Глава II. Гигиена воды и водоснабжения населенных мест (Проф. Р. Д. Габович)

Гигиеническое значение воды

Вода является одним из важнейших элементов внешней среды, необходимым для жизни человека, животных и растений. Вода участвует в образовании структурных элементов тела человека. Общее содержание воды в человеческом организме составляет около 65% его веса.

Велико значение воды как растворителя - физико-химические процессы в организме протекают в водных растворах, а ткани тела представляют собой водно-коллоидные системы. Вода является участником процессов окисления, гидролиза и других реакций межуточного обмена, процессов пищеварения. Вода входит в состав секретов и экскретов организма. Вода участвует в транспортировании элементов питания и продуктов обмена по организму. Испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, она принимает участие в процессах терморегуляции.

Резорбция потребленной воды начинается еще в желудке, но главная масса ее всасывается в кишечнике.

Участвуя в обмене веществ, вода непрерывно выделяется из человеческого организма через почки, легкие, кишечник и кожу. С мочой и испражнениями из организма выделяется 1-1,5 л воды в сутки, легкими в виде водяных паров удаляется около 0,5 л, кожей и потовыми железами, в зависимости от метеорологических условий и выполняемой работы, - от 0,5 до 10 л.

Всего в условиях комнатной температуры при работе средней тяжести организм взрослого человека расходует около 2,5-3 л воды в сутки. При тяжелой физической работе, в условиях жаркого климата или в горячих цехах потеря воды организмом за счет усиленного потоотделения может возрасти до 8-10 л в сутки.

Человеческий организм плохо переносит обезвоживание. Потеря 1-1,5 л воды уже вызывает необходимость восстановления водного баланса, сигналом чего является ощущение жажды, зависящее от возбуждения "питьевого" центра, т. е. тех отделов центральной нервной системы, которые участвуют в регуляции пополнения водных ресурсов организма.

Если потери воды не восполняются, то в результате нарушений физиологических процессов ухудшается самочувствие, падает работоспособность, а при высокой температуре воздуха нарушается терморегуляция и может наступить перегрев организма.

Потеря воды в количестве 10% веса тела приводит к заметному нарушению обмена веществ, потеря в количестве 15-20% при температуре воздуха выше 30° является уже смертельной, а потеря в количестве 25% смертельна и при более низких температурах воздуха (Э. Адольф).

Суточные потребности человеческого организма в воде покрываются:

1) введением жидкостей: питьевой воды, чая и других напитков, жидких блюд (1-1,5 л);

2) водой, содержащейся в пищевых продуктах (1-1,2 л);

3) водой, образующейся в тканях при окислении пищевых веществ (0,3-0,4 л).

Кроме удовлетворения физиологических потребностей, значительно большие количества воды расходуются на гигиенические, хозяйственнобытовые и производственные нужды. Вода необходима для поддержания чистоты тела и стирки белья, приготовления пищи и мытья посуды, уборки жилых и общественных зданий, поливки улиц, площадей, зеленых насаждений и других целей.

Вода является важным фактором для закаливания организма и физической тренировки. Водный спорт в открытых водоемах и плавательных бассейнах представляет собой массовый вид физкультуры и ценное оздоровительное мероприятие.

Все сказанное делает понятным, почему улучшение культурных и гигиенических условий жизни тесно связано с ростом потребления воды на душу населения, которое в современных благоустроенных городах составляет 150-500 л и более в сутки. Вода может выполнить свою гигиеническую роль лишь в том случае, если она обладает необходимым качеством. С гигиенической точки зрения под качеством воды понимается совокупность свойств, определяющих ее пригодность для удовлетворения физиологических, гигиенических и хозяйственно-бытовых потребностей людей.

Качество воды определяется ее органолептическими (в том числе и физическими) свойствами, химическим составом и характером микрофлоры.

Органолептические свойства воды характеризуются комплексом таких показателей, как прозрачность, цвет, вкус, запах и температура. Встречаются воды с плохими органолептическими свойствами: мутные, цветные, с неприятным запахом и привкусом. Вода с плохими органолептическими свойствами неприятна для питья, хуже утоляет жажду, вызывает у человека представление о ее непригодности. Люди отказываются от употребления для питья такой воды, даже если она не опасна для здоровья, предпочитая органолептически хорошую воду из источников, подчас опасных в эпидемическом отношении.

Химический состав воды. Природные воды значительно разнятся между собой по химическому составу и степени минерализации. Общее содержание растворенных солей в большинстве природных вод находится в пределах от нескольких десятков до 1000 мг/л (пресные воды) однако в СССР имеется немало районов в Донбассе, Казахстане, Северном Кавказе, Западной Сибири, Приволжье и других местах, где доступные для использования воды отличаются высоким содержанием растворенных солей, достигающим 3000-5000 мг/л.

