Загрязнение воды и здоровье

Вода может оказывать на здоровье людей не только положительное, но и отрицательное влияние. Прежде всего это связано с качеством употребляемой воды: ее органолептическими свойствами, определяемыми цветом, вкусом и запахом, а также химическим и бактериальным составом. Влияние качества воды на здоровье человека было отмечено еще в глубокой древности. Например, Гиппократ рекомендовал употреблять кипяченую воду.

Еще до открытия существования болезнетворных микроорганизмов с водным фактором связывали многие эпидемии заразных кишечных заболеваний. После работ Пастера, Коха и других ученых стало известно эпидемиологическое значение воды в распространении таких инфекционных заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия, парафиты. Впоследствии была установлена возможность передачи через воду и других инфекционных заболеваний – туляремии, лептоспироз, инфекционного гепатита.

Фекалии человека и фекально‑бытовые сточные воды являются основным источником патогенных микроорганизмов, распространяемых водой. Фекальное загрязнение воды ухудшает ее качество, а патогенные микроорганизмы, попадающие в нее с выделениями теплокровных животных, могут явиться причиной роста заболеваемости кишечными инфекциями. Среди патогенных микроорганизмов чаще других обнаруживаются сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, пастереллы, вибрионы, микобактерии, энтерозирусы человека, амебные цисты и личинки нематод. Сальмонеллы нередко встречаются в сточных водах, в воде рек, ирригационных систем и колодцев и в приливной морской воде. Другие патогенные микроорганизмы в воде находятся реже.

Быстрый рост городов приводит к непрерывному увеличению количества хозяйственно‑бытовых стоков в водоемы. Биологическая очистка сточных вод не обеспечивает эффективного снижения микробного загрязнения – требуется еще дезинфекция стоков. Однако она не всегда осуществляется, и в результате в водоемах обнаруживаются возбудители кишечных инфекций.

Отрицательно влияет на процессы самоочищения воды и химическое загрязнение водоемов в результате спуска туда промышленных стоков, вызывающих торможение окислительных процессов и отмирание микроорганизмов. Неблагоприятными факторами, нарушающими процессы самоочищения, является спуск термальных сточных вод крупных тепловых электростанций, а также увеличение поступления биогенных элементов (азота, фосфора и др.).

Причины инфекционных заболеваний водного происхождения различны. И в первую очередь это – неудовлетворительный контроль за очисткой воды, загрязнение водосборной и распределительной (резервуары, сеть, трубы) систем, употребление воды поверхностных водоемов без очистки. Вода – один из специфических факторов передачи кишечных инфекций, и в первую очередь тифо‑паратифозных заболеваний. При этом эпидемические вспышки возникают не только при непосредственном использовании для питья загрязненной воды, но и при косвенном ее участии: мытье посуды, оборудования, а также рук, приготовлении некоторых блюд. Так, Дьюмас и др. описали вспышку брюшного тифа, охватившую 197 человек. Они установили, что все семьи, члены которых заболели брюшным тифом, пользовались молоком, полученным с одной и той же фермы, где молочную посуду мыли необезвреженной водой из реки. Мобест сообщил о вспышке тифо‑паратифозных заболеваний на корабле, вызванной тем, что члены экипажа употребляли сухое молоко, которое приготовляли в котлах, промывавшихся загрязненными водами гавани.

В 1925 г. в с. Лепино (недалеко от Москвы) вспыхнула эпидемия брюшного тифа. При обследовании выяснилось, что все заболевшие пользовались для питьевых и хозяйственных нужд водой из р. Медвянки, которая протекала через населенный пункт и была сильно загрязнена. При исследовании воды, взятой из этой реки, была выделена брюшнотифозная палочка. Затем заболевания распространились среди жителей деревень, находившихся ниже по течению реки; переболело более 100 человек. Только в двух населенных пунктах не было больных. Жители этих поселков пользовались водой из других источников.

Ранее всего связь водного фактора с распространением заболеваний стала очевидной в отношении холеры. Первая водная эпидемия холеры отмечена в Лондоне в 1854 г. В 1892 г. в Гамбурге, жители которого получали воду из реки через плохо устроенный водопровод, вспыхнула большая эпидемия холеры. Заболело 18 тыс. человек, проживающих во всех частях города. При этом умерло 8,605 тыс. человек. В 1908 г. водная эпидемия холеры потрясла Петербург, заболели 20,835 тыс. человек, из них 4 тыс. умерло. Подобные эпидемии наблюдались в Ростове‑на‑Дону (1908 г.), в ряде приволжских городов (1910 г.) и других населенных пунктах.

