• 20. Гигиеническая оценка современных способов обеззараживания воды.

Обеззараживание воды – освобождение воды от микроорганизмов (вирусов, простейших), патогенных для человека. В практике коммунального водоснабжения используют следующие методы:

-химические или реагентные (хлорирование, озонирование, воздействие I, Br, препаратов серебра);

-физические или безреагентные (ультрафиолетовое излучение, гамма-излучение, ультразвук и др.);

-комбинированные (хлорирование + озонирование, хлорирование + УФИ, воздействие импульсными электрическими разрядами и др.).

Наибольшее практическое применение нашли 12 хлорирование, озонирование, УФ-излучение. При выборе метода (способа) обеззараживания следует учитывать следующие критерии:

1.) эффективность в отношении различных видов микроорганизмов;

2.) экономичность;

3.) опасность для здоровья человека (токсичность применяемых реагентов, появление токсичных продуктов трансформации в процессе обеззараживания воды);

4.) наличие способа оперативного контроля за эффективностью;

5.) возможность изменения физико-химических свойств воды;

6.) зависимость эффекта от условий водной среды;

7.) возможность автоматизации и наличие отработанной технологии;

8.) отсутствие негативного влияния на водоочистное оборудование и окружающую природную среду:

9.) наличие у обеззараженной воды остаточных бактерицидных свойств (свойство «последействия»).

Реагентные методы обеззараживания питьевой воды

Хлорирование. История метода : для обеззараживания воды предлагали использовать хлорную известь (П. Караченов, 1853, Россия; 1870, Великобритания; Р.Кох,1881, Германия; С.К. Дзержиговский,1908, Россия). Первая станция хлорирования воды – г. Санкт-Петербург (1912). Обеззараживание воды хлорированием является наиболее простым и широко распространенным способом (не менее 90%). Для хлорирования воды используются собственно хлор (жидкий или газообразный), диоксид хлора и другие хлорсодержащие вещества. В основе бактерицидного эффекта хлора лежит способность воздействия на цитоплазму и ферменты бактерий молекулы хлорноватистой кислотой, которая образуется при введении в воду соединений хлора: Cl2 + Н20 = НОCl2 + НCl2 Определенным бактерицидным свойством обладают также образующиеся при диссоциации хлорноватистой кислоты ионы гипохлорида (ОCl' ) и хлора (Cl'). При введении хлорсодержащего реагента, его основное количество (более 95%) идет на окисление органических и легкоокисляющихся неорганических веществ, содержащихся в воде. На соединение с протоплазмой бактериальных клеток расходуется всего 2–3% общего количества хлора. Количество хлора, которое расходуется на окисление и обеззараживание, называется хлорпоглощаемостью воды. По окончании процесса хлорирования в воде начинает появляться остаточный активный хлор. Его появление является свидетельством завершения процесса и гарантией эффективности обеззараживания Норма остаточного хлора – 0,3-0,5 мг/л. Остаточный хлор + хлорпоглощаемость = хлорпотребность воды.

Преимущества и недостатки хлорирования воды.

Преимущества:эффективен в отношении патогенных бактерий и вирусов; экономичен (низкая себестоимость); наличие отработанной технологии и автоматизации; наличие способа оперативного контроля за эффективностью (по остаточному хлору); Наличие умеренно выраженного свойства «последействия» (от 16-24 часов до нескольких суток).

Недостатки: токсичность газообразного хлора и его препаратов; ухудшение органолептики воды (денатурация); образование побочных продуктов трансформации воды – тригалометанов (ТГМ) или галогенсодержащих соединений (ГСС), обладающих высокой токсичностью, канцерогенностью и мутагенностью; способность коррозировать оборудование; неблагоприятное влияние на окружающую природную среду.

