ГЛАВА 6 ГИГИЕНА ВОДЫ. ВОДОСНАБЖЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Вода является одним из самых важных элементов окружающей среды, она необходима для жизни человека, животных и растений (рис. 6.1). Вода нужна организму больше, чем все остальное, за исключением кислорода. Без пищи человек может прожить более месяца, а без воды - лишь несколько дней. Обезвоживание ведет к необратимым последствиям и гибели организма.

Рис. 6.1. Вода как фактор здоровья

Все водные запасы на Земле объединяются понятием «гидросфера». Под гидросферой подразумевается комплекс водных объектов, включающий океаны, моря, реки, озера, водохранилища, болота, подземные воды, ледники, снежный покров и капельно-жидкую воду в атмосфере. Гидросфера имеет огромное значение для жизни и здоровья человечества. Вода регулирует климат планеты, обеспечивает хозяйственную и промышленную деятельность людей, являясь

ее условием и объектом, входит в состав всех живых организмов, населяющих Землю, в том числе и в состав тела человека, выполняя в нем роль структурного компонента, растворителя и переносчика питательных веществ, вода участвует в биохимических процессах, регулирует теплообмен с окружающей средой.

Основными проблемами, связанными с гидросферой планеты, являются условия обеспеченности населения водой, ее качество и возможности его повышения. До недавнего времени эти проблемы не стояли столь остро в связи с относительной чистотой природных водоисточников и их достаточным количеством, но в последние десятилетия ситуация резко изменилась. Огромная концентрация городского населения, резкое увеличение промышленных, транспортных, сельскохозяйственных, энергетических и других антропогенных выбросов привели к нарушению качества воды, появлению в водоисточниках несвойственных природной среде химических, радиоактивных и биологических агентов. Все это делает эффективное водоснабжение населения ведущей проблемой современной жизни человечества.

6.1. ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

Без воды жизнь немыслима: все биохимические реакции и физиологические процессы как в растениях, так и у животных организмов, в том числе и у человека, осуществляются при участии воды.

Физиологическое значение воды для человека состоит в том, что вода входит в состав всех биологических тканей. Как показали ученые, вода составляет примерно 60-70% массы тела, а потеря 20-22% жидкости приводит к смерти. Вода содержится не только в жидких средах, но и в плотных образованиях организма. Процентное количество воды в различных тканях и органах можно представить следующим образом: зубная эмаль - 0,2, кости - 22, жировая ткань - 30, белое вещество мозга - 70, печень - 70, скелетные мышцы - 76, мышца сердца - 79, почки - 83, серое вещество мозга - 86, стекловидное тело - 99.

Живой клетке вода требуется для сохранения структуры и нормального функционирования. Считается, что вода выполняет некоторую общерегуляторную функцию на клеточном уровне с воздействием практически на все структуры клетки. Вода не только участвует в организации пространственной структуры биологических мембран, но и активно влияет на происходящие в них процессы.

Физико-химическая структура воды изучена недостаточно. Ученые предполагают, что талая вода обладает особой «льдоподобной» структурой, которая соответствует структуре воды внутри клеток и является, образно говоря, «матрицей жизни». Нарушение этой структуры приводит к повышению проницаемости клеточной мембраны. Установлено, что старение организма связано со способностью тканей удерживать воду. С возрастом ее количество в организме уменьшается. Наблюдения показали, что полив сельскохозяйственных растений талой водой приводит к повышению урожайности на 20%.

Известно, что вода - универсальный растворитель. Вследствие полярности молекул она обладает наибольшей способностью ослаблять связи между частицами, молекулами и ионами многих веществ. Это имеет значение для солевого обмена организма. Всасывание солей в кишечнике возможно благодаря тому, что они растворены в воде. Поступая в кровь, соли влияют на важнейшую биологическую константу организма - осмотическое давление крови. Вода снижает осмотическое давление, а соли его повышают.

Вода выступает как основа кислотно-щелочного равновесия в организме - важнейшего фактора, определяющего скорость и направление многих биохимических реакций в тканях и органах, так как в воде соли, кислоты и щелочи не только растворяются, но и диссоциируют. Вода участвует во многих химических реакциях в организме.

Вода - основная составная часть крови, секретов и экскретов организма. В связи с этим важной функцией воды является транспорт в организм многих солей, микроэлементов и питательных веществ, например углеводов и витаминов. Одновременно вода участвует в выведении шлаков и токсичных веществ с потом, мочой, слюной.

Велика роль воды и в терморегуляции организма. Вода непрерывно выделяется через почки, легкие, кишечник, кожу, при этом организм отдает в окружающую среду значительное количество тепла. Так, при испарении пота человек теряет около 30% тепловой энергии. Существует и контактный путь отдачи тепла при купании в открытых водоемах.

При определении оптимального питьевого режима человека нужно помнить, что одним из механизмов саморегуляции питьевого режима является жажда. Возникновение жажды связано с водно-электролитным балансом в организме и обусловлено нарушением осмотического давления. Изменение водно-электролитного баланса нарушает про-

ницаемость клеточных мембран и изменяет перемещение через них растворенных в воде веществ. Появление жажды служит первым сигналом сдвига водно-электролитного баланса в сторону увеличения концентрации солей в тканях и запуска механизма саморегуляции осмотического давления. Сдвиги осмотического давления компенсируются деятельностью почек, легких, кожи, эндокринной системы, водно-электролитными депо печени, мышц и других органов. Однако регулирующая роль в нормализации водно-электролитного баланса принадлежит нервной системе, которая активизирует или подавляет все эти процессы, получая сигналы от осморецепторов, находящихся в тканях и стенках сосудов.

Механизм формирования жажды имеет одну особенность. Ученые показали, что субъективное ощущение жажды включается очень быстро и долго сохраняется, особенно при избыточном потреблении солей, что как бы защищает человека от опасного для жизни недостатка воды. Излишнее содержание жидкости в организме не вызывает заметных субъективных ощущений. В связи с этим перегрузка жидкостью может привести к нарушению механизмов саморегуляции.

В обычных условиях количество выпиваемой жидкости не должно превышать 1-1,5 л/сут. Дополнительно с продуктами питания поступает 1-1,2 л воды. Кроме того, в результате окисления пищевых веществ образуется до 0,5 л воды. Таким образом, при номинальной физической нагрузке и в благоприятных климатических условиях организму человека требуется около 3 л воды. Однако в жарком климате и при тяжелых физических нагрузках потеря воды из-за усиленного потоотделения может возрасти до 10 и даже 12 л/сут. Наряду с обезвоживанием в подобной ситуации особо опасно выведение из организма больших количеств солей калия и натрия, что может повлечь за собой выраженные изменения водно-электролитного баланса, нарушение мембранных процессов и, как следствие, судорожную болезнь и необратимые изменения в сердечной мышце и других органах. Профилактика таких неблагоприятных явлений состоит в достаточном, соответствующем потерям дробном приеме жидкости, поваренной соли и препаратов калия.

Наряду с обеспечением физиологических функций организма вода имеет важнейшее гигиеническое значение и рассматривается как ведущий показатель санитарного благополучия населения.

Доброкачественная вода необходима человеку для поддержания чистоты тела и закаливания, уборки жилища, приготовления пищи

и мытья посуды, стирки белья, поливки улиц и площадей. Много воды расходуется на уход за зелеными насаждениями. Москва расходует более 6 млн м³ водопроводной воды в сутки, что составляет более 700 л на человека. Однако 30-40% поставляемой воды используется на технологические нужды. Расход воды на 1 жителя в сутки для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд без учета промышленного потребления составляет в Санкт-Петербурге, Киеве 400 л, в Манчестере, Гамбурге, Мюнхене - 200 л, в Глазго, Хельсинки - 250 л. Лишь в Риме водопотребление равно 1000 л на человека в сутки. Это объясняется не столько потреблением воды для личных нужд, сколько множеством декоративных водоемов и фонтанов в городе. Данное обстоятельство лишний раз доказывает серьезное эстетическое значение воды как градообразующего фактора.

Народно-хозяйственное значение воды состоит в том, что питьевая вода - это, как правило, не только и не столько природный фактор, сколько продукт производства, в получении которого участвует большая армия инженеров, химиков, биологов, врачей, рабочих. Существуют огромные фабрики питьевой воды - станции очистки. Природная вода становится питьевой лишь после многих этапов превращения - добычи и транспортировки, установления определенного, строго регламентированного государством качества и контроля за этим качеством. В связи с этими операциями цена воды становится довольно внушительной, а количество воды, используемой для промышленных и сельскохозяйственных нужд, постоянно возрастает. Вода является ценнейшим технологическим сырьем. Так, для получения 1 т резины или 1 т алюминия необходимо 1500 м³ пресной воды. При выплавке 1 т стали расходуется также около 1500 м³ воды, а на производство 1 т синтетического волокна используется 2000 м³ этого ценнейшего продукта.

Велики затраты доброкачественной воды и в сельскохозяйственном производстве. Выращивание 1 т пшеницы требует 1500 м³, а 1 т риса - 4000 м³ пресной воды. Расход воды на производство 1 т мяса достигает 20 000 м³ воды. Количество воды, необходимое естественной флоре и фауне, практически не поддается учету.

Естественные водоемы широко используются в оздоровительных целях для купания, закаливания, занятий спортом. Вместе с тем вода остается и важным лечебным фактором: хороший эффект дают разнообразные физиотерапевтические водные процедуры, а бальнеология использует целебные свойства минеральных вод и грязей.

6.2. ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

Исключительно велика роль водного фактора в распространении различных как инфекционных, так и неинфекционных болезней. Этот вопрос требует наиболее пристального внимания.

Эпидемиологическое значение воды. Экспертами ВОЗ установлено, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Распространенность инфекционных заболеваний, передающихся через воду, несмотря на принимаемые меры, чрезвычайно велика во всем мире. Так, число людей, страдающих малярией, составляет 800 млн, трахомой - 500 млн, шистосомозом - 200 млн, гастроэнтеритами - 400 млн. При этом ежегодно от гастроэнтеритов умирает 4 млн детей и 18 млн взрослых.

В целом от болезней, связанных с водой, страдает более 2 млрд человек. Особенно опасная обстановка складывается в сельских районах, где только треть жителей имеет доступ к безопасным системам водоснабжения и лишь 13% обеспечено канализацией. В самой благоприятной по водоснабжению стране мира - США с 1971 по 1978 г. зарегистрировано 202 эпидемии, охватившие 50 млн человек.

Исторически роль воды в передаче и распространении инфекционных заболеваний была известна еще Гиппократу в IV в. до н.э. Однако первое достоверное описание водной эпидемии сделано лишь в XIX в. английским ученым Сноу. Оно касалось эпидемии холеры в Лондоне в 1854 г., когда в течение 15 дней от этого заболевания умерло 457 человек, пользовавшихся водой из одного колодца, в который просачивались нечистоты из выгребной ямы.

Окончательное доказательство эпидемиологической роли воды получил Р. Кох в 1883 г. Изучая вспышку холеры в Индии, он обнаружил возбудителей этой болезни не только в выделениях больных, но и в воде пруда, которой пользовались все заболевшие. Несколько лет спустя Р. Кох выделил вибриона из воды реки Эльбы во время эпидемии холеры, когда одновременно заболело более 17 тыс. человек, из которых 8605 умерли.

Заболевания, передаваемые через воду, весьма многочисленны. Все их можно разделить на несколько основных групп. В первую очередь это кишечные инфекции бактериальной природы, к которым относятся холера, брюшной тиф, паратифы А и Б, дизентерия, различные энтериты и энтероколиты. Для возникновения этих заболеваний благопри-

ятны неорганизованное водопотребление, недостаточное количество воды, соответствующие природные условия для распространения и выживания в объектах окружающей среды инфекционного начала, технические нарушения на водозаборных, водоочистных сооружениях и водопроводах, несоблюдение элементарных норм личной гигиены.

Развитие эпидемий кишечных заболеваний водного происхождения имеет определенные особенности. Вспышки таких инфекций начинаются внезапно, практически одновременно заболевает множество людей, бравших воду из одного зараженного источника. После проведения противоэпидемических мероприятий, направленных на исключение водопользования из зараженного источника, дезинфекции, водоохранных мер, а также лечения больных и ограничения их контактов число заболевших быстро снижается.

Высокая заболеваемость и смертность свойственны также брюшному тифу и паратифам А и Б. Возбудителями этих заболеваний являются микробы рода сальмонелл семейства кишечных бактерий, которые очень устойчивы к внешним воздействиям. Гибель микроорганизмов ускоряется с повышением температуры окружающей среды. Так, в холодной чистой воде возбудители тифа сохраняются до 1,5 лет, выдерживают замораживание в течение нескольких месяцев и могут перезимовывать во льду. В водопроводной воде они жизнеспособны до 3 мес, а в воде открытых водоемов - до 12 дней (табл. 6.1).

Таблица 6.1. Сроки выживания (в днях) микроорганизмов в воде (по Милявской Н.Ф.)

Активно проводимые после Второй мировой войны противоэпидемические мероприятия резко снизили уровень тифо-паратифозных заболеваний. Однако и в современных условиях отмечаются отдельные вспышки брюшного тифа. Примером является эпидемия в швейцарском городе Церматте в 1963 г., которая охватила более 400 человек. Причиной послужил смыв нечистот из выгребной уборной в реку, которую использовали для водоснабжения.

В некоторых случаях питьевая вода участвует в передаче колиэнтеритов - заболеваний, вызываемых энтеропатогенными кишечными палочками. Вспышки этих заболеваний характерны для детей раннего возраста, находящихся в замкнутых коллективах (дома ребенка, ясли, детские сады), где не соблюдаются элементарные правила личной гигиены.

Заболеванием, распространяющимся через воду, является легионеллез. Вызывается жгутиковой бациллой Legionella pneumophilla, передающейся воздушно-капельным путем и являющейся одной из главных причин тяжелой спорадической пневмонии. Палочка имеет термостабильный эндотоксин. Есть также данные, подтверждающие наличие у бациллы сильнодействующего экзотоксина. Микроорганизм с водным аэрозолем при разбрызгивании воды в банях, душах, бассейнах попадает на слизистые оболочки дыхательных путей, гибнет и выделяет сильнодействующий эндотоксин, вызывающий тяжелые полиорганные поражения, и в первую очередь пневмонию. Примерно у 1/3 больных наряду с пневмонией может проявляться гастроэнтеральная симптоматика: боли в эпигастрии, урчание в животе, диарея, обложенность языка. Летальность при

заболевании легионеллезной пневмонией достигает 10-20%. К группам риска при заболевании легионеллезом относятся пожилые люди, курильщики, лица со сниженным иммунитетом, а также больные с хроническими обструктивными заболеваниями легких.

Многие вирусные заболевания распространяются водным путем. Это инфекционный гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит, аденовирусные и энтеровирусные инфекции. Наибольшее значение водный путь передачи имеет для инфекционного гепатита, вызываемого вирусом типа А, который в отличие от парентеральных гепатитов (В, С) носит также название эпидемического. Инфекционный гепатит сопровождается выраженной интоксикацией с преимущественным поражением печени. Вирус гепатита более устойчив к воздействию факторов окружающей среды, чем возбудители бактериальных кишечных инфекций. Вирус сохраняет патогенность после замораживания в течение 2 лет, при кипячении погибает лишь через 30-60 мин. В связи с этим стандартные способы очистки и обеззараживания воды не всегда достаточно эффективны против вируса гепатита, а колибактериальные показатели могут не отражать реального загрязнения вирусами.

Вспышки эпидемического гепатита чаще бывают в тех населенных пунктах, где в хозяйственно-бытовых целях используются мелкие поверхностные источники, а дезинфекции воды не уделяется должного внимания. Напротив, эпидемическая опасность резко снижается при централизованном водоснабжении со строгим соблюдением режима очистки воды, а также при использовании подземных межпластовых вод.

Достаточно актуален водный путь передачи такого опасного заболевания, как полиомиелит. Водные вспышки полиомиелита отмечены во многих странах мира. Следует также иметь в виду, что водным путем могут распространяться аденовирусы, энтеровирусы Коксаки и ЕСНО, вызывая у человека тяжелые поражения кишечника, центральной нервной системы, кожи и слизистых оболочек. Вирусы устойчивы к действию хлора при обеззараживании воды обычными дозами и поэтому встречаются в распределительной сети при качестве воды, соответствующей колиформным стандартам по эпидемической безопасности. Поэтому тест на энтеровирусы внесен в качестве контрольного показателя в СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Профилактика

вирусных заболеваний осложняется отсутствием достаточно надежных способов выделения вирусов из различных сред биосферы.

В странах с жарким климатом встречаются заболевания, относящиеся к лептоспирозам. Это болезнь Вейля-Васильева (иктеро-геморрагический лептоспироз) и водная лихорадка (безжелтушный лептоспироз). Носителями инфекции чаще всего являются грызуны, иногда крупный рогатый скот, свиньи. Человек заражается через воду непроточных водоемов (озера, пруды, болота) и грунтовых колодцев, загрязненную выделениями животных. Возбудители инфекции поступают в организм через желудочно-кишечный тракт, а также при купании через слизистые оболочки губ, рта, носа и поврежденную кожу.

