Гигиеническое значение воды

Гигиеническое значение воды определяется прежде всего физиологичес­кой потребностью в ней человека.

Вода, как воздух и пища, является тем элементом внешней среды, без ко­торого невозможна жизнь. Человек без воды может прожить всего 5—-6 сут. Это объясняется тем, что тело человека в среднем на 65% состоит из воды.

К тому же, чем моложе человек, тем выше относительная плотность воды в его организме: 6-недельный эмбрион человека на 95% состоит из воды, а у ново-

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

рожденных ее количество составляет 75% массы тела. К 50 годам вода состав­ляет 60%. Основая часть воды (70%) сосредоточена внутри клетки, а 30% — это внеклеточная вода, в составе крови и лимфы (7%) и межтканевой (интерстици-алъной) жидкости (23%). Содержание воды в разных тканях организма не одина­ково: в костной ткани оно составляет 20% массы, в мышечной — 75%, в соедини­тельной — 80%, в плазме крови — 92%, стекловидном теле — 99%.

В организме лишь незначительная часть воды находится в свободном состо­янии. Пластическая функция воды обусловлена тем, что большее ее количество является компонентом макромолекулярных комплексов белков, углеводов и жиров и образует с ними желеподобные клеточные и внеклеточные структуры. В них каждая коллоидная частица благодаря определенным размерам и заряду притяги­вает к себе молекулы воды, обусловливая структурирование воды, подобное крис­таллической решетке и напоминающее лед. Именно поэтому многие клетки пере­носят замораживание без повреждений.

Физиологическое значение воды.Вода играет в организме человека важ­ную роль. Без воды не происходит ни один биохимический, физиологический и физико-химический процесс обмена веществ и энергии, невозможны пи­щеварение, дыхание, анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция), синтез белков, жиров, углеводов из чужеродных белков, жиров, углеводов пи­щевых продуктов. Такая роль воды обусловлена тем, что она является универ­сальным растворителем, в котором газообразные, жидкие и твердые неоргани­ческие вещества создают молекулярные или ионные растворы, а органические вещества находятся преимущественно в молекулярном и коллоидном состоя­нии. Именно поэтому она принимает непосредственное или косвенное учас­тие практически во всех жизненно важных процессах: всасывании, транспор­те, расщеплении, окислении, гидролизе, синтезе, осмосе, диффузии, резорбции, фильтрации, выведении и др.

С помощью воды в клетки организма поступают пластические вещества, био­логически активные соединения, энергетические материалы, выводятся продук­ты обмена. Вода способствует сохранению коллоидального состояния живой плазмы. Вода и растворенные в ней минеральные соли поддерживают важнейшую биологическую константу организма — осмотическое давление крови и тканей. В водной среде создаются необходимые уровни щелочности, кислотности, гидро-ксильных и водородных ионов. Вода обеспечивает кислотно-основное состояние в организме, а это влияет на скорость и направление биохимических реакций. При­нимает участие в процессах гидролиза жиров, углеводов, гидролитического и оки­слительного дезаминирования аминокислот и в других реакциях. Вода — основной аккумулятор тепла, которое образуется в организме в процессе экзотермических биохимических реакций обмена веществ.

Кроме того, испаряясь с поверхности кожи и слизистых оболочек органов дыхания, вода принимает участие в процессах теплоотдачи, т. е. в поддержа­нии температурного гомеостаза. Во время испарения 1 г влаги организм теряет 2,43 кДж (0,6 ккал) тепла.

Потребность организма в воде удовлетворяется за счет питьевой воды, на­питков и продуктов питания, особенно растительного происхождения. Физио­логическая суточная потребность взрослого человека в воде (при отсутствии

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

физических нагрузок) в регионах с умеренным климатом ориентировочно со­ставляет 1,5—3 л, или 90 л/мес, почти 1000 л/год и 60 000—70 000 л за 60— 70 лет жизни. Это так называемая экзогенная вода.

