Конспекты к семинарам / Гигиена №7. Гигиена воды

1

Занятие 8 ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Цель занятия: ознакомить студентов с влиянием качества воды на здоровье населения, гигиеническими принципами нормирования качества питьевой воды, правилами выбора источников водоснабжения.

Контрольные вопросы

1. Вода как фактор здоровья:

а). Физиологическое значение воды; б). Эпидемиологическое значение воды (биологические, физические и

химические загрязнители источников водоснабжения); в). Особенности водных эпидемий;

г). Особенности нормирования содержания химических веществ в водных объектах. Понятие о лимитирующем показателе вредности; д). Эндемическое значение воды. Заболевания неинфекционной природы, связанные с употреблением недоброкачественной воды.

2.Гигиеническая характеристика источников водоснабжения:

а) Выбор источников водоснабжения и виды источников; б) Дебит источника и нормы водопотребления;

в) Классификация и анализ показателей источников водоснабжения (подземных и поверхностных).

3.Гигиенические требования к качеству воды при организации централизованного питьевого водоснабжения:

а) Основные нормативные документы для оценки качества воды источников водоснабжения; б) Показатели безопасности воды в эпидемическом отношении;

в) Токсикологические показатели питьевой воды; г) Показатели, обеспечивающие благоприятные органолептические свойства воды.

4.Гигиенические требования к качеству воды при организации децентрализованного питьевого водоснабжения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. Вода как фактор здоровья:

Вода является одним из важнейших элементов окружающей среды и имеет физиологическое, санитарно-гигиеническое, хозяйственное, эпидемиологическое и эндемическое значение.

Вода необходима для поддержания жизни и поэтому обеспечение потребителей водой хорошего качества является важной государственной задачей. Физиологическое значение воды для человека заключается прежде всего в том, что она входит в состав всех биологических тканей. Как известно, тело человека состоит на 65% из воды и даже небольшая потеря воды приводит к серьёзным нарушениям состояния здоровья. При потере воды до 10% отмечается резкое беспокойство, слабость, тремор конечностей,

2

а потеря 20 – 25% воды приводит к смерти. Всё это объясняется тем, что процессы пищеварения, синтез живого вещества в организме и все обменные реакции происходят только в водной среде. При обезвоживании организма усиливается процесс распада тканевого белка: нарушается водно-солевой баланс, деятельность органов внутренней секреции, нервной и сердечнососудистой систем, снижается работоспособность, ухудшается самочувствие.

Несмотря на исключительно большую роль воды для человека, расход её для питьевых целей невелик. В сутки человек должен употреблять не менее 1,5 – 2,5 л жидкости. Без пищи, но с водой человек способен жить около 2 мес., без воды – несколько дней. В условиях умеренного климата при отсутствии физической нагрузки человек теряет (и потребляет) 1,5 л воды. На уровень потребления воды для питья оказывают влияние природные (температура, влажность воздуха, инсоляция, ветер) и социальные факторы (условия труда). Значение воды не исчерпывается лишь её физиологической ролью. Большое количество её необходимо для санитарных и хозяйственнобытовых целей.

Оценка возможного влияния воды источников водоснабжения на состояние здоровья осуществляется на основании данных анализов на биологические загрязнители (микроорганизмы), химические (токсические вещества) и физические (радионуклеиды), а также опосредованно через изменение органолептических свойств и недостаточное количество воды, что приводит к резкому ухудшению санитарно-гигиенических условий жизни.

Биологический фактор (эпидемиологическое значение воды). По оценке экспертов ВОЗ до 80% всех инфекционных заболеваний связано либо с неудовлетворительным качеством питьевой воды, либо с нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения.

Водный путь распространения инфекционных заболеваний характерен

для:

а) острых кишечных инфекций (холера, брюшной тиф, паратифы, дизентерия, сальмонеллёз, иерсиниозы, кампилобактериозы и др.);

б) антропозоонозных инфекций (желтушный и безжелтушный лептоспирозы, бруцеллёз, сибирская язва, туляремия, эризипелоид, дальневосточная сибирская лихорадка);

в) вирусных инфекций (эпидемический гепатит А, полиомиелит, адено- и энтеровирусные инфекции и др.);

г) протозойных инвазий (амебиаз, балантидиаз, лямблиоз) и глистных инвазий, вызываемых преимущественно геогельминтами (аскаридоз, анкилостомидозы, стронгилоидоз и др.).