Водный путь распространения имеют некоторые виды бактериальных зоонозных инфекций. Источниками возбудителей могут быть грызуны (туляремия) или крупный рогатый скот (бруцеллез, сибирская язва). Возбудитель может поступать в организм как через желудочнокишечный тракт, так и через кожу. По данным ряда авторов, возможна передача через воду возбудителей туберкулеза, хотя водный путь заражения не считают основным для данной инфекции. Наиболее массивное поступление туберкулезных бактерий в водоемы связано со сбросом неочищенных сточных вод туберкулезных больниц.

Протозойные инвазии, т.е. заболевания, вызванные простейшими, встречаются в основном в жарком климате стран Азии и Африки. Выраженные формы заболеваний проявляются относительно редко, хотя носительство в зависимости от санитарного благополучия может превышать 15%. Это амебиаз, или амебная дизентерия, вызываемая Entamoeba histolytica, балантидиоз, вызываемый инфузорией Balantidium coli, и лямблиоз, причиной которого служит жгутиконосец Lamblia intestinalis. Амебиаз и балантидиоз развиваются как острые заболевания, переходящие в хроническую форму, сопровождающиеся диареей при поступлении простейших с питьевой водой и внедрении их в слизистую оболочку толстой кишки. Иногда заболевания становятся затяжными, рецидивирующими.

Заражение лямблиями происходит путем передачи цист только от человека к человеку либо при непосредственом контакте, либо косвенно - через пищу или воду. Лямблии редко вызывают нарушения слизистой оболочки кишечника, поэтому заболевание не имеет четкой клинической картины и в большинстве случаев протекает бессимптомно. Лямблиоз часто встречается среди детей, а также среди определенных категорий взрослых, в частности у людей, выезжавших

в развивающиеся страны. Кроме того, это заболевание встречается у больных хроническим панкреатитом, с низкой кислотностью желудочного сока и у людей с удаленным желудком. Манифестные формы лямблиоза имеют выраженную клиническую картину.

Серьезное внимание в последние годы обращается на относящийся к группе протозойных инфекций криптоспоридиоз. Заболевание широко распространено как среди животных, так и среди людей. Возбудителями в питьевой воде чаще всего являются ооцисты Cryptosporidium parvum, которые встречаются в 17-28% проб, но обнаруживаются редко в связи с трудностью лабораторной диагностики возбудителя. Питательной средой для него в водопроводной воде является слизь. Кроме того, в слизи повышается устойчивость микроорганизмов к дезинфицирующим веществам за счет образования цист. В окружающей среде, в частности в воде, они могут сохранять жизнеспособность от 2 до 6 мес. Зараженность поверхностных водоемов в РФ достигает 60-69%.

Еще одной группой широко распространенных заболеваний, передающихся через воду, являются глистные инвазии. Все глистные заболевания можно разделить на геогельминтозы и биогельминтозы. Возбудители геогельминтозов развиваются и распространяются без участия промежуточных хозяев. Факторами передачи служат вода, почва, различные предметы, загрязненные яйцами или личинками гельминтов. Наиболее известные представители этой группы - аскариды. Хотя вода не является основным путем распространения аскаридоза, развитие заболевания возможно при употреблении воды, содержащей яйца гельминта. Для развития анкилостомидозов и стронгилоидоза необходим жаркий влажный климат, что определяет их природную очаговость в странах Азии и Африки. Кроме наземных очагов, могут формироваться подземные очаги анкилостомидозов в шахтах при постоянной температуре и высокой влажности. Из почвенной влаги личинки анкилостомид через неповрежденную кожу поступают в кровяное русло, легкие, затем заглатываются и паразитируют в тонкой кишке, травмируя ее и вызывая кровотечения и железодефицитную анемию. При подобном пути миграции личинки стронгилоид располагаются как в верхних отделах тонкой кишки, так и в желчных и панкреатических протоках.

Еще одним видом бактерий, обитающих в воде водоемов, являются сине-зеленые водоросли, или цианобактерии (cyanophyta). Это одноклеточные микроорганизмы, выделяющие в условиях благо-

получной экологической ситуации в атмосферу Земли более 80% кислорода. Однако в результате глобальных изменений климата, увеличения концентрации углекислоты и масштабных промышленных загрязнений биосферы цианобактерии адаптируются к необычным для них условиям окружающей среды, изменяя свои механизмы жизнеобеспечения и приобретая новые токсические свойства. Продуктами жизнедеятельности сине-зеленых водорослей в дискомфортной для них среде являются нейротоксины и гепатотоксины. Нейротоксином является аминокислота β-Ν-метиламино- L-аланин (БММА), вызывающая нейродегенеративные изменения, напоминающие по течению болезнь Альцгеймера. Гепатотоксины вызывают мутагенный эффект, угнетают реакции лимфоцитов на фитомутогены, снижают активность пищеварительных ферментов, подавляют активность клеток кожи.

Токсины цианобактерий также угнетают цитотоксическое действие лимфоцитов-киллеров опухолевых клеток, оказывают генотоксическое и цитотоксическое действие на клетки красного костного мозга и, следовательно, могут выступать в качестве инициаторов и промоторов в процессе канцерогенеза. Они устойчивы к кипячению и резистентны к препаратам хлора при дезинфекции воды. Токсины могут поступать в организм человека перорально с питьевой водой, при использовании в пищу рыбы, ингаляционным путем при испарении с поверхности водоема или в ванной комнате, а также через кожу и слизистые оболочки при купании и занятии водными видами спорта.

При разложении сине-зеленых водорослей изменяются органолептические свойства воды. Водоросли способны проходить через очистные сооружения водопроводной станции и выполнять роль убежища для вирусов и патогенных микроорганизмов, защищая последних от действия дезинфектантов.

Следует отметить также, что в некоторых случаях, например при купании в загрязненных прудах, при антисанитарной обстановке в банях вода может стать путем передачи трахомы, чесотки, грибковых и других заболеваний.

Профилактика заболеваний, связанных с изменением солевого состава воды. Вода, используемая для питьевых целей, не является химически чистым соединением. В ее состав входят сотни химических веществ в различных количествах. Так, в природных водах содержатся соединения хлора, серы, углерода, фосфора, азота, кальция, магния, калия, натрия, железа, алюминия, меди, кремния, йода, фтора и др.

Солевой состав природных вод формируется в первую очередь в результате вымывания веществ из почвы и в связи с этим отражает химическую структуру почвы данной местности. Медь, йод, бром в значительном количестве могут поступать из атмосферы.

Однако довольно часто химические вещества, находящиеся в воде, имеют не природное происхождение, а поступают в водоемы с хозяйственно-фекальными или промышленными стоками. Например, присутствие в воде солей аммония, нитритов, нитратов, хлоридов, сульфатов, фосфатов может не только отражать минеральный состав почвы, но и указывать на биогенное загрязнение, т.е. поступление органических веществ с хозяйственно-фекальными сточными водами.

Присутствие тех или иных солей свидетельствует о фекальном загрязнении воды. Известно, что в процессе самоочищения белковые соединения, подвергаясь окислению, последовательно превращаются в соли аммония, нитриты и нитраты. Нитраты - конечный продукт минерализации и в связи с этим они - наиболее стойкие из перечисленных азотсодержащих веществ. При недавнем загрязнении органическими веществами в водоеме преобладают начальные продукты разложения, т.е. соли аммония. Присутствие только солей азотной кислоты свидетельствует о давнем загрязнении. Триада соединений азота позволяет говорить о постоянном загрязнении воды водоема органическими веществами.

Сера и фосфор входят в состав белков. В связи с этим в процессе их распада образуются соли серной и фосфорной кислот, повышенное содержание которых также может быть признаком органического загрязнения воды. Роль индикатора, косвенного показателя хозяйственно-фекального загрязнения воды играют и хлориды, входящие в состав бытовых сточных вод.

Однако существуют 2 важных условия, при которых соединения азота, сульфаты, фосфаты и хлориды в воде свидетельствуют о фекальном загрязнении водоема.

Во-первых, всегда необходимо учитывать местные особенности воды. Так, присутствие в воде некоторых солей может быть обусловлено составом почвы. Например, в некоторых целинных районах в почве повышено содержание сульфатов, что определяет их высокое содержание и в подземных водах. Солончаковые почвы Поволжья и Приаралья богаты хлоридом натрия, чем также обусловлено его присутствие в грунтовых водах. В глубоких межпластовых водах,

которые, как правило, имеют более высокую минерализацию, чем поверхностные, возможно повышенное содержание нитритов, что объясняется особенностями почвы и недостатком кислорода. При достаточном количестве кислорода нитриты крайне нестойки и обнаруживаются в воде лишь в виде следов.

Во-вторых, представленные показатели изменения солевого состава воды могут свидетельствовать о биогенном происхождении лишь в комплексе. Одновременно для подтверждения фекального происхождения загрязнений необходимо определять биохимические показатели, косвенно свидетельствующие о присутствии в воде органических соединений.

К таким показателям относится прежде всего окисляемость. Окисляемостью называется количество активного кислорода в миллиграммах, необходимое для окисления органических веществ в 1 л воды. Чем больше в воде органических веществ, тем больше кислорода необходимо для их окисления. Например, если окисляемость артезианских вод составляет около 2 мг/л, то окисляемость поверхностных вод может достигать нескольких десятков миллиграммов на литр. Вспомогательными показателями органического загрязнения воды являются также биохимическое потребление кислорода (БПК) и содержание кислорода в воде.

Наконец, для наиболее надежного подтверждения фекального загрязнения воды определяют микробиологические показатели: содержание колиформных бактерий, колифагов, цист лямблий, общее микробное число. В отдельных случаях воду исследуют на присутствие патогенных кишечных бактерий и энтеровирусов.

Рассматриваемые соединения могут поступать в водоемы с промышленными сточными водами или стоками с полей (смыв азотных, калийных, фосфорных неорганических удобрений). В подобных случаях для определения характера и причин появления химических примесей в воде необходимо тщательное санитарно-гигиеническое обследование местности, производств и их стоков.

Значение природного минерального состава воды. Все химические соединения, поступающие в организм человека из окружающей среды, в том числе и с водой, можно разделить на эссенциальные и неэссенциальные.

Эссенциальные вещества - это такие элементы, которые специфичны и незаменимы в некоторых биологических процессах, обязательных для выживания данного организма и последующих

генераций. Кроме того, к эссенциальным веществам относят и те неорганические элементы, которые дают эффект, благоприятный в отношении здоровья. К подобным факторам относятся многие химические соединения как органической, так и неорганической природы. В качестве примера можно назвать жизненно необходимые пищевые вещества - белки, жиры, углеводы, витамины и, конечно, минеральные соединения, поступающие в организм с водой и пищей.

К неэссенциальным веществам относятся разнообразные токсичные соединения, присутствующие в земной коре или поступающие в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. В научной литературе их часто называют антропогенными или техногенными.

Механизм действия на организм природных эссенциальных факторов в отличие от воздействия токсичных соединений заключается в нелинейности зависимости биологического эффекта от количества поступающего вещества. Так, неэссенциальные вещества при увеличении дозы не оказывают вредного воздействия до определенного уровня, который называется порогом неблагоприятного действия. При превышении этого уровня проявляется прогрессирующий токсический эффект. Весь диапазон биологического действия можно разделить на зону безразличия и зону неблагоприятного действия. В отличие от неэссенциальных эссенциальные факторы оказывают благоприятное действие в определенном промежутке доз (зона биотического действия). При недостатке и избытке поступления вещества отмечается неблагоприятное действие на организм (нижняя и верхняя зоны неблагоприятного действия).

Рассматривая поступающие из окружающей среды эссенциальные химические вещества или биоэлементы, следует остановиться на трудах известного русского ученого академика В.И. Вернадского, который научно доказал, что химический состав организмов теснейшим образом связан с химическим составом земной коры. В 1922-1923 гг. В.И. Вернадский показал невозможность жизнедеятельности животных и растительных организмов без биоэлементов.

Всего в организме человека и животных определено более 80 химических элементов, содержащихся в периодической таблице Д.И. Менделеева. Условно биоэлементы можно разделить на макро-, микро- и микромикроэлементы (ультрамикроэлементы).

Под макроэлементами обычно понимают химические вещества, которые содержатся в земной коре в больших количествах и посту-

пают в организм человека в чистом виде или в соединениях в количестве нескольких граммов в сутки. Это углерод, кислород, водород, азот, кальций, магний, фосфор, сера, натрий, калий и др.

Некоторые элементы содержатся в различных средах земной коры в очень малых количествах и поступают в организм человека с водой, продуктами питания и воздухом также соответственно в малых дозах на уровне миллиграммов и даже микрограммов. Их роль как жизненно важных элементов доказана. К микроэлементам относятся железо, йод, фтор, медь, цинк, марганец, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, ванадий и некоторые другие.

Ультрамикроэлементы обнаружены в организме в виде следов, и их роль в функциях организма выяснена не до конца. Это индий, теллур, ниобий, золото и др. (всего 16 ультрамикроэлементов). Некоторые исследователи полагают, что многие элементы, биологическое действие которых еще не изучено, также могут быть эссенциальными веществами, за исключением, пожалуй, радиоактивных элементов полония, плутония, протактиния и радия, содержание которых в организме - менее 1 атома на 1 клетку.

Академик А.П. Виноградов, творчески развивая идеи В.И. Вернадского, создал учение о биогеохимических провинциях. Согласно этому учению, на земном шаре имеются области с повышенным или пониженным содержанием того или иного элемента. В результате избыточного либо недостаточного поступления биоэлемента в организм развиваются заболевания, которые носят название эндемических. Как известно, основным депо биоэлементов в природе является почва. В организм они поступают различными путями: с продуктами питания, водой и даже с воздухом. Макроэлементы поступают в организм человека в значительных количествах с водой, а для микроэлементов (кроме фтора) это не основной путь поступления.

Наконец, можно выделить группу неэссенциальных токсичных соединений и веществ как природного, так и техногенного происхождения, которые при поступлении в организм в количествах, превышающих допустимый уровень, вызывают различные заболевания. Среди них важное значение имеют соли тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий, таллий), мышьяк, бор, стронций, бериллий и др.

Заболевания, обусловленные необычным минеральным составом природных вод. Измененный минеральный состав природных вод может способствовать развитию неспецифических неинфекционных заболеваний, а также быть непосредственной причиной препатологичес-

ких состояний и специфических заболеваний (табл. 6.2). На солевой состав воды обращают пристальное внимание врачи профилактической и лечебной медицины.

Таблица 6.2. Влияние минерализации воды на состояние репродуктивной функции женщин (в % обследованных) [по Штанникову Е.В., Объедкову Г.Ю.]

I I Г~~~ I Патология беременности Ι Ι I

Общая минерализация определяет многие свойства воды. По этому признаку природные воды делятся на пресные, содержащие не более 1 г/л солей, минерализованные, в которых солей от 1 до 50 г/л, и рассолы, где минерализация превышает 50 г/л. В свою очередь, минерализованные воды можно разделить на солоноватые (количество минеральных веществ от 1 до 2,5 г/л) и соленые (количество солей более 2,5 г/л).

Засоленность почвы повышается от севера к югу. В организм человека с водой поступает солей до 20 г/сут, что приблизительно равняется норме поступления солей с пищей. Таким образом, количество поступающих солей практически удваивается. Для сравнения можно отметить, что каждый житель Москвы в сутки получает с водой около 800 мг солей, Санкт-Петербурга - 190 мг, а Мурманска - 60 мг.

Гигиеническим нормативом сухого остатка в питьевой воде, т.е. ее минерализации, является 1000 мг/л. Длительное использование для питья высокоминерализованных вод приводит к ряду изменений в организме. Так, у населения, постоянно потребляющего солоноватые подземные воды, содержащие хлоридно-сульфатно-натриевые соли, отмечается снижение диуреза, задержка воды в тканях, отеки, нарушение водно-электролитного баланса и секреторной деятельности желудочно-кишечного тракта.

Наиболее выраженные патологические изменения в организме проявляются при употреблении для питьевых целей морской воды, минерализация которой составляет от 10 г/л (Балтийское море) до 37 г/л (тропические широты Мирового океана). Даже при кратковременном употреблении такой воды, имеющей повышенные концентрации хлоридов и сульфатов натрия, калия, кальция и магния, происходит прогрессирующее обезвоживание организма, нарушается кислотно-щелочное равновесие и повышается остаточный азот в крови, ухудшается сердечная деятельность. Все эти симптомы наблюдаются на фоне резкой жажды и утомляемости. В тяжелых случаях может наступить смерть.

Однако употребление излишне деминерализованной (мягкой), а тем более дистиллированной воды также неблагоприятно для организма. Такая вода имеет сниженные вкусовые свойства. Ее длительное использование для питья нарушает регуляцию водно-электролитного баланса, вызывает увеличение содержания электролитов в сыворотке крови и моче с их ускоренным выведением из организма, снижение осмотической резистентности эритроцитов, изменения в сердечнососудистой системе. По заключению ученых, вода с общей минерализацией ниже 100 мг/л не рекомендуется для питьевых целей.

Наряду с общей минерализацией большое значение имеет жесткость воды, определяемая в основном содержанием бикарбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния. Вода с общей жесткостью свыше 7 ммоль/л имеет неблагоприятные гигиенические свойства. В ней плохо образуется мыльная пена, в связи с чем такая вода малопригодна для стирки и мытья. В жесткой воде хуже развариваются мясо, овощи и бобовые. Большой экономический ущерб связан с использованием в промышленности и тепловой энергетике воды с высокой устранимой жесткостью, так как в котлах и трубах при кипячении образуется накипь в результате перехода бикарбонатов в нерастворимые карбонаты.