Определенное количество воды образуется в организме вследствие обмена ве­ществ. Например, при полном окислении 100 г жиров, 100 г углеводов и 100 г бел­ков вырабатывается соответственно 107, 55,5 и 41 г воды. Это так называемая эндогенная вода, ежедневно образующаяся в количестве 0,3 л.

Физиологическая норма потребления воды может колебаться в зависимос­ти от интенсивности обмена веществ, характера пищи, содержания в ней со­лей, мышечной работы, метеорологических и других условий. Доказано, что на 1 ккал энергозатрат организму необходимо 1 мл воды. То есть для человека, суточные энергозатраты которого составляют 3000 ккал, физиологическая по­требность в воде равна 3 л. С увеличением энергозатрат во время физических нагрузок повышается и потребность человека в воде. Особенно если тяжелый физический труд выполняют в условиях повышенной температуры, например в мартеновских цехах, на доменном производстве, на поле в жару. Тогда пот­ребность в питьевой воде может возрасти до 8—10 и даже 12 л/сут. Кроме то­го, потребность в воде изменяется при определенных патологических состоя­ниях. Например, она возрастает при сахарном и несахарном диабете, гиперпа-ратиреозе и т. п. В таком случае количество воды, употребляемое человеком в течение месяца, составляет 30 л, в течение года — 3600 л, за 60—70 лет — 216 000 л.

Поддержание водного баланса в организме человека предусматривает не только поступление и распределение воды, но и ее выведение. В состоянии по­коя вода выводится через почки — с мочой (почти 1,5 л/сут), легкие — в паро­образном состоянии (приблизительно 0,4 л), кишечник — с фекалиями (до 0,2 л). Потери воды с поверхности кожи, которые в значительной мере связаны с тер­морегуляцией, изменяются, но в среднем составляют 0,6 л. Таким образом, из организма человека в состояния покоя ежесуточно в среднем выводится 2,7 л воды (с колебаниями от 2,5 до 3,0 л). При некоторых патологических состоя­ниях и физической нагрузке выделение воды усиливается и соотношение пу­тей выведения, приведенное выше, изменяется. Например, при сахарном диа­бете усиливается выделение воды через почки — с мочой, при холере — через пищеварительный тракт, во время работы в горячих цехах — через кожу — с потом.

Человек остро реагирует на ограничение или полное прекращение поступ­ления воды в организм. Обезвоживание — чрезвычайно опасное состояние, при котором нарушается большинство физиологических функций организма. Боль­шие потери воды сопровождаются выделением значительного количества мак­ро- и микроэлементов, водорастворимых витаминов, что усугубляет негатив­ные последствия обезвоживания для здоровья и жизни человека.

В случае обезвоживания организма усиливаются процессы распада ткане­вых белков, жиров и углеводов, изменяются физико-химические константы крови и водно-электролитного обмена. В центральной нервной системе разви­ваются процессы торможения, нарушается деятельность эндокринной и сер-

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

дечно-сосудистой систем, ухудшается самочувствие, снижается трудоспособ­ность и т. п. Четкие клинические признаки обезвоживания появляются, если потери воды составляют 5—6% массы тела. При этом учащается дыхание, на­блюдаются покраснение кожи, сухость слизистых оболочек, снижение артери­ального давления, тахикардия, мышечная слабость, нарушение координации движения, парестезии, головная боль, головокружение. Потери воды, равные 10% массы тела, сопровождаются значительным нарушением функций орга­низма: повышается температура тела, заостряются черты лица, ухудшаются зрение и слух, кровообращение, возможен тромбоз сосудов, развивается ану­рия, нарушается психическое состояние, возникает головокружение, коллапс. Потеря воды на уровне 15—20% массы тела смертельна для человека при тем­пературе воздуха 30 °С, на уровне 25% — при температуре 20—25 °С.

