Наиболее важными химическими компонентами воды являются:
хлориды, сульфаты и сульфиты, фосфаты, карбонаты и гидрокарбонаты, йод, железо, цинк, молибден, марганец, кобальт, фтор, натрий, калий, кальций, магний, водород, кислород и др.
В зависимости от количества минеральных солей различают:
- пресные (до 1 г/дм3),
- солоноватые (1-2,5 г/дм3)
- соленые (выше 2,5 г/дм минеральных веществ) воды.
Высокая общая минерализация питьевой воды при постоянном употреблении приводит к расстройству пищеварения, снижению аппетита, потере трудоспособности, обострению хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Соленая вода обусловливает обезвоживание организма, нарушает кислотно-щелочное равновесие, приводит к ослаблению сердечной деятельности и смерти.
Избыточное поступление в организм с питьевой водой хлоридов вызывает угнетение желудочной секреции, уменьшение диуреза, повышение артериального давления, сульфатов — обусловливает нарушение водно-солевого обмена и диспептические явления.
Существенное влияние на организм оказывают соли кальция и магния, обусловливающие природную жесткость воды. В жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, настаивается чай, мылится мыло. При систематическом употреблении воды с высокой жесткостью у человека чаще возникает мочекаменная болезнь.
Повышенное количество нитратов в питьевой воле может вызвать у детей водонитратную метгемоглобинемию.
Районы, где создается избыток или недостаток микроэлементов в воде, почве и растениях, называются биогеохимическими провинциями, а связанные с ними заболевания — эндемическими.
К эндемическим заболеваниям, обусловленным водой, относится флюороз, кариес, «стронциевый» рахит и др.
Флюороз развивается при избыточном поступлении фтора, который участвует в развитии скелета, зубов, стимулирует кроветворение и иммунитет. При дефиците фтора в организме разви вается кариес.
Появление «стронциевого» рахита связано с поступлением стронция, который при повышенном содержании угнетает остеосинтез.
Профилактика эндемических заболеваний включает добавку необходимых химических элементов в воду и пищу, создание специальных минеральных препаратов (фторирование воды, применение зубных паст с фтором), обработку воды с целью удаления избытка микроэлементов.
Влияние химического состава питьевой воды на здоровье населения
Вода, используемая в питьевых целях, не является химически чистым соединением. В ее состав входят сотни химических веществ в различных количествах. Так, в природных водах содержатся соединения хлора, серы, углерода, фосфора, азота, кальция, магния, калия, натрия, железа, алюминия, меди, кремния, йода, фтора и др.
Измененный минеральный состав природных вод может способствовать развитию специфических неинфекционных заболеваний, а также быть непосредственной причиной предпатологических состояний и специфических заболеваний. На солевой состав воды должны обращать пристальное внимание врачи профилактической и лечебной медицины.
Поэтому основной медико-биологический вопрос, который стоит перед гигиенистами при оценке химического состава, это установление количественных критериев возможного влияния суммы ионов и отдельных элементов воды на человека и его здоровье.
ЖЕЛЕЗО.
Биологическое значение железа очень велико. Оно входит в состав гемоглобина, в простетические группы ферментов, участвующих в тканевом дыхании — цитохромов, в состав хроматина клеточных ядер. Суточная потребность взрослого человека составляет 10-15 мг, детей до 6-12 мг. Количества железа более 1 мг/л в воде считается нежелательными из-за ухудшения физических свойств воды (появление мутности и желто-бурой окраски) и вяжущего привкуса. Однако исходя из его большой значимости для организма, как биоэлемента, наличие небольших количеств следует считать полезным. ПДК железа в воде 0,3 мг/л.
ФТОР.
Содержание фтора в природных водах колеблется от сотых долей до 5-12 мг/л. Повышенное количество фтора в воде встречается в местах залежей фтораппатитов и в вулканических местностях. Физиолого-гигиеническое значение фтора определяется его влиянием на формирование костного аппарата, в первую очередь, на ткани зубов; увеличивается их прочность, кислотоустойчивость и противодействие заболеванию кариесом. Антикариозное действие фтора связывают с его способностью внедряться в кристаллическую решетку молекул гидроксиаппатита зубной эмали и образовывать более прочный и кислотоустойчивый фтораппатит.