Однако в последние годы все большее внимание уделяется биологическому действию солей жесткости. В эксперименте на животных

вода с жесткостью 20 ммоль/л могла приводить к образованию камней в почках и мочевом пузыре. Мочекаменная болезнь сопровождается изменением минерального обмена в целом: нарушается содержание в крови кальция, магния, стронция, калия, йода, хлора, железа и др.

Развитию уролитиаза могут способствовать и другие внешние и внутренние факторы, например характер питания, поступление витаминов, в частности витамина А, наследственная предрасположенность, нарушение обмена веществ, застой мочи в почечных лоханках, функциональные перегрузки мочевой системы, воспаление и инфекция. Кроме того, прослеживается достоверная зависимость между повышенной жесткостью воды и сухим жарким климатом, с одной стороны, и увеличением частоты случаев мочекаменной болезни у населения - с другой. Это обстоятельство объясняется повышением основного обмена, ускорением выделения продуктов метаболизма, усилением потоотделения, обезвоживанием организма и гиперконцентрацией мочи, что, в свою очередь, приводит к отложению камней в почках и мочевых путях.

В последние десятилетия во многих странах мира (Япония, Великобритания, Канада, Россия и др.) изучают зависимость между жесткостью питьевой воды и развитием сердечно-сосудистых заболеваний у населения. Так, еще в 1957 г. в Японии была продемонстрирована тесная связь между показателями смертности от инсульта и кислотностью питьевой воды, забираемой из рек. По данным ВОЗ, сообщения из ряда стран свидетельствуют о существовании обратной статистической корреляции между жесткостью питьевой воды и уровнем смертности от заболеваний сердечно-сосудистой системы. В зонах, обеспечиваемых мягкой питьевой водой, почти повсеместно более широко распространены атеросклероз, дегенеративные поражения сердца, гипертоническая болезнь или сочетания перечисленных заболеваний, а также чаще отмечаются случаи внезапной смерти от поражения сердечно-сосудистой системы. В широкомасштабном исследовании в 253 городах Великобритании обнаружена высокая обратная корреляция между жесткостью воды и инсультом и ишемической болезнью сердца (табл. 6.3).

В ряде городов, где за несколько последних десятилетий произошло умягчение питьевой воды в связи со сменой водоисточника, одновременно возросла смертность от сердечно-сосудистой патологии; обратная закономерность отмечалась в городах, где стали использовать более жесткую воду.

Таблица 6.3. Жесткость питьевой воды и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний среди мужчин в возрасте 45-64 лет в городах Англии и Уэльса (по Гарднеру М.)

Вторая гипотеза предполагает, что некоторые вещества, присутствующие в мягкой воде, стимулируют развитие болезни. В соответствии с этой гипотезой сердечно-сосудистые заболевания провоцируют свинец и кадмий, которые могут вымываться из водопроводных труб.

К сожалению, немногочисленные токсикологические исследования не позволяют полностью подтвердить или опровергнуть данные предположения. Поскольку выводы относительно влияния мягкой воды на заболеваемость сердечно-сосудистой системы основываются лишь на косвенных данных и исследовании статистических закономерностей заболеваемости населения, проблема требует дальнейшей проработки.

В некоторых случаях в питьевых целях на территории нашей страны используются хлоридно-натриевые воды, более характерные для подземных источников. Вода, содержащая более 350 мг/л хлоридов, приобретает солоноватый привкус, и употребление такой воды населением ограничивается ее органолептическими свойствами.

Кроме того, в последние годы получила подтверждение концепция, согласно которой развитие гипертонической болезни в значительной мере обусловлено состоянием электролитного обмена, в част-

ности обменом хлорида натрия, который усиливает вазопрессорное действие минералокортикоидов. Повышенное употребление хлорида натрия способствует угнетению желудочной секреции, уменьшению диуреза, задержке в организме натрия и усилению выведения калия. Обследование населения в районах с различным содержанием хлоридов в питьевой воде показало, что сдвиги ряда биохимических критериев, а также повышение артериального давления и реактивности сосудов дают основание считать длительное употребление высокоминерализованной хлоридно-натриевой воды одним из факторов риска по гипертензивным состояниям. При этом отмечено, что повышается в основном систолическое артериальное давление.

Эпидемиологические наблюдения показали, что употребление воды с содержанием хлорида натрия более 1000 мг/л увеличивает частоту гипертензивных состояний у населения вдвое. По данным ВОЗ, в США и Нидерландах дети школьного возраста, живущие в районах с умеренным содержанием хлорида натрия в питьевой воде, имеют более высокое артериальное давление, чем дети, проживающие в районах с низким его содержанием. Подобная зависимость установлена и в нашей стране у людей в возрасте 16-60 лет.

Довольно часто в воде подземных источников встречаются нитриты и нитраты почвенного происхождения. Особенно это касается источников нецентрализованного водоснабжения, например шахтных колодцев. Нитриты более токсичны, чем нитраты, но в обычных условиях нитриты - очень нестойкие вещества. Окисляясь, они быстро переходят в нитраты. В хлорированной питьевой воде содержание нитритов часто ниже пределов обнаружения. Нитраты как более устойчивые соединения имеют гигиенический норматив в питьевой воде на уровне 45 мг/л (10 мг/л в переводе на азот).

Нитриты и нитраты могут поступать в организм как с водой, так и с продуктами питания, в основном растительного происхождения, в которых они депонируются. В организме нитраты под воздействием кишечной микрофлоры восстанавливаются до нитритов. Это превращение резко замедляется при высокой кислотности, свойственной желудочному соку взрослого человека. Кислотность желудочного сока у детей низкая (рН 4), поэтому в их организме накапливается много нитратов.

Нитраты, в свою очередь, соединяясь с гемоглобином, образуют стойкое соединение метгемоглобин. В результате блокирования

гемоглобина резко снижается его способность к транспорту кислорода, наступает гипоксия тканей. Развивается заболевание, именуемое нитратной метгемоглобинемией. В норме в организме человека 1-2% гемоглобина находится в форме метгемоглобина. Если эта величина превышает 10%, наблюдаются клинические проявления гипоксии. 30-40% метгемоглобина в крови вызывают аноксию, т.е. самые тяжелые проявления заболевания вплоть до смерти.

До недавнего времени метгемоглобинемию считали свойственной лишь детям грудного возраста, которые находятся на искусственном вскармливании молочными смесями, приготовленными на воде, богатой нитратами. Установлено, что у детей раннего возраста в отличие от взрослых имеется недостаточность специфических ферментов, участвующих в обратном превращении метгемоглобина в гемоглобин. Известны примеры метгемоглобинемии у детей в одном из штатов Канады, где в половине из 2000 скважин содержание нитратов вдвое превышало допустимое. В Чехословакии в 1970 г. описан случай массового распространения нитратной метгемоглобинемии при употреблении воды из источников одного и того же района. Все заболевшие дети использовали воду с концентрациями нитратов от 18 до 257 мг/л (по азоту). Аналогичные вспышки заболевания отмечались в Великобритании, Германии, Франции, США и других странах. Подобные наблюдения позволяют отнести воднонитратную метгемоглобинемию к эндемическим заболеваниям, развивающимся у населения конкретной местности и обусловленным определенными геохимическими особенностями.

Нитратная метгемоглобинемия может развиваться не только у детей, но и у беременных, у больных язвенной болезнью желудка и злокачественными новообразованиями. Это обстоятельство показывает, что существенную роль в развитии нитратной метгемоглобинемии могут играть различные дополнительные факторы, в частности ослабление организма, нарушение обмена веществ и гормональных процессов, сопутствующая патология.

Есть еще одна сторона поведения нитросоединений в организме. Нитраты, как отмечалось, могут довольно легко превращаться в нитриты. В то же время нитриты в дальнейшем соединяются с поступающими с пищей аминами и амидами. В результате образуются нитрозамины с выраженными канцерогенными свойствами. Этот процесс активно протекает при нормальной кислотности в желудке. Нитрозамины оказывают также токсическое действие на печень, а

некоторые из них обладают мутагенными и тератогенными свойствами. При эпидемиологических исследованиях в китайской провинции Фуян была выявлена самая высокая смертность от рака желудка (120-147 на 100 тыс. мужчин). Впоследствии было установлено, что в этом районе содержание нитритов и нитратов в питьевой воде и овощах было выше, чем в районах низкого риска.

Одним из наиболее эффективных способов профилактики неблагоприятного действия нитритов и нитратов на человека является их гигиеническое регламентирование в воде. Как отмечалось, гигиенический норматив в воде для нитратов составляет 45 мг/л. Исходя из потенциальной активности нитратов и нитритов в индукции метгемоглобинемии, ВОЗ предложила временную рекомендуемую величину для нитритов на уровне 3 мг/л. В связи с их совместным присутствием в воде нормирование осуществляется по следующей формуле:

где К - концентрации рассматриваемых соединений в воде; РВ - рекомендуемые величины.

К распространенным элементам, присутствующим в воде водоемов, относится железо. В больших количествах железо содержится в подземных водах в виде растворимого бикарбоната закиси железа. Это соединение устойчиво только в отсутствие кислорода. В поверхностных водоемах, более богатых кислородом, двухвалентное железо переходит в нерастворимое трехвалентное с образованием бурых хлопьев гидрата окиси железа, которые постепенно оседают.

Количество железа в воде нормируется по органолептическому признаку на уровне до 0,3 мг/л. Вода с повышенным содержанием железа имеет неприятный «железистый» привкус и запах, желтоватый цвет. Ее нельзя использовать для стирки белья, так как она оставляет желтые «рисовые» пятна. Отложение нерастворимых соединений железа в водопроводных трубах сужает их просвет, что обусловлено развитием железобактерий.

Прямого как отрицательного, так и положительного биологического действия в указанных концентрациях природные соединения железа при поступлении с водой не оказывают, поскольку организмом они практически не усваиваются. В качестве биоэлемента железо в таких условиях не рассматривается.

Использование подземных вод с повышенным содержанием соединений двухвалентного железа возможно лишь после специальной обработки, которая заключается в обогащении воды кислородом (аэрация) с последующим отстаиванием.

Из жизненно необходимых для человека микроэлементов лишь для фтора водный путь поступления является основным. Фтор широко распространен в земной коре. Его соли хорошо растворимы и поэтому легко вымываются из почвы в воду. Концентрации фтора, как и других минеральных веществ, повышаются в водоисточниках с севера на юг, а также по мере увеличения глубины залегания вод. Так, из 1500 обследованных источников на территории Российской Федерации все открытые водоемы содержали менее 1 мг/л фтора. 8,4% грунтовых источников имели концентрацию фтора от 1 до 2 мг/л, а 2% - более 2 мг/л. В 9,6% глубоких артезианских вод обнаружено от 1 до 2 мг/л фтора и в 12% - более 2 мг/л (Черкинский С. Н.). Много фтора в воде поверхностных водоемов некоторых южных регионов. Так, в озерах Казахстана концентрации фтора превышают 2 мг/л, в озере Балхаш они составляют 2,1-2,6 мг/л, в озере Щучье - 4 мг/л, а в озере Б. Чебачье достигают 6 мг/л.

С питьевой водой при средней концентрации фтора 1 мг/л в организм человека поступает более 80% этого элемента. Поступление фтора с пищевыми продуктами в 5-6 раз меньше, чем с водой, поэтому содержание фтора в питьевой воде определяет его биологическое действие. В экспериментальных и натурных исследованиях установлено, что как избыточное, так и недостаточное поступление фтора в организм приводит к патологическим изменениям: содержание в воде более 1,5 мг/л фтора вызывает заболевание под названием флюороз, а менее 0,5 мг/л - способствует развитию кариеса. Нормирование фторидов в питьевой воде в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 осуществляется по санитарно-токсикологическому признаку, т.е. по возможности развития флюороза в зависимости от климатического пояса. Так, в I и II климатических районах допускается до 1,5 мг/л фторидов, в III климатическом районе - 1,2 мг/л. Это обусловлено различным потреблением питьевой воды в разных зонах: больше на юге, меньше в холодном и умеренном климатических районах. Предполагается, что общее среднее количество фтора, поступающего в организм человека с водой, приблизительно одинаково и составляет 3,5-4 мг/сут (с пищей при этом поступает менее 1 мг фтора).

Флюороз. Механизм биологического действия фтора при флюорозе до конца не изучен. Предполагают, что фтор в период кальцинации костной системы откладывается в зубах в виде фторида кальция. Внешне флюороз проявляется темными пятнами на зубной эмали, размер которых зависит от количества и длительности поступления фтора (рис. 6.2). Развитие флюороза возможно лишь в период формирования зубов, т.е. в детском возрасте, и происходит в течение 2-2,5 лет. При концентрациях фтора более 6 мг/л процесс захватывает не только зубную эмаль, но и дентин. Длительное поступление больших количеств фтора приводит к более обширным нарушениям. К ним относятся генерализованные изменения всего скелета: остеопороз, деформация и повышение хрупкости костей. Одновременно отмечаются нарушение фосфорнокальциевого обмена, снижение активности фосфатаз, холинэстеразы, угнетение кроветворной и центральной нервной систем у детей.

Рис. 6.2. Флюороз зубов.

а - I степени, симметрично расположены меловые пятна; б - II степени; в - III степени; г - IV степени

Таким образом, было бы неверно рассматривать флюороз как местное заболевание с проявлениями лишь в виде крапчатости

зубов. Это общее заболевание с симптомами различной тяжести в зависимости от количества фтора, длительности воздействия на больного, его возраста. Кроме того, приуроченность к конкретной местности позволяет рассматривать флюороз как эндемическое заболевание. Очаги флюороза распространены довольно широко во всем мире. В нашей стране по флюорозу эндемичны Центральный Нечерноземный район, Кольский полуостров, Западная Сибирь, отдельные зоны Московской области. За рубежом эндемии флюороза зарегистрированы в Северной Африке, США, Индии, Италии, Мексике и других странах, где концентрации фтора в питьевой воде составляют от 6 до 14 мг/л.

Профилактика флюороза заключается в организации водоснабжения из источников с меньшим содержанием фтора, а при отсутствии таковых - в дефторировании воды специальными методами. Некоторые ученые указывают на защитную роль витаминов С, А и D, ультрафиолетовых лучей, а также увеличение количества кальция в рационе питания.

Кариес. Впервые противокариесное действие фтора было установлено в 30-х годах прошлого столетия. Тогда же были предприняты попытки лечить кариес фторидом натрия. Как показали работы И.Г. Лукомского, откладывающийся фторид кальция в период формирования зубов защищает их от разнообразных агрессивных факторов среды ротовой полости.

Содержание фтора в питьевой воде менее 0,5 мг/л снижает резистентность зубов к воздействию кислот и бактерий, способствует развитию кариеса (табл. 6.4). Особенно это касается воды, получаемой из поверхностных водоемов.

Таблица 6.4. Пораженность молочных зубов кариесом у детей 3-7 лет в зависимости от содержания фтора в питьевой воде (Бадзиан-Кобоз Н., АндерскаВодаз В., цит. по Габовичу Р.Д.)

Таблица 6.5. Пораженность постоянных зубов кариесом у детей, потребляющих фторированную воду

Очаги эндемического зоба распространены по всей Земле, чаще встречаются в горных районах, где население пользуется маломинерализованной водой. Наибольшее количество таких очагов выявлено в горных районах США, Швейцарии, Австрии, Италии, Франции, в западных районах Китая, в Центральной Азии, на севере Индии, в западных районах Китая, в Горном Алтае, на Кавказе, Урале, в Закарпатье. Встречаются очаги и равнинного зоба. В нашей стране это Московская, Ленинградская, Костромская области, районы Среднего Поволжья.

Интересно, что в крупных городах и густонаселенных районах даже в эндемических очагах зобная болезнь не проявляется в тяжелых формах. Эта особенность обусловлена употреблением большого количества продуктов, богатых йодом (овощи, продукты моря и др.). Так, например, в водопроводной воде Москвы и Санкт-Петербурга йода всего лишь около 1,5 мкг/л. Однако в питании жителей этих городов преобладают привозные продукты, и в связи с этим заметного повышения частоты эндемического зоба не наблюдается.

Иногда эндемический зоб встречается в местностях с относительно высоким содержанием йода в воде. Однако йод в этих районах представляет собой связанные с гуминовыми веществами неусвояемые формы. Такие особенности поведения йода в окружающей среде отмечаются при использовании воды с высокой цветностью и окисляемостью, чаще из шахтных колодцев. Это так называемая болотная вода. Подобный вид эндемического зоба встречается в Полтавской области на Украине.

Важная роль в профилактике эндемического зоба принадлежит йодированию поваренной соли, использованию привозных продуктов питания, а в особо сложных ситуациях - применению медицинских препаратов йода. Число патологических состояний во время беременности и родов у женщин в эндемических очагах уменьшается после проведения йодной профилактики во время беременности.

Наконец, необходимо иметь в виду, что йод является ведущим, но не единственным причинным фактором зобной болезни. В последние годы установлено, что развитию эндемического зоба у населения способствует недостаточное поступление в организм марганца, кобальта, меди и избыток свинца, а также повышенное содержание в воздухе окиси углерода и других токсикантов.