Изложенное выше убедительно свидетельствует о том, что вода является одним из самых ценных даров природы. И нельзя не вспомнить выражение вос­хищения водой французского писателя Антуана де Сент-Экзюпери. Самолет героя его повести "Планета людей" потерпел катастрофу во время полета над пустыней, а сам летчик пережил предсмертную агонию от обезвоживания и, увидев живительную влагу, почувствовал невероятную радость: "Вода! В тебе нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать. Тобою наслажда­ешься, не зная, что это такое. Нельзя сказать, что ты нужна для жизни, ты — сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чув­ствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже распроща­лись. .. ты самое большое богатство на свете".

В то же время в случае употребления некачественной воды создается ре­альная опасность развития инфекционных и неинфекционных заболеваний. Статистика ВОЗ свидетельствует, что почти 3 млрд населения планеты пользу­ются недоброкачественной питьевой водой. Из более чем 2 тыс. болезней тех­ногенного происхождения 80% возникают вследствие употребления питьевой воды неудовлетворительного качества. По этой причине ежегодно 25% насе­ления мира рискуют заболеть, приблизительно каждый десятый житель плане­ты болеет, почти 4 млн детей и 18 млн взрослых умирают. Считается, что из 100 случаев онкологических заболеваний от 20 до 35 (особенно толстой кишки и мочевого пузыря) обусловлены употреблением хлорированной питьевой во­ды. Именно поэтому чрезвычайно важны гигиеническая роль воды и ее значе­ние для профилактики инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Состав природной воды.Вода является одним из загадочных явлений природы, без нее невозможна наша жизнь. И хотя люди издавна селились воз­ле источников, использовали воду для удовлетворения питьевых нужд, в бы­ту, в промышленности и сельском хозяйстве, знали о ее величайшей ценности, все-таки и поныне нет еще окончательного ответа на вопрос: "Что же это за феномен — вода?".

Из курса химии известно, что вода является простым соединением, кото­рое состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Обозначается формулой Н₂0 и имеет молекулярную массу 18. Результаты исследований, проведенных в последнее время, свидетельствуют, что вода имеет более слож-

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

ное строение, молекулы воды могут быть и тяжелыми, если в их состав входят изотопы водорода с атомной массой 2 и 3 (дейтерий и тритий) и кислорода с атомной массой 17 и 18. И хотя в природной воде количество более тяжелых атомов (нуклидов) по сравнению с обычными очень незначительно и относи­тельная плотность воды, состоящей из изотопов, невелика, этим обеспечивает­ся ее чрезвычайное разнообразие: ныне известно 42 разновидности. Кроме то­го, вода имеет сложное кристаллическое строение, то есть является структури­рованной. Каждая молекула воды в целом электрически нейтральна, но в ней существует перераспределение зарядов: та сторона, где размещен атом кисло­рода, более отрицательна, а та, где атомы водорода, — более положительна. Возникает так называемый дипольный момент. Две соседние молекулы притя­гиваются друг к другу за счет электростатических сил; между ними возникает водородная связь. При комнатной температуре каждая молекула воды образу­ет временные связи с 3—4 соседними молекулами. Формируется своеобразная кристаллическая решетка, в которой старые водородные связи постоянно раз­рушаются и одновременно возникают новые.

С физико-химической точки зрения природная вода представляет собой сложную дисперсную систему, в которой в качестве дисперсной среды высту­пает вода, а в качестве дисперсной фазы — газы, минеральные и органические вещества, живые организмы. Химические соединения в воде ведут себя по-ра­зному. Некоторые почти не растворяются, образуя взвешенные вещества, сус­пензии и эмульсии. Другие растворяются, но в различной степени. Среди ми­неральных солей наиболее растворимы хлориды, сульфаты и нитраты щелоч­ных и щелочноземельных металлов. Неорганические вещества (соли, кислоты, основания) способны в воде диссоциировать на катионы металлов (Na⁺, K⁺, Са²⁺, Mg²⁺) или водорода (Н+) и анионы кислотных остатков (CI", SO ²~, НСО ~, СО3), или гидроксильные анионы ОН", образуя ионные растворы. Простые органические соединения (мочевина, глюкоза и другие сахара), растворяясь в воде, находятся в виде молекулярных растворов. Сложные органические веще­ства (белки, углеводы, жиры) образуют коллоиды. В воде растворены некото­рые газообразные вещества: кислород (0₂), углерода диоксид (С0₂), сероводо­род (H₂S), водород (Н₂), азот (N₂), метан (СН₄) и др.