Таким образом, критерием безопасности воды в эпидемическом отношении является отсутствие в воде патогенных микроорганизмов.

Особенности водных эпидемий. Для того, чтобы возможность распространения инфекционных заболеваний через воду стала реальной, необходимо одновременное наличие трёх условий.

3

Первое условие – возбудители заболеваний должны попасть в воду источника водоснабжения.

Второе условие – патогенные микроорганизмы должны сохранять жизнеспособность в водной среде в течение достаточно длительного времени.

Третье условие – возбудитель инфекционных заболеваний должен попасть с питьевой водой в организм человека.

Знание перечисленных выше условий очень важно при разработке профилактических мероприятий.

Особенности водных эпидемий.

1.Вспышки таких инфекций начинаются внезапно, одновременно заболевает множество людей, использовавших воду из одного заражённого источника.

2.После проведения противоэпидемических мероприятий, направленных на исключение водопользования из заражённого источника, дезинфекции, водоохранных мер, а также лечения больных и ограничения их контактов число заболевших быстро снижается.

3.Некоторое время заболеваемость сохраняется на относительно невысоком уровне из-за бытового заражения (контактный хвост).

Физический фактор. Потенциальную, а иногда и реальную опасность для здоровья населения представляет радиационный фактор. Источники ионизирующего излучения в водных объектах могут быть естественноприродными (радионуклиды земных пород и воды водоисточников) и искусственные (антропогенного происхождения в результате загрязнения объектов окружающей среды при техногенных авариях и катастрофах).

Различают соматические и генетические последствия при экспозиции источниками ионизирующего излучения. Соматические могут проявиться в виде стохастических эффектов (злокачественные новообразования) и нестохастических, обусловленных величиной поглощённой дозы и проявляющихся в неопухолевых соматических изменениях, например, склерозом сосудов и соединительной ткани органов. Результатом такого воздействия могут быть пневмосклероз, цирроз печени, лучевые дерматиты и катаракты, атеросклероз и другие системные поражения.

Генетические последствия возникают при поражении половых клеток, повреждении хромосомного аппарата, сопровождающегося мутациями и аберрациями. В реальных условиях жизни население, проживающее на экологически благоприятных территориях, в соответствии с «Нормами радиационной безопасности (НРБ-96)» (ГН 2.6.1.054-96) с 2000 г. имеет установленный годовой дозовый предел в 0,1 бэр. В эту дозу не входят в связи с трудностью нормирования облучение от природных источников (космическое излучение), дозы от применения медицинских диагностических процедур и дозы, обусловленные последствиями радиационных аварий.

Неблагоприятные эффекты на здоровье при попадании радионуклидов во внутреннюю среду с питьевой водой обусловлены облучением малой

4

интенсивности и связаны в основном с действием на иммунную систему. Поэтому специфические для ионизирующего излучения эффекты будут проявляться в скрытых формах, таких как изменение клинической картины соматических и инфекционных заболеваний, снижение умственных способностей и способностей к обучению ребёнка и др.

Для профилактики таких неблагоприятных эффектов гигиеническими нормативами предусмотрено допустимое содержание радионуклидов в воде, предназначенной для питьевых целей: общая а-радиоактивность – 0,1 Бк/л; общая в-радиоактивность – 1,0 Бк/л.

Химический фактор Химические вещества при воздействии на человека способны привести к появлению практически всех известных в общей патологии симптомов и синдромов. Всё многообразие реакций организма в ответ на воздействие химических факторов и исходы этих воздействий могут быть представлены в широком диапазоне от катастрофических (смерть, врождённые уродства, сокращение продолжительности жизни) до неблагоприятных (снижение массы тела, изменение активности ферментных систем, обратимая дисфункция органов и систем, обеспечивающих гомеостаз).