Ион фтора также препятствует возрастному остеопорозу костей, в частности альвеолярных отростков, тормозит кальцификацию крупных сосудов, активизирует аденилатциклазную систему, а через нее функцию гормонов, вместе с магнием снижает частоту возникновения ишемической болезни сердца. Считается, что избыточное количество фтора в воде (свыше 2-5 мг/л) также нежелательно и может приводить к развитию флюороза, которое характеризуется очаговым разрушением эмали зубов (рис. 1), проявляющимся сначала в виде мелких матовых пятнышек с превращением в черные пятна с деструкцией эмали и всего зуба. Болезнь носит эндемический характер. Рис. 1. Флюороз в стадии очагового разрушения эмали.
ЙОД.
Йод в природных пресных водах содержится в очень незначительных концентрациях: 3-9 мкг/л. Оптимальной концентрацией йода в воде является 20-25 мкг/л. При недостатке йода в воде (меньше 1 мкг/л) развивается эндемический зоб. Это связано с недостатком выработки гормона щитовидной железы — тироксина, что ведет к атрофии железистых клеток с последующим разрастанием стромы железы, из-за чего она увеличивается в 16 объеме. Недостаточное образование тироксина обуславливает снижение окислительных процессов, накопление жира и воды в тканях и развитие слизистого отека кожи и подкожной клетчатки — микседемы. Возникновение болезни в раннем детском возрасте ведет к задержке роста и умственной отсталости, то есть к кретинизму. Для нормальной жизнедеятельности организма требуется 0,1-0,2 мг йода в день. Эндемичные по зобу местности чаще всего располагаются в глубине континентов, нередко имеют горный рельеф, обилие осадков и маломинерализованную воду. На территории РФ к ним можно отнести Ленинградскую, Московскую, Костромскую области, районы Среднего Поволжья, Бурятию, Иркутскую область, Карелию и другие.
МАРГАНЕЦ.
Металл, используется в производстве стали, резинотехнических изделий, синтетических пигментов, лаков и красок, в сухих гальванических элементах, в медицине. Марганец входит в активный центр и активизирует деятельность полисахаридных и ДНК-РНК-полимераз, пируваткарбоксилазы, фосфаттрансферазы, аргиназы и др. ферментов. При его недостатке появляется задержка развития костного аппарата из-за снижения синтеза хондроэтинсульфата, умственная отсталость, стерильность и др. расстройства. Возможно развитие так называемого «марганцевого рахита». В отличие от «стронциевого рахита» (возникает при избыточном поступлении в организм стронция и является D-резистентным заболеванием) излечивается применением витамина D. Поступает в организм от 1 до 22 мг/сутки из них с водой 4-5%, всасывается 3%. В больших количествах изменяет окраску воды, придает ей вяжущий привкус. ПДК марганца при выдаче воды потребителю 0,1 мг/л.
МЕДЬ.
Медь входит в состав сплава латуни сантехнической арматуры и вследствие этого переходит в питьевую воду. Участвует в гемопоэзе, стимулируя созревание эритроцитов и способствуя переходу железа из неорганических молекул в железопарафины, стимулирует гормональную активность передней доли гипофиза. При дефиците меди возникает анемия, задержка роста, ахромотрихия, остеопороз, атаксия, альбинизм, слабоумие, потеря эластичности стенок крупных сосудов. При недостатке меди в крови белка, переносящего медь (церулоплазмина), развивается гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона), при которой медь в виде сульфата откладывается во всех органах и тканях. Суточная потребность 2-2,5 мг. Токсичность меди невелика.
Концентрация 15-20 мг/л в организме никаких изменений не вызывает, но в воде появляется неприятный металлический привкус.
ПДК меди в воде 1 мг/л.
МЫШЬЯК.
Содержание мышьяка в большинстве природных вод крайне незначительно – около 0,5 мгк/л. Однако встречаются местности с аномально высокой концентрацией мышьяка. Например, на Тайване широко распространено заболевание эндартериитом, что связано с высоким содержанием мышьяка в почве и воде.