Возможность передачи вирусов водным путем лучше всего была продемонстрирована на примере возбудителей инфекционного гепатита. Самая большая вспышка вирусного гепатита водного происхождения зарегистрирована в Дели (Индия) в 1955–1956 гг. и включает более 20 тыс. клинических случаев.

По подсчетам специалистов, 800 млн. человек на земном шаре страдают от болезней, вызванных нехваткой питьевой воды. Среди них желудочно‑кишечные заболевания, катары, болотная лихорадка и т. п. Всемирная организация здравоохранения совместно с другими международными организациями разработала программу «Здоровая вода для всех к 1990 году». Для осуществления этого грандиозного проекта понадобится 140 млрд. долларов.

По данным Всемирной организации здравоохранения, только 11 % жителей Азии обеспечены водой удовлетворительного качества; еще меньший процент людей живет в домах, имеющих водопровод и канализацию. В некоторых странах начали внедрять методы вторичного использования сточных вод и переработки отходов в удобрения. Однако, как правило, сточные воды все еще спускаются в реки и моря без предварительной очистки.

В реки и озера нашей планеты, воду которых мы потребляем, ежегодно сбрасывается до 7000 млрд. м³ неочищенных стоков. Особенно интенсивно загрязняют пресноводные источники крупные города.

«Клоака № 1», «крупнейшее помойное ведро Западной Европы» – так сегодня именуют некогда воспетый в легендах Рейн. Индустриальные комплексы на его берегах все больше загрязняют воду. Ежегодно она несет в море около 20 млн. т солей, 13 тыс. т окислов цинка, около 2 тыс. т окислов меди и другие отходы. Их список содержит до тысячи наименований. Поэтому в ФРГ запрещено употреблять в пищу рыбу из Рейна и купаться в нем.

Серьезность проблемы, вызываемой растущим загрязнением главной водной артерии, подчеркивается тем, что из нее от Базеля до Амстердама водоочистительные станции поставляют питьевую воду для 20 млн. людей. Меры властей прирейнских стран, по признанию печати, не в силах остановить катастрофическое развитие событий.

Для древних римлян Тибр – одна из крупнейших итальянских рек – был символом жизни, плодородия. В античной скульптуре Тибр изображался в виде мужчины, держащего рог изобилия. Однако если сегодняшние скульпторы решили бы изобразить великую реку, используя символы древних, то из этого рога вместо плодов должна была высыпаться мертвая рыба, больные птицы, отравленные фрукты и овощи.

При существующем уровне отравления воды Тибра, пишет итальянская печать, никакая форма жизни в реке просто невозможна. Столичные власти заявляют, что делают все возможное, чтобы спасти Тибр. С 1970 г. закон преследует тех, кто сбрасывает в реку промышленные отходы. Но степень отравления Тибра продолжает возрастать.

На промышленных предприятиях сточные воды образуются в результате использования воды в технологическом процессе.

Более половины потребляемой воды расходуется промышленностью. Так, для производства 1 т стали требуется 25 м³ воды, резины – 4000, синтетического бензина – 50–90, уксуса – 100, соды – 300, искусственного шелка – 400, нитроцеллюлозы – 750, бумаги – 1000 м³.

Огромное количество воды потребляют современные крупные теплоэлектростанции. Только одна станция мощностью в 300 тыс. кВт расходует до 120 м³ воды в секунду или более 300 млн. м³ в год. Для получения 1 л нефти требуется 10 л воды, а на производство одной консервной банки овощей – 40 л; при убое скота и разделке туш тратится 500 л воды на одну голову; на 1 м³ молока затрачивается 5 м³ воды; на 1 т сахара при его производстве уходит 100 м³ воды. Только одной овощеконсервной промышленностью страны на технологические нужды ежегодно расходуется свыше 80 млрд. л воды.

Количество и степень загрязнения сточных вод зависят от вида перерабатываемого сырья и различных добавочных продуктов, уровня технологических процессов промышленных предприятий и ряда других факторов. Так, основными загрязнителями сточных вод предприятиями нефтяной промышленности является нефть и нефтепродукты. В сточных водах нефтеперерабатывающих заводов содержатся также серная кислота и сульфаты, сернистые щелочи и сероводород, смолы, растворимые газы и жирные кислоты.

