Московский медицинский университет «Реавиз» Гигиена воды и водоснабжения населенных мест. доцент, кандидат медицинских наук Ю. В. Жернов
План лекции • • • • 1. Вступление. 2. Физиологическое значение воды. 3. Гигиеническое значение воды. 4. Хозяйственно-техническое значение воды. 5. Эпидемиологическое значение воды. 6. Требования к качеству питьевой воды. 6. 1. Эпидемиологическая безопасность воды. 6. 2. Безвредность химического состава воды. 6. 3. Радиационная безопасность воды. 6. 4. Органолептические свойства воды. 7. Показатели химического загрязнения питьевой воды 8. Методы обеззараживания воды. 9. Специальные методы улучшения качества воды.
• • • Вода является одним из важнейших элементов биосферы. Без воды невозможная жизнь людей, животных и растений. Человек без воды может прожить не более 5 -6 суток.
Организм взрослого человека состоит в среднем на 65 % из воды. С возрастом ее количество воды в организме человека уменьшается. • Зародыш человека содержит 97 % воды, • организм новорожденных - 77 %, • к 50 годам количество воды в организме составляет лишь 60 %. • Основная масса воды (70 %) сосредоточена внутри клеток, а 30 % - это внеклеточная вода.
• • • В разных органах и тканях содержание воды не одинаковое: скелет содержит 20 %, мышечная ткань – 76 % соединительная ткань – 80 % плазма крови – 92 % стекловидное тело - 99 % воды Воды в зубной эмали меньше, чем в остальных органах, 2— 3 %.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ • Все биохимические реакции связанные с процессами пищеварения и усвоения питательных веществ, протекают в водной среде. • Вместе с солями вода принимает участие в поддержании важнейшей физиологической константы организма - величины осмотического давления. • За счет малой вязкости, а также способности растворять разные химические вещества и вступать с ними в неустойчивые связи, вода является основной частью крови и играет роль транспортного средства. • Вода является основой кислотно-щелочного равновесия в организме, поскольку проявляет свойства как кислот, так и основ. • Все процессы усвоения и выделения в организме также протекают в водной среде.
ЭКЗОГЕННАЯ ВОДА • Суточная потребность человека в воде составляет 2, 5 -3, 0 л. • Вода в организм человека поступает с питьем и пищевыми продуктами. • С питьевой водой поступает много макрои микроэлементов, таких как кальций, магний, натрий, калий, йод, фтор и др.
ЭНДОГЕННАЯ ВОДА • При полном окислении 100 г : • жиров образуется 107 г воды, • углеводов - 55, 5 г воды, • белков - 41 г воды.
ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДЫ ИЗ ОРГАНИЗМА • В состоянии покоя из организма человека выводится следующее количество воды: через почки - 1, 5 л/сутки через легкие - приблизительно 0, 4 л через кишечный тракт - около 0, 2 л. • Еще 0, 6 л воды выделяется через поры кожи в процессе терморегуляции организма. • Ежесуточно из организма человека в состоянии покоя выводится около 3 л воды. • При работе в горячих цехах, летом в поле, при некоторых патологических состояниях, например, при лихорадке выделение воды может увеличиваться до 8 -10 л.
Симптомы обезвоживания организма человека (Э. Адольф, 1952) • При уменьшении воды в организме (в % от массы тела) наблюдается: • 1 -5 % -- жажда, недомогание, экономия движений, потеря аппетита, покраснение кожи, раздражительность, сонливость, повышение температуры тела. • 6 -10 % -- головокружение, одышка, ощущение ползания "мурашек" в конечностях, уменьшение объема крови, остановка слюноотделения, цианоз, нечеткая речь, тяжесть ходьбы. • 11 -15 % -- бред, распухание языка, затруднение глотания, глухота, ослабление зрения, вялость и онемение кожи, болезненное мочеотделение, анурия. • 15 -20 % от массы тела при температуре воздуха свыше 30 0 С является смертельной. • 25 % - является смертельной при любой температуре.