Озонирование. История метода: первая озонаторная установка для обеззараживания воды – 1898 г., Франция; первая станция озонирования воды в России – 1911 г ., Г.В. Хлопин, г. Санкт- Петербург). Озон (О3) – газ синего цвета с резким характерным запахом, образующийся при воздействии электрического разряда или УФ-излучения на воздух. Механизм бактерицидного действия озона объясняется его воздействием на ферменты, белки, нуклеиновые кислоты бактерий, вирусов, простейших (блок SH-групп). Как и при хлорировании, при озонировании существует понятие озонпоглощаемости, озонпотребности и остаточного озона (норма – 0,1-0,3 мг/л.).

Преимущества и недостатки озонирования воды.

Преимущества: эффективен в отношении патогенных бактерий, вирусов простейших (в 300-600 раз сильнее чем хлор); наряду с обеззараживанием улучшает органолептические свойства воды (цветность, привкус - дезодорация); наличие отработанной технологии и автоматизации; наличие способа оперативного контроля за эффективностью (по остаточному озону); в меньшей степени, чем хлорирование зависит от рН, мутности, температуры и других свойств воды.

Недостатки: дорогостоящий; токсичность озона требует соблюдения техники безопасности; образование побочных продуктов трансформации воды – альдегидов и кетонов, обладающих токсичностью; способность коррозировать оборудование; отсутствие свойства «последействия», создает условия для повторного бактериального загрязнения очищенной воды. NB! При использовании озонирования воды одновременно с хлорированием (комбинация), можно значительно снизить количество применяемых реагентов. С большей частью окислительных процессов озон справляется самостоятельно, а хлор будет служить для дезинфекции. Ультрафиолетовое излучение. Способность УФИ дезактивировать бактерии была впервые установлена в 1877 г. Первые УФ-установки по очистке воды были внедрены в 1910 г. в Германии и Франции. Бактерицидным действием обладает УФИ с длинной волны 240-280 нм. Для обеззараживания воды применяют установки с ртутно-кварцевыми лампами высокого и низкого давления и аргоно-ртутные лампы низкого давления. Механизм бактерицидного действия: УФИ воздействует на белки протоплазмы, ДНК, РНК, клеточные мембраны микроорганизмов и каптид вирусов. Фотохимические реакции изменяют структуру и целостность клеточных мембран, что и приводит к бактерицидному (вирулицидному, протозоацидному) эффекту.

Преимущества и недостатки обеззараживания воды УФИ.

Преимущества: эффективен в отношении патогенных бактерий, вирусов простейших; экономичен; высокая скорость обеззараживания (секунды); не изменяет органолептические свойства и химический состав; не образует побочных продуктов трансформации; наличие отработанной технологии и автоматизации; наличие способа оперативного контроля за эффективностью (по дозе УФИ - мВт/см2);

Недостатки: повышенные мутность, цветность и соли железа уменьшают проницаемость воды для УФИ, что требует предварительной очистки воды; при недостаточной мощности излучения не все патогены инактивируются в воде (возможность реактивации); отсутствие свойства «последействия», создает условия для повторного бактериального загрязнения очищенной воды.

• 21. Значение природного минерального состава воды. Профилактика заболеваний, связанных с изменением минерального состава воды. И 22. Эндемические болезни (кариес, флюороз, зоб, метгемоглобинемия, Кашина-Бека, Кешана) и их связь с водным фактором.

Развитие гигиенической науки позволило расширить представления об особенностях химического (солевого и микроэлементного) состава воды, его биологической роли и возможного вредного влияния на здоровье населения.

Минеральные соли (макро– и микроэлементы) принимают участие в минеральном обмене и жизнедеятельности организма, влияют на рост и развитие тела, кроветворение, размножение, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов. В организме человека обнаружены: йод, фтор, медь, цинк, бром, марганец, алюминий, хром, никель, кобальт, свинец, ртуть и др.