Основным путём поступления химических веществ во внутреннюю среду организма при водопользовании является желудочно-кишечный тракт, но, в зависимости от физико-химических свойств, ксенобиотики могут также проникать через неповреждённую кожу и ингаляционно при занятии водными видами спорта и отдыха, гигиенических процедурах (ванна, душ), а также лечебных процедурах (талассотерапия).

Ответ организма на воздействие чужеродных веществ зависит от условий экспозиции (доза, время); физико-химических свойств вещества, определяющих способность проникать через мембраны клеток (липофильность) и растворяться в воде; параметров токсикометрии (токсикодинамика и токсикокинетика). Более того, конечный эффект воздействия ксенобиотика на организм может быть тесно связан с показателями его химической стабильности в водной среде.

Помимо этого, следует учитывать, что выраженность биологического ответа определяется эффективностью работы механизмов биотрансформации ксенобиотика во внутренней среде (аккумуляция, элиминация, метилирование, метаболическая трансформация).

Эффекты на уровне организма могут быть охарактеризованы как:

а) общетоксические (характерно для поступления ксенобиотиков через желудочно-кишечный тракт) без ярко выраженных признаков системного поражения;

б) специфические (при наличии органа-мишени для химических веществ), проявляющиеся в преимущественном поражении соответствующего органа или системы: кардиотропное, нефротоксическое, гепатотропное, остеотропное, гематотропное, гонадотропное т.п.;

5

в) иммуномодулирующие с реализацией реакции сенсибилизации по немедленному типу (при поступлении ксенобиотика через желудочнокишечный тракт) или замедленному типу (при поступлении через неповреждённую кожу);

г) отдалённые последствия, проявляющиеся во влиянии на хромосомный аппарат, ДНК с конечным эффектом в виде генетических заболеваний, врождённых уродств или рака.

Понятие о лимитирующем показателе вредности Нормирование содержания химических веществ в водных объектах имеет особенность, заключающуюся в том, что предельно допустимая концентрация вещества устанавливается на основании наименьшей пороговой величины, определённой экспериментальным путём по влиянию на органолептические свойства, санитарный режим водоёма и токсические эффекты. Этот показатель получил название лимитирующего показателя вредности. Таким образом, лимитирующий показатель вредности включает санитарнотоксикологический, органолептический и общесанитарный лимитирующий показатель.

Общесанитарный лимитирующий показатель вредности характеризует интенсивность процессов естественного самоочищения водоёма от органических природных и антропогенных загрязнителей. Низкая эффективность процессов самоочищения проявляется развитием гнилостных анаэробных процессов в водном объекте, образовании поверхностных плёнок, всплывании осадка, появлении грибковых и водорослевых обрастаний. Конечным результатом станет также ухудшение качества жизни из-за непригодности воды не только для удовлетворения хозяйственных потребностей, но и для рекреационных целей и занятий водным спортом.

Заболевания неинфекционной природы, связанные с употреблением недоброкачественной воды (эндемическое значение воды)

Заболевания неинфекционной природы могут быть связаны с особенностями природного химического состава воды и антропогенным изменением. Химические компоненты в воде могут привести к острым нарушениям здоровья. Известный русский учёный В.И.Вернадский и его ученик А.П. Виноградов разработали учение о биогеохимических провинциях – т.е. районах, характеризующихся избытком или недостатком отдельных микроэлементов в воде, почве, растениях, что позволило объяснить причины возникновения так называемых эндемических заболеваний человека и животных.

Гигиеническое значение микроэлементов определяется их биологической ролью. Наиболее изучено влияние на организм фтора. При содержании фтора в воде более 1,5 мг/л может развиться флюороз, менее 0,7 мг/л – кариес зубов. Поражение зубов при флюорозе протекает в несколько стадий: 1. Симметричные меловидные пятна на эмали зубов. 2. Пигментация (пятистость эмали). 3. Тигроидные резцы (поперечная исчерченность зубов). 4. Безболезненное разрушение зубов. 5. Системный флюороз зубов и скелета.