Применяется в фармацевтической промышленности, микроэлектронной промышленности (производство полупроводников), в производстве и использовании биоцидов, пестицидов, гербицидов, средств защиты древесины и др. В организм человека поступает в 17 основном с питьевой водой. Поступление с продуктами питания значительно меньше. Воздействие мышьяка зависит от степени валентности этого металла (трехвалентный мышьяк значительнее токсичнее, чем пятивалентный). Механизм действия мышьяка сводится к блокированию сульфгидрильных групп ферментов. Связываясь с сульфгидрильными группами многих соединений, он нарушает процессы биоэнергетики на клеточном уровне. Это и обуславливает отрицательное действие мышьяка практически на все органы и системы организма.
Хронические интоксикации мышьяком проявляются поражением кожи (экзема, гиперкератоз, меланоз, алопеция, кератомы), периферической нервной системы (сенсомоторная нейропатия с последующим развитием мышечной атрофии), центральной нервной системы (токсическая энцефалопатия), системы крови (апластическая анемия, миелогенная лейкемия), печени и почек. ПДК мышьяка в воде 0,05 мг/л.
СЕЛЕН.
Селен — микроэлемент, обладающий высокой биологической и кумулятивной активностью, входит в состав глютатионпероксидазы, то есть входит в состав ферментной антиоксидантной защиты. Недостаток селена вызывает дистрофию мышц и печени, экссудативный диатез. При избытке селена обнаружено угнетающее действие его на тиоловые группы ферментов, снижение активности сукцинатдегидрогеназы, холинэстеразы, извращение фосфорного обмена, ухудшение проницаемости мембран клеток печени, нарушение экскреторной функции почек, подавление иммунологической реактивности организма. В России имеются биогеохимические селеновые провинции, например, на Южном Урале, в Тувинском крае.
ПДК селена установлена на уровне 0,001 мг/л.
СТРОНЦИЙ.
Повсеместно распространен в природе. При повышении содержания стронция в воде увеличивает активность щелочной фосфатазы, происходит задержка прорезывания зубов и зарастания родничка у детей. Значительное поступление в организм основного антагониста стронция — кальция — способствует выведению стронция и наоборот. Витамин D ускоряет всасывание стронция из кишечника. Высокие концентрации стронция в крови приводят к развитию так называемого «стронциевого рахита», не излечивающегося ни витамином D, ни оптимальным соотношением в рационе кальция/фосфора. С высокой концентрацией стронция и низкой концентрацией кальция в почве и воде связывают развитие эндемической «уровской болезни». ПДК стронция в потребляемой воде ограничено 7 мг/л.
КАДМИЙ.
Накопление кадмия связано с дегенеративными изменениями слизистой носа, глотки, разрушением обонятельного эпителия, тяжелыми поражениями почек. Впервые интоксикацию наблюдали в Японии в 1946 г. при отравлении (преимущественно у женщин) пищевыми продуктами, содержащими кадмий. Она сопровождалась тяжелой остеомаляцией, остеопорозом и железодефицитной анемией (болезнь итай-итай), а также деформацией скелета вследствие нарушений обмена фосфата и витамина D3.
В питьевую воду кадмий поступает, как правило, в результате коррозии гальванизированных труб, из красителей и стабилизаторов полихлорвиниловых труб, а также вследствие загрязнения источников водоснабжения сточными водами предприятий сталелитейной промышленности и производства пластмасс. Кадмий растворим в кислых продуктах, например в уксусе и фруктовом соке.
В питьевой водопроводной воде уровни содержания кадмия не превышают 1 мкг/л, однако в подземных водах иногда обнаруживается кадмий в концентрациях 10 мкг/л и выше. Механизм токсического действия заключается в угнетении активности многих ферментов и в первую очередь ферментов, содержащих сульфгидрильные группы. Кадмий довольно хорошо всасывается из желудочно-кишечного тракта. На всасывание влияет целый ряд факторов: химическая форма потребляемого кадмия, возраст и дефицит кальция, железа, цинка, белка.