Гигиеническое значение воды Вода используется для: удаления нечистот через канализационную сеть - 41 %, поддержки чистоты тела- 37 %, приготовления еды и мытья посуды - 6 %, для питья - 5 %, стирки белья - 4 %, уборки жилья и общественных помещений 3 %, полива улиц и зеленых насаждений- 3 %, для мойки автомобиля - 1 %.
Эпидемиологическое значение воды Загрязненная вода может быть причиной: возникновения острых желудочнокишечных инфекций, таких как холера, брюшной тиф, паратифы, бактериальная и амебная дизентерия, острые энтериты инфекционного характера и др. , что в значительной степени зависит от условий водоснабжения, санитарной очистки населенных мест, уровня санитарной культуры населения.
Доброкачественная питьевая вода должна быть: 1. Безопасной в эпидемиологическом отношении. Вода не должна содержать патогенных микробов, вирусов и других биологических включений, опасных для здоровья потребителей. 2. Безвредной по химическому составу (то есть быть самой благоприятной с физиологической точки зрения) и не ограничивать ее использование в быту. 3. Безопасной в радиационном отношении. 4. ИМЕТЬ ХОРОШИЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (быть прозрачной, без цвета, не иметь никакого привкуса или запаха).
Виживание патогенных микроорганизмов в воде Микроорганизмы Виживание (в днях) в воде Колодезная Речная 21 21 -183 71, 5 -107 4 -183 - 12 -92 Холерный вибрион 1 -92 0, 5 -92 Лептоспиры 7 -75 до 150 Возбудители туляремии 12 -60 7 -32 Бруцеллы 4 -45 - Кишечная палочка Возбудители тифа брюшного Бактерии дизентерии
Микробиологические показатели безопасности питьевой воды № Наименование показателей Единицы измерения Колонийобразующие единицы (микроорганизмы)/см 3 КОО/см 3 Нормативы 1 Число бактерий в 1 см 3 воды, которая исследуется (ОМЧ) 2 Число бактерий группы Колонийобразующие кишечных палочек единицы (колоний образующих (микроорганизмы)/ дм 3 микроорганизмов) в 1 дм 3 воды, которая исследуется (индекс БГКП) не более 3 3 Число термостабильных кишечных палочек (фекальных колиформ - индекс ФК) в 100 см 3 води, которая исследуется Колонийобразующие единицы (микроорганизмы)/100 см 3 КОО/100 см 3 отсутствие 4 Число патогенных Колонийобразующие микроорганизмов в 1 дм 3 единицы воды которая исследуется (микроорганизмы)/дм 3 КОО/дм 3 отсутствие 5 Число колифагов у 1 дм 3 воды, которая исследуется отсутствие Бляшкообразующие единицы/дм 3 БОО/дм 3 не более 100
Токсикологические показатели безвредности химического состава питьевой воды № Наименование показателей Единицы Нормативы Клас измерен. (не более) опасности Неорганические компоненты 1 Алюминий мг/дм 3 0, 2 (0, 5)* 2 2 Барий мг/дм 3 0, 1 2 3 Мышьяк мг/дм 3 0, 01 2 4 Селен мг/дм 3 0, 01 2 5 Свинец мг/дм 3 0, 01 2 6 Никель мг/дм 3 0, 1 3 7 Нитраты мг/дм 3 45, 0 3 8 Фтор мг/дм 3 1, 5 3
Органические компоненты 1 мг/дм 3 0, 1 2 хлороформ мг/дм 3 0, 06 2 дибромхлорметан мг/дм 3 0, 01 2 тетрахлоруглерод 2 Тригалометаны (ТГМ, сума) мг/дм 3 0, 002 2 Пестициды (сумма) мг/дм 3 0, 0001 ** Интегральные показатели 1 Окисляемость (КМn. O 4) мг/дм 3 4, 0 - 2 Общий органический углерод мг/дм 3 3, 0 - Примечание: * - величина, обозначенная в скобках, допускается при обработке воды реагентами, которые содержат алюминий; ** - перечень контрольных пестицидов устанавливают с учетом конкретной ситуации.