Для организма человека незаменимы медь, кобальт, марганец, селен, цинк, никель и др. Однако водный путь поступления этих веществ обеспечивает от сотых долей до нескольких процентов потребности в них. В связи с этим заболевания, развивающиеся при недостатке и избытке этих микроэлементов, будут рассмотрены в соответствующих разделах.

6.3. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ

ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Качество питьевой воды служит основой эпидемической безопасности и здоровья населения. Доброкачественная по химическим,

микробиологическим, органолептическим и эстетическим свойствам вода является показателем высокого санитарного благополучия и жизненного уровня населения, обеспеченного централизованным водоснабжением. В развитых странах качеству питьевой воды государство и органы здравоохранения уделяют особое внимание.

В нашей стране временные нормативы качества питьевой воды, подаваемой централизованными системами водоснабжения, были впервые разработаны в 1937 г. В 1945 г. утвержден первый государственный стандарт на питьевую воду, который перерабатывался и усовершенствовался в 1954, 1973 и 1982 гг. В 1996 г. в Российской Федерации приняты первые санитарно-эпидемиологические правила и нормативы - СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». В 2002 г. вышло их 2-е издание, частично переработанное и дополненное - СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», учитывающие современное санитарно-эпидемическое состояние окружающей среды, высокие требования к качеству питьевой воды и контролю за ним. В этих санитарных правилах учтен богатый опыт многолетнего использования отечественного ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» и рекомендаций для Европейского региона ВОЗ «Руководство по контролю качества питьевой воды», изданных в Женеве в 1994 г.

Санитарные правила применяются в отношении воды, подаваемой централизованными системами водоснабжения и предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья и производства пищевых продуктов, их хранения и торговли, а также для производства продукции, требующей применения воды питьевого качества.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды, производимой автономными системами водоснабжения, индивидуальными устройствами для приготовления воды, а также реализуемой населению в бутылях или контейнерах, устанавливаются специальными санитарными правилами и нормами.

В санитарных правилах наряду с областью применения представлены показатели качества питьевой воды, а также требования к контролю за качеством, включающие необходимое число проб, место и время их взятия, ответственность должностных лиц.

В соответствии с гигиеническими требованиями питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети. В отечественные требования к питьевой воде впервые введены паразитологические, радиационные и некоторые химические и микробиологические показатели.

Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, представленным в табл. 6.6.

При обнаружении в пробе питьевой воды колиформных бактерий или колифагов их определяют в повторно взятых пробах воды. Одновременно определяют содержание хлоридов, аммонийного азота, нитритов и нитратов.

Таблица 6.6. Нормативы питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям

Оценка ведется также по содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения, по содержанию вредных неорганических и органических химических веществ, поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека.

К последней группе относится более 1200 химических соединений. При обнаружении в питьевой воде нескольких токсичных веществ, относящихся к 1-му и 2-му классам опасности и нормируемых по санитарно-токсикологическому признаку вредности, сумма отношений обнаруженных концентраций каждого из них в воде к ПДК не должна быть больше 1. Расчет ведется по формуле:

где С₁, С₂.., С_п - концентрации индивидуальных химических веществ 1-го и 2-го классов опасности фактическая (факт) и допустимая (доп).

Питьевая вода должна обладать благоприятными органолептическими свойствами, которые определяются нормативами по запаху, привкусу, цветности и мутности (табл. 6.7).

Впервые в санитарных правилах по питьевой воде определена радиационная безопасность, которая обусловливается ее соответствием нормативам по показателям общей альфа- и бета-активности. Общая альфа-радиоактивность не должна превышать 0,1 Бк/л, а общая бетарадиоактивность - 1,0 Бк/л воды. Идентификация присутствующих в

Таблица 6.7. Требования к органолептическим свойствам питьевой воды

воде радионуклидов и измерение их индивидуальных концентраций проводится при превышении нормативов общей активности.

Санитарные правила регламентируют также методы контроля за качеством воды. Предусмотрены отбор и анализ проб воды из водоемов в местах водозабора, исследование проб воды после очистки перед поступлением в распределительную сеть, а также в местах водопотребления. Число проб увеличивается при использовании поверхностных источников водоснабжения. Число исследований определяется также численностью населения, использующего воду данного источника. В некоторых случаях число проб из водоисточника для органолептических, химических, микробиологических и паразитологических исследований может достигать нескольких тысяч в год.

Отдельно следует рассмотреть требования к питьевой воде в условиях местного нецентрализованного водоснабжения, поскольку централизованная система водоснабжения пока не стала основной для большинства сельских населенных мест России.

Под нецентрализованным водоснабжением понимается использование жителями населенных мест подземных источников водоснабжения для удовлетворения питьевых и хозяйственных нужд при помощи водозаборных устройств без разводящей сети. Источниками нецентрализованного водоснабжения являются подземные воды, захват которых осуществляется путем устройства и специального оборудования водозаборных сооружений (шахтные и трубчатые колодцы, каптажи родников) общего и индивидуального пользова-

ния. Шахтные и мелкотрубчатые колодцы, а также родники питаются, как правило, грунтовыми водами, расположенными на первом водоупорном слое. Глубокие трубчатые колодцы (глубина до 100 м и более) питаются межпластовыми водами. Вода из этих источников обычно используется без какой-либо дополнительной обработки.

В Российской Федерации действуют СанПиН 2.1.4.1175-02 «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников». По своему составу и свойствам вода нецентрализованного водоснабжения должна соответствовать нормативам, приведенным в таблице 6.8.

В зависимости от местных природных и санитарных условий, а также от эпидемической обстановки в населенном месте перечень контролируемых показателей качества воды расширяется по постановлению главного государственного санитарного врача по соответствующей территории с включением дополнительных микробиологических и химических показателей.

Таблица 6.8. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения

Качество воды в источниках нецентрализованного водоснабжения по показателям радиационной безопасности оценивается в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Еще одним видом воды, все более широко используемой в последние годы с питьевыми целями, является вода, расфасованная в емкости. Это обусловлено высоким доверием населения к стабильности, безопасности и качеству бутилированной питьевой воды, реализуемой через торговую сеть в емкостях. Ее качество регламентируется СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости». Эти санитарные правила не распространяются на минеральные воды (лечебные, лечебно-столовые, столовые). Санитарные правила имеют целью обеспечить население высококачественной и оптимальной по содержанию биогенных элементов расфасованной водой для укрепления здоровья. Важно, что при производстве расфасованной воды не допускается применение препаратов хлора. Предпочтительными методами обеззараживания являются озонирование и физические методы обработки, в частности обработка ультрафиолетовым излучением.

В зависимости от качества воды, улучшенного относительно гигиенических требований к воде централизованного водоснабжения, расфасованную воду подразделяют на 2 категории:

•  первая категория - вода питьевого качества, безопасная для здоровья, полностью соответствующая критериям благоприятности органолептических свойств, безопасности в эпидемическом и радиационном отношении, безвредности химического состава и стабильно сохраняющая свои питьевые свойства;

•  высшая категория - вода безопасная и оптимальная по качеству. Она должна соответствовать также критерию физиологической полноценности по содержанию основных биологически необходимых макро- и микроэлементов и более жестким нормативам по ряду органолептических и санитарно-токсикологических показателей.

С оздоровительными и спортивными целями повсеместно используются плавательные бассейны. Необходимо отметить, что вода плавательных бассейнов во избежание неблагоприятного воздействия на население инфекционных и химических факторов должна соответствовать жестким гигиеническим требованиям, которые регламентируются СанПиН 2.1.2.568-96 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды плавательных бассейнов». Основным требованием здесь является то, что качество пресной воды, поступающей в ванну бассейна, должно отвечать гигиеническим требованиям к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения вне зависимости от принятой системы водообеспечения и характера водообмена.

Учитывая также, что при хлорировании воды возможно образование галогеноорганических соединений, а при озонировании - карбонильных соединений (альдегидов), следует не реже 1 раза в месяц контролировать уровни хлороформа (при хлорировании) или формальдегида (при озонировании), которые служат в качестве индикаторов, и принимать соответствующие санитарно-гигиенические меры. В случае постоянного обнаружения указанных соединений на уровне выше ПДК следует использовать альтернативные методы обеззараживания воды (ультрафиолетовое облучение или другие физические методы).

6.4. ЗАПАСЫ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ И ПУТИ

УМЕНЬШЕНИЯ ВОДНОГО «ГОЛОДА»

Как уже отмечалось, вода является одним из наиболее распространенных природных соединений. Все водные запасы на Земле можно разделить на жидкую (соленую и пресную), твердую (пресную) и

газообразную (пресную) воду (табл. 6.9). Общий объем воды составляет около 1,5 млрд км³. При этом 93,96% воды сосредоточено в морях и океанах. Большое содержание солей (до 35 мг/л) делает эту воду непригодной для хозяйственно-бытовых нужд и питья.

Пресные воды составляют менее 6% всех водных ресурсов на Земле. Ученые подсчитали, что мировой запас пресной воды приблизительно равен 30,3 млн км³. На территории бывшего СССР содержится около 69 тыс. км³ пресной воды. Однако большая часть мировых запасов пресной воды сосредоточена в ледниках Антарктиды, Гренландии, Арктики и в других зонах вечной мерзлоты, что делает ее малодоступной.

Считается, что реально для питьевых целей можно использовать лишь 0,2-0,3% всей воды на Земле. Несмотря на относительно большие мировые запасы пресной воды, на XXXV сессии Генеральной ассамблеи ООН было отмечено, что более 1 млрд человек испытывают острый дефицит доброкачественной воды для питьевых и хозяйственно-бытовых целей.

Таблица 6.9. Структура гидросферы

Водопотребление в развитых странах постоянно увеличивается и приближается к величине всего ресурса пресных вод. В России это особенно заметно на юге Европейской части, где уже сейчас потребление воды превысило 2/3 всего стока рек и крайне неблагоприятно отразилось на водном балансе Каспийского моря.

Вторая важнейшая причина нехватки пресной воды носит антропогенный характер. Это не абсолютное уменьшение количества воды, а снижение ее качества в результате загрязнения микроорганизмами и химическими веществами при поступлении в водоемы хозяйственно-фекальных, промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. Согласно докладам ООН, ежегодно в мире синтезируется около 1 млн новых химических соединений, из них более 15 тыс. весьма токсичны. В целом до 80% всех химических соединений постепенно поступают в окружающую среду, в том числе и в природные водоемы. В мире ежегодно в общей сложности выбрасывается порядка 420 км³ сточных вод, что способно привести к загрязнению до 7000 км³ природных вод. Это в 1,5 раза больше всего стока рек бывшего Советского Союза, который составлял 4700 км³.

В связи с сокращением запасов пресной воды на Земле и снижением качества природных вод перед человечеством возникает проблема «водного голода». Это требует интенсивных поисков новых научных решений, направленных на обеспечение доброкачественной водой населения, промышленности и сельского хозяйства.

Для уменьшения «водного голода» можно выделить 2 основных тесно взаимосвязанных направления мероприятий. К первому направлению следует отнести сохранение качества природных вод, в первую очередь эффективную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод перед сбросом в водоемы. Однако не менее важной проблемой является борьба с загрязнением окружающей среды промышленными сточными водами. В этой области решение видится в разработке и совершенствовании способов очистки сточных вод промышленных объектов, применении «оборотного водоснабжения», т.е. многократного повторного использования очищаемой воды в технологических целях. В последующем возможно применение «сухих технологий», не требующих воды и, следовательно, не приводящих к загрязнению водоемов.

Второе направление борьбы с «водным голодом» предусматривает рациональное использование и увеличение естественных запасов воды. Это строгая экономия питьевой воды как для бытовых, так и для производственных нужд и постоянная борьба с потерями этого

ценнейшего и дорогостоящего продукта, в том числе и экономическими методами.

Повысить водообеспечение населения можно путем создания искусственных водохранилищ, аккумулирующих запасы пресной воды. Строительство водохранилищ одновременно решает и другие важные народно-хозяйственные вопросы - энергетические, транспортные, промышленные, сельскохозяйственные, гигиенические, эстетические. В настоящее время на Волге, Ангаре, Иртыше и других больших реках созданы десятки крупных водохранилищ, которые помогают и в обеспечении электроэнергией. На Братском водохранилище на Ангаре объемом 169,4 км³ построена гидроэлектростанция мощностью около 4100 МВт.

В последние годы разрабатываются также методы накапливания запасов пресных вод в подземных водоносных горизонтах от поверхностных стоков, в том числе паводковых вод. Толща земли, через которую проходят поверхностные воды, играет роль фильтра, что позволяет в значительной степени повысить качество поверхностных вод при их превращении в подземные. Одновременно в некоторых регионах засоленные грунтовые воды будут разбавляться маломинерализованными, профильтрованными через почву поверхностными стоками.

Одной из гипотетических возможностей получения больших количеств пресной воды является растопление вечных льдов Арктики, а также айсбергов. Однако это создает ряд сложнейших энергетических, экономических, технических и экологических вопросов, в частности вероятно значительное повышение уровня Мирового океана.

Наконец, практически неисчерпаемым резервом остаются соленые воды морей и океанов, которые можно подвергать опреснению.

6.5. ВИДЫ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ИХ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Все источники воды с гигиенической точки зрения, а также по происхождению и локализации можно разделить на 3 группы: подземные, поверхностные и атмосферные.

Подземные воды формируются в результате фильтрации через почву атмосферных осадков и поверхностных вод. По глубине залегания и расположению по отношению к земным слоям все подземные воды делятся на верхнюю, среднюю и нижнюю зоны. Для хозяйственно-

питьевого водоснабжения чаще всего используют воды верхней зоны, глубина расположения которых достигает 1000, а иногда 2000 м.

Так, в тундре в холодном климатическом поясе верхняя зона имеет глубину от 2 до 10 м. Инфильтрация талых снеговых вод делает минерализацию подземных вод очень низкой (100-150 мг/л). В умеренном климатическом районе от границы тундр до Нижнего Поволжья глубина залегания подземных вод верхней зоны увеличивается и достигает 20-60 м. Одновременно возрастает и минерализация воды, которая колеблется в пределах от 100 до 1000 мг/л.

Еще южнее, в теплом и жарком климатических районах, продолжают увеличиваться глубина залегания подземных вод верхней зоны и их минерализация. Так, на юге Европейской части России, в Беларуси, на Украине, а также в Средней Азии нижняя граница верхней зоны достигает 300 м и более, а засоленность составляет несколько граммов на литр воды с преобладанием хлоридов и сульфатов. Таким образом, при продвижении с севера на юг прослеживаются закономерное повышение минерализации подземных вод и увеличение глубины их залегания.

Еще одна закономерность, которую следует отметить при характеристике самоочищения подземных вод, - это увеличение загрязнения воды микроорганизмами, органическими веществами и токсичными примесями по мере уменьшения глубины ее залегания. Данное обстоятельство обусловлено большим загрязнением поверхностных стоков и верхних слоев почвы. При проникновении поверхностных вод через слой почвы происходят их постепенная фильтрация, адсорбция микроорганизмов и органических веществ на почвенных структурах, а затем окисление органических остатков с участием аэробных микроорганизмов.

На заключительном этапе минерализации происходит биохимическое окисление органических азотистых соединений до солей аммония и далее с участием аэробных бактерий рода B. nitrosomonas и B. nitrobacter соответственно до нитритов и нитратов. Этот процесс носит название нитрификации. Эффективность самоочищения воды в почве зависит от вида, структуры и толщины почвы, ее инсоляции, аэрирования, температуры и ряда других физико-химических и микробиологических характеристик. Ученые показали, что на полях фильтрации слой почвы 4 м задерживает до 90% микроорганизмов, а на глубине 6 м от поверхности неповрежденного грунта микроорганизмы в воде отсутствуют. Длительность фильтрации через такой слой почвы достигает 100 сут.

Качество подземных природных вод в значительной степени определяется строением земной коры. Верхний слой представлен почвой, содержащей большое количество микроорганизмов и перегнивающих органических веществ животного и растительного происхождения, т.е. гумусом.

По мере углубления в грунте возрастает количество песчаных, каменистых и глинистых структур, уменьшается содержание органических веществ. Этот слой водопроницаем, но под ним расположен первый водоупорный пласт, состоящий из глины, гранита или других водонепроницаемых образований. Под первым водоупорным слоем чередуются водоносные горизонты, где носителями воды служат песок, трещиноватые породы, разделенные водоупорными слоями. Подземные воды каждого водоносного горизонта имеют свои особенности.

Наиболее близко к поверхности земли находятся почвенные воды. Они формируются из поверхностных стоков и отражают органический и минеральный состав верхнего почвенного слоя. Так, торфянистые и болотистые почвы насыщают воду органическими веществами растительного происхождения, а из черноземных и особенно солончаковых почв в воду вымывается много минеральных веществ. Почвенная влага содержит множество микроорганизмов, в том числе патогенных.

Почвенные воды могут находиться в различном агрегатном состоянии, они представлены гигроскопической, пленочной, капиллярной и свободной формами. Почвенные воды неприемлемы в качестве источника водоснабжения в связи с высоким микробным, органическим и минеральным загрязнением, но играют важнейшую роль в поддержании влажности почвы, нормальном функционировании почвенных биоценозов. Эти воды используются растительными и животными организмами.