Химическая промышленность в современных условиях представляет собой сложный комплекс производств. Их сточные воды содержат многочисленные примеси органических и неорганических соединений. К основным видам, дающим стоки, содержащие неорганические соединения, относятся заводы по производству минеральных удобрений, серной кислоты и соды. Сточные воды с органическими загрязнениями образуются в производствах нефтехимии, синтетического каучука, пластмасс, искусственного волокна, фармакологических, лакокрасочных, целлюлозно‑бумажных, гидролизных и др. В производстве синтетического каучука вода используется в качестве растворителя, сорбента, компонента возгонки и разделения химических смесей и в других операциях, где происходит непосредственное соприкосновение с обрабатываемым сырьем. Здесь в основном сточные воды загрязняются спиртами, стиролом, этилбензолом, дивинилом, некалем и др.

Производственные сточные воды искусственного волокна загрязнены капролактамом, ацетоном, ацетилцеллюлозой, смолой, аммиаком, едким натром, содой, которые служат сырьем и вспомогательными продуктами. Сточные воды предприятий целлюлозно‑бумажной промышленности характеризуются содержанием кислот, щелочей различных органических соединений древесины.

Нефть и нефтепродукты придают воде привкусы и запахи. Особенно чувствительна к нефтепродуктам рыба. Незначительное количество нефти придает мясу рыб неустранимые привкус и запах.

Фенолами загрязняются сточные воды коксохимических заводов, а также нефтехимических и других предприятий. При наличии фенолов в водоисточнике образуются хлорфенольные запахи в процессе хлорирования питьевой воды. Фенолы являются сильным нервным ядом для рыб, влияют на их запах и вкусовые качества.

Некаль, содержащийся в сточных водах производства синтетического каучука, уже в незначительных количествах ухудшает органолептические свойства воды: она приобретает специфический запах и для питья не пригодна.

Одним из самых распространенных загрязнений водоемов являются синтетические поверхностно‑активные вещества (СПАВ). Эти вещества за рубежом называют детергентами. Они широко используются в различных отраслях народного хозяйства и в быту в качестве моющих средств. СПАВ плохо задерживаются на канализационных очистных сооружениях, способствуют появлению в воде обильной пены; придают воде запах и усиливают токсическое действие других загрязнителей воды.

В сточных водах могут содержаться не только специфические промышленные загрязнители, но и азот и фосфор. Эти химические вещества являются хорошей питательной средой для водорослей. Бурное развитие этих водорослей ниже места спуска таких сточных вод делает воду водоемов непригодной для хозяйственно‑питьевых целей, вызывает гибель рыб вследствие попадания водорослей в их жабры и резкого снижения в водоеме содержания кислорода в период отмирания этих водорослей и их разложения с понижением температуры воды в осенне‑зимний период.

На производствах черной и цветной металлургии вода используется для охлаждения металлургических печей и полученного металла, в качестве транспортирующей среды, для промывки и растворения реагентов, для обогащения сырья, топлива, очистки доменного газа и т. д. Здесь сточные воды загрязнены главным образом взвесью пустой породы, флотореагентами, ионами цветных и тяжелых металлов. Флотореагенты, в качестве которых в основном используются пенообразователи, придают воде неприятные запахи. Соединения тяжелых металлов отрицательно влияют на процессы самоочищения в водоемах, вызывают отравления гидробионтов (рыб и других).

В Японии за последние 20 лет сотни жителей р. Минамата отравились ртутью. Завод, принадлежащий химической компании «Тиссо», сбрасывал через канализацию в морской залив сточные воды, содержащие органические соединения ртути. Установлено, что эти соединения накапливались в рыбе, крабах и устрицах. При употреблении в пищу таких продуктов возникали симптомы поражения центральной нервной системы, у заболевших возникали параличи, потери слуха, зрения и др. Дети рождались парализованными, слепыми и глухими.

Помимо болезни «минамата» в Японии зарегистрирована еще болезнь «итай‑итай» – отравление кадмием, который попадал в организм с загрязненной водой и пищей. Болезнь характеризуется появлением у больных острых болей в паховой и поясничной областях, в позвоночнике и суставах. Наблюдались деформации костей таза, нижних и верхних конечностей, нередко сопровождавшиеся сложными переломами.

Жители одного из районов бразильского штата Байя называют дьявольским недугом болезнь, которая сопровождается нестерпимыми болями во всем теле и приводит к размягчению костей. Как установлено, эта болезнь у населения возникает в результате использования воды р. Субае, куда сбрасываются промышленные отходы, содержащие свинец, кадмий и другие вредные для здоровья вещества. Основной источник загрязнения реки – это завод по производству свинца, принадлежащий иностранной компании.

Субае не единственный в Бразилии гибнущий водоем. Принадлежащие местным и иностранным владельцам химические, металлургические, сахарные заводы, текстильные и целлюлозно‑бумажные фабрики губят все живое в реках и озерах во многих штатах страны.