РТУТЬ.
Ртуть и ее соединения, в особенности органические, причисляют к опаснейшим, высокотоксичным веществам, аккумулирующимся в организме человека и длительно циркулирующим в биосфере. Наибольшее практическое значение в экологической патологии представляет локальное загрязнение ртутью, связанное с производственной деятельностью человека (сжигание топлива, электротехническая и целлюлозная промышленность). Ртуть и ее соли также используют при электролитическом получении хлора и едкого натра, обогащении руд благородных металлов, в производстве термометров, красок и лаков, зеркал, флуоресцентных ламп, электрической аппаратуры, в качестве инсектицидов, в медицине.
Значительное количество ртути попадает в донные отложения, где она может сохраняться десятки лет. Здесь под воздействием микроорганизмов ртутные соединения постепенно превращаются в органические хорошо растворимые соединения (метилртуть), вторично загрязняющие воду и легко включающиеся в пищевые цепи. Гидробионты способны накапливать метилртуть в концентрациях, значительно превышающих ее содержание в воде и низшем звене трофической цепи. Широкую известность получила болезнь Минамата — отравление метилртутью, входящей в состав морепродуктов. Впервые данное заболевание было зарегисрировано в Японии. Метилртуть вместе со сточными водами фирмы «Ниппон Чиссо» попадала в бухту, а затем по пищевым цепям в организм человека. Заболевание выражалось в нарушениях зрения, слуха, осязания, а также отклонениях поведения человека. Болезнь поражала бедных рыбаков, которые ежедневно питались только рыбой. Всего было зарегистрировано 292 случая болезни, из которых 62 закончились смертельным исходом.
Ртуть, соединяясь с сульфгидрильными группами, угнетаетклеточные ферментные системы, поэтому растворимые соли ртути токсичны для всех живых клеток. Высокие концентрации ртути, возникающие при ее выделении из организма, ведут к специфическому повреждению почечных клубочков и канальцев. Длительное поступление в организм малых количеств ртути вызывает хроническую интоксикацию. У больного могут проявляться дерматит, стоматит, саливация, понос, анемия, лейкопения, гепатопатия, нефропатия, головная боль, боли и скованность в мышцах, тремор, психическое угнетение, галлюцинации. Для хронической интоксикации ртутью особенно характерно состояние, называемое «ртутным эретизмом». При этом наблюдаются разнообразные нарушения со стороны вегетативной нервной системы, психики и своеобразный тремор. Ртуть оказывает также гонадо- и эмбриотоксическое, тератогенное и мутагенное действие. ПДК для неорганических соединений ртути — 0,005 мг/л, органических — 0,0001 мг/л. СВИНЕЦ. Содержание свинца в природной воде невелико (~ 0,005 мг/л). Но с промышленными стоками в воду поступает значительное его количество. Он относится к кумулятивным ядам политропного действия. Период полувыведения свинца из организма составляет около 5 лет. Наиболее характерными являются изменения в ЦНС (полиневриты, энцефалопатии, церебральный атеросклероз), в крови (снижение гемоглобина, уменьшение числа эритроцитов, полихромазия, анизоцитоз), в желудочно-кишечном тракте (спастический хронический колит, свинцовая колика), в костной ткани (отложение свинца в виде трехосновного фосфата, развитие кариеса зубов), поражение почек (тубулоинтерстициальный нефрит, почечная недостаточность), снижение уровня тироксина, влияет на гормоны коры надпочечников, изменяет уровень витамина D, угнетает многие ферменты. Патогномоничный симптом хронического отравления свинцом — появление на деснах горизонтальной каймы серого цвета.
Содержание свинца в воде не должно превышать 0,03 мг/л. По данным эпидемиологических исследований, существует прямая корреляция между концентрацией свинца в питьевой воде (если она больше 0,8 мг/л) и частотой психической отсталости детей, а также смертностью от рака почек и всех видов лейкемий.
Существует два пути проникновения свинца в питьевую воду:
— через загрязнение свинцом почвы;
— через водопроводную сеть.
