Гигиена водоснабжения. Учебное пособие - Юрий Лизунов

Вследствие высокой полярности своих молекул вода обладает наибольшей способностью ослаблять связи между частицами, молекулами и ионами многих веществ, что делает ее почти универсальным растворителем. Это чрезвычайно важно для протекания биохимических реакций метаболизма, поскольку всасывание питательных веществ из желудочно-кишечного тракта, доставка их к органам и тканям, удаление продуктов метаболизма возможны лишь в растворенном состоянии. Кроме того, являясь главной внутренней средой организма, вода выступает как основа формирования двух важнейших биологических констант – кислотно-щелочного и осмотического равновесия.

Уникальные теплофизические свойства воды определяют ее важную роль в теплообмене человека с окружающей средой, а также в тепловом балансе планеты. Следует отметить, что вода является наиболее подходящим веществом для выполнения названной функции, поскольку она обладает самыми большими из всех известных веществ удельной теплоемкостью (на нагревание 1 кг воды требуется 4,19 × 103 Дж энергии) и скрытой теплотой парообразования (на испарение 1 кг воды расходуется 2,5 × 106 Дж энергии). Большая теплоемкость воды способствует сохранению температуры тела при переходах от тепла к холоду, а также эффективному переносу тепла от внутренних органов и мышц к коже (внутренний конвекционный теплообмен). Этим же свойством в немалой степени определяется климат нашей планеты, так как летом вода океанов, морей и крупных озер накапливает большое количество тепла, которое затем постепенно передается воздуху, нагревая его в холодный и переходный периоды года. Благодаря высокой скрытой теплоте парообразования организм расходует сравнительно мало пота на то, чтобы отдать в окружающую среду значительное количество тепла.

Однако роль воды в жизни человека этим не ограничивается. В гораздо больших количествах она требуется для технических, хозяйственно-бытовых и эстетических нужд современного человека. Умывание, мытье тела, стирка белья, поддержание в чистоте жилища и территории дворов и улиц осуществляется с помощью воды. Доброкачественная вода обеспечивает нормальную работу пищевой промышленности, где она расходуется как для технологических нужд, так и при вспомогательных операциях. На производство 1 т молочной продукции расходуется не менее 1 т питьевой воды, на одну банку овощных консервов – до 40 л. Санитарное состояние лечебно-профилактических учреждений также зависит от количества потребляемой воды: для обеспечения должного санитарного режима в больнице необходимо не менее 250 л доброкачественной воды на одну койку. Значительное количество воды расходуется в городах на борьбу с пылью и для полива зеленых насаждений. Не случайно уровень бытового благоустройства нередко измеряют количеством воды, расходуемым одним человеком: в развивающихся странах «третьего мира» эта величина составляет около 100 м3 в год, а в США – 2000 м3.

1.4. Вода и здоровье людей

Вода может приносить людям не только благо, но и неисчерпаемые бедствия, особенно при неумелом пользовании ею. До того как были найдены эффективные способы очистки и обеззараживания воды, болезни, способные передаваться через воду, беспрерывно тревожили человечество, принимая порой характер грозных эпидемий, охватывающих целые государства. Наиболее часто вспыхивали водные эпидемии брюшного тифа и холеры. Известна водная эпидемия брюшного тифа в Ростове (1926), во время которой в течение нескольких дней заболело 2978 человек. Особенно опустошительными были эпидемии холеры, охватывавшие города и целые страны, превращаясь в пандемии. За 108 лет (1817–1925) шесть холерных пандемий охватили страны Азии, Европы и Америку. Основной путь распространения холеры – через воду, примером чему может служить эпидемия холеры в Гамбурге (1882), жители которого пользовались неочищенной водой из Эльбы. В период этой эпидемии количество заболевших в некоторые дни достигало 1000 человек. Водный характер носила эпидемия холеры в Петербурге (1908–1909), унесшая около 4000 жизней из 20 000 заболевших.

По степени влияния на заболеваемость населения среди множества факторов вода занимает первое место. По данным ВОЗ, до 80 % всех болезней на нашей планете обусловлены употреблением недоброкачественной питьевой воды или неблагоприятными санитарными условиями жизни.

Через воду в обычных житейских условиях могут передаваться почти все болезни кишечной группы: брюшной тиф, паратифы А и Б, холера, дизентерия (бациллярная и амебная), некоторые зоонозы (туляремия, лептоспироз). Кроме того, вода может быть переносчиком различного рода зародышей глистов (аскариды, власоглав) и простейших (амебы, лямблии, балантидии, криптоспоридии и др). Некоторые паразитические черви, например лентец широкий, печеночная двуустка, непосредственно через воду не передаются, но их развитие связано с водной средой.

