Роль воды для организма человека и его жизнеобеспечения

Известно, что все живые организмы вышли из воды. Без нее немыслима жизнь и сейчас. Растения и животные на 60-75% состоят из воды. Потеря или даже недостаток ее грозят им гибелью. Тело человека на две трети состоит из воды, хотя ее количество существенно изменяется с возрастом. Так, тело эмбриона (в зависимости от возраста)– на 85-97% состоит из воды, новорожденного организма – на 70-75%, тело взрослого человека – на 60-65%, а к старости запасы воды в организме еще более снижаются. Многие ученые считают, что одной из причин старения человека является снижение способности коллоидов, особенно белков, связывать воду.

Количество воды, содержащейся в органах и тканях взрослого человека, носит почти постоянный характер и выражается в цифрах следующим образом: в коре больших полушарий головного мозга - 83,3%, в соединительной ткани - 80%, в почках - 82%, в коже - 72%, в крови - 79,3%, в жировой ткани - 29%, в скелете - 22%, в зубной эмали - 0,2%, (рис. 4.9).

Водный обмен в организме протекает с большой интенсивностью. Даже при умеренной температуре окружающей среды и небольшой физической нагрузке взрослый человек выделяет примерно 2-2,5 литра воды, в том числе с мочой - около 1400 мл в сутки, в виде водяных паров в выдыхаемом воздухе - около 400 мл, с поверхности кожи в виде пота - около 500 мл и с каловыми массами - около 200 мл.

Рисунок 4.9. Содержание воды в некоторых органах и тканях взрослого человека

При повышении температуры и интенсивном физическом труде потери воды, особенно в виде пота, существенно возрастают. В некоторых случаях количество выделяемого за сутки пота может достигать 6 и даже 10 литров.

В норме между количеством потребляемой и выделяемой воды должно существовать строгое равновесие. И если у взрослого человека потребность в воде в сутки составляет около 40 граммов на килограмм (г/кг) массы тела, у детей грудного возраста она значительно выше - 120-150 г/кг. Выделяя в сутки 2-2,5 литра жидкости, человек должен столько же и потреблять.

Количество потребляемой воды складывается из следующих величин: вода питьевая (чай, компот, кофе и т. п.) - 800-1000 мл; супы - 450-500 мл; вода, содержащаяся в твердых продуктах - 700 мл; вода, образующаяся в самом организме, - 300-400 мл (эндогенная вода). Эндогенная вода образуется благодаря биологическому окислению различных веществ. Например, при окислении 100 г жиров освобождается 107 мл воды, 100 г углеводов - 55 мл воды, 100 г белков - 41 мл воды.

В различных живых организмах происходит процесс обновления воды. В кактусах, например, полностью вода обновляется в течение 28 лет, у человека – одного месяца, у черепахи – одного года, у верблюда – трех месяцев. Без воды человек может прожить три дня, в то время как без пищи – 30–50 дней.

Полное голодание человеком, но при условии потребления воды переносится в течение 40-45 дней. Потеря веса тела при этом может достигать 40%.

Потеря 1,0-1,5 л воды уже вызывает необходимость восстановления водного баланса. Если человек теряет 6-8% от массы тела за счет дефицита воды, температура тела у него повышается, дыхание становится учащенным, частота сердечных сокращений возрастает, вязкость крови увеличивается, кожные покровы краснеют, появляются мышечная слабость, вялость, головная боль, головокружение. Кожа становится дряблой, мышечный тонус значительно снижается.

При потере 10% от массы тела за счет дефицита воды клиническая картина резко ухудшается: глазные яблоки западают, на коже образуются трещины, наблюдается потемнение сознания. Эти явления могут стать необратимыми, если теряется 15-20% жидкости при температуре 30°С. Потеря же 25% жидкости смертельна для человека.

Болезненные явления могут наступить и в том случае, если человек выпивает излишнее количество воды. Развивается картина водной интоксикации, выражающаяся в слюнотечении, тошноте, рвоте, усиленном мочеотделении. Возникают мышечная слабость, судороги, головные боли. Как видно из изложенного, любая крайность в потреблении воды может нанести вред здоровью, иногда непоправимый. Вот почему необходимо соблюдать питьевой режим.

В зависимости от климата суточная потребность человека в воде составляет 2,5–6 л. Если суточную потребность в воде человека принять равную 2,5 л, а продолжительность жизни – 70 лет, то количество поглощенной воды составляет ~60 тыс. л. Вода – это единственное богатство нашей планеты, которое не имеет заменителей.

В живых организмах вода выполняет следующие функции:

1. Водная среда объединяет все части организма, начиная от молекул в клетках и кончая тканями и органами, в единое целое.

2. Вода – важнейший растворитель и важнейшая среда для биохимических реакций.

3. Вода транспортирует питательные вещества по организму и выводит продукты жизнедеятельности из клеток.

4. Вода участвует в упорядочении структур в клетках. Она входит в состав молекул белков, определяя их конформацию. Удаление воды из белков высаливанием или с помощью спирта приводит к их коагуляции и выпадению в осадок. В поддержании структур гидрофобных участков белковых молекул и липопротеинов, возможно, существенна роль структурированной воды.