Кроме макроэлементов (натрия, калия, кальция, магния, азота, серы, фос­фора, хлора и т. п.) в воде обнаружено 65 микроэлементов¹ (железо, медь, цинк, марганец, кобальт, селен, молибден, фтор, йод и т. п.). Они содержатся

Микроэлементы — это химические элементы, которые содержатся в тканях человека, животных и растений в концентрациях 1:100 000 (или 0,001%, или 1 мг на 100 г массы) и менее. Среди микроэлементов различают эссенциальные, т. е. жизненно необходимые (железо, йод, медь, цинк, кобальт, селен, молибден, фтор, марганец, хром и т. п.), условно эссенциальные (мы­шьяк, бор, бром, литий, никель, кремний, ванадий и т. п.) и токсические (алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут, талий и т. п.). Эссенциальные микроэлементы (биомик­роэлементы) входят в состав биологически активных соединений: ферментов, гормонов, вита­минов, которые играют важную роль в процессах дыхания, обмена веществ, нейрогуморальной регуляции, иммунологической защиты, окислительно-восстановительного гомеостаза, крове­творения, размножения и т. п.).

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

также в тканях животных и растений в концентрациях, равных тысячным до­лям процента и меньше. Гигиеническое значение микроэлементов определяет­ся биологической ролью многих из них, поскольку они не только принимают участие в минеральном обмене, но и заметно влияют на общий обмен как ката­лизаторы биохимических процессов. Доказано биологическое значение для животных и растений около 20 микроэлементов. В физиологии человека ис­следована роль 14 из них.

Химические вещества в воде водоемов могут быть разного происхожде­ния: как природного, связанного с условиями формирования водоемов, так и техногенного, обусловленного поступлением со сточными водами промыш­ленных предприятий и стоками с сельскохозяйственных полей.

Кроме того, в воде содержатся микроорганизмы — бактерии, вирусы, гри­бы, простейшие, гельминты. С экологической точки зрения различают ауто- и аллохтонную микрофлору водоемов. Аутохтонная, или водная, группа состоит из микроорганизмов, живущих и размножающихся в воде. Водоемы для них являются естественной средой обитания. Состав аутохтонной микрофлоры не­загрязненных водоемов относительно стабилен и характерен для каждого от­дельного водоема и играет положительную роль в круговороте веществ в при­роде, в процессах самоочищения водоемов и поддержания биологического ра­вновесия. Аллохтонная группа состоит из микроорганизмов, поступающих с различными загрязнениями (сточными водами, выделениями людей и живот­ных). Следовательно аллохтонная микрофлора играет отрицательную роль. Однако опасность для здоровья человека отдельных ее представителей не оди­накова. Среди аллохтонных микроорганизмов могут встречаться как сапро­фитные, т. е. нормальные, обитатели тела человека, так и условно патогенные и даже патогенные, т. е. возбудители инфекционных болезней. Аллохтонные микроорганизмы в водоеме практически не размножаются и со временем от­мирают, так как условия водоема не являются их естественной средой обита­ния. Длительно может сохраняться аллохтонная микрофлора, если одновре­менно в водоем попал и тот субстрат, в котором она до этого находилась (фе­калии, мокрота и др.).

Помимо огромного физиологического значения воды, она только тогда удовлетворяет современным требованиям, если ее использование не сопрово­ждается отрицательным, а тем более вредным, влиянием на здоровье человека. Влияние недоброкачественной воды на здоровье населения может проявлять­ся по-разному: 1) в виде инфекционных заболеваний и инвазий; 2) неинфекци­онных заболеваний химической этиологии, в том числе эндемических; 3) не­приятных психических ощущений, вызванных плохими органолептическими свойствами воды, иногда достигающих такой силы, что люди отказываются ее пить. Именно в предупреждении таких отрицательных последствий для здоро­вья населения состоит гигиеническое, в том числе эпидемическое и эндемиче­ское значение воды.