Кишечные вирусы, попадая в природную среду с выделениями человека, могут загрязнять воды открытых водоемов, а в условиях недостаточной очистки и обеззараживания – питьевую воду. В настоящее время известно более 120 различных вирусов (энтеровирусы, включая вирус полиомиелита, рота-, адено- и коронавирусы, вирусы гепатита А и др.), которые с фекалиями человека попадают в окружающую природную среду. Они вызывают у человека заболевания, различающиеся по степени тяжести (от легких и латентных форм до крайне тяжелых) и характеру поражения органов и систем (вирусные гепатиты, миокардиты, серозные менингиты, параличи, гастроэнтериты, конъюктивиты и др.).

Во время боевых действий в случае применения противником бактериологического оружия или в диверсионных целях вода, в дополнение к перечисленным возбудителям, может быть заражена палочками чумы, сибирской язвы, сапа, возбудителями пищевых токсикоинфекций, токсином ботулизма и т. п.

Кроме патогенных микроорганизмов, в воду, особенно в последнее время, могут попадать различные химические и радиоактивные вещества, многие из которых оказываются вредными для здоровья людей или нарушают экологический режим в водоемах.

Значение воды для здоровья людей определяется не только возможностью распространения инфекционных и паразитарных заболеваний. Вода поставляет в организм многие минеральные вещества, необходимые для нормального роста и развития детей, играющие важную роль в регуляции обмена веществ, формировании иммунитета, устойчивости организма к действию вредных факторов окружающей среды. К таким веществам относятся кальций, магний, йод, фтор и ряд других макро- и микроэлементов. Избыток или недостаток минеральных солей в питьевой воде, как в целом, так и в отношении отдельных элементов, может служить этиологическим фактором целого ряда заболеваний, таких как эндемический зоб, кариес зубов, флюороз, метгемоглобинемия детей и др. Потребление воды с повышенным содержанием вредных веществ приводит к различным токсемиям и хроническим заболеваниям.

1.5. Количественные нормы водопотребления

С позиции гигиены, за норму водопотребления принимаются нижние границы оптимума, удовлетворяющие потребность людей без значительного снижения общего санитарно-гигиенического уровня жизни. Само собой разумеется, что понятие «оптимум» и его границы могут меняться в зависимости от конкретных условий обстановки, привычек, общекультурного уровня населения и т. п. Однако во всех случаях нормативы должны предусматривать удовлетворение наиболее важных потребностей как отдельного человека, так и коллектива в целом. Эти потребности можно разделить на физиологические, хозяйственно-бытовые (гигиенические) и технические.

Физиологические нужды организма удовлетворяются при питье воды, чая, напитков, а также водой, входящей в состав пищевых продуктов и готовой пищи. Кроме того, некоторое количество воды образуется за счет окисления питательных веществ в процессе обмена веществ. При окислении 1 г углеводов образуется 0,55 г метаболической воды; при окислениии 1 г жиров – 1,07 г; 1 г белков -0,4 г метаболической воды. За сутки в среднем в организме может образоваться 350–400 мл эндогенной воды.

Установлено, что в условиях покоя и комфортного микроклимата взрослому человеку в сутки требуется примерно 40 г воды на 1 кг массы тела, детям – в 2–2,5 раза больше, что объясняется как интенсивностью метаболических процессов, так и морфологическими особенностями детского организма. Нормальное потребление воды здоровым человеком составляет 2200–2500 мл в сутки (табл. 4). За минимальную суточную потребность в воде в неосложненных условиях, по данным ВОЗ, принято считать 1750 мл, в том числе 650 мл – питье, 750 мл – вода в составе пищи, 350 мл – вода окисления.

Потребность в воде резко возрастает, если человек выполняет физическую работу, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды. В этом случае большое количество ее расходуется организмом на нужды теплоотдачи путем испарения пота. Если в обычных условиях испарением обеспечивается 20–25 % суммарных теплопотерь организма, то при высокой температуре воздуха этот путь теплоотдачи становится ведущим, при этом потери воды организмом могут достигать одного и более литров в час. В табл. 5 представлены результаты специальных физиолого-гигиенических исследований величины влагопотерь военнослужащих сухопутных войск, проходивших службу в различных климатогеографических зонах. Как видно из таблицы, в дни наиболее интенсивной нагрузки в жарких условиях влагопотери в ряде случаев превышали 10 л в сутки. В среднем людям в состоянии относительного покоя, в тени при температуре воздуха 30–32 °C требуется примерно 4–5 л воды в сутки. При выполнении работы средней тяжести на солнцепеке требуется уже 7–8 л, а в случае выполнения тяжелой работы нужно не менее 10–11 л воды. В более прохладные дни при средней температуре воздуха 25–26 °C требуется в зависимости от интенсивности физической нагрузки 3–5 л воды.