6

Молибден: чрезмерное содержание его в воде приводит к увеличению активности ксантиноксидазы, сульфгидрильных групп и щелочной фосфатазы, увеличению мочевой кислоты в крови и моче и патоморфологическим изменениям внутренних органов (молибденовая подагра). К районам с повышенным содержанием молибдена в воде относят провинции в Армении, Московской и Томской области.

При низком поступлении в организм йода развивается эндемический зоб (суточная потребность до 120 мг). Вода имеет сигнальное значение в развитии этого заболевания.

Стронций – повсеместно распространённый элемент, склонный к материальной и функциональной кумуляции. Его концентрация в подземных водах может составлять десятки мг/л. Может поступать в водоёмы со сточными водами предприятий, занятых добычей или использующих его в технологических процессах. Обмен стронция в организме хорошо изучен. Установлено, что значительная его часть откладывается в костной ткани. Выведение осуществляется в основном через кишечник. При поступлении в организм приводит к угнетению синтеза протромбина в печени, снижению активности холинэстеразы, активации остеогенеза. Включение стронция в костную ткань снижает включение в костную ткань кальция и приводит к развитию «стронциевого рахита».

Нитраты – повышенное их содержание вызывает токсический цианоз (метгемоглобинемию), особенно у детей грудного возраста, находящихся на искусственном вскармливании, чаще в сельских районах при использовании колодезной воды для разведения детских питательных смесей. Метгемоглобинемия отмечается не только у детей, но и у взрослых. Нитраты + амины = канцерогенные вещества. Содержание нитратов из года в год растёт за счёт органических загрязнителей поверхностных и подземных водоисточников. Так, в Белгородской области недоочищенные сточные воды используют для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, вследствие чего содержание нитратов в воде достигало 500 – 700 мг/л, что неблагоприятно отразилось на состоянии здоровья населения.

Установлено, что вредное действие нитратов проявляется тогда, когда в результате диспепсии, дисбактериоза в кишечнике нитраты восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитритов приводит к повышению содержания метгемоглобина в крови.

Ртуть – как известно, токсичный элемент. Наличие её в воде приводит к развитию болезни Минимата, для которой характерно поражение центральной нервной системы.

2. Гигиеническая характеристика источников водоснабжения

Виды источников. Выбор источника питьевого водоснабжения

определяется его доступностью, водообильностью (дебитом), соотнесённой с потребностью в воде и степенью надёжности (постоянством состава воды).

Для целей водоснабжения могут быть использованы поверхностные источники (открытые водоемы), подземные источники и атмосферные воды.

7

Поверхностные источники

Поверхностные источники делятся на естественные (реки, озера) и искусственные (водохранилища, каналы). Их формирование происходит главным образом за счет поверхностного стока, атмосферных, талых, ливневых вод и в меньшей степени за счет питания подземными водами. У некоторых водоемов питание может быть смешанным.

Характерной чертой открытых водоемов является наличие большой водной поверхности, которая непосредственно соприкасается с атмосферой и находится под воздействием лучистой энергии солнца, что создает благоприятные условия для развития водной флоры и фауны, активного течения процессов самоочищения. Однако вода открытых водоемов подвержена опасности загрязнения различными химическими веществами и микроорганизмами, особенно вблизи крупных населенных пунктов и промышленных предприятий.

С целью водоснабжения наиболее часто используются реки, которые представляют собой естественные стоки родников, болот, озер, ледников. Речные воды характеризуются большим количеством взвешенных веществ, низкой прозрачностью и большой микробной обсемененностью.

Озера и пруды представляют собой различной величины и формы котлованы, пополняющиеся водой главным образом за счет атмосферных осадков, родников. На дне образуются значительные илистые отложения за счет выпадения взвешенных частиц. Пруды и озера могут быть использованы для водоснабжения в небольших сельских населенных пунктах лишь в том случае, если подземные воды залегают очень глубоко. Эти водоисточники менее пригодны для питьевых целей, так как значительно подвержены загрязнению и обладают слабо выраженной способностью самоочищения. В них часто наблюдается цветение за счет развития водорослей, что ухудшает органолептические свойства воды. Эти воды небезопасны в эпидемиологическом отношении.