До недавнего времени считалось, что главным источником загрязнения поверхностных вод пестицидами являются сточные воды промышленных предприятий, производящих эти ядохимикаты. Однако систематические наблюдения, проводившиеся в последние 15–20 лет различными контрольно‑наблюдательными и научно‑исследовательскими учреждениями СССР и других стран мира, показали, что определенные количества пестицидов поступают в водные объекты также и со стоком с сельскохозяйственных и лесных угодий, на которых они широко используются по целевому назначению. В связи с этим сельско‑ и лесохозяйственная деятельность стран, производящих и применяющих пестициды, стада рассматриваться как один из основных антропогенных факторов, влияющих на качество воды в природных водоисточниках.

Масштабы выноса пестицидов поверхностным и дренажным стоком с сельскохозяйственных угодий в водные объекты зависят от многих факторов, из которых важнейшими являются следующие: количество, способ и форма применения пестицидов; персистентность пестицидов, их растворимость в воде, способность сорбироваться почвой и мигрировать по ее профилю; тип почвы, степень ее эрозии и заселенности микроорганизмами; время между внесением пестицидов и выпадением стокообразующих осадков или сбросом возвратных вод орошения; объем и интенсивность выпадения осадков, объем поверхностного и подземного стока.

В соответствии с двумя последними факторами существенное влияние на вынос пестицидов с сельскохозяйственных угодий оказывает и вид землепользования. Наибольший вынос пестицидов наблюдается с орошаемых полей, в связи с чем на них применяются наименее персистентные пестициды.

Качество воды в реках и озерах подвержено изменению и под влиянием минеральных удобрений, которые во время дождя смываются в водоемы. По проведенной оценке в Швейцарии в результате интенсивного использования минеральных удобрений на сельскохозяйственных угодьях количество фосфора и азота, которые попали в открытые водоемы с обработанных полей, равно количеству всех загрязнений, внесенных неочищенными сточными водами.

Состав поверхностного стока зависит от санитарного состояния водосборной площади. Дождевые и талые воды характеризуются резким колебанием химического состава, имеют высокую бактериальную загрязненность, содержат яйца гельминтов. В некоторых случаях поверхностные стоки мало отличаются от хозяйственно‑бытовых канализационных сточных вод. В ливневых водах содержатся большие концентрации нефтепродуктов.

Сброс так называемых термальных вод тепловыми электростанциями становится достаточно серьезным фактором влияния на санитарное состояние водоема. Основными водопотребителями на тепловой электростанции являются конденсаторы паровых турбин. Расход воды для мощных теплоэлектростанций достигает 100 м³/с и более. Как правило, после использования воду возвращают в реку подогретой до 30 °C. Известно, что в подогретой воде уменьшается содержание растворенного кислорода и она стимулирует развитие вредных синезеленых водорослей. Все эти изменения служат причиной ухудшения качественных показателей воды, используемой населением.

В такой воде не может находиться рыба и другие живые организмы.

Загрязнение водоемов происходит также со стоками с судов речного и морского флота. Особенно опасны сбросы промывных вод танкеров и подсланевых вод судов, загрязненных нефтью и маслами. Водоемы загрязняются в результате утечки нефти при ее погрузке и разгрузке, а также во время транспортировки. Известно, что при работе подвесных лодочных моторов в воду попадают летучие и нелетучие нефтепродукты, токсические и канцерогенные вещества. Расчеты показывают, что при работе двигателя в течение 190 ч (средняя норма за навигацию) в воду поступает до 10 кг нефтепродуктов. Объясняется это тем, что в отличие от судовых дизельных двигателей лодочный мотор имеет подводный выхлоп и, кроме того, работа мотора обычно не регламентирована в части выбросов.

Проблема защиты водоемов от загрязняющего действия маломерного флота, общая численность которого в стране уже превышает несколько миллионов единиц, не менее серьезна, сложна и актуальна, чем широко известная проблема автомобиля и городской среды.

Источником загрязнения водоемов является не только сброс сточных вод, но и затонувшая в процессе молевого сплава древесина. В результате загнивания этой древесины происходит повышенное потребление кислорода. Вода с пониженным содержанием кислорода оказывает губительное действие на рыб.

Необходимо также учитывать загрязнение водоемов при их рекреационном использовании. В период массового отдыха в водоем поступают значительные количества органики и биогенных веществ, причем в дни с пиковой рекреационной нагрузкой эти количества соизмеримы с количеством загрязнений, поступающим с очищенными бытовыми сточными водами города на 25–30 тыс. человек.

Массовый отдых является одной из причин ухудшения бактериологического состава воды. Это особенно неблагоприятно, если водохранилище одновременно служит источником питьевого водоснабжения населения.