В природе постоянно происходит рассеивание микроэлементов (за счет метеофакторов, воды, жизнедеятельности организмов). Это приводит к их неравномерному распределению (недостатку или избытку) в почве и воде различных географических регионов, что ведет к изменению флоры и фауны и появлению биогеохимических провинций. Большое и разностороннее влияние на здоровье оказывает степень минерализации питьевой воды. Минерализация характеризуется двумя аналитически определяемыми показателями: сухим остатком (мг/л) и жесткостью (ммоль/л). Сухим остатком определяется суммарное содержание в воде растворенных неорганических веществ (соли кальция, магния, натрия, 32бикарбонаты, хлориды и сульфаты). В центре европейской части России вода хорошего качества (по вкусу) находится в диапазоне концентраций сухого остатка от 300 до 900 мг/л. ПДК сухого остатка (минерализация) – не более 1000 мг/л. У населения, употребляющего воду с высокой минерализацией отмечается: снижение диуреза, задержка воды в тканях и отеки, нарушения водно-электролитного баланса и секреции желез ЖКТ. Потребление воды с крайне низким уровнем сухого остатка (деминерализованной или мягкой, менее 100 мг/л) также неблагоприятно для организма: нарушается регуляция водно-электролитного баланса, увеличивается содержание электролитов в сыворотке крови и моче с их ускоренным выведением из организма, снижается осмотическая резистентность эритроцитов, появляются изменения в сердечно-сосудистой системе.

Наряду с общей минерализацией большое значение имеет жесткость воды, определяемая в основном содержанием бикарбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния. Жесткость воды выражается через эквивалентное количество карбоната кальция (CaCO3). Вода с общей жесткостью свыше ПДК (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. Жесткая вода в промышленности и тепловой энергетике приносит большой экономический ущерб (в котлах и трубах при кипячении образуется накипь в результате перехода бикарбонатов в нерастворимые карбонаты. Повышенные значения общей жесткости (от 2 до 5 ПДК) могут способствовать развитию ряда заболеваний и патологических состояний: органов мочеполовой системы (уролитиаз или мочекаменная болезнь); органов желудочно-кишечного тракта; опорно-двигательного аппарата;

Показателем загрязнения воды органическими веществами животного происхождения являются соли аммиака, азотистой и азотной кислот. Присутствие аммонийных солей указывает на свежее загрязнение воды, наличие нитритов и особенно нитратов свидетельствует об относительной давности загрязнения. Питьевая вода не должна содержать аммонийный азот и нитриты. Вода, богатая нитратами, вызывает у детей, а иногда и у взрослых тяжелое заболевание - метгемоглобинемию. При этом уменьшается снабжение тканей кислородом, что негативно влияет на состояние ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Хлориды встречаются почти во всех природных водах. Большое содержание хлоридов делает воду непригодной для питья из-за соленого вкуса, который ощущается при содержании иона хлора 150-250 мг/л. Высокое содержание Х. используют в качестве косвенного показателя возможного загрязнения воды хозяйственнобытовыми стоками и патогенными микроорганизмам. ПДК – 350 мг/л.

Сульфаты. При повышении содержания солей серной кислоты они могут служить признаком загрязнения воды органическими веществами. Сера является составной частью белков, которые при разложении и последующем окислении дают соли серной кислоты. Сульфаты портят вкус воды и вызывают у некоторых людей расстройство деятельности кишечника (диарею). ПДК – 500 мг/л.

Фосфаты. В чистых водах соли фосфорной кислоты обычно не встречаются, и их наличие свидетельствует о сильном загрязнении воды органическими веществами, поступающими из почвы или со стоками промышленных предприятий. ПДК – 3,5 мг/л.

Особое значение для минерального состава воды имеют такие микроэлементы, как фтор и йод. Фтор широко распространен в земной коре. Его соли хорошо растворимы и поэтому легко вымываются из почвы в воду. Содержание фтора, повышаются в водоисточниках с севера на юг, а также по мере увеличения глубины залегания вод. С питьевой водой при средней концентрации фтора 1 мг/л в организм человека поступает более 80% этого элемента. Оптимальное содержание фтора в питьевой воде 0,8–1,2 мг/л (ПДК – 1,5 мг/л). Изменение концентрации фтора в питьевой воде оказывает большое влияние на состояние твердых тканей - костей и зубов, а также на некоторые физиологические функции.