Основным источником загрязнения почвы свинцом являются выхлопные газы автомобилей. Попадая на поверхность почвы, свинец смывается дождевой или талой водой, впитывается в почву, достигает водоносных горизонтов, попадая в воду колодцев и систему централизованного водоснабжения. Особую опасность в этом плане представляют открытые водоемы, которые все чаще используются в качестве источников водоснабжения крупных городов. Свинец также вымывается из водопроводных труб, которые содержат латунь.
Латунь — сплав меди с цинком (до 50%) с добавками других элементов (свинца, алюминия, олова, железа, никеля, марганца — в сумме до 10%). Основным путем поступления свинца в организм является пищеварительный тракт. Усвоение свинца стимулируется желчными кислотами и усиливается при полном или частичном голодании. Кальций, железо, магний, некрахмальные полисахариды (пищевые волокна), соединительнотканные белки (коллагены) уменьшают всасывание свинца. Самые опасные проявления свинцовой интоксикации связаны с действием свинца на головной мозг и периферическую нервную систему. Свинец, как и другие тяжелые металлы, блокирует тканевые сульфгидрильные группы. При хроническом отравлении свинцом обращают на себя внимание такие ранние симптомы, как потеря аппетита, похудание, запор, апатия или раздражительность, быстрая утомляемость, головная боль, металлический вкус в полости рта, серая кайма на деснах. Более выраженная интоксикация сопровождается периодической рвотой, нарушением координации, болями в конечностях, в суставах, расстройствами чувствительности, параличами мышцразгибателей кисти и стопы, нарушением менструального цикла, абортами.
НИКЕЛЬ.
Применяется в металлургической промышленности в составе различных сплавов, специальных сортов стали, в машиностроительной – для покрытия металлических поверхностей, в производстве щелочных аккумуляторов и в других областях. Из солей никеля широко используется сернокислый никель, важное значение также имеет карбонил никеля. Никель и его соединения обладают высокой токсичностью. В условиях длительного контакта с малым количеством никеля развивается хроническая интоксикация, которая характеризуется особым дерматитом – «никелевой экземой». У подвергавшихся воздействию карбонила никеля часто возникает рак легких.
ХРОМ.
Довольно широко используется в металлургической промышленности, химическом синтезе, машиностроении, при производстве керамических изделий. Острые отравления возможны при попадании соединений хрома внутрь в желудочно-кишечный тракт. В организме человека хром накапливается в волосах и ногтях, в меньшей степени – в гипофизе, надпочечниках, поджелудочной железе, легких и крови.
После поступления хрома внутрь желудочно-кишечного тракта возникают боли в животе; рвота, головокружение, нестерпимая жажда, шок, анурия. При лабораторном исследовании у подвергшихся отравлению хромом находят протеинурию, гематурию, нарушение функций печени. Смерть наступает вследствие уремии.
ЦИНК.
Содержится в выбросах производств электродов, химических источников тока, металлургических, металлообрабатывающих и машиностроительных предприятий. Он входит в состав многих металлоэнзимов (карбангидраз и др.), в состав гормона поджелудочной железы. В значительном количестве цинк задерживается в тканях гипофиза, половых желез. В сперме его содержание достигает 22 мг%. Количество цинка в организме человека практически равно содержанию железа и в 5 раз больше меди. Он обладает липотропным и антихолистеринемическим действием, усиливает устойчивость к инфекциям, способствует усвоению белков, участвует в эритропоэзе (в эритроцитах содержится около 70 % цинка, определяемого в крови). При его недостатке возникает потеря обоняния, вкуса, затрудняется имплантация зародыша, замедляется рост. При избытке цинка развивается анемия, которая хорошо излечивается препаратами, содержащими цинк.
Суточная потребность в цинке 10-15 мг.
Употребление воды, содержащей до 30 мг/л цинка, никакого отрицательного действия на людей не оказывает. Токсическое действие наступает при концентрациях порядка сотен и даже тысяч мг/л. ПДК цинка в воде 5 мг/л.
АЛЮМИНИЙ.
