус (вяжущий). Норматив по этому признаку не более 1 мг/л в воде.
Цинк (Zn) в качестве микроэлемента встречается в природных поземных водах. В больших концентрациях он встречается в водоемах, загрязненных промышленными сточными водами. Хронические отравления цинком неизвестны. Соли цинка в больших концентрациях действуют раздражительно на желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), но значение соединений цинка в воде определяется их влиянием на органолептические свойства. При 30 мг/л вода приобретает молочный цвет, а неприятный металлический вкус исчезает при 3 мг/л, поэтому нормируют содержание цинка в воде не более 3 мг/л.
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 присутствуют: йод (I), фтор (F), медь (Cu), бром (Br), марганец (Mn), алюминий (Al) и др.
Органолептические свойства воды - это те ее признаки, которые воспринимаются органами чувств человека и оцениваются по интенсивности восприятия. Обонятельные, вкусовые, зрительные, тепловые ощущения обусловлены физическими характеристиками воды и наличием в ней определенных химических веществ (органических, минеральных солей, газов). Именно они и придают воде запах, вкус, привкус, цветность, мутность и т.д.