Искусственные водохранилища (или зарегулированные водоемы) создаются путем сооружения плотин, задерживающих водоотток. Чаще всего имеют комплексное назначение (промышленное, энергетическое, для целей водоснабжения и др.). Устраиваются на реках, что сопровождается затоплением прилегающих огромных территорий. Качество воды в таких водохранилищах в значительной мере зависит от состава речных, талых и грунтовых вод, участвующих в их формировании

Подземные воды

Подземные воды образуются главным образом за счет фильтрации атмосферных осадков через почву. Небольшая часть их образуется в результате фильтрации воды открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ и т. д.) через русло (Приложение 8).

Накопление и движение подземных вод зависят от строения пород, которые по отношению к воде разделяются на водоупорные (водонепроницаемые) и водопроницаемые. Водоупорными породами являются гранит, глина, известняк. К водопроницаемым относятся песок,

8

гравий, галечник, трещиноватые породы. Вода заполняет поры и трещины этих пород. Подземные воды по условиям залегания делятся на почвенные, грунтовые и межпластовые.

Почвенные воды (поверхностные, или верховодка) наиболее близко залегают к земной поверхности в первом водоносном горизонте, не имеют защиты в виде водоупорного слоя, поэтому состав их резко меняется в зависимости от гидрометеорологических условий. Больше всего почвенных вод накапливается весной, летом они высыхают, зимой промерзают, легко подвергаются загрязнению, так как находятся в зоне просачивания атмосферных вод, поэтому использовать почвенные воды с целью водоснабжения не следует.

Состояние почвенных вод может оказывать влияние на качество грунтовых вод, расположенных ниже почвенных

Грунтовые воды располагаются в последующих водоносных горизонтах; они скапливаются на первом водонепроницаемом слое, не имеют водоупорного слоя сверху и поэтому между ними и почвенными водами происходит водообмен. Грунтовые воды безнапорные, их уровень в колодце устанавливается на уровне подземного слоя воды. Образуются они за счет просачивания атмосферных осадков и уровень вод подвержен большим колебаниям в различные годы и сезоны. Грунтовые воды отличаются более или менее постоянным составом и лучшим качеством, чем поверхностные. Фильтруясь через довольно значительный слой почвы, они становятся бесцветными, прозрачными, свободными от микроорганизмов. Глубина их залегания в различных местностях колеблется от 2 м до нескольких десятков метров. Грунтовые воды являются наиболее распространенными источниками водоснабжения в сельских местностях.

Впредупреждении загрязнения грунтовых вод большую роль играет санитарная охрана почвы.

Забор воды производится с помощью колодцев (шахтные, трубчатые и др.). Некоторые из них иногда используются для небольших водопроводов.

Вприбрежных местностях грунтовые воды могут иметь гидравлическую связь с водами рек и других открытых водоемов. В этих случаях происходят просачивание речной воды в грунтовый слой и увеличение количества грунтовой воды. Эти воды называются подрусловыми. Подрусловые воды иногда используются в питьевых целях путем устройства инфильтрационных колодцев. Однако вследствие связи с открытым водоемом состав воды в них непостоянен и менее надежен в санитарном отношении, чем в хорошо защищенных грунтовых слоях.

Вместности с пересеченным рельефом на склонах гор или в глубине больших оврагов грунтовые воды могут выходить на поверхность в виде родников. Эти родники называются безнапорными, или нисходящими. Родниковая вода по составу и качеству не отличается от питающей ее грунтовой воды и может быть использована для целей водоснабжения.

Межпластовые воды представляют собой подземные воды, заключенные между двумя водонепроницаемыми породами. Они имеют как бы непроницаемую крышу и ложе, полностью заполняют пространство между ними

9

и передвигаются под давлением. Поэтому такие воды благодаря напору снизу могут высоко подниматься в колодцах, а иногда самопроизвольно фонтанировать (артезианские воды). Водонепроницаемая кровля надежно изолирует их от просачивания атмосферных осадков и вышерасположенных грунтовых вод. Питание межпластовых вод происходит в местах выхода на поверхность водоносного слоя. Эти места часто находятся далеко от места пополнения основных запасов межпластовой воды. Вследствие глубокого залегания межпластовые воды имеют устойчивые физические свойства и химический состав. Малейшее колебание их качества можно рассматривать как признак санитарного неблагополучия. Загрязнение межпластовых вод происходит крайне редко при нарушении целости водоупорных слоев, а также при отсутствии надзора за старыми, уже используемыми скважинами. Межпластовые воды могут иметь естественный выход на поверхность в виде восходящих ключей или родников. Их образование связано с тем, что водоупорный слой, расположенный над водоносным, прерывается оврагом. Качество родниковой воды не отличается от питающих ее межпластовых вод.