Почвенные воды, находящиеся в свободном состоянии, под действием гравитационных сил проникают до первого водоупорного слоя. Происходит их фильтрация, и формируются грунтовые воды, лежащие на первом водонепроницаемом пласте земной коры. Одновременно происходит горизонтальное перемещение грунтовых вод в соответствии с уклоном водоупорного слоя, что дополнительно способствует самоочищению воды.

Грунтовым водам свойственна высокая минерализация, отражающая химический состав местного грунта. Они практически не содержат микроорганизмов, имеют низкую температуру и приятный вкус. В некоторых случаях при малой толщине слоя грунта, а также

при его механическом нарушении достаточного самоочищения грунтовых вод не происходит, и такая вода не пригодна для питья. Однако в большинстве случаев именно грунтовые воды служат источниками водоснабжения в сельской местности и при правильном оборудовании шахтных колодцев вполне отвечают санитарным требованиям.

В почвенном слое над первым водоносным горизонтом могут находиться элементы водоупорного слоя в виде линз. Они имеют разные размеры, иногда довольно крупные. На них скапливаются свободные гравитационные воды. Это разновидность грунтовых вод - верховодка. Однако из-за недостаточной толщины фильтрующего грунтового слоя эти воды, как правило, сильно загрязнены органическими веществами. Микробиологические, органические и органолептические характеристики не позволяют использовать эти воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Наиболее стабильны и надежны в санитарно-эпидемиологическом отношении межпластовые воды, располагающиеся между водонепроницаемыми пластами ниже первого водоупорного слоя. Толщина водоносных горизонтов межпластовых вод может составлять несколько десятков метров. Носителями воды в водоносном горизонте служат песок, трещиноватые породы (известняк и др.), гравий. В некоторых случаях водоносные горизонты представлены пустотами, заполненными водой, т.е. они имеют вид подземных озер и рек. Этим объясняется осадка грунта при неумеренном откачивании межпластовых вод. Водоупорные слои могут распространяться на десятки и даже сотни километров, поэтому воды водоносных горизонтов формируются и проходят самоочищение, преодолевая огромные пространства. Межпластовым водам свойственны малое аэрирование и слабое развитие биологических процессов и форм жизни, стабильный химический состав и при этом более высокая минерализация, чем у грунтовых вод, содержание необходимых для человека макро- и микроэлементов (кальций, магний, йод, фтор), низкая стабильная температура, хорошие органолептические свойства. Межпластовые воды обычно доброкачественные и могут употребляться для питья без дополнительной обработки.

Особое место среди межпластовых вод занимают артезианские воды, которые, обладая всеми благоприятными свойствами подземных вод, находятся под повышенным давлением. Образование напорных вод объясняется особенностями географических и геологических структур на обширных территориях (возвышенности,

впадины, уклоны водоупорного слоя), обеспечивающих гидростатический напор воды, что при бурении скважин проявляется фонтанированием. Свойства артезианских вод в бактериальном смысле надежны и благоприятны, что обусловлено повышенным давлением и соответственно отсутствием возможности подсоса воды из загрязненных водоносных горизонтов.

Гидрогеологическое строение грунта в горной и холмистой местности, а также при наличии оврагов, балок и русел ручьев и рек имеет особенности. В указанных случаях возможно естественное нарушение водоупорных слоев и истечение подземных (грунтовых и межпластовых) вод в виде родников и ключей. Вода таких источников, как правило, доброкачественная, но необходимо правильное санитарно-техническое оборудование (каптирование) родников, исключающее биогенное загрязнение воды.

Средний пояс подземных вод расположен на глубине нескольких сотен, а иногда и тысяч метров. В этом бассейне присутствуют солоноватые и соленые гидрокарбонатные, сульфатно-хлоридные, сероводородные, железистые, кальциево-магниевые и другие минеральные воды. В отдельных регионах эти воды могут быть термальными, т.е. иметь температуру, доходящую до 100 °С, и находиться в паровоздушном состоянии. Эти воды имеют минимальный контакт с вышележащими водоносными горизонтами и окружающей средой, находятся в замкнутом пространстве и используются в основном с бальнеологическими целями.

В отдельных специальных случаях геотермальные воды применяют в качестве теплоносителя для отопления жилых зданий, тепличных хозяйств, а также при получении электроэнергии. Так, в нашей стране в Махачкале геотермальные воды используются для горячего водоснабжения жилых домов. Подобное применение геотермальные воды нашли и в других странах, например в Исландии. На Камчатке в 1966 г. пущена Пужетская геотермальная электростанция мощностью 5 МВт.

Нижняя зона подземных вод залегает на глубине нескольких километров. Эти воды полностью изолированы от окружающей среды и имеют стабильный химический состав, который может меняться лишь на протяжении геологических отрезков времени. Эти высокоминерализованные воды содержат большое количество хлоридов, натрия, кальция, йода, брома, сероводорода, редких элементов. Контакт человека с этими водами происходит при бурении глубинных нефтяных скважин, когда воды поднимаются на поверхность как сопутствующий

продукт. Воды нижнего пояса используются в качестве сырья для добычи присутствующих в них минеральных веществ.

К поверхностным источникам относятся воды рек, озер, искусственных водохранилищ, ручьев, болот, а также морей и океанов. Каждый из этих водоисточников имеет свои особенности. Они различаются содержанием микроорганизмов, органических и минеральных веществ, способностью к самоочищению, обновлению водных ресурсов, физическими свойствами воды. Все поверхностные воды можно разделить на пресные и соленые.

Наиболее часто для водоснабжения используются реки. Речные воды обладают наибольшими способностями к самоочищению, возобновлению стока, высоким дебитом, стабильностью естественного минерального состава. Вместе с тем они наиболее загрязняются антропогенными примесями, так как реки чаще всего используются для сброса хозяйственно-фекальных и техногенных сточных вод, обильно загрязняются сельскохозяйственными стоками. В больших количествах в них поступают паводковые и ливневые воды. Еще одним недостатком рек как источников водоснабжения, особенно в аридных зонах, является уменьшение количества воды и даже пересыхание в жаркий период года.

К более стабильным источникам водоснабжения относятся искусственно создаваемые водохранилища на крупных и средних реках, имеющие большой дебит. Однако с резким замедлением движения воды в искусственных водоемах снижается водообмен, что способствует накоплению и осаждению органических веществ, развитию анаэробной микрофлоры, цветению воды, образованию донных отложений, ила.

Подобными недостатками обладают и естественные озера, вода которых еще больше подвержена нарушению естественных биоценозов, накоплению органических веществ и гнилостных микроорганизмов, развитию бентоса, особенно при массивном заборе питьевой воды и сбросе сточных вод. Поверхностные и подземные источники, питающие озера, не справляются с поддержанием дебита. Это приводит к обмелению озер, что, в свою очередь, в южных регионах влечет за собой засоление, а в северных - заболоченность.

Высокое загрязнение поверхностных источников микроорганизмами и органическими веществами позволяет использовать воду из них для хозяйственно-питьевых целей лишь после соответствующей обработки. Очистка воды осуществляется в несколько этапов. Сначала производится механическая фильтрация, затем освобождение от взвешенных веществ методом коагуляции (осветление) и в

заключение воду обеззараживают хлорированием, озонированием и другими методами. После контроля за соответствием качества санитарным требованиям вода подается потребителю.

Как указывалось, перспективным и практически неограниченным источником воды остаются моря и океаны. Однако морская вода в натуральном виде неприемлема для питья в связи с высокой засоленностью. Наибольшая соленость вод отмечается в тропических широтах Мирового океана, где она достигает 35-37 г/л. Меньше минерализованы воды морей и озер, не имеющих контакта с Мировым океаном или соединяющихся с ним узкими проливами и подпитываемых мощными речными стоками.

Так, например, в заливах Балтийского моря минерализация воды равна 10-20 г/л, в Каспийском - около 30 мг/л, а в Черном - 17-18 мг/л. Основную массу растворенных веществ составляют хлориды и сульфаты кальция, калия и натрия. Кроме солей в морской воде содержится ряд микроэлементов: йод, фтор, бром, железо, марганец, медь, ванадий, молибден, никель, серебро и другие. Моря, как и другие поверхностные водоемы, имеют высокий уровень микробного и органического загрязнения, особенно в прибрежной зоне.

Наряду с обеззараживанием морскую воду необходимо подвергать опреснению. Использование опресненной морской воды для хозяйственно-питьевых целей перспективно в первую очередь в южных аридных районах. В настоящее время на территории бывшего СССР эксплуатируется более 200 промышленных опреснительных установок, в основном дистилляционных и электродиализных. Имеется более чем тридцатилетний опыт использования для хозяйственно-питьевых целей опресненной методом дистилляции морской воды в г. Актау (бывший г. Шевченко) на полуострове Мангышлак в Казахстане на берегу Каспийского моря. Здесь был построен завод по опреснению морской воды на базе атомной электростанции, который производит 120 тыс. м³ пресной воды в сутки. Дистиллят смешивается с высокоминерализованной артезианской водой, благодаря чему получаемая вода по основным параметрам соответствует питьевой.

Обследование населения города общей численностью более 110 тыс. человек показало, что в основном функции организма не имели заметных отклонений от физиологических параметров. Вместе с тем А.И. Эльпинер, А.И. Бокина, Ю.А. Рахманин в отдельных случаях выявляли гипацидные состояния желудка и напряжение регуляции водно-электролитного обмена. Минерализация опресненной

морской воды не должна быть ниже 100 мг/л. Недостатком метода дистилляции является возможность возгонки и поступления в дистиллят некоторых органических соединений.

Второй метод опреснения - электродиализ через мембранные фильтры. По данным исследователей, его эффективность во многом зависит от типа и качества применяемых установок и мембран. Этот метод требует доочистки и обеззараживания воды. Существенным недостатком электродиализа является значительное повышение содержания бора и брома в опресненной воде при одновременном снижении на 30-40% содержания таких физиологически активных микроэлементов, как фтор и йод.

Опреснение методами ионного обмена, обратного осмоса и вымораживания находится пока на стадии опытных разработок и не нашло широкого применения на практике.

Для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения могут использоваться и атмосферные осадки в виде дождя и снега. Чаще такое применение осадки находят в засушливых южных районах, в арктической зоне, а также в экстремальных ситуациях. Дождевые и снеговые воды мягкие, маломинерализованные. Однако высокий уровень загрязнения атмосферы в современных условиях, особенно в развитых промышленных регионах, позволяет сделать вывод о большом загрязнении осадков растворимыми токсичными веществами, твердыми аэрозолями и микроорганизмами.

Установлено, что 1 л дождевой воды омывает 325 тыс. дм³ атмосферного воздуха. Выпадающие осадки содержат ионы серной и азотной кислот, углекислоту, канцерогенные и радиоактивные примеси. Известны случаи кислотных дождей не только в США, странах Западной Европы, но и в считающихся экологически чистыми Норвегии и Швеции. Закисление воды в водоемах Норвегии привело к гибели форели в 500 озерах. В связи с аварией на Чернобыльской АЭС радиоактивные осадки регистрировались на Украине, в Беларуси, России, странах Западной Европы. Подсчитано, что в дождливые дни на поверхность Земли выпадает радиоактивных веществ в 9 раз больше, чем в сухую погоду. Таким образом, воду атмосферных осадков нельзя считать чистой. Ее следует подвергать специальной обработке.

Источники загрязнения, санитарное состояние и охрана водоемов. Для снабжения питьевой водой используются как подземные, так и поверхностные источники. Безусловно, вода подземных, особенно межпластовых, источников чище, чем поверхностных. Подземные

источники более стабильны, надежны и безопасны по микробиологическим, органолептическим и токсикологическим показателям. Однако количество подземных вод ограниченно. Их непомерное откачивание может привести к тяжелым гидрогеологическим и экологическим последствиям. В связи с этим во многих странах мира широко используются поверхностные воды.

Так, в нашей стране из поверхностных источников осуществляется водоснабжение 38% городов, а в США более чем для половины населения источниками водоснабжения служат поверхностные водоемы. К сожалению, при современном росте городов, развитии промышленности, сельского хозяйства и транспорта одновременно увеличивается количество отходов, загрязняющих окружающую среду, в том числе и водоемы. Наиболее сильно при этом страдают поверхностные источники. При неправильном отношении к целостности грунта и водоупорных земных пород без учета геологического строения земной коры возможно загрязнение и подземных источников. Первой задачей охраны водоемов является выяснение причин и источников их загрязнения.

Природные воды загрязняют в первую очередь бытовые хозяйственно-фекальные сточные воды. Они образуются в результате гигиенических процедур и хозяйственной деятельности человека, в них 60% всех загрязнений составляют органические вещества. Кроме того, хозяйственно-фекальные сточные воды содержат огромное количество (до нескольких миллионов в 1 мл) как непатогенных, так и патогенных микроорганизмов и жизнеспособных яиц гельминтов. В эпидемиологическом отношении весьма опасны сточные воды инфекционных больниц, которые часто не подвергаются специальной обработке перед сбросом в общую канализацию.

Естественно, что хозяйственно-фекальные воды перед спуском в водоем должны проходить полную биологическую очистку, в основе которой лежат процессы аэробного биохимического окисления и обеззараживания. Одновременно в бытовых сточных водах, особенно в последние годы, содержится большое количество поверхностноактивных веществ, прежде всего синтетических моющих средств, которые не устраняет механическая и биологическая очистка. Они очень стойкие и долго не распадаются в природных водоемах.

Сброс неочищенных хозяйственно-фекальных сточных вод во всех странах мира создает напряженную эпидемиологическую ситуацию. Так, в бывшем СССР в конце 1980-х гг. в водоемы спускалось

ежегодно 170 км³ сточных вод, в том числе 20,6 км³ неочищенных, из которых 9,2 км³ составляли хозяйственно-фекальные стоки.

ВОЗ сообщает о постоянном загрязнении важнейших водоемов Европы, США и других регионов разнообразными веществами, в том числе и бытовыми отходами, причем не только в промышленно развитых, но и в развивающихся странах. Среди причин этого явления следует отметить, с одной стороны, быстрый рост городов и развитие промышленности, а с другой - пренебрежение вопросами очистки сточных вод и охраны водоемов. В некоторых странах третьего мира санитарные требования к сточным водам очень низки или вовсе отсутствуют. Даже в таких крупных городах Бразилии, как Рио-де-Жанейро и Сан-Паулу, не проводится достаточная очистка хозяйственно-фекальных сточных вод.

Вторым источником загрязнения водоемов являются промышленные стоки. Они оказывают выраженное негативное влияние на состояние природных вод и играют ведущую роль в ухудшении состояния водоемов. Это подтверждается множеством примеров мировой санитарной практики.

Так, в реки Великобритании со сточными водами ежегодно сбрасывается 40-50 млн т загрязняющих веществ, прежде всего промышленного происхождения. В результате этого процесса вода малых и средних рек к устьям приближается по качеству к разбавленным сточным водам.

В Японии с промышленными стоками в водоемы поступают в больших количествах токсичные соединения ртути, меди, цинка, кадмия, что приводит к заболеваниям людей, потребляющих эту воду.

В Финляндии 90% всех органических соединений поступает в окружающую среду со сточными водами лесохимической промышленности, водоисточники загрязняют также стоки кожевенной, текстильной и химической промышленности.

Происходит выраженное загрязнение водоемов промышленными сточными водами вблизи крупных городов США. Как подсчитали ученые, ежеминутно со сточными водами в реки США сбрасывается около 1 т загрязнений. При этом в реки, снабжающие водой такие крупные города, как Лос-Анджелес, Санта-Ана, Сан-Диего, сточных вод сбрасывают в десятки раз больше, чем сток этих рек.

Промышленные сточные воды формируются в результате использования воды для технологических целей, поэтому их состав полностью определяется конкретным производственным процессом. Существует более 140 видов технологических процессов, каждый

из которых определяет специфический состав сточных вод. В промышленных стоках присутствуют самые разнообразные токсичные вещества: фенолы, цианиды, соединения мышьяка, меди, свинца, ртути, кадмия, полициклические углеводороды, пестициды, технические масла, а также радионуклиды, создающие угрозу отравления водных организмов, людей и домашних животных. Наиболее стабильные радионуклиды и химические вещества, например пестициды, соединения тяжелых металлов, могут распространяться по биологическим цепочкам (вода - моллюски - рыбы - человек; вода - растения - животные - человек), кумулировать и достигать высоких концентраций в продуктах питания.

Опасность сброса неочищенных промышленных сточных вод усугубляется также тем, что, помимо токсического действия, присутствующие в них вещества могут давать отдаленные эффекты - канцерогенные, мутагенные, аллергенные, гонадотоксические и эмбриотропные.

В сточных водах мясокомбинатов, кожевенных заводов, сахарных и других предприятий пищевой промышленности содержится много органических веществ животного и растительного происхождения и микроорганизмов. Высокую опасность в этом отношении представляют сточные воды предприятий микробиологической промышленности и инфекционных больниц. В загрязненных водоемах возможны интенсивное развитие фитопланктона, ухудшение органолептических свойств воды, снижение содержания кислорода, окислительной способности и, как следствие, нарушение естественных биоценозов и загнивание воды.

С точки зрения избыточного развития фитопланктона неблагоприятно поступление в водоемы так называемых термальных вод электростанций, в том числе атомных. Поступление таких стоков способствует бурному развитию микроорганизмов, цветению и загниванию воды водоемов даже в тех климатических районах, где обычно этих явлений не наблюдается.

