Гигиенические проблемы водоснабжения

ВВЕДЕНИЕ


Вода имеет решающее значение для устойчивого развития, а также для социально-экономического развития, производства энергии и продо-вольствия, здоровых экосистем и выживания человека. Вода также лежит в основе процесса адаптации к изменению климата, являясь важнейшим связующим звеном между обществом и окружающей средой.
 

1. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ (ЭПИДЕМИЧЕСКИХ) ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ
1.1 Показатели безвредности химического состава воды

Эпидемические показатели качества воды оцениваются путем мик-робиологического исследования наиболее значимых характеристик: обще-го числа микроорганизмов, содержания бактерий группы кишечной па-лочки (БГКП), количеству спор сульфитредуцирующих клостридий и чис-лу колифагов.
Общее микробное число (ОМЧ) - это число мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, способных образовывать на питательном агаре при температуре 370С в течение 24 ч колонии, ви-димые при двухкратном увеличении. Результат выражают числом коло-ниеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл исследуемой воды. В 1 мл питьевой воды должно быть не более 50 КОЕ. Увеличение количества микроорга-низмов является признаком возможного вторичного загрязнения воды в водопроводе и ее эпидемической опасности.
СанПиНом предусмотрена обязательная идентификация бактерий группы кишечной палочки по оксидазной активности, т.к. при термостати-ровании на питательных средах помимо В. coli дают рост другие грамот-рицательные бактерии (псевдомонады и др.). В отличие от В coli все они при постановке цитохромоксидазной пробы образуют колонии фиолето-вого цвета, которые при подсчете не должны учитываться. Микробиоло-гическое исследование, выполненное без определения оксидазной активно-сти, может привести к грубой ошибке.
Следующим микробиологическим показателем качества воды явля-ется содержание БГКП. При этом определяют общие колиформные бакте-рии (ОКБ) и термотолерантные колиформные бактерии (ТБК). ОКБ - гра-мотрицательные, не образующие спор палочки, ферментирующие лактозу до кислоты и газа при температуре 37 оС в течение 24-48 часов. ТКБ вхо-дят в число общих колиформных бактерий, обладают всеми их признака-ми, но, кроме этого, способны ферментировать лактозу до кислоты и газа при температуре 44 оС в течение 24 часов. Для определения энтеробакте-рий используют один из двух приемов: метод мембранных фильтров или титрационный метод. Норма для питьевой воды: в 300 мл ОКБ и ТКБ должны отсутствовать.
При обнаружении в пробе питьевой воды ТКБ, ОКБ, колифагов проводится их определение в повторно взятых в экстренном порядке про-бах воды. В таких случаях для выявления причин загрязнения одновре-менно проводится определение хлоридов, азота аммонийного, нитратов и нитритов. Если в повторно взятых пробах воды обнаружено ОКБ в коли-честве более 2 в 200 мл, то проводится исследование проб воды для опре-деления патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов. Эти ис-следования проводятся также по эпидемиологическим показаниям по ре-шению центра Госсанэпиднадзора.
Выявление спор сульфитредуцирующих клостридий рекомендовано для оценки эффективности процессов очистки воды, так как они более устойчивы к действию неблагоприятных факторов окружающей среды. Обнаружение клостридий в воде перед поступлением ее в распределитель-ную сеть указывает на недостаточную очистку. В норме споры сульфитре-дуцирующих бактерий должны отсутствовать в 20 мл исследуемой воды.
Данные расширенного анализа оценивают на соответствие норма-тивам по микробиологическим и паразитологическим показателям, пред-ставленным в таблице.