• При употреблении воды с повышенной концентрацией нитратов возможно возникновение метгемоглобинемии, которая сопровождается токсическим цианозом Чаще всего метгемоглобинемией болеют дети, которым молочные смеси готовят на воде, в которой содержание нитратов превышает 45 мг/дм 3. • Нитраты в пищеварительном канале детей с помощью ацидофильной микрофлоры восстанавливаются в нитриты. Последние, всасываясь в кровь и соединившись с гемоглобином крови, образуют метгемоглобин, который не способен переносить кислород. Предельно допустимая концентрация нитритов в водопроводной воде – 0, 002 мг/ДМ 3.
• Нормальное содержание фтора в воде от 0, 7 до 1, 5 мг/дм 3 способствует нормальному развитию и минерализации костей и зубов. Недостаточное количество фтора в воде меньше 0, 7 мг/дм 3 приводит к развитию кариеса зубов (гнилые зубы).
Повышенное содержание фтора Содержание фтора в воде более 5 мг/дм 3 -вызывает поражение не только зубов но и костно - суставного аппарата. Повышенное содержание фтора – свыше 1, 5 мг/дм 3 вызывает флюороз, который проявляется поражением эмали зубов в виде пигментированных желтых и коричневых пятен.
Профилактика кариеса • С целью профилактики кариеса зубов на главных сооружениях водопроводов проводят обогащение воды фтором. • Фторирование воды проводят фторидом натрия или кремнефтористым натрием.
• Радиационная безопасность питьевой воды определяется в Бк/дм 3 по предельно допустимым уровням суммарной активности альфа- и бетаизлучателей. Общая объемная активность альфа- излучателей не должна превышать 0, 1 Бк/дм 3 Бета- излучателей - 1, 0 Бк/дм 3.
Органолептические показатели качества питьевой воды № Наименование показателей Единицы измерения Нормативы (не более) Класс опасности ПР* 2 - 1 Запах 2 Мутность НЕМ* 0, 5 (1, 5)*** - 3 Цветность град 20 (35) - 4 Привкус ПР* 2 - 5 Водородный показатель, р. Н, в диапазоне единицы 6, 5 -8, 6 - 6 Минерализация общая (сухой остаток) мг/дм 3 1000 (1500) - 7 Жесткость общая мг-экв/дм 3 7 (10) - 8 Сульфаты мг/дм 3 250 (500) 4 9 Хлориды мг/дм 3 250 (350) 4 10 Медь мг/дм 3 1, 0 3 11 Марганец мг/дм 3 0, 1 3 12 Железо мг/дм 3 0, 3 3 13 Хлорфенолы мг/дм 3 0, 0003 4
Общая жесткость воды преимущественно предопределяется присутствием в ней карбонатов, бикарбонатов, хлоридов, сульфатов и других соединений кальция и магния. Различают карбонатную (устранимую) и постоянную жесткость(неустранимую). Кальций из многих пищевых продуктов усваивается лишь на 30 %, тогда как кальций питьевой воды - на 90 %.
Хлориды (ион хлора). Пресные воды преимущественно содержат до 30 -50 мг/дм 3 хлоридов. Если их количество превышает 350 -500 мг/дм 3, такие воды имеют соленый привкус и неблагоприятно влияют на желудочную секрецию. Содержание хлоридов в водопроводной питьевой воде не должно превышать 250 мг/дм 3, и только в отдельных случаях допускается до 350 мг/дм 3.
Сульфаты (ион сульфата) в количествах свыше 500 мг/дм 3 придают воде горько-соленый привкус, могут вызывать диспептические явления (особенно при одновременном большом содержании магния в воде) у лиц, которые не привыкли к такой воде. Содержание сульфатов в питьевой воде не должно превышать 250 (350) мг/дм 3.