Солевой состав природных вод представлен преимущественно катионами Ca, Mg, Na, K, Fe и анионами HCO₃, Cl, SO₄, NO₃.

Человек получает с пищей в сутки до 20 г минеральных веществ, среди которых перечисленные соединения находятся в значительно большем количестве, чем их поступает с питьевой водой. При пользовании пресными водами организм человека получает с ними всего до 2-5% минеральных солей от того количества, которое содержится в пищевом рационе, поэтому физиологическое значение солевого состава воды обычно невелико.

При использовании высокоминерализованных вод с ними в организм уже поступает до 10-30% (а по отдельным компонентам солевого состава еще больше) минеральных солей от количества их в пищевом рационе.

Вода, содержащая минеральных солей более 1000 мг/л, может иметь неприятный вкус (соленый, горько-соленый, вяжущий), ухудшать секрецию и повышать моторную функцию желудка и кишечника, отрицательно сказываться на усвоении пищевых веществ и вызывать диспепсические явления. Жесткие воды, содержащие много солей кальция и магния, мало пригодны для хозяйственно-бытовых потребностей.

Особенно сильно действие высокоминерализованных вод сказывается на лицах, не привыкших пользоваться такой водой. Наряду с этим отмечено, что лица, постоянно проживающие в местностях, лишенных пресной воды, в известной мере адаптируются к воде, содержащей до 1500-1700 мг солей в 1 л (С. М. Драчев). У коренного населения не отмечается заметных физиологических или биохимических отклонений от нормы и не регистрируется повышение заболеваемости.

Из ранее перечисленных соединений, входящих в состав природных вод, выраженными токсическими свойствами обладают нитраты (анион NO₃). Начиная с 1945 г. в ряде зарубежных стран описаны специфические заболевания (диспепсические явления, резкая одышка, тахикардия, цианоз) детей раннего грудного возраста, находившихся на искусственном вскармливании питательными смесями, для приготовления и разбавления которых применялась вода, богатая нитратами (выше 40 мг/л). К 1960 г. в США и других странах было описано уже свыше 700 случаев заболевания грудных детей водно-нитратной метгемоглобинемией (10% из которых закончились смертью). При этом заболевании в крови заболевших обнаруживается значительный процент метгемоглобина. Нитраты, как известно, не принадлежат к числу метгемоглобинообразователей, но у грудных детей при поступлении в желудочно-кишечный тракт с водой они в результате деятельности кишечной микрофлоры восстанавливаются в нитриты, которые, всасываясь, блокируют гемоглобин крови вследствие образования метгемоглобина. Опасность для жизни наступает в том случае, если содержание метгемоглобина в крови превышает 50%. Чем меньше возраст грудных детей, тем тяжелее протекает заболевание. Это объясняют тем, что у них полностью или частично отсутствует метгемоглобиновая редуктаза в эритроцитах. Восстановлению нитратов в желудочно-кишечном тракте способствует пониженная кислотность желудочного сока, часто наблюдающаяся у грудных детей, особенно страдающих диспепсией. Поэтому водно-нитратная метгемоглобинемия часто развивается на фоне диспепсии и это намного затрудняет диагностику.

У детей старшего возраста и взрослых восстановление нитратов и образование метгемоглобина происходят лишь в небольших количествах. Это не влияет существенно на состояние здоровых людей, однако у лиц, страдающих выраженной анемией или сердечно-сосудистыми заболеваниями, может усилить явления гипоксии.

В настоящее время значительно повысился интерес к изучению содержащихся в воде микроэлементов: фтора, йода, стронция, селена, кобальта, марганца, молибдена и др. Это объясняется тем, что количество микроэлементов в суточном рационе воды иногда значительно превышает поступление их с пищевыми продуктами.

Созданное выдающимся советским геохимиком В. И. Вернадским учение о микроэлементах показало, что многие из них существенно влияют на обмен веществ в организме, являясь катализаторами биохимических процессов.

Каждый микроэлемент проявляет в организме полезное действие в определенных количественных пределах; как превышение этого предела, так и его недостаточность отрицательно влияют на организм.

Рис. 15. Тяжелый флюороз зубов (пигментные эрозии на эмали)

Так, увеличение содержания некоторых микроэлементов в воде сверх определенных пределов может привести к геохимическим эндемиям. К числу наиболее распространенных на земном шаре геохимических эндемий водного происхождения принадлежит флюороз, вызываемый высоким (свыше 1-1,5 мг/л) содержанием в воде фтора (рис. 15). Наряду с этим в населенных пунктах с малым содержанием фтора в питьевой воде (ниже 0,5 мг/л) наблюдается повышенная в 2-4 раза заболеваемость кариесом зубов (Р. Д. Габович) (рис. 16).