Эпидемическое значение воды. Роль воды в механизме передачи возбу­дителей кишечных инфекций, развития эпидемий и пандемий человечество осознало за долго до открытия патогенных микроорганизмов. Тем не менее, се-

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

годня эта проблема остается весьма актуальной, несмотря на распространение централизованного водоснабжения населенных пунктов и усовершенствование методов обеззараживания. Поэтому при решении вопросов по обеспечению населения водой прежде всего необходимо предотвратить появление и распро­странение возбудителей инфекционных болезней, способных передаваться через воду. Это достигается постоянным обеспечением населения доброкачест­венной водой в достаточном количестве. При нарушении тех или иных гигие­нических требований и санитарных правил как во время организации водосна­бжения населенного пункта, так и при дальнейшей эксплуатации водопровода, может возникнуть чрезвычайно опасная, даже катастрофическая, ситуация — вспышка водной эпидемии, когда инфекционное заболевание одновременно передается сотням и тысячам людей.

Наиболее массовые водные эпидемии с тяжелейшими последствиями (на­рушения общественного здоровья) связаны с возможностью распространения с водой возбудителей кишечных инфекций, которым свойствен фекально-ораль-ный механизм передачи. Доказана возможность распространения через воду возбудителей холеры, брюшного тифа, паратифов А и В, сальмонеллеза, ши-геллеза, эшерихиоза, лептоспироза, туляремии, бруцеллеза. В источниках во­доснабжения нередко обнаруживают вирусы эпидемического гепатита (бо­лезни Боткина), ротавирусного гастроэнтерита, аденовирусы и энтеровирусы (полиомиелита, Коксаки и ECHO). Приводим предложенную экспертами ВОЗ классификацию инфекционных болезней, в механизме передачи которых при­нимает участие вода. /. Болезни, возникающие вследствие использования загрязненной воды для питьевых нужд.

1. Кишечные инфекции (ведущий механизм передачи — фекально-оральный):

а) бактериальной природы: холера, брюшной тиф, паратифы А и В, дизен­
терия, колиэнтерит, сальмонеллез;

б) вирусной этиологии: вирусный эпидемический гепатит А, или болезнь
Боткина, вирусный гепатит Е, полиомиелит и другие энтеровирусные ин­
фекции, в частности Коксаки и ECHO (эпидемическая миалгия, ангина,
гриппоподобные и диспепсические расстройства, серозный менингоэнце-
фалит), ротавирусные болезни (гастроэнтерит, инфекционный понос);

в) протозойной этиологии: амебная дизентерия (амебиаз), лямблиоз.

2. Инфекции дыхательных путей, возбудители которых иногда могут рас­
пространяться фекально-оральным путем:

а) бактериальной природы (туберкулез);

б) вирусной этиологии (аденовирусные инфекции, в частности ринофари-
нгит, фарингоконъюнктивальная лихорадка, конъюнктивит, ринофарин-
готонзиллит, ринит).

3. Инфекции колеи и слизистых оболочек, которые могут иметь фекально-оральный механизм передачи (сибирская язва).

4. Кровяные инфекции, для которых возможен фекально-оральный механизм передачи (Ку-лихорадка).

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

5. Зооантропонозы, которые могут распространяться фекалъно-оральным путем (туляремия, лептоспироз и бруцеллез).

6. Гельминтозы:

а) геогельминтозы (трихоцефалез, аскаридоз, анкилостомидоз);

б) биогельминтозы (эхинококкоз, гименолепидоз).

II. Болезни кожи и слизистых оболочек, возникающие вследствие контак­та с загрязненной водой: трахома, проказа, сибирская язва, контагиоз­ный моллюск, грибковые заболевания (эпидермофития, микозы и др.).