Экология питьевой воды. Типы и формы загрязнения, источники их поступления. Направления профилактики.

Значение воды для человека. Вода является важнейшим атрибутом жизненных процессов. Тело взрослого человека на 60% состоит из воды (у новорожденного – 77%, у старика – 50%). Вода - универсальный растворитель, среда и участник всех биохимических и физиологических реакций в организме. Без пищи, но с водой человек способен жить около 2 месяцев, без воды жизнь продолжается всего 7-9 дней. Недостаточное потребление воды или полное водное голодание вызывает со стороны организма крайне тяжелые реакции. При обезвоживании организма усиливается процесс распада тканевого белка, нарушается водно-солевой баланс в организме, деятельность органов внутренней секреции, нервной, сердечно-сосудистой систем. Потеря 6-8% воды приводит к существенному нарушению обмена веществ, потеря 10% воды – к необратимым патологическим изменениям в организме, 21% - к смерти.

В природе в разных регионах существует «жесткая» и «мягкая» вода. «Жесткая» вода содержит большое количество кальция, магния, лития, селена и др. минеральных элементов. «Мягкая» вода бедна ими, но содержит много натрия. Для здоровья вредна и та, и другая вода. Серьезные исследования, проведенные на огромных популяциях людей в США, Канаде, Великобритании, показали, что в зонах с жесткой водой у людей ниже уровень холестерина в крови, реже возникает гипертоническая болезнь. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний примерно на 40-45% ниже у женщин и на 25-30% у мужчин, проживающих в районах с жесткой водой по сравнению с районами с мягкой водой. Одной из причин защитного действия жесткой воды является взаимодействие в кишечнике Са и Mg с насыщенными жирными кислотами, в результате чего последние не усваиваются и выделяются из кишечника с калом. Определенное значение в формировании нарушений здоровья у населения северных регионов имеет крайне низкая минерализация питьевой воды. Ультрапресная вода с высокими значениями рН (свыше 9) может повысить всасываемость и токсический эффект некоторых химических элементов. Почти полное отсутствие селена в питьевой воде приполярных районов также следует отнести к факторам, потенциально способным усилить вредные эффекты стронция, цинка и кадмия, по отношению к которым селен выступает как биологический антагонист. Кроме того, селенодефицитные районы, как известно из результатов обширных эпидемиологических исследований, проведенных в последние годы, отличаются повышенным уровнем смертности населения от рака.

Несмотря на то, что потребление воды неуклонно увеличивается из-за роста населения Земли, главную угрозу представляет не это, а прогрессирующее загрязнение рек, озер и подземных вод. Быстрый рост промышленности привел к увеличению технических отходов, сбрасываемых в водоемы. Почти все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категорию загрязненности – «условно чистая» и «грязная». Возрастает загрязнение подземных вод нефтепродуктами, тяжелыми металлами, пестицидами, которые поступают со сточными водами в водоносные горизонты.

Химическое загрязнение воды. По данным ООН, в мире выпускается до 100 тысяч химических соединений, 15 тысяч из которых являются потенциальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники. Химические вещества поступают в воду из атмосферного воздуха с дождями, при таянии снегов, со сточными водами промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Среди промышленных отходов, сбрасываемых в воду, кроме органических соединений наиболее опасными для организма являются соли многих тяжелых металлов (кадмия, свинца, алюминия, никеля, марганца, цинка и др.). Даже в невысоких концентрациях они вызывают нарушение различных функций человеческого организма. Высокие же концентрации солей тяжелых металлов вызывают острые отравления.

К числу наиболее распространенных и опасных для здоровья человека следует отнести загрязнение питьевой воды нитратами, как результат неограниченного внесения минеральных азотных удобрений (например, селитры), а также сброса неочищенных сточных вод. Неконтролируемое применение пестицидов в сельском хозяйстве привело к глобальному загрязнению мирового океана. Высокие концентрации пестицидов находят даже в грудном молоке женщин коренных народностей Севера. Доказан их мутагенный и канцерогенный эффект. Страдают функции печени, мозга.