В воде возможно содержание только малых количеств алюминия. При таких концентрациях трехвалентный ион алюминия вовсе не является особо токсичным. Однако попадание трехвалентного иона алюминия (также, как и ионов ртути и свинца) в сеть водоснабжения городов с кислотными дождями приводит к более высоким уровням микроэлемента, которые уже становятся угрожающими. Патология, вызванная аномальным накоплениям алюминия, многообразна. Так, при алюминиевой диализной энцефалопатии, у пациентов отмечается «диализное слабоумие», выражающееся тяжелым, но принципиально обратимым поражением центральной нервной системы с эпилептическими припадками, расстройствами высших психических функций. Увеличение алюминия в воде приводит к возрастанию смертности от болезни Альцгеймера. Есть данные о диуретических свойствах алюминия, его мутагенности и кумулятивных свойствах.
НИТРАТЫ И НИТРИТЫ.
Нитраты и другие азотсодержащие соединения (нитриты, нитрозамины) могут накапливаться в сельскохозяйственной продукции выше предельно допустимых уровней при несоблюдении правил, регламентов и технологий использования различных средств химизации, в первую очередь азотных удобрений. Поступление повышенных количеств нитратов в организм может привести к существенному нарушению здоровья, в первую очередь у лиц из крайних возрастных групп. Всасывание нитратов происходит главным образом в желудке. В течение 8 ч до 90 % введенных нитратов выделяется с мочой. Нитраты сами по себе не обладают выраженной токсичностью, не являясь метгемоглобинобразователями. Однако при определенных условиях, зависящих от параметров хранения продуктов (блюд) и микрофлоры, в пищевых продуктах или пищеварительном канале (особенно при диспепсии у детей) часть нитратов восстанавливается в более токсичные нитриты с развитием нитритной метгемоглобинемии.
Нитрозирующие свойства хорошо выражены у 50 % штаммов кишечной палочки, выделяемых из кишечника человека. Низкая кислотность желудочного сока у детей раннего грудного возраста или больных гипоацидным гастритом может способствовать накоплению нитратредуцирующей флоры. У грудных детей с неспецифической диареей рН желудочного сока равняется 5,6 при норме у взрослых 2,7. Среднее содержание метгемоглобина в крови нормальной популяции людей — 2%, при 8- 10% может отмечаться бессимптомный цианоз, при 30 % и более – симптомы острой гипоксии (одышка, тахикардия, коричнево-серый цианоз, гипотония, слабость, головная боль). Токсичность нитритов (нитратов) зависит как от дозы, так и от активности метгемоглобинредуктазы, восстанавливающей метгемоглобин. Нитраты, как известно, могут довольно легко превращаться в нитриты. В то же время нитриты в дальнейшем соединяются с поступающими с пищей аминами и амидами. В результате образуются нитрозамины с выраженными канцерогенными свойствами. Этот процесс активно протекает при нормальной кислотности в желудке.
Нитрозамины оказывают также токсическое действие на печень, а некоторые из них обладают мутагенными и тератогенными свойствами. Предельно допустимой концентрацией нитратов в воде является 45 мг/л.
ХЛОР.
Хлор широко используется для обеззараживания воды от бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Его использование привело к тому, что такие болезни, как холера и тиф, которые легко распространяются через зараженную воду, практически не встречаются в развитых странах. Тем не менее, существует несколько проблем, которые касаются присутствия хлора в питьевой воде. Во-первых, это проблема качества воды. Присутствие в воде избыточного количества хлора придает ей неприятный вкус. Во-вторых, это заболевания, которые может вызывать сам хлор. Показано, что люди, которые пьют хлорированную воду, имеют риск возникновения рака мочевого пузыря на 21% больше и риск возникновения рака прямой кишки на 38% больше, чем те, кто пьет воду с небольшим содержанием хлора. В-третьих, образование хлорорганических соединений. Эти соединения образуются в питьевой воде под воздействием хлора, даже когда в ней имеются безвредные органические соединения, в том числе и летучие. Действие хлорорганических веществ также связывают с возможностью индуцировать онкологические заболевания.
ИОНЫ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ.
