Полный справочник санитарного врача

Нарушение оптимальных гигиенических пределов при поступлении микроэлементов в организм (избыточное или недостаточное) вызывает физиологические или патологические изменения, могут развиться различные заболевания. Например, при дефиците кобальта наблюдается развитие тяжелых анемий, предрасположение к воспалению легких у детей, при недостатке меди могут развиться алиментарная гипохромная анемия у детей, беременных женщин.

С недостатком цинка связывают карликовый рост, а с недостатком селена в сетчатке – понижение остроты зрения, из-за низкого содержания в воде и почве селена может возникнуть селенодефицитная кардиопатия – болезнь Кешана.

Особенно велико значение микроэлементов для организма ребенка на всех этапах развития и роста. Материнское молоко также содержит большое количество микроэлементов – Si, Zn, Mn, Pb, Ar, I, Br, As и др. Поэтому так важно, чтобы вода была чистой, вкусной, натуральной, т. е. природной.

В природе вода не встречается в виде химически чистого соединения. Она обладает свойствами универсального растворителя, содержит большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых зависят от условий формирования вод, состава водоносных пород и др.

Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка), равный 1000 мг/л, был в свое время установлен по органолептическому признаку. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Основную часть сухого остатка пресных вод составляют хлориды и сульфаты. Допускается содержание их в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов.

Нижним пределом минерализации (ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»), при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации питьевой воды находится в диапазоне 200–400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния – 10 мг/л.

Жесткость воды, обусловленная суммарным содержанием кальция и магния, обычно рассматривалась в хозяйственно-бытовом аспекте (образование накипи, повышенный расход моющих средств, плохое разваривание мяса и овощей и т. п.). Среди макрокомпонентного состава воды особенно негативное влияние на организм человека оказывает низкое содержание в питьевой воде кальция и магния. Так, например, результаты санитарно-эпидемиологических обследований населения, проводимых по программам ВОЗ, показывают, что низкое содержание в питьевой воде Ca и Mg приводит к увеличению числа сердечно-сосудистых заболеваний. В результате исследований в Англии было выбрано шесть городов с самой жесткой и шесть с самой мягкой питьевой водой. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в городах с жесткой водой оказалась ниже нормы, в то время как в городах с мягкой водой – выше. Более того, у населения, живущего в городах с жесткой водой, параметры деятельности сердечно-сосудистой системы лучше: ниже общее кровяное давление, частота сокращений сердца в покое, а также содержание холестерина в крови. Курение, социально-экономические и другие факторы не влияли на эти корреляции. В Финляндии более высокая смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, повышенное кровяное давление и содержание холестерина в крови в восточной части страны по сравнению с западной, по всей видимости, также связаны с использованием мягкой воды, так как другие параметры (диета, физическая нагрузка и т. д.) населения этих групп практически не различаются. В последнее время эти данные получили клиническое подтверждение. Группой исследователей под руководством С. К. Чуриной было установлено, что 60–80 % суточной потребности Ca и Mg у человека удовлетворяется за счет пищи. Но значение Ca и Mg в суточном рационе можно оценить, если учесть, что требования ВОЗ к содержанию этих катионов в воде для Ca составляют 80–100 мг/л (около 120–150 мг в сутки), а для Mg – до 150 мг/л (около 200 мг в сутки) при общей суточной потребности, например Ca, равной 500 мг. Показано, что Ca и Mg из воды всасываются в кишечнике полностью, а из продуктов, в которых они связаны с белком, – только на 1/3. Уровень Ca в клетке является универсальным фактором регуляции всех клеточных функций независимо от типа клеток. Недостаток Ca в воде сказывается на увеличении всасывания и токсического действия тяжелых металлов (Cd, Hg, Pb, Al и др.). Тяжелые металлы конкурируют с Ca в клетке, так как используют его метаболические пути для проникновения в организм и замещают ионы Ca в важнейших регуляторных белках, нарушая их нормальную работу.

К настоящему времени можно с уверенностью утверждать, что мягкая питьевая вода, характерная для северных регионов планеты, с низким содержанием жизненно важных для организма двухвалентных катионов (Ca и Mg) является существенным экологическим фактором риска сердечно-сосудистой патологии и других широко распространенных Ca-Mg-зависимых региональных заболеваний.