Соли железа (более 0, 3 мг/дм 3) и марганца (более 0, 1 мг/дм 3) придают воде вяжущий привкус. Значительно ухудшается и вкус чая, приготовленного на такой воде. Такая вода непригодна для некоторых процессов в пищевой промышленности придает маслу, сыру и другим пищевым продуктам неприятный привкус, в быту (окрашивает белье во время стирки и тому подобное).
Химические показатели загрязнения источника воды. К ним принадлежат вещества, которые содержатся в моче и фекалиях людей и животных, или продукты их распада (органические соединения, аммиак, нитриты, нитраты, хлориды и др. ). Эти соединения сами по себе в тех количествах, в которых они встречаются в пресной воде, безвредны для здоровья человека и только указывают на загрязнение почвы и воды. Но вместе с ними вода может содержать и патогенные микроорганизмы.
Гигиенические критерии качества питьевой воды Триада гигиенических требований: • благоприятные органолептические свойства; • безопасность воды в эпидемическом и радиационном отношении; • безвредность воды по химическому составу
Нормативы безопасности питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям Показатели Единицы измерения Нормативы Термотолерантные колиформные бактерии Число бактерий в 100 мл. воды Отсутствие Общие колиформные бактерии - «- Общее микробное число Число образующих колоний бактерий в 1 мл. Не более 50 Колифаги Число бляшко-образующих единиц (БОЕ) в 100 мл. Отсутствие Споры сульфитредуцирующих клостридий Цисты лямблий Число спор в 20 мл. - «- Число цист в 50 литрах - « 30
Безвредность питьевой воды по химическому составу Определяется ее соответствием нормативам по: • 1. Обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории РФ, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение. • 2. Содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системах водоснабжения. • 3. Содержанию вредных химических веществ, поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека
Обобщенные показатели Показатели Единицы измерения Нормативы (ПДК) не более Показатель вредности Класс опасности 1 2 3 4 6 Водородный показатель Единицы р. Н В пределах 6 -9 - - Общая минерализация (сухой остаток) мг/л 1000 (1500) - - Жесткость общая мг-экв/л 7, 0 - - Окисляемость перманганатная мг/л 5, 0 - - Нефтепродукты (суммарно) мг/л 0, 1 - - ПАВ (поверхностноактивные вещества) мг/л 0, 5 - - Фенольный индекс мг/л 0, 25 - - 32
Неорганические вещества Показатели Единицы измерения Нормативы (ПДК) не более Показатель вредности Класс опасности Алюминий мг/л 0, 5 с. -т. 2 Барий мг/л 0, 1 - «- 2 Берилий мг/л 0, 0002 - «- 1 Бор (суммарно) мг/л 0, 5 - «- 2 Железо (суммарно) мг/л 0, 3 орг 3 Кадмий (суммарно) мг/л 0, 001 с. - т. 2 Марганец (суммарно) мг/л 0, 1 орг 3 Медь (суммарно) мг/л 1, 0 - «- 3 Мышьяк (суммарно) мг/л 0, 05 с. - т. 2 Нитраты мг/л 45 - «- 3 Ртуть мг/л 0, 0005 - «- 1 Свинец мг/л 0, 03 - «- 2 Селен мг/л 0, 01 - «- 2 Стронций мг/л 7, 0 - «- 2 Сульфаты мг/л 500 орг 4 33