Еще одним важным источников загрязнения природных вод служит воздушная среда, особенно в промышленно развитых странах и крупных городах. Так, кислотные дожди представляют угрозу для водоемов 22 штатов США, расположенных восточнее реки Миссисипи. В штате Нью-Йорк значительное число озер и прудов непригодны для разведения рыбы из-за высокой кислотности воды, вызванной осадками. Из 850 озер 212 имели критический уровень рН, а 381 приближалось к этому уровню. Отмечаются случаи и кислотно-

го снега, таяние которого еще больше нарушает экологию водоемов, так как он меньше поглощается почвой.

Загрязнение водоемов техногенными осадками стало международной проблемой в связи с тем, что токсичные и радиоактивные вещества распространяются в верхних слоях атмосферы со скоростью более 100 км/ч и за короткое время преодолевают тысячи километров. Есть наблюдения, что после испытания в атмосфере ядерной бомбы Китайской Народной Республикой в октябре 1980 г. радионуклиды в реках ФРГ были обнаружены уже в декабре того же года, а максимум загрязнения водоемов пришелся на 1981 г. Известны случаи, когда радиоактивные осадки выпадали в Крыму и Ленинграде после испытания ядерного оружия в Неваде и Сахаре.

Загрязнение крупных рек и других водоисточников, а также прибрежных вод морей и океанов в значительной мере определяется судоходством. В водоемы поступают хозяйственно-фекальные сточные воды, как правило, неочищенные, с судов, не оборудованных биотуалетами, а также горюче-смазочные материалы. Исследования показывают, что угрожающим становится загрязнение Балтийского, Черного и Средиземного морей. Опасение вызывает высокий уровень загрязнения в результате судоходства прибрежных вод таких всемирно известных курортов, как Паланга, Сочи и др. Еще больше загрязняются воды в акватории портовых городов.

Высокую опасность в отношении загрязнения воды водоемов, равно как и других сред биосферы, создают аварийные ситуации на предприятиях промышленности, энергетики и на водном транспорте, когда практически одномоментно в водоемы поступает огромное количество химических или радиоактивных веществ. В последние десятилетия были многочисленные аварии на танкерах с выбросом в моря и океаны десятков и даже сотен тысяч тонн горюче-смазочных материалов и нефти-сырца, которые надолго нарушают экологический баланс, вызывают гибель флоры и фауны водных объектов, значительно ухудшают условия жизни населения, особенно в курортных зонах, и, конечно, наносят значительный экономический ущерб. Примером аварийного загрязнения водоемов является также поступление радиоактивных веществ в реку Припять, а затем в Днепр и в Черное море после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

Большое количество взвешенных органических веществ, минеральных примесей и горюче-смазочных материалов поступает в водоемы с ливневыми стоками и особенно с водами ливневой кана-

лизации в крупных городах в весенний паводковый период. Воды ливневой канализации, как правило, не подвергаются биологической очистке и обеззараживанию.

Сточные воды сельскохозяйственного производства можно разделить на два основных вида. К первому относятся стоки с полей, содержащие химические вещества в виде минеральных удобрений и ядохимикатов, а также органические соединения, микроорганизмы и гельминты, источником которых являются продукты гниения навоза. Указанные компоненты могут не только смываться в открытые водоемы при обильных осадках, но и проникать в грунтовые воды при их запахивании в почву.

Второй вид загрязнений сельскохозяйственного происхождения - жидкие отходы животноводства и птицеводства. В них много органических веществ и микроорганизмов, в том числе условно-патогенных и патогенных. В странах с развитым животноводством общее количество таких сточных вод довольно велико. По сведениям ВОЗ, их объем в США превышает количество хозяйственно-фекальных сточных вод, связанных с жизнедеятельностью населения, в 5-10 раз. Необходим полный комплекс механической обработки, биологической очистки и обеззараживания этих стоков.

Нередко источниками загрязнения поверхностных водоемов и подземных грунтовых вод становятся свалки бытового и промышленного мусора, особенно несанкционированные, которые появляются стихийно и располагаются без учета особенностей подстилающей земной поверхности. Рыхлость грунта и высокое стояние грунтовых вод способствуют загрязнению первого водоносного горизонта.

По официальным данным, в США функционируют около 5000 специально оборудованных усовершенствованных свалок-полигонов и более 30 тыс. несанкционированных свалок. На одной из свалок в штате Теннесси в 1980-е годы утилизировались промышленные отходы, содержащие пестициды и другие высокоопасные вещества, причем гепатотоксические соединения проникали в грунтовые воды. Содержание четыреххлористого углерода в них достигало 18,7 мг/л, что послужило причиной нарушения функции печени у местного населения, использовавшего для питья воду из грунтовых колодцев.

Еще одним возможным путем загрязнения подземных источников является сброс сточных вод в глубокие подземные горизонты через поглощающие колодцы и скважины. Некоторые исследователи из Агентства охраны окружающей среды США (Hill P.D., 1983) считают этот метод утилизации промышленных отходов надежным и пер-

спективным. С начала 1950-х годов он находит все более широкое применение во многих странах.

В настоящее время в США функционируют 250 скважин, в которые сбрасывают отходы, содержащие около 150 различных токсичных соединений. Этим способом утилизируется 11% всех вредных отходов в стране.

В России этот метод используется с 1956 г., когда впервые на нефтепромыслах Башкирии началась закачка сточных вод в глубокие поглощающие горизонты. В настоящее время в скважины глубиной до 3700 м во многих регионах, в том числе на Крайнем Севере, закачиваются промышленные стоки, содержащие щелочи, кислоты, хроматы, нитраты, сульфаты, фосфаты, а также радиоактивные вещества. Однако отечественные ученые считают этот метод вынужденным, не решающим принципиальных задач обезвреживания токсичных отходов, угрожающим безопасности природных вод и здоровью населения. Недостаточная изученность данного способа чревата необратимым загрязнением высококачественных вод обширных водоносных горизонтов.

Таким образом, в современных условиях идет массированное загрязнение как поверхностных, так и подземных вод от различных источников. В нашей стране наибольшее количество сточных вод (около 56% всех стоков) образуется в угольной промышленности. Значительный вклад вносят жилищно-коммунальное хозяйство (12%), химическая, газовая и нефтехимическая промышленность (8%). В сельском хозяйстве около 29% сточных вод сбрасывается в водоемы без очистки, в жилищно-коммунальном секторе - 16%, в химической, газовой и нефтехимической промышленности - 15%, в угольной промышленности этот показатель достигает 12%.

Интенсивность и уровень современного загрязнения природных вод требуют охраны водных источников, прежде всего законодательными и административными мерами. Это разработка гигиенических нормативов токсичных веществ и строгий контроль за соблюдением их ПДК в воде водоемов, осуществляемый органами Госсанэпиднадзора. В соответствии с современными требованиями проводится контроль содержания более 1000 токсичных агентов - солей тяжелых металлов, полициклических углеводородов, пестицидов и др. Санитарное законодательство одновременно контролирует бактериальный состав и физические свойства воды.

Многие ученые-гигиенисты считают обоснованными нормирование и контроль загрязнений не только в воде водоемов, но и в сточ-

ных водах. Однако эти предложения в санитарные законодательства пока не вошли.

Наряду с законодательными и административными мерами необходимы строгие требования к обработке и сбросу в водоемы городских хозяйственно-фекальных сточных вод. Бытовые стоки должны проходить полную обработку - механическую фильтрацию, биологическую очистку и при необходимости обеззараживание препаратами, выделяющими свободный хлор, в первую очередь хлорной известью. Кроме того, при сбросе в водоемы обработанных стоков следует учитывать сезонный дебит водоема и его способность к самоочищению. В отдельных случаях практикуется аккумулирование наиболее загрязненных сточных вод в накопителях и опорожнение их во время паводка для максимального разбавления.

Особый подход требуется к охране водоемов от промышленных сточных вод. Строительную площадку для промышленного объекта нужно выбирать так, чтобы грунт мог защитить подземные воды от загрязнения. На территории предприятия должны быть возведены очистные сооружения, без ввода которых в эксплуатацию объект не может быть принят органами Госсанэпиднадзора.

Решающим условием экологической безопасности промышленного предприятия является его технологическое совершенство. Процесс производства должен быть современным, эффективным и при этом обеспечивать снижение потерь сырья и уменьшение загрязнения сточных вод или их полную ликвидацию.

В этом направлении приоритет отдается безотходным технологиям и оборотному водоснабжению. Повторное использование слабо загрязненных или достаточно очищенных сточных вод широко применяется в металлургической, угледобывающей промышленности и других отраслях производства.

Как бы ни складывалась последующая судьба промышленных сточных вод, решающая роль в предотвращении загрязнения окружающей среды принадлежит их химической очистке. Сложность обработки этого вида сточных вод объясняется особенностями технологических процессов и содержащихся в них химических агентов, а следовательно, специфичностью способов очистки в каждом конкретном случае.

Можно выделить наиболее часто встречающиеся принципы химической очистки промышленных стоков: нейтрализацию, сорбцию, экстракцию, восстановление, окисление, диазотирование, ионообменные процессы и др. В последние годы разработаны и внедряются

методы электрохимического окисления и восстановления, а также эффективные методы электрокоагуляции и электрофлотации для разрушения эмульсий, содержащих жиры. В некоторых случаях для обезвреживания особо токсичных веществ (цианиды, акрилонитрил и некоторые другие) в качестве сильного окислителя используется озон, обладающий также способностью обесцвечивать сточные воды. Тем не менее до настоящего времени наиболее распространены биологическая очистка и хлорирование, которые можно осуществлять после сброса предварительно обработанных промышленных сточных вод в городскую канализацию в общей массе хозяйственно-бытовых стоков. Однако хлорирование насыщенных химическими веществами сточных вод имеет существенный недостаток. В воде могут образовываться новые, более токсичные органические соединения, например хлорфенолы, придающие воде неприятный и стойкий «больничный» запах.

В заключение следует отметить, что некоторые ученые рекомендуют использовать высокоочищенные сточные воды в сельском хозяйстве для полива растений, а очищенные хозяйственно-бытовые стоки в промышленности - в качестве технической воды. После научной проработки этот метод использования сточных вод может стать весьма перспективным.

Основные принципы выбора источника хозяйственно-питьевого водоснабжения. Выбрать источник водоснабжения населенного пункта непросто. В каждом конкретном случае нужно учитывать в первую очередь санитарную надежность потенциального источника. Приоритет принадлежит межпластовым артезианским водам с наиболее высокими и стабильными санитарными показателями. Глубокое залегание водоносных горизонтов и повышенное давление практически гарантируют эпидемическую безопасность артезианских источников.

При отсутствии артезианских вод вторыми по санитарной надежности являются межпластовые безнапорные воды. Их микробиологическая характеристика и природный химический состав близки к показателям артезианских вод, но опасность может возникнуть при интенсивном откачивании воды и подсосе загрязнений из других водоносных горизонтов, особенно если в водоупорных слоях есть включения трещиноватых пород.

Третьими по санитарной надежности считаются грунтовые воды первого водоносного горизонта. Однако ввиду отсутствия верхнего водонепроницаемого слоя воды этих источников могут значительно

уступать по качеству межпластовым, из-за чего их чаще используют для децентрализованного водоснабжения небольших, преимущественно сельских, населенных пунктов.

Наконец, при невозможности использования для хозяйственнопитьевых целей подземных вод следует ориентироваться на поверхностные источники - реки, водохранилища, каналы, озера. Их вода во всех случаях требует специальной обработки, в первую очередь обеззараживания. Однако у поверхностных источников есть и неоспоримое преимущество по сравнению с подземными - несравнимо более высокий дебит. Так, если в среднем грунтовый колодец может обеспечить 1,5-6,5 м³/сут, артезианская скважина - 3-5 л/с, то дебит крупных рек составляет сотни и тысячи кубических метров воды в секунду. Даже малые реки в самый сухой летний период - межень могут обеспечить воды 3-5 м³/с, т.е. их дебит в несколько тысяч раз превышает дебит артезианских источников. В настоящее время большинство крупных городов России, в том числе Москва, СанктПетербург, Тверь, Ярославль, Нижний Новгород, Самара, Астрахань, Ростов-на-Дону, Омск, Новосибирск, получают питьевую воду в основном из поверхностных источников.

Важнейшим общим требованием к любому источнику централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения является принципиальная возможность доведения показателей воды с помощью стандартных схем и методов обработки, используемых на очистных сооружениях, до критериев, предъявляемых к питьевой воде. В соответствии с ГОСТ 27.61-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические и технические требования и правила выбора» все подземные и поверхностные источники по степени загрязнения делятся на 3 класса.

При организации водоснабжения населения немаловажно, где брать воду из водоисточника. Если для подземных источников это определяется гидрогеологической характеристикой местности и санитарно-экономическими возможностями, то для открытых источников место водозабора для хозяйственно-питьевых целей должно отвечать ряду жестких санитарных требований. В месте водозабора не должно быть опасных загрязнителей. Наряду с достаточным количеством забираемой воды важно обеспечить сохранность и защиту водозаборных сооружений. Важно, чтобы водозабор по течению был выше городских стоков, активно загрязняющих воду, а также выше притоков реки и оврагов, по которым в реку могут поступать загрязненные

стоки. Водозабор следует осуществлять со значительной глубины, что предотвращает поступление в систему очистки цветущей воды.

Безопасность водозабора обеспечивается комплексом административных и санитарно-гигиенических мероприятий, в первую очередь зонированием территории водозабора. Санитарное зонирование территории источников водоснабжения регламентируется СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения».

Зоны санитарной охраны (ЗСО) организуются в составе трех поясов: первый пояс (строгого режима) включает территорию расположения водозаборов, площадь всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Его назначение - защита места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения. Второй и третий пояса (пояса ограничений) включают территорию, предназначенную для предупреждения загрязнения воды источников водоснабжения.

Санитарные мероприятия должны выполняться в пределах первого пояса ЗСО органами коммунального хозяйства или другими владельцами водопроводов; в пределах второго и третьего поясов ЗСО - владельцами объектов, оказывающих отрицательное влияние на качество воды источников водоснабжения.

6.6. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Система хозяйственно-питьевого водоснабжения может быть централизованной и нецентрализованной (местной). Наиболее благоприятна для крупных и средних населенных мест централизованная система водоснабжения, которая предполагает доставку воды по трубопроводам каждому потребителю. Однако значительное число сельских населенных пунктов России использует местное водоснабжение, при котором вода из подземных источников забирается потребителем непосредственно в месте ее добычи без разводящей сети.

Гигиеническая характеристика централизованного водоснабжения из подземных источников. Централизованное водоснабжение из подземных источников можно считать оптимальным для поселков и небольших городов. При ограниченном дебите подземных водоисточников вода

отличается высоким качеством и постоянством состава, что не требует дорогостоящего оборудования для очистки. В ряде случаев подземные источники используются и для централизованного водоснабжения крупных городов в качестве дополнительных или резервных.

При выборе подземного источника следует отдавать предпочтение глубоким межпластовым водам, которые наиболее надежны в химическом и эпидемиологическом отношении. Чем глубже залегание водоносного горизонта, чем надежнее водоупорные перекрытия и чем дальше от места водозабора они выходят на поверхность, тем надежнее и стабильнее санитарные показатели воды. В такой ситуации решающим становится защита скважины от возможных поверхностных загрязнений.

Подземные воды берут горизонтальным и вертикальным способом. Горизонтальный способ водозабора применяется, как правило, при выходе мелко залегающих водоносных горизонтов, в том числе грунтовых вод, на поверхность на склонах оврагов и берегах рек. Санитарная надежность таких вод не всегда достаточна, поэтому для централизованного водоснабжения этот способ вододобычи используется редко.

Наиболее эффективны и часто применяются глубокие вертикальные буровые скважины глубиной до нескольких сотен метров, достигающие любого водоносного горизонта. При бурении стенки скважины плотно укрепляются металлическими обсадными трубами по телескопическому принципу. Нижний конец трубы имеет перфорированные стенки для фильтрации воды, поступающей из водоносного слоя, от механических примесей.

Если подобная скважина питается напорными водами, то ее называют артезианской. Для добычи воды из водоносных горизонтов, не имеющих повышенного давления, используют поршневые или центробежные насосы первого подъема. Вода подается для хранения в резервуары, из которых насосная станция второго подъема перекачивает воду в водопроводную сеть. Соединения между звеньями указанной цепи должны быть обязательно герметичными. С целью защиты устья скважины от поверхностного загрязнения площадку вокруг верхней части обсадной трубы, выступающей над поверхностью земли на 0,5 м, асфальтируют с уклоном от скважины.

Несмотря на то что чаще всего подземные воды, выбираемые для водоснабжения, удовлетворяют бактериологическим требованиям к питьевой воде, в отдельных случаях приходится проводить дополнительное обеззараживание хлорированием. Причинами этого могут слу-

жить плохая герметизация оголовка скважины, недостаточно надежная изоляция водоносных горизонтов между собой и от поверхностных водоемов, эпизодическое ухудшение микробного состава воды, паводок, осложнение эпидемической обстановки и др. Ввиду относительно небольшого содержания в добываемой воде органических веществ и механических примесей коагуляция не проводится, а для дезинфекции используют малые дозы хлора с остаточным свободным хлором в питьевой воде на уровне 0,3-0,5 мг/л. Газообразный хлор или хлорную известь подают в таких случаях либо в заборный узел насосов первого подъема, либо в резервуар хранения воды, что позволяет обеспечить достаточную экспозицию до поступления питьевой воды потребителю.

