Лекция 5 q Гигиеническое и эпидемиологическое значение воды

Лекция 5 q Гигиеническое и эпидемиологическое значение воды. q Химический состав воды. q Нормирование качественного состава воды. q Гигиенические основы водоснабжения населенных мест. q Методы улучшения качества питьевой воды. Для просмотра видео – нажать на картинку 1

Значение воды для человека q Вода является основой жизни на Земле q Все биохимические реакции и физиологические процессы в живых организмах происходят в водной среде 60 -70% H 2 O q Вода присутствует во всех без исключения тканях органах и составляет 60 -70% массы тела человека q Потеря 10% воды вызывает беспокойство, слабость, тремор конечностей q Потеря 20 -25% воды приводит к смерти q Вода важна для терморегуляции Помимо физиологического вода имеет важнейшее гигиеническое значение и является фактором здоровья населения. 2

Нормы потребления воды При номинальной физической нагрузке и благоприятных климатических условиях организм взрослого человека потребляет 2, 5 -3 л воды с учетом поступления ее с продуктами питания. Нормы потребление воды рассматриваются как один из важнейших показателей санитарного благополучия населения. Степень благоустройства жилой застройки Здания без внутреннего водопровода и канализации. Водопользование из водоразборных колонок Среднесуточная норма потребления воды, л 30 – 50 Здания, оборудованные внутренним водопроводом и канализацией (без ванн) 125 – 160 То же с ваннами и местным водонагревателем 160 – 230 То же с централизованным горячим водоснабжением 250 – 350 3

Эпидемиологическое значение воды Эксперты ВОЗ утверждают, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Возбудители многих инфекций могут долго существовать и даже размножаться в воде. Заболевания, передаваемые через воду: q Кишечные инфекции бактериальной природы (холера, брюшной тиф, паратифы, дизентерия, энтериты и энтероколиты); q Вирусные заболевания ( гепатиты, полиомиелит, аденовирусные и энтеровирусные инфекции); q Протозойные инвазии (лямблиоз, амебиаз, балантидиаз); q Глистные инвазии (аскаридоз, трихоцефалез, дракункулез, шистосомоз); q Прочие (трахома, чесотка, дерматомикозы). 4

Химический состав воды q Вода может являться причиной заболеваний неинфекционной природы. На здоровье оказывают влияние химические примеси, наличие и количество которых обусловлено природными особенностями источника водоснабжения либо антропогенными факторами. q Особенность воздействия химического состава питьевой воды обусловлена тем, что негативные реакции (или последствия) проявляются не сразу, а после продолжительного времени воздействия (хронический характер воздействия). q Существенное влияние на состояние здоровья могут оказать 37 неорганических элементов (алюминий, мышьяк, медь, кобальт, фтор, железо, свинец, натрий, цинк, ртуть, цианиды и пр. ), жесткость воды (кальций, магний) и ряд распространенных органических загрязнителей (поверхностно-активные вещества, нитрозамины, синтетические детергенты, нефтяные масла + бензин, хлорированные фенолы, хлорбензолы и другие). 5

Химический состав воды Все нормированные в воде химические соединения по показателям токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные последствия делятся на четыре класса опасности: 1 – чрезвычайно опасные 2 – высокоопасные 3 – опасные • ртуть, ГХЦГ • кадмий, молибден, стронций • аммиак, бензин, никель 4 – умеренно опасные • хлориды, гексахлоран, сульфаты Минеральный состав природных вод может способствовать развитию неспецифических инфекционных заболеваний, быть причиной препатологических состояний и специфических заболеваний. 6