Фтор. Установлено, что пониженное содержание этого микроэлемента (менее 0,5 мг/л) является одной из причин возникновения массового заболевания населения - кариеса зубов, проявляющегося деминерализацией и последующей деструкцией твердых тканей зуба с образованием дефектов в виде полостей, приводящих к потере зубов в юношеском и зрелом возрасте. Концентрации фтора, превышающие 1,5 мг/л, вызывают другое заболевание зубов - флюороз (пятнистость, крапчатость эмали). Одновременно избыточное поступление фтора вызывает общее поражение организма, при котором наблюдаются нарушения окостенения скелета у детей, изменения в мышце сердца и деятельности нервной системы, системы иммунитета.

Йод. В природных водах содержание йода незначительно и составляет небольшую часть суточной потребности, которая покрывается в основном за счет пищи. Суточная потребность в йоде – 100-200 мкг. Количество йода в воде рассматривается как своего рода индикатор его наличия в окружающей среде. Незначительное содержание йода в воде свидетельствует о том, что его мало в почве, растительных продуктах местности и, наконец, в организме животных и человека. В связи с недостаточным поступлением йода щитовидная железа вынуждена усиленно функционировать (йод входит в состав гормона щитовидной железы - тироксина), что ведет к ее гипертрофии (зобная болезнь – эндемический зоб) и нарушению деятельности всего организма. В качестве профилактических мероприятий рекомендуется употребление йодированной поваренной соли, использование привозных продуктов питания и бутилированных йодированных вод, прием по медицинским показаниям препаратов йода.

Болезнь Кашина - Бека - эндемическое дегенеративное заболевание опорнодвигательного аппарата, в основе которого лежит первичное нарушение энхондрального роста трубчатых костей и процессов окостенения. Развивающиеся затем деформации суставов с остеофитозом и без признаков воспаления дают основание рассматривать болезнь Кашина - Бека как эндемический деформирующий остеоартроз. Результат несбалансированного содержания в организме кальция и микроэлементов вследствие недостатка кальция и повышенного содержания железа, стронция, марганца в почве, воде и продуктах питания в тех районах, где распространено заболевание. В костной ткани больных обнаружены дефицит кальция и высокое содержание железа, марганца, цинка и серебра. Профилактика болезни Кашина - Бека состоит в устранении недостатка кальция в воде и почве эндемических районов, где. проводится минерализация почвы, создаются специальные животноводческие совхозы с минеральной подкормкой животных, снабжение населения привозными продуктами и водой из артезианских колодцев. Дети, подростки, беременные и кормящие женщины 2 раза в год получают препараты кальция и витамины. Усилено врачебное наблюдение за физическим развитием детей и подростков с направлением их в местные курорты при подозрении на развитие уровской болезни. В целях профилактики прогрессирования болезни больных переселяют из эндемического района, что оказывает благоприятное влияние на течение заболевания.

Болезнь Кешана или кешанская болезнь — это заболевание, которое возникает вследствие дефицита микроэлемента селена. Также это заболевание известно под названием застойной кардиомиопатии — потенциально смертельного заболевания сердца. Кешанская болезнь вызвана, в первую очередь, диетическим дефицитом микроэлемента селена. Рекомендуемые диетические нормы употребления селена составляют 55-60 мкг в день для взрослого человека. Беременные женщины нуждаются в 60 мкг, кормящие — в 70 мкг селена в день. Включение в рацион морепродуктов, чеснока, грибов и бразильского ореха (который является самым богатым источником селена) может помочь в предотвращении дефицита этого важного микроэлемента.