Они представляют катионную основу солевого состава воды. Более половины катионов представлено натрием, затем следуют ионы кальция, магния, калия, рубидия, лития. Основное гигиеническое значение имеют ионы кальция и магния. Установлено, что кальций, начиная с 250 мг/л, магний — со 125 мг/л, вызывают изменение вкус воды. Однако значение их этим не исчерпывается. Они являются эссенциальными веществами, участвующими в обмене веществ. С водой может поступать до 20 % магния и до 30 % кальция.
ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ.
Само понятие жесткости воды не является химическим или физиолого-гигиеническим. Под жесткостью воды понимают главным образом способность воды отрицательно влиять на моющие средства мыла и образовывать накипь в котлах и кипятильниках. Различают временную, постоянную и общую жесткость. Временная жесткость обусловлена ионами кальция и магния, находящимися в соединении с гидрокарбонатными анионами (НСОз). Временной она называется потому, что при кипячении воды происходит разрушение гидрокарбонатов с образованием карбонатов кальция и магния, выпадающих в осадок.
Постоянная жесткость обусловлена соединениями кальция и магния со всеми другими анионами, кроме гидрокарбонатного: Cl , SO4 , СО3 , NO3 , РО4 и т.д. Общая жесткость складывается из временной (устранимой) и постоянной. Общую жесткость воды выражают в единицах СИ — мг-экв/л. Вода с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л считается мягкой, от 3,5 до 7 мгэкв/л — умеренно жесткой, от 7 до 10 мг-экв/л — жесткой и свыше 10 мг-экв/л — очень жесткой.
Жесткость питьевой воды установлена 7 мг-экв/л. Вода с общей жесткостью свыше 7 ммоль/л имеет неблагоприятные гигиенические свойства. В ней плохо образуется мыльная пена, в связи, с чем такая вода малопригодна для стирки и мытья. В жесткой воде хуже развариваются мясо, овощи и бобовые. Большой экономический ущерб связан с использованием в промышленности и тепловой энергетике воды с высокой устранимой жесткостью, так как в котлах и трубах при кипячении образуется накипь в результате перехода бикарбонатов в нерастворимые карбонаты. По данным ВОЗ, сообщения из ряда стран свидетельствуют о существовании обратной статистической корреляции между жесткостью питьевой воды и уровнем смертности от заболеваний сердечно-сосудистой системы.
В зонах, обеспечиваемых мягкой питьевой водой, почти повсеместно более широко распространены атеросклероз, дегенеративные поражения сердца, гипертоническая болезнь или сочетания перечисленных заболеваний, а также чаще отмечаются случаи внезапной смерти от поражения сердечнососудистой системы. В районах с низкой жесткостью (мало ионов магния) наблюдается рост числа заболеваний сердечно-сосудистой системы. Для объяснения выявленных закономерностей ученые выдвигают две гипотезы. Согласно первой какие-то компоненты жесткой воды оказывают защитное действие на сердечнососудистую систему. Такие свойства предполагаются в первую очередь у магния. Однако присутствие и других элементов, например, лития, хрома, ванадия и кремния, тоже может играть защитную роль.
Вторая гипотеза предполагает, что некоторые вещества, присутствующие в мягкой воде, стимулируют развитие болезни. В соответствии с этой гипотезой сердечнососудистые заболевания провоцируют свинец и кадмий, которые могут вымываться из водопроводных труб. Выявлена взаимосвязь между мочекаменной болезнью и жесткостью питьевой воды.
Вода с жесткостью 20 ммоль/л может привести к образованию камней в почках и мочевом пузыре. Мочекаменная болезнь сопровождается изменением минерального обмена в целом: нарушается содержание в крови кальция, магния, стронция, калия, йода, хлора, железа и др. Заболеваемость мочекаменной и слюнно-каменной болезнями выше в районах, где жесткость воды составляет 16-23 мг-экв/л (минимум 6-7, средний 7-16 мг-экв/л).
При употреблении воды жесткостью выше 10 мг-экв/л, происходит усиление местного кровотока, изменяется процесс фильтрации и реабсорбции в почках. Это защитная реакция. В дальнейшем развивается мочекаменная болезнь.