Химический состав воды Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Высокая жесткость воды ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения. воду По степени жесткости различают : мягкую средней воду (жесткость менее 4 ммоль/л) Норматив жесткости – 7, 0 ммоль/л. жесткую воду (жесткость от 8 до 12 ммоль/л) жесткости (жесткость от 4 до 8 ммоль/л) очень жесткую (жесткость более 12 ммоль/л) Соли кальция и магния могут быть одним из факторов развития уролитиаза (мочекаменная болезнь), пониженное содержание 7 способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Химический состав воды Важным показателем является общая минерализация воды. Вода с повышенным содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Оптимальным показателем является 1000 мг/л. Вода с повышенной минерализацией влияет на: Ø секреторную деятельность желудка, Ø нарушает водно-солевой баланс, Ø способствует возникновению дисбаланса метаболических и биохимических процессов в организме. 8

Химический состав воды С водой в организм поступает большое количество микроэлементов. Значение микроэлементов определяется тем, что они существенно влияют на общий обмен в качестве катализатора биохимических процессов. Эссенциальные (жизненно необходимые) вещества оказывают благоприятное воздействие на организм в определенном диапазоне доз, т. е. при недостатке или избытке их отмечается неблагоприятное воздействие. 9

Химический состав воды С фтором связано распространение двух массовых и совершенно различных заболеваний – эндемического флюороза и повышенной пораженности населения кариесом зубов. Флюороз распространен среди населения, проживающего в биогеохимических провинциях, где вода содержит высокие концентрации фтора (2 -8 мг/л). Недостаток фтора способствует повышенной заболеваемости кариесом зубов. Более половины населения России потребляют питьевую воду с содержанием фтора менее 0, 5 мг/л, что обуславливает заболеваемость более 60 % детей кариесом зубов. Концентрация фтора в питьевой воде на уровне 1 мг/л является оптимальной. 10

Химический состав воды Йод участвует в образовании гормонов щитовидной железы. Дефицит природного йода обусловливает широкое распространение эндемического зоба, нарушение интеллектуального и физического развития детей и подростков, увеличение частоты патологии среди беременных. ØВ связи с йоддефицитными состояниями до 70% людей имеют снижение умственной и физической работоспособности, до 30% - мозговые нарушения, до 10% - кретинизм. Ø Йоддефицитные состояния являются самой распространенной неинфекционной патологией в мире. Ø Свыше 65 % населения Российской Федерации проживает в условиях дефицита йода. Ø Йодом особенно богаты морские продукты. 11

Химический состав воды Нитраты q При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/л по азоту), резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. q Метгемоглобин не способен к транспорту кислорода, что приводит к гипоксии тканей. q Крайне тяжело протекают метгемоглобинемии у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным - порядка 200 мг/л содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. q Особенно опасны грунтовые воды и питаемые ими колодцы, т. к. в открытых водоемах нитраты частично потребляются водными растениями. q Нитраты также являются косвенным признаком фекального загрязнения водоисточников. 12

Гигиенические требования к качеству воды Санитарные правила применяют в отношении воды, подаваемой централизованными системами водоснабжения и предназначенной для: q потребления населением в питьевых и бытовых целях; q для использования в процессах переработки продовольственного сырья и производства пищевых продуктов; q для производства продукции, требующей воды питьевого качества. Питьевая вода должна быть: q безопасной в эпидемическом отношении; q безопасной в радиационном отношении; q безвредной по химическому составу; q иметь благоприятные органолептические свойства. Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется соответствие ее нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям. 13

Гигиенические требования к качеству воды Нормативы питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям Показатели Единицы измерения Нормативы Термотолерантные колиформные бактерии Число бактерий в 100 мл Отсутствие Общие колиформные бактерии Число бактерий в 100 мл Отсутствие Общее микробное число (ОМЧ) Число образующих колонии бактерий в 1 мл Не более 50 Колифаги Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл Отсутствие Споры сульфитредуцирующих клостридий Число спор в 20 мл Отсутствие Цисты лямблий Число цист в 50 л Отсутствие 14