Рис. 16. Зависимость между содержанием фтор-иона в воде и заболеваемостью детей в возрасте 12-14 лет кариесом зубов в процентах (по данным Р. Д. Габовича, обследовавшего около 20 000 детей в УССР)

В районах, эндемичных по зобной болезни, вызываемой недостаточным поступлением в организм йода с пищей, использование водоисточников с большим содержанием йода в воде - 30-100 мкг/л - может способствовать ослаблению или прекращению эндемии.

Наблюдались случаи заболеваний эндемического характера среди населения или животных в местностях залегания рудных ископаемых, которые были вызваны высоким содержанием свинца, мышьяка, ртути или других микроэлементов в подземных водах этих районов.

Спуск неочищенных промышленных сточных вод также может привести к появлению токсических концентраций мышьяка, свинца, хрома и других вредных примесей в воде открытых водоемов.

В связи с широким применением пестицидов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и лесонасаждений возможно поступление стойких во внешней среде ядохимикатов (ДДТ, гексахлоран и др.) в воду открытых водоемов или грунтовые воды.

В последние годы все большее внимание уделяется изучению радиоактивности природных вод и ее гигиенического значения.

Особенности влияния на организм питьевых вод с разной радиоактивностью до сих пор изучены недостаточно. Тем не менее имеются основания полагать, что использование для внутреннего употребления вод с повышенной радиоактивностью может привести к неблагоприятным генетическим последствиям (учащение случаев врожденных уродств), увеличению заболеваемости злокачественными новообразованиями, заболеваниям крови и т. д.

Эпидемиологическое значение воды. Рассматривая влияние качества воды на здоровье населения, необходимо особо подчеркнуть эпидемиологическое значение воды. Вода всегда являлась одним из важных факторов передачи многих инфекционных заболеваний.

Кишечные инфекции, передающиеся водным путем (холера, брюшной тиф, паратифы, бактериальная и амебная дизентерия, острые энтериты инфекционного характера), еще в XIX веке являлись для людей настоящим бедствием, обрушиваясь жестокими эпидемиями и унося тысячи человеческих жизней.

Развитие медицинской науки и цивилизация спасли человечество от опустошительных эпидемий, однако свою вахту медики несут неотступно, оберегая здоровье населения.

Возбудители перечисленных заболеваний заражают воду, попадая в нее с выделениями людей и с бытовыми сточными водами населенных пунктов. В силу наличия скрытых бацилловыделителей патогенные микроорганизмы присутствуют в бытовых сточных водах даже в межэпидемический период. Особенно опасны в этом отношении сточные воды больниц. Причиной заражения воды могут быть также судоходство,, сброс нечистот в водоемы, загрязнение нечистотами берегов, массовые купания, стирка белья в небольшом водоеме, просачивание в подземные воды нечистот из выгребов уборных, занос патогенных микроорганизмов, загрязненными ведрами в колодцы и т. д. Путем экспериментальных исследований установлено, что при благоприятных условиях возбудители кишечных инфекций могут выживать в воде открытых водоемов, и колодцев до нескольких месяцев, хотя в большинстве случаев массовая гибель их происходит в течение двух недель.

Сравнительно недавно, когда спуск сточных вод еще производился без соблюдения санитарных правил, зачастую в участок водоема, расположенный выше заборных устройств водопроводов (а вода в последних: не очищалась и не обеззараживалась), нередко в крупных городах (Лондов, Гамбург, Париж, Детройт, Петербург, Харьков и др.) возникали водные эпидемии холеры и брюшного тифа, уносившие многие тысячи жизней.

Типичным примером внезапно возникающей и быстро распространяющейся водной эпидемии является эпидемия брюшного тифа, наблюдавшаяся в 1926 г. в Ростове-на-Дону, развившаяся в результате аварийного прорыва канализационных вод в водопроводную систему. В первые дни после прорыва вследствие короткого инкубационного периода появились заболевания острым инфекционным энтеритом, а затем начались заболевания брюшным тифом, давшие свыше 2000 случаев в течение месяца. После ликвидации повреждения канализационных труб и проведения дезинфекции сети число заболеваний брюшным тифом резко упало, хотя отдельные заболевания, уже неводного происхождения, наблюдались еще некоторое время.

Водные эпидемии кишечных инфекций могут возникать в сельских населенных местах при использовании для питья воды из открытых водоемов или неблагоустроенных колодцев.

Данные последних лет говорят об участившейся регистрации водных вспышек дизентерии, этиологическим фактором которой почти исключительно были бактерии Крузе - Зонне и Флекснера, лучше выживающие во внешней среде. Так, в США в период с 1938 по 1948 г. описано 35 водных эпидемий дизентерии, из которых 17 (с 7000 заболевших) имели место в условиях централизованного водоснабжения. Полагают, что вода, содержащая энтеропатогенные серотипы кишечной палочки, является причиной возникновения у грудных детей острых энтеритов, которые нередко носят характер водных эпидемий (С. Н. Черкинский).