В то же время известна прямая высокая корреляция жесткости воды с содержанием в ней, кроме кальция и магния, еще 12 элементов (в том числе бериллия, бора, кадмия, калия, натрия) и ряда анионов.

Повышенное содержание в пищевом рационе любого элемента вызывает различные отрицательные последствия. Однако низкое содержание целого ряда элементов также представляет опасность для организма человека.

Человек может получить с водой от 10 до 85 % необходимого количества фтора. Широкое распространение его среди людей, проживающих в геохимических провинциях, где вода содержала высокие концентрации фтора (2–8 мг/л), послужило основанием тому, что это заболевание было названо эндемическим флюорозом (поражаются печень, почки и центральная нервная система). Степень развития флюороза тесно связана с концентрацией фтора в питьевой воде. При концентрации 1,4–1,6 мг/л у некоторых лиц на отдельных зубах отмечаются желтовато-коричневые пятнышки. Содержание фтора в значениях ниже оптимальных (0,7–1,1 мг/л) способствует развитию кариеса зубов среди населения. Противокариозное действие фтора было детально изучено в эксперименте и доказано в наблюдениях, проводившихся в населенных пунктах, снабжающихся водой, искусственно обогащенной фтором. Механизм действия фтора на организм обусловлен образованием его комплексных соединений с кальцием, магнием и другими элементами – активаторами ферментных систем. Угнетающее действие фтора на ферменты приводит к тому, что он может быть первым конкурентом в синтезе гормонов щитовидной железы и, следовательно, влиять на ее функцию. В результате исследований о влиянии фтора при комплексном поступлении в организм получено, что безопасное комплексное суточное поступление фтора в организм человека составляет около 4 мг в сутки.

В биогеохимических провинциях, бедных йодом, распространено заболевание эндемическим зобом. Известно, что суточная потребность организма в йоде составляет 120–2000 мкг. С водой в организм поступает около 15–20 %. По содержанию йода в воде можно судить о наличии этого микроэлемента в почве, растениях, молоке, мясе домашних животных. Следовательно, содержание йода в воде имеет сигнальное значение.

В соответствии с характером действия на организм изученные микроэлементы могут быть разделены на микроэлементы, влияние которых связано с их избытком (молибден, селен, бор, никель и др.) или с их недостатком (йод, медь, кобальт).

В районах с жесткими водами у людей иногда наблюдаются нарушение пуринового и кальциевого обмена, повышение содержания кальция в моче, уменьшение суточного диуреза, ацидотический сдвиг в моче и другие изменения, показывающие, что в организме создается предрасположение к формированию уролитиазиса.

Повышенное количество никеля и бора в воде вызывает изменение активности кишечных ферментов и способствует развитию гипацидных состояний.

Внимательному изучению подвергается вопрос о влиянии нитратного азота. Последний содержится в незагрязненных водах в количестве, не превышающем 0,1 мг/л.

Раньше считалось, что нитратный азот может служить лишь индикатором давнего загрязнения воды белоксодержащими отбросами. В настоящее время доказано отрицательное действие нитратов. Под воздействием высоких концентраций нитратов развивается такая болезнь, как водно-нитратная метгемоглобинемия, предшествуют этому состоянию уменьшение кислотности желудочного сока и развитие диспепсических явлений. Нитраты, попадая в организм человека, под влиянием микрофлоры кишечника образуют нитриты, которые в свою очередь приводят к образованию в крови метгемоглобина, в результате чего снижается снабжение тканей кислородом. Нитриты и нитраты в организме человека могут трансформироваться в канцерогенные нитрозоамины. Содержание нитратов в питьевой воде не должно превышать 45 мг/л.

В последнее время большое внимание уделяется изучению влияния веществ, появляющихся в воде в результате ее хлорирования. К таким соединениям относятся тригалометаны – производные метана, в молекулах которого часть атомов водорода замещена атомами галогенов: CI, Br, I. Тригалометаны обладают большой биологической активностью и оказывают канцерогенное действие на организм человека. Их количество достигает 100 мкг/л. Основным из них является хлороформ, наряду с которым обнаруживается еще до 40 различных веществ. Количество и разнообразие тригалометанов зависят от химической природы первичных органических соединений, находящихся в хлорируемой воде, количества использованного при хлорировании воды активного хлора, времени его контакта с водой, pH воды, ее температуры и других факторов. Эти соединения являются причиной злокачественных, обменных, аллергических, ревматических и других неинфекционных заболеваний.