Вещества, поступающие в воду при ее обработке Показатели Единицы измерения Нормативы (ПДК) не более Показатель вредности Класс опасности мг/л 0, 3 -0, 5 орг 3 мг/л 0, 8 – 1, 2 орг 3 Хлороформ (при хлорировании воды) мг/л 0, 2 с. - т. 2 Озон остаточный мг/л 0, 3 орг 2 Формальдегид (при озонировании) мг/л 0, 05 с. - т. 2 Полиакриламид мг/л 2, 0 с. - т. 2 Полифосфаты мг/л 3, 5 орг 2 Активированная кремниевая кислота мг/л 10, 0 с. - т. 3 Хлор: - остаточный свободный - остаточный связанный 34
Органолептические показатели питьевой воды Показатели Единицы измерения Нормативы, не более Запах Баллы 2 Привкус - «- 2 Цветность градусы 20 2, 6 Мутность ЕМФ (единицы мутности по формалину) или Мг/л по коалину 1, 5 35
Радиационная безопасность питьевой воды Показатели Единицы измерения Нормативы Показатель вредности Общая альфарадиоактивность Бк/л 0, 1 Радиац. Общая бета- активность - «- 1, 0 - «- 36
Нормативы состава и свойств воды при нецентрализованном водоснабжении Показатели Единицы измерения Норматив Органолептические Запах Баллы не более 2 -3 Привкус - «- не более 2 -3 Цветность градусы Не более 30 Мутность Мг/л по коалину В пределах 1, 5 – 2, 0 Химические Водородный показатель единицы р. Н В пределах 6 - 9 Жесткость общая мг-экв. /л В пределах 7 - 10 Нитраты (NO 3 -) мг/л Не более 45 Общая минерализация (сухой остаток) - «- В пределах 1000 -1500 Окисляемость перманганатная - «- В пределах 5 - 7 Сульфаты (SO 42 -) - «- Не более 500 Хлориды (Cl-) - «- Не более 350 Химические вещества неорганической и органической природы - «- ПДК Микробиологические Общие колиформные бактерии, колифаги В 100 мл воды Отсутствие Общее микробное число Число микробов, образующих колонии, в 1 мл 100 37
МЕЖДУНАРОДНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И СТАНДАРТЫ КАЧЕСТВА В РФ Нормативы качества расфасованных питьевых вод Швейцария 2) Бельгия 2) ЮАР 2) Нормативы воды высшего качества Нормативы качества питьевой воды Первая категория Высшая категория Показатели Единицы Измерения Нормативы физиологической полноценности питьевой воды Общая минерализация (сухой остаток) мг/л >1001) - <1000 (<500)2) >100 - <500 <1500 - <1000 >200 - <500 мгэкв/л >1, 54) - <77) >1, 5 - <2, 5 >1, 6 - <6, 75 - <7 > 1, 5 - <7 Щелочность -“- >0, 51 )- <6, 51) - > 0, 5 - <6, 5 Кальций (Ca) мг/л >251) - <1304) >40 - <125 >50 - <270 <150 <130 > 25 - <80 Магний (Mg) -“- >51)4) - <654) >5 - <30 >6 - <50 <70 <65 > 5 - <50 Калий (К) -“- - <10 <12 <200 <20 > 2 - <20 Бикарбонаты ( НСО 3) -“- >301) - <3901) - > 30 - <400 Фторид-ион (F) -“- - >0, 7 - <1, 5 > 0, 6 - < 1, 2 - - <500 <125 > 40 - <60 Жесткость Иодид-ион (J) мкг/л >0, 5 - <1, 54), (<4)3), (<2)2) >104) - <1254) Примечание: 1). Guidelines on health aspects of water desalination (WHO, ETS/80. 4. ). 2) - Директива ЕС (1998 г) 98/83/ЕС. 3) - Нормативы IBWA для бутылированной воды 4). Разработаны в России.
ДОЛЯ ПРОБ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ (В%), НЕ ОТВЕЧАЮЩЕЙ ГИГИЕНИЧЕСКИМ НОРМАТИВАМ ПО САНИТАРНО-ХИМИЧЕСКИМ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ ИЗ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЗА 1991 -2001 ГГ.