Вода в природных источниках представляет собой исключительно сложный комплекс кристаллогидратов, то есть частиц самых разнообраз-ных по химическому и агрегатному строению соединений естественной и искусственной природы. Поэтому при гигиенической оценке качества воды прежде всего определяют те ее характеристики, которые прямо или кос-венно влияют на состояние здоровья человека и ухудшает ее хозяйственно-бытовые свойства.
В связи с этой концепцией в природной воде выделяют 4 группы химических соединений, подлежащих исследованию.
К первой группе относят показатели возможного загрязнения воды патогенными микроорганизмами.
Ко второй - вещества, имеющие биологическое значение.
К третьей - вещества, в значительных концентрациях оказывающие токсическое действие на организм.
К четвертой - индифферентные и даже полезные соединения.
Рассмотрим более подробно вещества, составляющие перечислен-ные группы.
1. Химические соединения - показатели возможного загрязнения воды патогенными микроорганизмами.
В эту группу химических соединений входят вещества, характери-зующие воду в эпидемическом отношении. К ним относятся азотсодержа-щие соединения (белки, продукты их распада); все органические вещества, окисляемые кислородом, а также в определенной степени хлориды, фосфа-ты, растворенный кислород, биохимическая потребность воды в кислоро-де (БПК), сероводород и показатель активной реакции воды (рН).
а) Соединения, содержащие азот.
К веществам, имеющим в своем составе азот, относят органические и неорганические соединения. В первую группу входят, как правило, бе-лок и промежуточные продукты его распада (пептиды, аминокислоты и другие). Группу неорганических соединений, имеющих азот, составляют продукты конечного распада более сложных органических азотистых ве-ществ (аммиак, соли азотистой и азотной кислот).
Процесс превращения сложных органических азотистых соедине-ний в воде происходит в несколько стадий. Сначала в результате минера-лизации белков и продуктов их распада образуется аммиак. Наряду с процессом аммониефикации, т.е. образованием аммиака, идут реакции нитрификации - окисления аммиака кислородом, растворенным в воде, при действии нитрифицирующих микроорганизмов с образованием азоти-стой кислоты:
NH3 + O2 —— HNO2 + H2
Последняя также при действии микроорганизмов и кислорода окис-ляется, образуя азотную кислоту:
2 HNO2 + O2 — 2 HNO3
В последствии часть азотной кислоты относительно медленно вос-станавливается в газообразный азот, а часть усваивается водными расте-ниями в качестве источника азота и идет на синтез нового органического вещества.
Количественное соотношение основных компонентов этой системы "NH4+- NO2--NO3-" во времени различны. Наименее стойким является нитрит-ион, а более устойчивым нитрат-ион и ион аммония. И если в воду не будут вновь поступать источники аммиака, динамика процесса будет такова, что чем больше времени пройдет от попадания (загрязнения) в во-ду органических соединений азота, тем меньше должно быть в воде амми-ака и больше азотной кислоты. И, наконец, наступает момент, когда ста-дию образования азотистой кислоты переходит в азотную кислоту.
Несмотря на логичность метода определения белкового азота, в практике санитарно гигиенической оценки качества воды он не нашел ши-рокого распространения. Это обусловлено отсутствием методических воз-можностей отличить азот животного и неживотного происхождения.
Весьма важным является то обстоятельство, что вместе с процессом окисления аммиака и нитритов обнаруживается уменьшение числа пато-генных микроорганизмов, то есть идет процесс очищения воды. Это по-служило основанием для того, чтобы использовать количественные соот-ношения в триаде "NH4+-NO2 -NO3-" в качестве одного из критериев воз-можного загрязнения воды патогенными микроорганизмами.
Санитарно-гигиеническое значение отдельных составляющих триа-ды “аммиак-нитриты-нитраты” не однозначно. Концентрация аммиака в поверхностных водах может быть достаточной, особенно в тех случаях, когда в них, как например, в болотной воде содержится много соединений гумуса, которые восстанавливают нитраты до аммиака. Значительны ко-личества аммиака в воде нефтеносных месторождений. Часть аммиака мо-жет поступать
в открытые водоемы из атмосферы. Из атмосферы в водоемы также поступают другие соединения азота (NO, NO2, N2O и т.д.). Источники их различны: передвижные (автотранспорт) и стационарные (промышленные предприятия).

1.2 Вредные для здоровья химические вещества


К этой группе относятся такие вещества, присутствие которых в воде во всех случаях нежелательно или должно быть строго ограничено. Некоторые из них имеют природное происхождение, то есть попадают в воду естествен-ным путем в процессе ее иммиграции в толще земных пород, но основную массу составляют продукты производственной и бытовой деятельности людей,
попадающие в воду в результате неправильного обращения с ними.
К числу природных веществ, согласно ГОСТ Р 51232-98, отнесены бе-риллий, молибден, мышьяк, нитраты, свинец, селен, стронций и фтор, при-родные радиоактивные вещества, обуславливающие фоновую активность во-ды. Все эти вещества могут быть и техногенного происхождения.
Продукты производственной деятельности людей включают огромное число органических и неорганических химических соединений. В настоящее время утвержден главным государственным врачом РФ список ПДК более 1300 вредных химических веществ, способных попадать в водоемы, которые пред-назначены для хозяйственно-бытового водоснабжения.
НИТРАТЫ. Источниками поступления нитратов в природные воды служат органические загрязнения, минеральные удобрения, а также материн-ские породы, через которые фильтруется вода. Большое количество нитратов в питьевой воде способно вызывать образование метгемоглобина в крови у детей раннего возраста, находящихся на искусственном вскармливании. Основными симптомами отравления является отдышка и цианоз, начальные признаки ко-торого появляются при переходе 10-15 % гемоглобина в метгемоглобин. Затем развивается отдышка, и сердцебиение; при 20-50 % метгемоглобина появляется слабость, тошнота, понос, судороги, при 70 % генерализованные судороги и коллапс.
Нитратный ион не принадлежит к числу метгемоглобинобразователей. Однако при поступлении в ЖКТ он может переходить в нитритный ион, кото-рый и обуславливает появление метгемоглобина в крови. Этот переход совер-шается в результате жизнедеятельности микроорганизмов, населяющих кишеч-ник, к числу которых принадлежит кишечная палочка и различные кокковые микроорганизмы. У взрослых людей в связи с бактерицидным действием соля-ной кислоты желудка в верхних отделах кишечника отсутствуют микроорга-низмы, переводящие нитраты в нитриты. Всасывание нитритов происходит именно в этом отделе кишечника, так что до нижних отделов, где микроорга-низмов много, нитраты не доходят.
Иные соотношения складываются у детей раннего возраста. Кислот-ность желудочного сока у них невелика, из-за чего микроорганизмы поднима-ются до двенадцатиперстной кишки, где они могут перевести нитраты в нит-риты и, всосавшись, последние образуют метгемоглобин. Установлено также, что гемоглобин новорожденных (фетальный) отличается от гемоглобина взрос-лого своей способностью более активно присоединять кислород и хуже отда-вать его, в связи с чем он легче окисляется нитритами в метгемоглобин, кото-рый труднее восстанавливается до гемоглобина из-за недостаточного развития ферментной системы, в частности, метгемоглобинредуктазы, флавинаденин-нуклеотида, дифосфонитридиннуклеотида и др.

2. ПОКАЗАТЕЛИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ БЛАГОПРИЯТНЫЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
2.1 Гигиеническая характеристика источников
Водоснабжения


Органолептические показатели воды являются важными критерия-ми санитарной оценки ее качества. К ним относят температуру, кислот-ность, запах, привкус, мутность и цветность воды. Они могут существенно изменяться, превышая по различным причинам рекомендуемые нормати-вы.
Температура воды. Для поверхностных источников воды темпера-тура является значимым показателем ее физического состояния, так как ее колебания могут существенно влиять на скорость химических реакций, концентрацию растворенных соединений, а, следовательно, на ее вязкость; интенсивность фильтрации через активированный уголь (адсорбирующая возможность угля при снижении температуры воды возрастает). Степень коагуляции, осаждения и фильтрации при низкой температуре воды могут снизиться. Время выживания в воде цист, яиц гельминтов при низкой тем-пературе существенно уменьшается. Температура воды, кроме оказания прямого действия на человека (степень утоления жажды, влияние на теп-лообмен), служит показателем санитарной надежности водоисточников. Заметные колебания температуры воды колодцев, родников в течение су-ток свидетельствует об их сообщении с поверхностью почвы, что делает их в санитарном отношении ненадежными. Вода в водоносных горизонтах, лежащих ниже 15 м, как правило, имеет настоящую температуру с колеба-ниями в течение года в пределах 2 0С.
Таким образом, температура воды может влиять на различные ас-пекты ее очистки, участвовать в формировании органолептических свойств, и быть одним из показателей ее санитарного благополучия.
Измеряют температуру воды ртутным термометром, который за-ключен в специальный чехол либо простым термометром, ртутный шарик которого обернут гигроскопичным материалом (вата, марля), чтобы предохранить его от повреждения. Термометр с помощью шнура погру-жают в воду на глубину, с которой берут воду, через 5 минут сразу же от-мечают значение температуры. Наиболее приятной для питья считается вода, имеющая температуру 7-15 0С.
Цветность воды. Цвет воды, главным образом, определяют при-родные химические соединения, которые находятся в растворенном состо-янии и имеют окраску. Например, гуминовые соединения в зависимости от их концентрации придают воде цвет от желтого до коричневого. При ис-следовании цветности воды определяют ее качественно либо количествен-но. При качественном определении цветности определяют такими терми-нами: вода бесцветная; слегка желтоватая; светло-желтая; желтая и так да-лее. Количественное определение цветности производят путем сравнения цветности исследуемой воды со стандартной окраской стойких цветных растворов (при визуальном определении с помощью цилиндров Генера) или с окраской эталонных стекол- фильтров и выражается в градусах.
Исследование производят при дневном рассеянном освещении, сравнивая цвет растворов на матовом белом фоне. Исследуемую воду со значением прозрачности 30 см и менее, то есть заметно мутную, перед ко-личественным определением цветности необходимо профильтровать. Пи-тьевая вода хорошего качества должна иметь цветность ниже 20 0. Иногда допускается к употреблению вода со значением цветности 35 0.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одним из важнейших направлений деятельности ООН уже давно является преодоление глобального кризиса, обусловленного недостаточно развитой системой водоснабжения, которая столь необходима для удовле-творения основных человеческих потребностей. Проблема усугубляется также ростом спроса на воду как для бытового использования, так и для коммерческой и сельскохозяйственной деятельности.
Этому был посвящен ряд мероприятий, таких как Конференция Ор-ганизации Объединенных Наций по водным ресурсам (1977 год), Между-народное десятилетие снабжения питьевой водой и санитарии (1981–1990 годы), Конференция Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию (1992 год), Международное десятилетие действий «Вода для жизни» (2005–2015 годы).