Гигиенические требования к качеству воды Безопасность воды по химическому составу определяется по: Ø обобщенным показателям Ø вредным химическим веществам Обобщенные показатели безопасности питьевой воды Единицы измерения ПДК p. H 6 -9 мг/л 1000 ммоль/л 7, 0 Окисляемость перманганатная по кислороду мг/л 5, 0 Нефтепродукты суммарно мг/л 0, 1 ПАВ, анинонактивные мг/л 0, 5 Фенольный индекс мг/л 0, 25 Показатели Водородный показатель Общая минерализация (сухой остаток) Жесткость общая 15

Гигиенические требования к качеству воды Вредные химические вещества, влияющие на безопасность питьевой воды можно разделить на три группы: наиболее часто встречающиеся в природных водах на территории РФ, а также вещества антропогенного происхождения, получившие глобальное распространение (22 неорганических и 3 органических) поступающие и образующиеся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения поступающие в систему водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека (более 1200 химических соединений) 16

Гигиенические требования к качеству воды Вредные химические вещества подразделяются по: показателю вредности (санитарно-токсикологический, органолептический) классу опасности (1 -й – 4 -й). При обнаружении в питьевой воде нескольких веществ, относящихся к 1 и 2 классу опасности, сумма отношений концентраций (С 1, С 2, . . . , Сn) каждого из веществ к его ПДК не должна превышать 1. 17

Гигиенические требования к качеству воды Питьевая вода должна обладать благоприятными органолептическими свойствами, которые определяются нормативами по: запаху привкусу цветности мутности содержанию веществ, имеющих органолептически й показатель вредности Радиационная безопасность питьевой воды определяется соответствием ее нормативам: 1 2 общая альфарадиоакти вность – не более 0, 1 Бк/л общая бетарадиоакти вность – не более 1, 0 Бк/л. 18

Источники загрязнения водоемов q Бытовые хозяйственно-фекальные сточные воды, образуются в результате гигиенических процедур и хозяйственной деятельности человека, в них 60% всех загрязнений составляют органические вещества. Содержат большое количество микроорганизмов и яиц гельминтов, поверхностно-активные вещества. q Промышленные сточные воды загрязнены веществами, которые используются в технологических процессах. Являются основных источником химического загрязнения вод. q Атмосферные осадки, загрязненные промышленными и радиоактивными выбросами в атмосферу. q Ливневые стоки в населенных пунктах. q Сточные воды сельхозпредприятий (пестициды, фекальные массы). q Свалки твердых бытовых и промышленных отходов. q Аварийные ситуации на предприятиях. q Судоходство является существенным источником загрязнения поверхностных вод. 19

Охрана водных объектов Для охраны подземных вод и поверхностных источников осуществляются гигиенические и экологические мероприятия. Вокруг источников водоснабжения выделяются зоны санитарной охраны (ЗСО) – территории и/или акватории, состоящие из трех поясов, в которых устанавливаются особые режимы хозяйственной деятельности. q Первый пояс ЗСО (строгого режима) включает территорию расположения водозаборов, площадок водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Предназначен для защиты места водозабора от загрязнения и повреждения. q Второй и третий пояса (пояса ограничений) предназначены для предупреждения загрязнения воды. В каждом из поясов устанавливается специальный режим и определяется комплекс мероприятий, направленных на предупреждение ухудшения качества воды. 20

Методы улучшения качества воды позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений почвы, избытка солей, токсических и радиоактивных веществ, неприятного запаха. Методы Основные Осветление и обесцвечивание Отстаивание Фильтрация Коагуляция и флокуляция Специальные Обеззараживание Обезжелезивание Умягчение Физические методы Химические методы Опреснение Деконтаминирование Обесфторивание Фторирование Кипячение Хлорирование Дезодорация УФ облучение Озонирование -излучение Ультразвук Обработка ионами серебра 21

Методы улучшения качества воды Выбор метода очистки воды зависит от качества и характеристики источника водоснабжения. Подземные источники предпочтительнее, т. к. вода в них защищена от внешнего загрязнения, безопасна в эпидемиологическом отношении, имеет относительно постоянный состав и дебит воды (производительность источника в м 3/сутки). Подземные воды, как правило, не нуждаются в осветлении, обесцвечивании и обеззараживании, но часто имеют избыточную минерализацию. Воды открытых водоемов с эпидемиологической точки зрения потенциально опасны, и часто содержат гуминовые соединения, взвешенные вещества. 22