Централизованное водоснабжение из поверхностных источников. Водопровод для обеспечения населения водой из поверхностных водоемов - сложная многоступенчатая конструкция. Он включает в себя головные сооружения и распределительную сеть.

В состав головных сооружений входят водозаборный узел, насосные станции и устройства очистки воды. В зависимости от особенностей водоема и гидрогеологических условий водозабор может осуществляться различными способами. Так, в русловые водоприемники вода поступает либо самотеком, либо по всасывающим трубам с помощью насосов. В береговые колодцы вода поступает непосредственно, фильтруясь через толщу грунта. Вода из реки может также накапливаться в искусственных заливах - ковшах, вход в которые направлен или против течения, или по течению реки. Во всех случаях функции водоприемников состоят в накоплении достаточного количества воды, ее фильтрации от грубых механических примесей и отстаивании.

Далее вода из водоприемников насосами первого подъема подается на очистные сооружения. После очистки и обеззараживания питьевую воду перекачивают насосы второго подъема в водопроводную сеть населенного пункта.

Принципы и методы повышения качества воды. Повышение качества воды из поверхностных водоемов осуществляется в двух основных направлениях.

В соответствии с первым направлением на начальном этапе проводится очистка воды от механических, в том числе и микроскопических примесей. Задачей этого этапа является достижение приемлемых органолептических свойств воды, и в первую очередь прозрачности, что для населения имеет немаловажное значение. Этот метод называется осветлением воды и обеспечивается отстаиванием, фильтрацией и

коагуляцией. Одновременно с удалением взвешенных неорганических и органических примесей вода в некоторой степени обесцвечивается и дезодорируется. Однако для этих целей при необходимости можно применять и специальные методы очистки и улучшения свойств воды.

Вторым, не менее важным направлением повышения качества воды является обеспечение ее эпидемической безопасности. Для этой цели используют различные методы обеззараживания, чаще хлорирование и реже озонирование. В отдельных случаях вода может подвергаться аммонизации, обработке солями тяжелых металлов, ультрафиолетовому облучению и др.

Методы очистки воды. Освобождение от механических примесей забираемой из поверхностных источников воды проводится в несколько этапов. В самом простом случае при очистке моделируются естественные условия самоочищения подземных вод, когда вода сначала отстаивается, а затем фильтруется через мелкопористый материал.

На первом этапе очистки вода поступает в горизонтальные или вертикальные отстойники. Более распространены горизонтальные отстойники - резервуары прямоугольной формы. Вода в них движется горизонтально по направлению продольной оси. В вертикальных отстойниках - резервуарах цилиндрической или прямоугольной формы с конусообразным дном вода подается через трубу снизу и медленно поднимается вверх. Осаждение взвеси основано на резком замедлении тока воды при переходе из узкой входной трубы в полость отстойника. Так, скорость движения воды в горизонтальных отстойниках составляет 2-4 мм/с, в вертикальных - менее 1 мм/с, а время прохождения воды через отстойник достигает 8 ч. Создаются условия для осаждения взвеси, близкие к таковым в неподвижной воде, когда основным действующим фактором становится собственная тяжесть взвешенных частиц.

На втором этапе вода, освобожденная от крупнодисперсных примесей, подается на медленные фильтры, которые представляют собой емкости, заполненные песком. Профильтрованная вода отводится через дренаж в нижней части емкости. Такой фильтр должен «созреть», т.е. должна образоваться активная биологическая пленка, состоящая из адсорбированных взвешенных частиц, планктона и бактерий в верхней части песчаного слоя. Пленка имеет поры столь малого диаметра, что сама является эффективным фильтром для мелкодисперсных частиц, яиц гельминтов и бактерий. К несомненным достоинствам медленных фильтров относятся равномерная, близкая к естественной фильтрация, при которой задерживание бактерий

достигает 99%, а также простота устройства. Однако фильтрация в таких фильтрах происходит очень медленно и составляет лишь 10 см вод. ст./час. Кроме того, в такой классической схеме очистки воды не используется коагуляция, в связи с чем в данном виде эта схема в настоящее время почти не применяется.

В современных условиях для ускорения и повышения эффективности выпадения взвеси и коллоидных веществ перед отстаиванием воды проводится ее коагуляция. Задача коагуляции состоит в укрупнении коллоидных частиц, более быстром образовании и осаждении хлопьев.

Наиболее распространенный коагулянт - сернокислый алюминий - в воде гидролизуется и вступает в реакцию с бикарбонатами кальция и магния, определяющими устранимую жесткость и щелочность воды. В результате реакции образуется коллоидный раствор гидрата окиси алюминия, который в дальнейшем коагулирует с образованием хлопьев. Одновременно коагулянт способствует нейтрализации заряда находящихся в воде собственных коллоидных частиц, их агломерации и хлопьеобразованию. Появившиеся крупные хлопья оседают, адсорбируя на своей поверхности мелкодисперсные взвешенные частицы, бактерии и водоросли, что в итоге приводит к эффективному осветлению воды и способствует ее обесцвечиванию.

В некоторых случаях в качестве коагулянта используют сернокислые и хлорные соли железа. Однако в связи с коррозийными свойствами, а также с раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки эти препараты не нашли широкого применения.

Для ускорения и улучшения хлопьеобразования в практике водоснабжения одновременно применяются высокомолекулярные флоккулянты. К ним относятся активированная кремниевая кислота, щелочной крахмал, альгинат натрия и др. Однако наиболее широкое применение у нас в стране получил синтетический нетоксичный препарат полиакриламид (ПАА), чьи флоккулирующие свойства значительно превышают действие других известных веществ.

Очень важным условием эффективной коагуляции воды является правильная схема применения коагулянта. Коагулянт вносят в воду в специальных камерах реакции, расположенных перед отстойниками. Растворение коагулянта и полноценный процесс хлопьеобразования продолжаются 20-45 мин. Чтобы хлопья не оседали и в то же время не разбивались, скорость движения воды должна поддерживаться в камерах реакции в пределах от 0,2 до 0,6 м/с при одновременном

перемешивании. «Созревший» раствор подается в отстойники, где крупные хлопья оседают и осветляют воду. Если коагулянт вносить непосредственно в отстойник, то вода успевает пройти более половины его длины, прежде чем образуются хлопья, что существенно снижает эффективность коагуляции. Кроме того, растворившийся, но еще не гидролизовавшийся коагулянт может проходить через фильтры и выпадать в виде хлопьев уже в очищенной воде.

Рассмотренная система очистки воды с медленными фильтрами в настоящее время используется в нашей стране лишь на малых, чаще всего сельских водопроводах. Для городского водоснабжения требуются более мощные и вместе с тем компактные сооружения.

Таким требованиям отвечают нашедшие в последние годы широкое применение скорые фильтры. Это бетонные резервуары с двойным дном. Нижнее дно сплошное, а верхнее - перфорированное, что обеспечивает дренажные свойства фильтра. На перфорированное дно укладывают поддерживающий слой гравия, а на него - слой промытого речного песка. Вода для фильтрации подается сверху и отводится снизу через дренажное пространство. Фильтры промывают чистой питьевой водой, подаваемой снизу вверх.

Производительность обычных скорых фильтров приблизительно в 50 раз выше, чем медленных, и достигает 5 м³/ч, что является несомненным преимуществом. Однако и загрязнение фильтрующего слоя происходит в скорых фильтрах значительно быстрее. Если замена фильтрующего слоя в медленных фильтрах проводится 1 раз в 1,5-2 мес, то скорые фильтры приходится промывать 2 раза в сутки. Несколько ниже у скорых фильтров и способность задерживать бактерии, которая составляет 95%. Это объясняется высокой скоростью пропускания воды, а также тем, что полноценная биологическая пленка в песчаном слое образоваться не успевает. Ее роль в скорых фильтрах выполняет слой из неосевших в отстойниках хлопьев флоккулянта.

Еще большей производительностью обладают модернизированные скорые фильтры с двухслойной загрузкой. В них верхний фильтрующий слой представлен антрацитовой крошкой, а нижний - кварцевым песком. Благодаря образованию центров коагуляции на крупных частицах антрацитовой крошки в верхнем слое задерживается значительное количество крупнодисперсной взвеси. Песчаный слой в таких фильтрах меньше забивается коллоидными частицами, что позволяет проводить фильтрацию со скоростью 10 м вод. ст./ч с сохранением прежней эффективности адсорбции бактерий.

Академией коммунального хозяйства разработаны новые фильтры АКХ, в которых устранен недостаток односторонней фильтрации обычных фильтров. В фильтрах АКХ вода подается как сверху, так и снизу, а профильтрованную воду отводят из средней части фильтра через специальное дренажное устройство. Такой принцип фильтрации позволяет повысить производительность очистки воды до 12-15 м³/ч.

Наконец, наиболее удобной и эффективной моделью скорых фильтров следует считать разработанный также Академией коммунального хозяйства контактный осветлитель (КО). В нем максимально используется принцип контактного осветления на крупнозернистом слое. Так же, как и в обычных скорых фильтрах, в КО нижний слой загрузки состоит из гравия, а верхний - из кварцевого песка. Очищаемая вода в фильтрах этой конструкции подается снизу вверх.

Однако в отличие от стандартной двухступенчатой схемы очистки воды с использованием отстойников раствор коагулянта в КО добавляется непосредственно перед подачей воды в фильтр. За очень короткий промежуток времени происходит контакт коагулянта с коллоидами воды. Дальнейшее осветление осуществляется уже не в свободном объеме, как в отстойниках, а на зернах загрузки. Процесс контактной коагуляции идет быстрее и полнее в результате образования на гравии крупных хлопьев и задержки на них взвеси. Грязеемкость таких фильтров значительно повышена. Скорость фильтрации достигает 5-6 м³/ч, а полный цикл обработки воды составляет около 8 ч.

Поскольку одноступенчатая схема полностью заменяет камеры реакции, отстойники и фильтры вместе взятые, метод контактного осветления следует признать наиболее перспективным для водоснабжения крупных населенных пунктов. Такая схема очистки воды широко применяется в настоящее время на самых крупных водопроводах Российской Федерации, в том числе в Москве, СанктПетербурге, Нижнем Новгороде, Челябинске, Уфе и др.

Следует отметить, что хотя адсорбция микроорганизмов при осветлении и фильтрации воды весьма велика, полной гарантии эпидемической безопасности такая схема очистки не обеспечивает. В связи с этим после очистки на фильтрах вода проходит обеззараживание.

Методы обеззараживания воды. Из таких известных методов обеззараживания воды, как хлорирование, озонирование, йодирование, обработка солями тяжелых металлов, ультрафиолетовое облучение, действие ионизирующей радиации, ультразвука, в настоящее время наиболее широко распространено хлорирование. В связи с техни-

ческими, экономическими и гигиеническими преимуществами этот метод обеззараживания применяется сейчас повсеместно.

Впервые хлорную известь для очищения воды предложил русский врач П. Карачаров в 1853 г. В 1881 г. Р. Кох подтвердил в эксперименте антисептические свойства хлорной извести. Практически использовал хлорную известь для дезинфекции питьевой воды австрийский ученый Траубе в 1896 г. во время эпидемии в г. Поле. Первое хлорирование питьевой воды в России было проведено С.К. Дзержиговским в 1908 г. в связи с эпидемией холеры. В 1910 г. он применил хлорирование водопроводной воды в Кронштадте. С 1911 г. водопроводная вода хлорируется в Ростове-на-Дону, а с 1912 г. - в Санкт-Петербурге. С этого времени обеззараживание воды препаратами хлора нашло широкое применение на водопроводах всего мира, забирающих воду из поверхностных водоемов или из недостаточно надежных подземных источников.

Для дезинфекции воды используют газообразный хлор или хлорную известь. В московском водопроводе применяется в основном газообразный хлор. В отдельных случаях можно применять и такие хлорсодержащие препараты, как соединения гипохлорита кальция, дихлоризоциануровой кислоты, двуокиси хлора и др.

Молекулярный хлор в воде гидролизуется с образованием хлорноватистой и хлористоводородной кислот. Нестойкая хлорноватистая кислота, в свою очередь, диссоциирует, в результате чего образуется гипохлоритный ион:

Cl₂ + H₂O = HOCl + HCl HOCl = H+ + OCl^-

Основное биологическое действие оказывают хлорноватистая кислота и гипохлоритный ион, которые вместе и обозначают понятием «активный хлор». В сухой хлорной извести, применяемой в водоснабжении, содержится не менее 25% активного хлора.

Активный хлор легко проникает в бактериальные клетки и инактивирует ферменты, содержащие SH-группы. В первую очередь это относится к дегидрогеназе глюкозы, а также к другим ферментам, обеспечивающим окислительно-восстановительные процессы клетки. Нарушение обмена веществ приводит к гибели бактерий.

Достаточная эффективность хлорирования обеспечивается рядом условий. Так, вода должна быть предварительно освобождена от взвешенных коллоидных веществ, которые, окутывая бактерии, защищают их от воздействия хлора.

Эффективность обеззараживания зависит от вида микроорганизмов. Наиболее устойчивы в этом отношении спорообразующие микроорганизмы и вирусы. Легче поддаются действию хлора бактерии группы кишечной палочки.

Важно также обеспечить хорошее перемешивание хлора в объеме воды и достаточную длительность его действия. Оптимальным следует считать контакт воды с хлором в теплое время года в течение 30 мин, а в холодное - 60 мин.

Наконец, полное обеззараживание происходит при внесении достаточного количества хлора. Хлор, поступающий в воду, связывается микроорганизмами, органическими веществами и недоокисленными неорганическими соединениями, что составляет хлорпоглощаемость воды. После связывания активного хлора в воде должно остаться некоторое количество свободного остаточного хлора. Обеззараживание воды считается надежным, если остаточный хлор составляет 0,3-0,5 мг/л. Таким образом, необходимая доза хлора представляет собой сумму хлорпоглощаемости воды и остаточного активного хлора. Она определяется опытным путем. При обычном хлорировании хлорпотребность воды относительно невелика и достигает 1-3 мг/л активного хлора.

В отдельных случаях нужны более эффективные методы обеззараживания. Так, при повышенном органическом и бактериальном загрязнении воды водоемов паводковыми и ливневыми стоками применяют двойное хлорирование и суперхлорирование (перехлорирование, гиперхлорирование).

При двойном хлорировании хлор вводят в воду первый раз в смеситель перед отстойниками, что облегчает коагуляцию и подавляет рост бактерий на фильтре. При таком способе второе хлорирование воды после фильтрации происходит значительно эффективнее.

Суперхлорирование отличается от обычного хлорирования тем, что хлор подают в повышенных дозах - 5-10 мг/л и более. Это, несомненно, существенно повышает скорость и надежность обеззараживания. Однако появляются и неблагоприятные последствия: уровень остаточного хлора достигает 1-5 мг/л. Поскольку пороговая концентрация хлора в питьевой воде по органолептическому признаку составляет 0,5 мг/л, такая вода нуждается в дополнительной обработке. Дехлорирование осуществляют химической реакцией с гипосульфитом и сернистым газом или сорбцией активированным углем.

Нередко встречаются случаи загрязнения водоемов промышленными и городскими ливневыми стоками, содержащими соединения

фенола. Образовавшиеся при хлорировании такой воды даже малыми дозами хлора хлорфенолы придают питьевой воде неприятный «аптечный» запах, что крайне отрицательно воспринимается населением. Это явление предупреждается предварительным внесением в воду аммиака. Преаммонизация заключается во внесении аммиака или его солей в воду за несколько секунд до подачи хлора. Хлор связывается с аммиаком, и образуются хлорамины, оказывающие мощное и длительное обеззараживающее действие.

В последнее десятилетие значительно изменилось отношение к проблеме галогеносодержащих соединений (ГСС), образующихся при хлорировании питьевой воды. К ним относятся хлороформ, четыреххлористый углерод, 2,4,6-трихлорфенол, бромдихлорметан, дибромхлорметан, бромоформ и другие галогенопроизводные соединения. При этом хлороформ встречается в питьевой воде наиболее часто и в более высоких концентрациях, чем другие ГСС.

Эти соединения появляются в воде из предшественников при хлорировании воды. Предшественниками могут быть гуминовые и фульвиокислоты, танины, хинон, дубильная, карбоксильная, лимонная кислоты, аминокислоты, лигнины, смоляные и жирные кислоты, фенолы, анилин, продукты жизнедеятельности сине-зеленых водорослей и многие другие органические соединения, находящиеся в сбрасываемых бытовых, промышленных, больничных сточных водах, а также сбросах воды из плавательных бассейнов.

Биологическое действие ГСС проявляется гепато-, рено- и нейротоксическими эффектами, нарушением функций сердечно-сосудистой и репродуктивной функций человека, а также выраженным канцерогенным эффектом. При этом установлены дозозависимая активация канцерогенеза и усиление токсического эффекта при комбинированном введении ГСС по сравнению с изолированным действием хлороформа.

Поступление хлороформа в организм человека происходит перорально с хлорированной питьевой водой или с речной рыбой, а также ингаляционно с парами воды в ванных комнатах, душах, бассейнах, банях, кухнях при приготовлении пищи, прачечных при стирке и кипячении белья. Показана также возможность всасывания более 8% нанесенного на неповрежденные кожные покровы хлороформа в связи с его высокой липофильностью и поступлением его в кровь.