5. Вода – метаболит и непосредственный компонент биохимических процессов. Так, при фотосинтезе вода является донором электронов. При дыхании, например, в цикле Кребса, вода принимает участие в окислительных процессах. Вода необходима для гидролиза и для многих процессов синтеза.

6. Вода – терморегулирующий фактор. Она защищает ткани от резких колебаний температуры благодаря высокой теплоемкости и большой удельной теплоте парообразования.

7. Вода – хороший амортизатор при механических воздействиях на организм.

8. Благодаря явлениям осмоса и тургора вода обеспечивает упругое состояние клеток и тканей живых организмов.

9. Уникальность роли воды, согласно существующим представлениям, проявляется не только в том, что вода служит специфической средой для прохождения биологических реакций, но и в том, что она непосредственно воздействует на формирование и стабилизацию нативной структуры макромолекул биополимеров, биологических мембран и различных более сложных надмолекулярных образований.

10. Предполагается также, что вода непосредственно влияет и на эффективность биологических реакций, причем результирующее изменение конформации белков и свободной энергии системы связано с одновременным изменением структуры и водного компонента (изменением состояния воды).

Вода играет большую роль в жизнеобеспечении человека.

Главная цель водного хозяйства заключается в обеспечении качественной водой населения и хозяйственного комплекса, в создании благоприятных условий для функционирования всех отраслей экономики.

Благодаря своим свойствам вода является непременным участником всех технологических процессов; без нее невозможна работа промышленности, транспорта, сельского хозяйства. Вода – наиболее надежный и дешевый теплоноситель: ею греют, но ею же охлаждают. Вода – источник энергии и переносчик грузов. Незаменима вода и в быту: без нее немыслимы приготовление пищи, личная гигиена, отдых.

Для промышленности вода является столь же необходимой, как уголь, медь, железо и другие природные ресурсы. Для выплавки 1 т чугуна и получения из нее стали и проката расходуется около 300 м³ воды, 1 т меди – 500 м³, на производство 1 т никеля необходимо 4000 м³ воды. Если ежегодное мировое потребление минеральных ресурсов составляет 7-9 млрд. т, то воды расходуется 7-8 млрд. т ежесуточно.

В зависимости от вида целевого назначения воды ее применение в течение уже многих лет было принято подразделять на водопользование и водопотребление.

При водопользовании вода, оставаясь в водоемах и водотоках, является средой или механическим источником энергии. Основными водопользователями являются: водный транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, гидроэнергетика.

Водопотребление связано с забором воды из водоемов и водотоков. Круг водопотребителей очень широк – это промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовые организации, предприятия общественных производств, железнодорожный транспорт и т.д. Водопотребление от водопользования отличается не только безвозвратным изъятием части воды, но и загрязнением природных вод возвратными стоками.

Вместе с тем, следует отметить, что наряду с широким использованием в обиходе понятий «водопользование» и «водопотребление», в современной профессиональной терминологии в последние годы чаще используется обобщенное понятие «водопользование», под которым понимаются все виды отношений к воде, водоемам, водоисточникам.

Согласно Водному кодексу Республики Казахстан по способу использования водных объектов водопользованиеподразделяется на:

1) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов при условии возврата воды в водные объекты;

2) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов без возврата воды в водные объекты;

3) водопользование без забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов.

Вводные объекты используются:

· для хозяйственно-питьевых нужд населения;

· в коммунально-бытовом хозяйстве;

· для лечебных, курортных и оздоровительных целей;

· в сельскохозяйственном производстве (без орошения);

· для орошения;

· в различных отраслях промышленности;

· в гидроэнергетике;

· для нужд водного транспорта и лесосплава;

· в рыбном хозяйстве;

· для сброса сточных вод;

· для природоохранных нужд;

· в санитарных целях;

· для прочих нужд.

Таким образом, вода широко используется в быту, промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и т.д. Подсчитано, что если город потребляет в день 600 тыс. м³, то он дает около 500 тыс. м³ сточных вод.

Сточные воды – это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека. Водоотведение – технологический процесс, обеспечивающий прием сточных вод с последующей подачей их на очистные сооружения канализации.

В зависимости от условий образования сточные воды делятся на:

- бытовые;

- атмосферные;

- промышленные;

- сельскохозяйственные.

Степень влияния сточных вод на водоем зависит от характера сбрасываемых загрязнителей, их количественного соотношения. Сама по себе сточная неразведённая вода всегда имеет выраженный токсический эффект, который отрицательно сказывается на здоровье людей, и может послужить причиной возникновения различного рода как инфекционных, так и неинфекционных заболеваний. Попадая в организм людей с питьевой водой, многие ядовитые металлы и их органические соединения, например, свинец, мышьяк, кадмий, ртуть, содержащиеся в сточных водах предприятий, могут вызвать отравление людей, преимущественно хроническое.

Таким образом, все существующие виды загрязнений, какие бы они ни были, оставляют свой отпечаток на состоянии здоровья человека, животных, на развитии организмов и этим подчеркивают опасность загрязнения.