Этапы очистки питьевой воды: I этап очистки – осветление и обесцвечивание. Для ускорения процесса осаждения взвешенных частиц в воду добавляют коагулянты - Al 2(SO 4), Fe. Cl 3, Fe(SO 4)2. II этап очистки – фильтрация, которая обеспечивает освобождение воды от коллоидных и взвешенных примесей, некоторой части микроорганизмов и яиц гельминтов. III этап – обеззараживание. 23

Методы улучшения качества воды Задача обеззараживания – уничтожение патогенных микроорганизмов. Самым распространенным методом обеззараживания является хлорирование. q Принцип хлорирования состоит в обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме. q При добавлении хлора к воде происходит его гидролиз: Cl 2 + H 2 O ↔ HOCl + HCl q Хлорноватистая кислота повреждает ферменты микробных клеток, что вызывает их гибель. Происходит окисление органических и некоторых неорганических соединений. q Доза реагента подбирается экспериментальным путем. После обеззараживания в воде должно содержаться 0, 3 -0, 5 мг/л свободного остаточного хлора. Количество активного хлора (мг), необходимое для эффективного обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью. 24

Методы обеззараживания воды: Кроме хлорирование по хлорпотребности применяют: q Двойное хлорирование – подача хлора дважды: первый раз перед отстойником, второй раз – после фильтров. q Хлорирование с преаммонизацией – помимо хлора в воду вводится аммиак, при этом образуются хлорамины, обеспечивающие более длительный бактерицидный эффект. Также применяется для воды, содержащей фенолы. q Гиперхлорирование – добавление в воду заведомо высоких доз хлора (10 -20 мг/л), что сокращает время обработки и обеспечивает надежное обеззараживание. Для удаления избытка хлора добавляют гипосульфит натрия или фильтруют через активированный уголь. Недостатки хлорирования: а) сложность транспортировки и хранения, высокая токсичность хлора; б) продолжительное время контакта воды с хлором и сложность подбора дозы при нормальном хлорировании; в) образование в воде хлорорганических соединений и диоксинов; г) изменение органолептических свойств воды. 25

Методы обеззараживания воды: q Перспективным методом обеззараживания является озонирование. При разложении озона (О 3) в воде происходит образование короткоживущих свободных радикалов и атомарного кислорода, которые являются сильными окислителями. Это обеспечивает бактерицидное действие озона, а также происходит обесцвечивание воды и устранение запахов и привкусов. Доза озона – 0, 5 -5 мг/л. Озон получают непосредственно на очистных станциях в озонаторах при пропускании через воздух тихого электрического разряда. Метод не получил широкого применения из-за высокой энергоемкости. q Ионы серебра в водных растворах обладают выраженным бактериостатическим действием. Регулярное употребление «серебряной» воды может вызвать токсические поражения, поэтому метод применяется при длительном хранении запасов воды. 26

Методы обеззараживания воды: Физические методы обеззараживания имеют преимущество перед химическими методами, т. к. не изменяют химического состава воды, не ухудшают органолептических свойств. q. УФ облучение применяется для обеззараживания хорошо осветленной и обесцвеченной воды. Источником УФ излучения служат бактерицидные лампы с длиной волны 220 -280 нм. q Ультразвук используют для обеззараживания бытовых сточных вод. В водной среде ультразвук вызывает эффект кавитации - образование мелких пузырьков, заполненных водяными парами при очень низком давлении. При схлопывании пузырьков образуется ударная волна, которая эффективно разрушает клеточные стенки всех микроорганизмов. q -излучение практически мгновенно уничтожает все живое. Применяется в основном в лабораторной практике. q Кипячение применяется при местном водоснабжении. 27