Особенно неблагоприятные условия складываются в плохо проветриваемых помещениях, где используется нагретая водопроводная вода.

В исследованиях (Иксанова Т.И. и др.) было показано, что в ванных комнатах при наполнении ванн холодной водой (20 °С) переход хлороформа в воздух был минимальным. Однако если ванна наполнялась теплой водой (35 °С), концентрация хлороформа в воздушной среде возрастала до 44 мкг/м³, превышая фоновую (3 мкг/м³) в 15 раз и ПДК для атмосферного воздуха (30 мкг/м³) в 1,5 раза. Дополнительное небольшое перемешивание воды приводило уже к 20-кратному увеличению поступления хлороформа в воздух, а при интенсивном перемешивании фоновые концентрации возрастали почти в 50 раз. В наибольшей степени увеличивало концентрации хлороформа пользование горячим душем - в 54-93 раза, при закрытой душевой кабине увеличение фоновых уровней достигало 100 раз, а превышение ПДК - 10 раз.

Высокие концентрации хлороформа обнаруживаются в слое воздуха над водой закрытых плавательных бассейнов. По данным разных авторов, они составляют от 167 до 2400 мкг/м³. Подсчитано, что в жилых помещениях человек получает с питьевой водой 32%, а через воздух и кожу - 68% ежедневной дозы хлороформа. Следует отметить, что увеличению поступления хлороформа из воздуха бассейнов в организм человека способствует физическая нагрузка (плавание, физические упражнения).

Таким образом, чтобы уменьшить поступление хлороформа в организм в бытовых условиях, целесообразно обеспечить постоянную вентиляцию ванных комнат и душевых кабин, по возможности сокращать продолжительность принятия горячих ванн и душа, обязательно проветривать квартиру после стирки и сушки белья, а кухню - после приготовления пищи, кипячения воды и мытья посуды. В закрытых плавательных бассейнах следует обеспечить оптимальный режим вентиляции.

Кроме того, в качестве важной профилактической меры ПДК в питьевой воде для хлороформа снижена с 200 мкг/л до 100 мкг/л, а в расфасованной воде - до 60 мкг/л. Ряд исследователей (Рахманин Ю.А. и др.) важным направлением профилактики считают замену традиционно используемого дезинфектанта хлора на диоксид хлора, который обладает большей биологической эффективностью и не вызывает образования побочных продуктов - хлорорганических соединений.

Перспективным методом обеззараживания воды является озонирование. Сильные окислительные свойства обеспечивает выраженное бактерицидное действие озона.

Необходимо отметить, что метод озонирования имеет определенные преимущества даже перед хлорированием. Озон действует быстрее хлора и при этом не только надежно обеззараживает воду, но одновременно и достаточно эффективно обесцвечивает ее, устраняет запахи и привкусы. Ни сам озон, ни его соединения не обладают ни запахом, ни вкусом. Даже в большом количестве озон в воде нетоксичен, так как в течение нескольких секунд превращается в кислород. Его действие в отличие от хлора мало зависит от физических и химических свойств воды. Кроме того, озон не требует сложного оборудования для доставки и хранения, поскольку производится непосредственно на месте газоразрядным методом в озонаторах.

Впервые в России озон был применен для обеззараживания воды на фильтро-озонной станции в Санкт-Петербурге еще в 1911 г. В настоящее время действует ряд крупных водопроводных станций с использованием озонирования во Франции, Швейцарии, США, а также в России (Москва, Ярославль, Челябинск и др.) и на Украине.

Несмотря на явные гигиенические преимущества озонирования воды, метод хлорирования на водопроводных станциях находит гораздо более широкое применение по экономическим причинам.

Эффективно обеззараживают воду тяжелые металлы, в первую очередь серебро. Ионы серебра фиксируются на мембранах бактериальных клеток, нарушая мембранные процессы и вызывая гибель микроорганизмов.

ПДК серебра в питьевой воде составляет 0,05 мг/л. Такие концентрации достаточны для обеззараживания и сохранения питьевой воды и полностью безопасны для человека. Более эффективно и быстро обеззараживание достигается при концентрации электролитического серебра 0,2-0,4 мг/л в прозрачной и бесцветной воде. Эти концентрации надежно устраняют бактерии всей кишечной группы, в том числе холерные вибрионы. Однако перед употреблением такая вода требует досеребрения.

Важным преимуществом дезинфекции воды серебрением является наряду с обеззараживающим консервирующее действие серебра. Вода, обработанная ионным серебром или пропущенная через посеребренный песок, не теряет своих бактерицидных, биохимических и вкусовых свойств в течение многих месяцев. В связи с этим серебрение воды хорошо зарекомендовало себя в длительных экспедициях на морских судах. Однако, несмотря на эффективное олигодинамическое действие серебра, его широкое использование, например, на городских водопроводах экономически нецелесообразно.

Наконец, установлено, что серебряная вода, вопреки распространенному мнению, не обладает целебными свойствами и не может рассматриваться в качестве лечебного или профилактического средства.

Другие реагентные способы обеззараживания воды, например применение соединений йода, марганца, перекиси водорода, не нашли широкого применения в практике водоснабжения и используются в основном для дезинфекции индивидуальных запасов воды в полевых условиях и экстремальных ситуациях.

Отдельно следует охарактеризовать специальные устройства для повышения качества воды в бытовых условиях путем доочистки. К таким устройствам относятся портативные фильтры как зарубежного, так и отечественного производства («Родничок», «Аква», «Кувшинчик» и др.). Они предназначены для уже очищенной воды, которая вызывает определенные сомнения по поводу полной бактериальной надежности и содержания некоторых химических веществ (соединения железа, хлора, тяжелых металлов, пестициды), например в дачных и полевых условиях, экстремальных ситуациях.

Эффективность очистки воды такими фильтрами зависит от ряда их конструктивных особенностей. Принципиальное строение подобных фильтров одинаково: механический фильтр, тонковолокнистый фильтр, активированный уголь-сорбент, хлорили йодсодержащий реактив для обеззараживания, соединения серебра для повышения надежности обеззараживания и консервации воды. Доочищенная через такие фильтры вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами.

Однако несоблюдение некоторых принципов очистки может привести к резкому снижению качества получаемой воды. Это использование чрезмерно загрязненной воды, слишком высокая скорость пропускания воды через устройство, очистка большего количества воды, чем предусмотрено ресурсом фильтра. В этих случаях на фильтре скапливается множество микроорганизмов и отфильтрованного осадка нерастворенных химических веществ, которые могут поступать в профильтрованную воду, делая ее опасной для здоровья.

Наиболее эффективным и распространенным способом физического безреагентного обеззараживания воды является ультрафиолетовое облучение. Впервые в России ультрафиолетовые лучи для стерилизации невской воды были применены в 1911 г. в Санкт-Петербурге. В настоящее время этот способ широко используется на многих водопроводах всего мира. Несомненными достоинствами обеззара-

живания воды ультрафиолетовыми лучами следует считать быстроту действия, эффективность влияния не только на вегетативные, но и на споровые формы бактерий, а также на яйца гельминтов и вирусы.

Для обеззараживания наиболее благоприятны ультрафиолетовые лучи с длиной волны 200-295 нм и с максимальным бактерицидным действием в пределах длины волны 260 нм. С этой целью при обработке небольших количеств воды обычно применяются аргоно-ртутные лампы низкого давления типа БУВ-30 и БУВ-60П. Такие излучатели используются не только для обеззараживания питьевой воды, но и в аптечных и больничных учреждениях для дезинфекции дистиллированной воды. На крупных водопроводах нашли применение ртутно-кварцевые лампы высокого давления большой мощности типа ПРК и РКС.

Применяемые в практике водоснабжения ультрафиолетовые установки делятся на непогружные и погружные. Непогружные установки типа ОВ-3Н с лампами БУВ имеют малую мощность и предназначены для водопроводов небольших населенных пунктов. Погружные установки типа ОВ-ПК-РКС обладают высокой мощностью (до 3000 м³/ч) и используются на больших водопроводных станциях. Их устройство и условия эксплуатации значительно сложнее. Непременными условиями эффективной работы всех ультрафиолетовых установок являются прозрачность и бесцветность, а также тонкий слой обеззараживаемой воды, что допускает глубокое проникновение излучения и надежное обеззараживание и одновременно ограничивает возможности применения этого метода.

Другие известные физические способы обеззараживания воды используются в современных условиях либо для обработки индивидуальных запасов воды (кипячение), либо находятся на стадии экспериментальных разработок (воздействие ультразвука, ионизирующего излучения, радиоволн).

Специальные методы повышения качества питьевой воды. В отдельных случаях неблагоприятные свойства воды не удается устранить в полной мере при обычной схеме обработки. К ним относятся посторонние запахи и привкусы, растворенный сероводород и другие газы, нарушение минерального состава (высокая общая минерализация, повышенное содержание солей жесткости, железа, марганца, фтора, недостаток фтора), повышенное количество радиоактивных веществ.

Все виды кондиционирования минерального состава воды можно разделить на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве (умягчение, обессоливание и опреснение,

обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.), и добавление минеральных веществ с целью улучшения органолептических и физиологических свойств воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения и др.).

Для улучшения состава воды используют физические, химические, электрохимические и комбинированные методы. Так, для снижения жесткости применяют кипячение, реагентные методы, метод ионного обмена. Снижение общей минерализации подземных и морских вод достигается дистилляцией, ионной сорбцией, электролизом, вымораживанием. Удаление соединений железа и сероводорода осуществляется аэрацией с последующей сорбцией на специальном грунте. Подземные воды с избытком фтора подвергают дефторированию осаждением, ионной сорбцией, разбавлением. Дезактивация проводится как реагентными и ионообменными методами, так и разбавлением и выдержкой. В воде поверхностных водоемов, горных рек и в талых водах недостаточно содержание фтора. В такие воды вносят фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористую кислоту и другие фторсодержащие реагенты.

Следует подчеркнуть, что специальные методы кондиционирования воды высокотехнологичны и дороги. Такая обработка воды проводится лишь тогда, когда нет возможности использовать для водоснабжения приемлемый источник.

Гигиенические особенности устройства водопроводной сети

Питьевая вода после очистных сооружений поступает в систему подземных труб, по которым она под повышенным давлением распределяется по всей территории населенного пункта. При среднеэтажной застройке напор в трубах должен быть не ниже 2,5-3 ати, что обеспечивается системой насосов и водонапорных резервуаров и предотвращает загрязнение воды в водопроводной сети в результате подсоса даже при неплотностях в стыках труб.

Водопроводные трубы могут быть выполнены из стали, чугуна, железобетона, керамики, стекла и пластмассы (например, полиэтилена высокого давления). Эти трубы выдерживают давление от 5 (бетонные) до 25 ати (стальные).

Водопроводная сеть во избежание замерзания прокладывается на 0,5 м ниже уровня промерзания земли. В различных климатических районах нашей страны глубина заложения труб составляет от 1,25 до 3,8 м.

Водопроводные сети не должны прокладываться по местам действующих и бывших свалок, захоронений, вблизи выгребных ям. В местах пересечения водопроводного и канализационного коллекторов водопроводные трубы следует прокладывать на 0,4 м выше канализационных. Кроме того, водопроводные трубы в этих местах должны быть стальными и на 5-10 м в каждую сторону от пересечения закрыты водонепроницаемым футляром. Канализационные трубы в местах пересечения должны быть из чугуна.

При выборе схемы водопроводной сети предпочтение следует отдавать кольцевой, а не тупиковой схеме. В кольцевой сети не происходит застаивания воды, отложения осадка, меньше развивается железистая микрофлора.

После постройки или ремонта водопровода необходимо провести промывку и дезинфекцию сети. Сначала водные магистрали промывают чистой водой под напором, чтобы очистить от механических отложений. Затем сеть заполняют раствором хлорной извести с содержанием активного хлора от 40 до 100 мг/л в зависимости от времени контакта (5-24 ч). По окончании дезинфекции водопровод промывают питьевой водой до содержания остаточного хлора 0,3-0,5 мл/л. После этого воду можно подавать потребителю.

Гигиеническая характеристика нецентрализованного водоснабжения

Как указывалось, большинство сельских населенных пунктов обеспечивается нецентрализованным (децентрализованным, местным) водоснабжением.

Для обеспечения населения доброкачественной водой нужно правильно определить место расположения водозаборных сооружений на основании геологических и гидрогеологических данных, а также результатов санитарного обследования близлежащей территории. Определяют глубину залегания и направление потока грунтовых вод, мощность водоносного пласта, возможность взаимодействия с другими водозаборами, а также с поверхностными водами.

Водозаборные сооружения располагают на незагрязненном участке не менее чем на 50 м выше по потоку от источников загрязнения (выгребные ямы, места захоронения людей и животных, предприятия, канализационные сооружения). Водозаборные сооружения не устраивают на участках, затапливаемых паводковыми водами, в заболоченных местах, а также ближе 30 м от транспортных магистралей.

Существуют определенные требования к устройству и оборудованию водозаборных сооружений.

Наиболее распространенными водозаборными сооружениями нецентрализованного водоснабжения являются шахтные и трубчатые колодцы, а также каптажи родников (ключей).

Шахтные колодцы предназначены для получения грунтовых вод из первого водоносного горизонта, поэтому их часто называют грунтовыми. Это круглая или квадратная вертикальная шахта. Верх, или оголовок, служит защитой от поверхностного загрязнения колодца и должен выступать над землей на 0,7-0,8 м. Он имеет крышку и сверху закрывается навесом или помещается в будку. По периметру оголовок засыпают слоем плотно утрамбованной глины глубиной 2 м и шириной 1 м, который называется глиняным замком. Поверх глины устраивают отмосток из асфальта, бетона, кирпича или камня с уклоном от колодца. Возле колодца устанавливают скамью для ведер. Колодец должен иметь ограждение.

Стенки шахты колодца выкладывают из бетонных колец, камня, кирпича или сооружают сруб из сухих высококачественных бревен хвойных пород (ель, сосна), а водоприемная часть устраивается в виде шатра из бревен и брусьев водостойких деревьев - лиственницы, ольхи, вяза, дуба. Дно колодца для фильтрации поступающей воды засыпают гравием. Воду поднимают либо насосом, либо вручную с помощью ворота или журавля с прикрепленной к ним общественной бадьей.

Мелкотрубчатые колодцы используют для добычи воды с небольших глубин (до 8 м). Они состоят из оголовка, обсадной трубы, погружаемой в пласт земли, насоса и фильтра. Насосы могут быть ручные поршневые или электрические. Оголовок выступает над отмостками на 1 м, герметично закрыт и снабжен сливной трубой с крючком для подвешивания ведра. Рядом устанавливают скамью для ведер.

Наконец, еще одним видом водозаборных сооружений нецентрализованного водоснабжения являются каптажи родников. Каптажи предназначены для сбора выходящих на поверхность подземных вод и представляют собой камеры различных конструкций. В зависимости от того, нисходящие или восходящие воды поступают в каптаж, каптажные камеры имеют водопроницаемые стену или дно. Остальные конструкции выполняются из водоизолирующих материалов - мятой утрамбованной глины или бетона.

Каптажная камера - сложное сооружение, имеющее двери и люки для ревизии и очистки, вентиляционные каналы, отстойник, водо-

заборную и переливную трубы, снабженные краном и крючком для подвешивания наполняемого ведра. Как и возле колодцев, рядом с каптажем устраивается скамья для ведер. Каптаж также оборудуют отмостками из асфальта, бетона или кирпича с уклоном в сторону водоотводной канавы. Все сооружение помещается в специальный павильон или будку и огораживается.

Важным условием эпидемической безопасности нецентрализованного водоснабжения является соблюдение требований к содержанию и эксплуатации источников. Так, в радиусе ближе 20 м от колодца или каптажа не допускаются мытье машин, стирка белья, водопой животных. Не разрешается брать воду из колодца своим ведром. Дезинфекция колодцев и каптажей должна осуществляться либо по эпидемиологическим показаниям при вспышке кишечных инфекций и загрязнении источника, либо с профилактической целью, например после ремонта, но в любом случае не реже 1 раза в год.

По эпидемиологическим показаниям дезинфекция проводится в 3 этапа. Сначала стенки шахты орошают 5% раствором хлорной извести или 3% раствором двутретьосновной соли гипохлорита кальция, а воду дезинфицируют хлорсодержащими препаратами из расчета 100-150 мг активного хлора на 1 л воды. После дезинфекции и откачивания воды стенки и дно колодца подвергают механической очистке и орошению хлорсодержащими препаратами. Повторно воду в источнике дезинфицируют из расчета 100-150 мг активного хлора на 1 л воды, затем перемешивают и отстаивают 6 ч. Вода, содержащая остаточный хлор, полностью откачивается. После этого колодец готов к эксплуатации. При плановой профилактической дезинфекции источника предварительная дезинфекция не проводится, выполняют 2-й и 3-й ее этапы.

В отдельных случаях при временном ухудшении эпидемиологических показателей или при недостаточной бактериальной надежности воды после дезинфекции колодца проводят текущую дезинфекцию воды с помощью специальных хлорсодержащих патронов. Критерием эффективности обеззараживания является поддержание количества активного хлора в воде на уровне 0,5 мл/л до нормализации обстановки.

Контроль за состоянием воды в источниках нецентрализованного водоснабжения осуществляется органами Госсанэпиднадзора.