Известны биогеохимические провинции с неблагоприятным для организма соотношением и других микроэлементов в окружающей среде. Так, в районах, бедных кобальтом, встречаются акобальтозы, гипо– и авитаминозы B

.

Отрицательное влияние малых концентраций эссенциальных элементов в питьевой воде

Таким образом, при разработке требований к качеству воды, используемой для питьевых целей, необходимо нормировать и нижний предел содержания целого ряда компонентов. При более детальном анализе влияния содержащихся в воде биологически активных элементов на здоровье человека необходимо также учитывать форму их нахождения в растворе. Так, фтор в ионном виде, будучи токсичным для человека при концентрациях более 1,5 мг/л, перестает быть токсичным, находясь в растворе в виде комплексного соединения BF

. Экспериментально установлено, что введение в организм человека значительного количества фтора в виде указанного комплексного соединения исключает опасность заболевания человека флюорозом, так как, будучи устойчивым в кислых средах, это соединение не усваивается организмом. Поэтому, говоря об оптимальных концентрациях фтора, следует учитывать возможность его нахождения в воде в виде комплексных соединений, поскольку и положительное воздействие на человека в определенных концентрациях оказывает именно ион F

.

Как известно, аналитический (определяемый в лаборатории) химический состав природных вод не соответствует реальному составу. Большинство растворенных в воде компонентов, участвуя в реакциях комплексообразования, гидролиза и кислотно-основной диссоциации, объединены в разные устойчивые ионные ассоциации – комплексные ионы, ионные пары и т. д. Современная гидрогеохимия называет их миграционными формами. Химический анализ дает лишь валовую (или брутто) концентрацию компонента, например меди, тогда как реально медь может почти целиком находиться в виде карбонатных, хлоридных, сульфатных или гидроксокомплексов, что зависит от общего состава данной воды (биологически активными же и соответственно токсичными в больших концентрациях, как известно, являются незакомплексованные ионы Cu

). Медики выделяют целую группу заболеваний, связанных с повышенным или пониженным содержанием различных микроэлементов в среде обитания организмов, в первую очередь в воде и геологической среде в целом. Это так называемые экзогенные первичные гипер– и гипомикроэлементозы.

Накопление химических элементов во внутренних органах человека приводит к развитию различных заболеваний. Из элементов больше всего в организме человека накапливаются кадмий, хром – в почках, медь – в желудочно-кишечном тракте, ртуть – в центральной нервной системе, цинк – в желудке, двигательном аппарате, мышьяк – в почках, печени, легких, сердечно-сосудистой системе, селен – в кишечнике, печени, почках, бериллий – в органах кроветворения, нервной системе. Избыток солей кальция в воде приводит к нарушению обменных процессов в организме, атеросклерозу, мочекаменной болезни.

Известно также, что хлоридно-сульфатные воды приводят к нарушениям в системе пищеварения, различным гинекологическим заболеваниям.

Органолептические свойства питьевой воды

Косвенное неблагоприятное влияние на качество питьевой воды оказывают те или иные примеси, ухудшая органолептические свойства воды:

1) мутность;

2) цветность;

3) наличие неприятного запаха и вкуса.

Установлено, что даже небольшие изменения органолептических свойств воды снижают секрецию желудочного сока; приятные вкусовые ощущения повышают остроту зрения и частоту сокращений сердца, неприятные – понижают.

Цветность питьевой воды обусловлена содержанием органических и неорганических веществ природного и техногенного генеза (гуминовых и фульвокислот, трехвалентного железа, марганца и др.).

Длительное время гигиеническое значение цветности питьевой воды основывалось только на эстетических соображениях без учета возможного неблагоприятного влияния на здоровье населения. Согласно ГОСТу цветность по шкале должна быть не более 20°.