СУЛЬФАТЫ.
Представляют собой соединения аниона S04 2- с Na+ ; Mg2+ ; Са2+. Гигиеническое значение сульфатов заключается, прежде всего, во влиянии на вкусовые свойства воды. При выдаче воды потребителю установлено содержание сульфатов не более 500 мг/л. В связи с тем, что влияние на органолептические свойства сульфатов и хлоридов складывается, сумма их концентраций, выраженная в долях от ПДК, не должна превышать 1.
Высокоминерализованные воды с высоким содержанием сульфатов оказывают воздействие на желудок в виде значительного торможения секреторной деятельности начиная уже с концентрации 1000мг/л, при более высокой концентрации оказывают послабляющее действие на кишечник. Поступая с водой в организм в повышенных количествах, сульфаты, особенно в сочетании с ионами магния, подавляют желудочную секрецию, ухудшают всасывание кишечного содержимого и оказывают послабляющее действие, вызывая диарею у людей, впервые использующих для питья такую воду. С течением времени наступает адаптация и диспепсические явления прекращаются. Однако врачам необходимо быть предельно внимательными, чтобы правильно дифференцировать подобные расстройства с желудочнокишечными заболеваниями инфекционной этиологии.
ХЛОРИДЫ.
Эпидемиологические наблюдения показали, что употребление воды с содержанием хлорида натрия более 1000 мг/л увеличивает частоту гипертензивных состояний у населения вдвое. Развитие гипертонической болезни в значительной мере обусловлено состоянием электролитного обмена. Повышенное употребление хлорида натрия способствует уменьшению диуреза, задержке в организме натрия и усилению выведения калия. Обследование населения в районах с различным содержанием хлоридов в питьевой воде показало, что сдвиги ряда биохимических критериев, а также показания артериального давления и реактивности сосудов дают основание считать длительное употребление высокоминерализованной хлоридно-натриевой воды одним из факторов риска по гипертензивным состояниям. При этом отмечено, что повышается в основном систолическое артериальное давление. При выдаче воды потребителю нормативное содержание хлоридов – не более 350 мг/л.
ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ.
Оно определяется путем выпаривания известного объема профильтрованной воды с последующим высушиванием остатка при 110°С до постоянной массы. Гигиеническое значение плотного остатка заключается в том, что по его величине можно судить о суммарном количестве посторонних веществ в исследуемой воде и, прежде всего, о ее минерализации.
Природные воды делятся на пресные, содержащие не более 1 г/л солей, минерализованные, в которых солей от 1 до 50 г/л, и рассолы, где минерализация превышает 50 г/л. В свою очередь минерализованные воды можно разделить на солоноватые (количество минеральных веществ от 1 до 2,5 г/л) и соленые (количество солей более 2,5 г/л). Гигиеническим нормативом сухого остатка в питьевой воде, т.е. ее минерализации, является 1000 мг/л. Длительное использование для питья высокоминерализованных вод приводит к ряду изменений в организме. Так, у населения, постоянно потребляющего солоноватые подземные воды, содержащие хлоридно-сульфатно-натриевые соли, отмечается снижение диуреза, задержка воды в тканях, отеки, нарушение водно-электролитного баланса и секреторной деятельности желудочно-кишечного тракта. Наиболее выраженные патологические изменения в организме проявляются при употреблении для питьевых целей морской воды, минерализация которой составляет от 10 г/л (Балтийское море) до 37 г/л (тропические широты мирового океана).
Даже при кратковременном употреблении такой воды, имеющей повышенные концентрации хлоридов и сульфатов натрия, калия, кальция и магния, происходит прогрессирующее обезвоживание организма, нарушается кислотно-щелочное равновесие и повышается остаточный азот в крови, ухудшается сердечная деятельность. Все эти симптомы наблюдаются на фоне резкой жажды и утомляемости. Повышенная минерализация и жесткость – это факторы, оказывающие неблагоприятное действие на специфические функции женского организма – менструальную и детородную, а также на течение беременности и родов, на плод и новорожденного.