Водоснабжение Централизованное - обязательно имеется источник водоснабжения, распределительная сеть с доставкой воды потребителю непосредственно к месту проживания Децентрализованное -забор воды производится непосредственно из водоисточника; - отсутствует распределительная водопроводная сеть - доставку воды к месту хранения или потребления осуществляет сам потребитель
• Централизованная система питьевого водоснабжения – это комплекс устройств и сооружений для забора, обработки (или без нее), хранения и подачи воды к местам расходования, открытый для общего пользования гражданами и юридическими лицами. Ø водозабор - гидротехническое сооружение для забора воды из открытого водоема либо из подземного источника; Водозабор Ø станция водообработки - комплекс зданий, сооружений и устройств для очистки воды с целью приведения показателей ее качества в соответствие с требованиями водопотребителей; Станция водообработки Ø резервуары (емкости) - закрытые сооружения для хранения воды после ее очистки; Резервуары для воды Ø оборудованное насосносиловой установкой для подъема и подачи воды в водопроводную сеть; Ø Водопроводная насосная станция Водопроводная сеть водопроводная насосная станция - сооружение, водоводы и водопроводные сети - система трубопроводов с сооружениями и устройствами на них для подачи воды к местам ее потребления. К потребителям
Водоснабжение из подземных водоисточников широко распространено ввиду преимуществ: • воду не надо очищать; • водоисточник имеет естественную защиту в виде водоупорных пластов земли; • забор воды осуществляется невдалеке от населенного пункта или даже в самом населенном пункте, что исключает необходимость строительства водов большой протяженности.
Условия выбора водоисточника • 1) вода источника не должна иметь такой состав, который не может быть изменен и улучшен современными методами обработки, или ограничена возможность очистки по технико-экономическим показателям; • 2) интенсивность загрязнения должна соответствовать эффективности способов обработки воды; • 3) совокупность природных и местных условий должна обеспечить надежность водоисточника в санаторном отношении.
Схема методов улучшения качества воды
Методы обеззараживания воды • Химические методы: Хлорирование, озонирование, олигодинамическое действие солей серебра; • Физические методы: Кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, токами высокой частоты, быстрыми электронами или гаммалучами;
Методы улучшения качества воды • Осветление – устранение мутности воды; • Обесцвечивание – устранение цветности воды; • Обеззараживание – освобождение воды от патогенных микробов и вирусов.
Специальные методы улучшения качества воды • Дезодорация – достигается аэрированием воды, обработкой окислителями, фильтрованием через слой активированного угля и др. Обезжелезивание – производится путем аэрации в градирнях. • Умягчение – фильтрование через ионитовые фильтры. • Опреснение – ионитовые фильтры, электродиализ, вымораживание. Дезактивация – фильтрация через ионообменные фильтры • Обесфторивание воды – ионообменные фильтры. • Фторирование – добавление к воде кремнефтористого или фтористого натрия.
ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМООБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ НЕБЛАГОПРИЯТНОЕ СОСТОЯНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ В РФ Диффузные источники загрязнения Инфильтрационные воды Смывы с сельскохозяйственных угодий ЗАВОД Локальные загрязнения Скважина Донные отложения Сточные воды ( 4 -9 % нормативно очищенных) ВОДОПРОВОДНАЯ СТАНЦИЯ РЕКА 30% населения 1% источников 1 класса Устаревшие технологии, недостаточная обеспеченность реагентами и т. д. 70% населения 50 % износа НАСЕЛЕННЫЙ ПУНКТ Разводящая сеть
Зоны санитарной охраны (ЗСО) водоисточников ЗСО - специально выделенная вокруг источника территория, на которой должен соблюдаться установленный режим, с целью охраны водоисточника и водопроводных сооружений и окружающей территории от загрязнения. По законодательству эта зона делится на 3 пояса: • 1) пояс строгого режима; • 2) пояс ограничений; • 3) пояс наблюдения.
Благодарю за внимание!
Скачать презентацию Московский медицинский университет Реавиз Гигиена воды и водоснабжения
гигиена воды.ppt