Биологическое загрязнение воды. Неудовлетворительное состояние водоснабжения, качества подаваемой питьевой воды стимулирует распространение заболеваний кишечными инфекциями. По данным ВОЗ около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. К заболеваниям, распространяющимся водным путем, относится холера, бактериальная дизентерия, брюшной тиф, сальмонеллезы, туляремия, ротовирусный энтерит, вирусный гепатит А, вирусы полиомиелита, различные адено- и энтеровирусы. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 миллионов случаев в год. Это дает основание назвать проблему гигиены воды, то есть снабжения доброкачественной водой в достаточном количестве, проблемой номер один.

Вода может стать также источником заражения человека животными паразитами – гельминтами (глистами). С загрязненной фекалиями водой к человеку могут попасть их яйца, которые в кишечнике превращаются во взрослых паразитов. К таким относятся аскариды, власоглав, острицы.

По данным ВОЗ, количество людей, имеющих хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды, приближается в мире к 2 миллиардам человек. Ежегодно от этого умирает около 5 миллионов человек.

Очистка воды. На водопроводных станциях в нашей стране используется следующая техническая схема водоочистки: водозабор, хлорирование, флокуляция (осаждение взвешенных примесей на осадке гидроокиси алюминия), фильтрация.

Основные причины неэффективности технологии очистки воды методом хлорирования:

1) образование хлорорганических соединений;

2) образование комплексов хлорорганических соединений с ионами тяжелых металлов;

3) коррозия водопроводных труб и арматуры;

4) образование сложных комплексов хлорпроизводных, тяжелых металлов с продуктами коррозии водопроводных труб;

5) сохранение при хлорировании (и длительном кипячении!) и образование новых классов устойчивых микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности с мутагенными и иммунодепрессивными свойствами;

6) загрязнение хлорированной водой природных источников воды.

Возможные пути решения проблемы безвредности питьевой воды:

1. Замена железных труб и арматуры на нержавеющие;

2. Реконструкция канализационных систем с выводом всех стоков на очистные сооружения;

3. Замена метода очистки воды хлорированием на окислительные методы очистки с использованием активированного кислорода в сочетании с ультрафиолетовым облучением, феррата натрия, озона, перекиси водорода;

4. Замена хлора гипохлоритом натрия или лития, которые в десятки раз эффективнее, чем хлор;

5. Замена песчаных фильтров на природные сорбенты (шунгит, природные цеолиты и др.), которые могут адсорбировать хлорорганические соединения и тяжелые металлы.

Портативные очистители. Человек в среднем потребляет в сутки около 400 л воды, из них только 1% уходит на приготовление пищи. Вот эту воду следует доочистить (фильтры, отстаивание, кипячение). Самая высокая степень очистки воды наблюдается при зонном вымораживании. Известно, что при замерзании жидкостей на участке с наиболее низкой температурой сначала происходит кристаллизация основного вещества, а позднее, на месте с более низкой температурой, начинается кристаллизация примесей, растворенных в основном веществе.

Охрана вод. В соответствии с Конституцией РФ, водное законодательство России находится в совместном ведении РФ и субъектов РФ. Оно состоит из «Водного кодекса РФ» и принимаемых в соответствии с ним федеральных законов и иных нормативных правовых актов, а также законов и иных нормативных правовых актов субъектов РФ. Главное направление – уменьшение абсолютного объема водопотребления, предотвращение истощения и загрязнения источников воды, комплексное использование ресурсов поверхностных и подземных вод. Мероприятия:обнаружение источников загрязнения вод; повсеместное внедрение современных методов очистки промышленных, коммунально-бытовых и иных стоков; внедрение систем повторного водопотребления и безотходных технологий; установление охранных зон вокруг источников питьевой воды и мест водозабора; запреты на хозяйственную деятельность в прибрежной полосе малых рек и озер; систематический контроль за соблюдением нормативов ПДК вредных веществ в водной среде; меры, предупреждающие смыв в водоемы минеральных удобрений и пестицидов с сельхозугодий, нечистот с территории животноводческих ферм.