В последние годы выявлена достоверная зависимость между показателями остаточной цветности питьевой воды и содержанием побочных продуктов хлорирования, представляющим определенный риск здоровью населения.

В настоящее время доказана реальная возможность образования хлорпроизводных соединений, особенно хлороформа, от 5,0 до 12,0 ПДК в весенне-летний период года, сопровождаемый обычно увеличением цветности питьевой воды.

Считается, что высокая цветность воды (от 45 до 180°) является предпосылкой образования в ней после хлорирования хлоропроизводных соединений, обладающих канцерогенным и мутагенным эффектом.

Изучение общей смертности от онкологических заболеваний всех локализаций показало, что наиболее высокие интенсивные показатели за все эти годы наблюдения отмечаются в городах, в которых население пользуется питьевой водой с наибольшей цветностью до 180°. Установлена прямая положительная достоверная корреляция с высоким коэффициентом (r = 0,96) между показателями онкологической смертности и цветностью питьевой воды.

Исследованиями репродуктивной функции у женщин установлено наибольшее число нарушений течения беременности, родов и патологии у женщин городов, употребляющих для питьевых целей также хлорированную воду с высокой остаточной цветностью 45–190°.

К наиболее информативным показателям, свидетельствующим о связи обнаруженной патологии беременности с качеством питьевой воды, следует отнести количество спонтанных абортов. В городах с высокой цветностью питьевой воды число спонтанных абортов у женщин статистически достоверно отличается от данных контрольных городов.

Между показателями цветности и числом самопроизвольных абортов установлена прямая положительная связь с коэффициентом на уровне 0,78, что, вероятно, обусловлено повышенной чувствительностью женщин во время беременности к употреблению питьевой воды, содержащей комплекс загрязняющих веществ, в первую очередь хлорпроизводных соединений.

Кроме того, зарегистрировано превышение более чем в 2 раза по сравнению с контролем частоты хромосомных нарушений на основе микроядерного теста у контингентов детей с мультифакторной патологией.

Полученные данные свидетельствуют о необходимости обеспечения населения питьевой водой при централизованном водоснабжении с цветностью, не превышающей гигиенический норматив – 20°, с целью снижения канцерогенного и мутагенного риска здоровью населения за счет побочных продуктов хлорирования воды.

Эпидемиологическое значение воды

Отмечая положительное физиологическое и гигиеническое значение воды, не следует забывать, что с водой в организм человека могут попадать возбудители целого ряда инфекционных заболеваний, а также токсичные химические и радиоактивные вещества, приводящие к интоксикации или даже облучению человека.

Природные воды могут загрязняться патогенными микроорганизмами в результате попадания в них бытовых фекальных сточных вод. При нарушении санитарных требований в процессе очистки и обеззараживания воды может возникнуть опасность водных эпидемий. Легко могут происходить загрязнение и микробное обсеменение воды при децентрализованном водоснабжении. Возможно заражение при купании в сильно загрязненных водоемах. Распространению возбудителей заболеваний водным путем благоприятствует способность ряда микроорганизмов довольно продолжительное время сохранять свою жизнеспособность в воде. Среди патогенных организмов чаще других обнаруживаются сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, энтеропатогенные бактерии, пастереллы, вибрионы, микобактерии, а также энтеровирусы.

Эпидемические вспышки возникают не только при непосредственном употреблении для питья загрязненной воды, но и при ее использовании на бытовые нужды, когда зараженная вода расходуется для приготовления пищи, мытья посуды, оборудования и рук. Через воду могут передаваться холера, брюшной тиф, паратифы, дизентерия, болезнь Васильева – Вейля (иктеро-геморрагический лептоспироз), водная лихорадка (безжелтушный лептоспироз), туляремия, бруцеллез, вирусный гепатит, полиомиелит, лихорадка Ку, туберкулез, сибирская язва и др.

По имеющимся данным ВОЗ около 800 000 000 человек ежегодно страдают от болезней, передаваемых через воду. Потребление непригодной воды и отсутствие элементарных санитарных условий служат причинами ежегодной гибели около 25 000 000 человек. Это дало основание назвать проблему гигиены водоснабжения, т. е. снабжения доброкачественной водой в достаточном количестве, проблемой первостепенной важности.