Описаны водные эпидемии вирусных инфекций: инфекционного гепатита, полиомиелита и аденовирусных заболеваний. Из них наибольшее распространение имеют водные эпидемии инфекционного гепатита, описанные в США, Франции, Италии, Швеции, СССР и других странах. Висванатган описал крупную вспышку эпидемического гепатита в Дели (Индия). Эпидемия, начавшаяся в первых числах декабря 1955 г., закончилась в конце января 1956 г. За это время заболело 29 300 человек желтушными и около 70 000 безжелтушными формами этой болезни (рис. 17). Вспышка возникла в результате попадания в водопроводную сеть сточных вод.

Рис. 17. Ежедневная заболеваемость эпидемическим гепатитом в период эпидемии в Дели с ноября 1955 г. по февраль 1956 г. (данные Висванатгана)

Среди зоонозов, для которых возможен водный путь передачи, следует назвать лептоспирозы, туляремию, бруцеллез и лихорадку Ку. Водный путь является весьма частым в передаче безжелтушного и желтушного лептоспирозов. Лептоспиры попадают в водоем с мочой грызунов, свиней и крупного рогатого скота. Заболевания чаще возникают при использовании для питья воды из открытых водоемов (пруды, арыки, оросительные каналы), а также при контакте с ней во время купания или стирки белья, так как лептоспиры проникают в организм через слизистые оболочки и микроповреждения в коже. Известна водная вспышка лептоспироза, причиной которой была недостаточно обеззараженная вода сельского речного водопровода. В 0,5 км выше места забора воды водопроводом в реку спускались без очистки сточные воды крупного свиноводческого хозяйства, в котором среди животных имелись заболевания лептоспирозом. Описаны и колодезные вспышки лептоспироза.

Из других зоонозов в сельских местностях наблюдались водные вспышки туляремии при использовании воды колодцев, ручьев или прудов во время эпизоотии туляремии. Возбудители туляремии попадают в воду с выделениями больных грызунов или при контакте воды с мацерированными трупами погибших от туляремии крыс. Известны случаи заболевания бруцеллезом при употреблении воды из плохо оборудованных колодцев, в которые проникали атмосферные осадки, стекавшие с территории животноводческих ферм.

Вода может быть фактором передачи эпидемического вирусного конъюнктивита (бассейны для плавания, пруды).

Кроме патогенных микробов, с загрязненной водой в организм человека могут проникать цисты лямблий, яйца аскариды и власоглава, личинки анкилостомы, церкарии печеночной двуустки, а также микрофилярии ришты и церкарии шистозом, вызывающие широко распространенные в тропической Африке, Индии и других жарких странах заболевания дракункулезом и шистозоматозом. Водный путь передачи перечисленных глистных инвазий возможен при использовании для питья и обмывания овощей воды из открытых мелких загрязненных водоемов и при купании в них.

Из всего изложенного вытекает, что снабжение достаточным количеством доброкачественной воды является важнейшим оздоровительным мероприятием и одним из основных элементов благоустройства населенных мест. Поэтому в Советском Союзе большое внимание уделяется водоснабжению городов, рабочих поселков и сел.

Советское правительство издало ряд важнейших постановлений о санитарной охране водоемов от загрязнений, а также узаконило обязательное участие органов здравоохранения в проведении предупредительного санитарного надзора, включающего выбор водоисточников, рассмотрение проектов водопроводов, разработку мероприятий по санитарной охране их, выбор методов улучшения качества воды и пр. На органы здравоохранения возложен и текущий санитарный надзор за эксплуатацией источников водоснабжения и водопроводов.

Для квалифицированного проведения предупредительного и текущего санитарного надзора требовалась научная разработка многих проблем по гигиене воды и водоснабжению населенных мест.

Результаты многочисленных экспериментальных исследований советских гигиенистов и изучение заболеваемости населения позволили установить влияние отдельных составных частей природных вод и примесей к ним на здоровье человека и разные виды водоиспользования. На основе этих исследований разработаны гигиенические нормативы качества питьевой воды, которые завершились утверждением ГОСТ на качество воды хозяйственно-питьевых водопроводов. Разработаны основы санитарной оценки источников водоснабжения и ГОСТ на выбор источников для централизованного водоснабжения. Много работ было посвящено выбору лучших с гигиенической точки зрения методов улучшения качества питьевой воды и изучению санитарного режима водоемов. Изучались гигиенические вопросы, связанные с постройкой и эксплуатацией водопроводов, в том числе сельских.

Успехи гигиенической науки и санитарной практики в области водоснабжения показали, что в современных условиях вполне могут быть предупреждены инфекционные и неинфекционные заболевания водного происхождения.