Атмосферные осадки

Атмосферные осадки образуются в результате сгущения водяных паров атмосферы и выпадения их на землю в виде дождя, содержат небольшое количество солей кальция, магния и поэтому являются очень мягкими. В качестве источника водоснабжения атмосферные осадки используются редко, главным образом в безводных, засушливых местах, т. е. там, где нет открытых водоемов, а получение подземных вод затруднено вследствие их глубокого залегания. При использовании осадков для питьевых целей сбор их должен производиться с соблюдением санитарных правил, в чистые емкости, надежно защищенные от внешних загрязнений. Ввиду того, что атмосфера промышленных городов может быть загрязнена различными кислотами, солями натрия, кальция, магния, сажей, пылью, микроорганизмами, атмосферные осадки могут загрязняться и становятся непригодными для питья.

Качество атмосферных осадков зависит также от климатических условий и от того, когда была собрана вода — во время обильных дождей или в период засухи.

Талые воды, образующиеся после таяния снега и льда, используют крайне редко в безводных местах. Загрязняются они так же, как атмосферные.

Государственным стандартом «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора» ГОСТ 2761 – 84, предусматривается следующая последовательность выбора:

а) межпластовые напорные воды (артезианские); б) межпластовые безнапорные воды;

в) грунтовые воды, искусственно наполняемые, и подрусловые подземные воды;

г) поверхностные воды.

10

Из имеющихся источников водоснабжения выбирают только те, для которых можно организовать зоны санитарной охраны (ЗСО) и соблюдение соответствующего режима в пределах поясов.

Дебит источника и нормы водопотребления. При выборе источника водоснабжения учитывается его мощность (дебит), соотнесённая с нормами водопотребления, предпочтительно ориентированными на перспективу развития населённого пункта. Потребность в воде питьевого качества определяется не только физиологическими потребностями, которые в условиях умеренного климата не превышают 2 л/сутки на человека, но и расходом воды на поддержание оптимальных санитарно-гигиенических условий жизни, соблюдения технологического режима работы предприятий общественного питания и пищевой промышленности, осуществления оздоровительных мероприятий, лечебных процедур, занятия спортом в плавательных бассейнах и др. Следовательно, общая потребность в воде питьевого качества зависит от множества факторов, главным среди которых считается развитость инфраструктуры.

Нормы хозяйственно питьевого водоснабжения для населённых пунктов следующие:

а) благоустроенные районы, оборудованные внутренним водопроводом и канализацией без ванн – 125 – 160 л на 1 жителя в сутки;

б) благоустроенные районы, оборудованные внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местным водонагревателем – 160 – 230 л в сутки; в) благоустроенные районы с централизованным горячим

водоснабжением – 250 – 350 л в сутки на одного жителя.

Классификация и анализ показателей источников водоснабжения. В

зависимости от качества воды и требуемой степени обработки для доведения её до показателей СанПиН, водные объекты, пригодные в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, делят на 3 класса.

Подземные источники водоснабжения 1-й класс – качество воды по всем показателям удовлетворяет

требованиям СанПиН 2.1.4.559-96. Дополнительная обработка воды не требуется.

2-й класс – качество воды имеет отклонения по отдельным показателям, которые могут быть устранены аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием. Или источники с непостоянным качеством воды (сезонные колебания сухого остатка), требующие профилактического обеззараживания.

3-й класс – доведение качества воды до требований СанПиН методами обработки, предусмотренными для 2-го класса водоёмов, с применением дополнительных: фильтрование с предварительным отстаиванием, использование реагентов и т. д.

Поверхностные источники водоснабжения