Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле
Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты), придающие воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта. Вода, содержащая более 350 мг/л хлоридов и более 500 мг/л сульфатов, считается неблагоприятной для здоровья.
С содержанием в воде солей кальция и магния тесно связано другое ее качество — жесткость. Вода, сильно насыщенная солями, причиняет много неудобств: в ней труднее развариваются овощи и мясо, уменьшается их питательная ценность, при стирке увеличивается расход мыла, накипь портит чайники и котлы, засоряет водопроводные трубы.
Высокая температура воздуха в жарком климатическом поясе приводит к усилению влагоотдачи внепочечным путем (потение, саливация), к обезвоживанию организма, а следовательно, и к повышению концентрации мочи, что, в свою очередь, может способствовать камнеобразованию. Вода повышенной жесткости распространена именно в южных районах страны. Эксперименты показали, что потребление жесткой питьевой воды животными, содержащимися в условиях повышенной температуры внешней среды (30°), вызывает еще большее увеличение камнеобразования у подопытных животных.
Избыточное содержание в питьевой воде солей кальция и магния нарушает каллоидно-кристаллоидное равновесие мочи и способствует возникновению мочекаменной болезни. В реальных жизненных условиях заболевание мочекаменной болезнью чаще всего, вероятно, вызывается не какой-либо одной причиной, а несколькими. Однако солевой состав питьевых вод — один из факторов, способствующих развитию этой болезни.
Таким образом, жесткость питьевой воды на уровне 7 мг*экв/л не вызывает возражений. Исследования показали, что употребление воды с жесткостью на уровне 7 и 10 мг*экв/л не оказывает влияния на липидный обмен при длительном введении холестерина и, следовательно, не может способствовать развитию атеросклеротических изменений артерий. Допустимый уровень общей жесткости равен 7 мг*экв/л (А. А. Гаголи, 1972 г.).
В природных подземных водах марганец содержится в виде бикарбонатов и других хорошо растворимых солей. Вместе с тем перманганат калия (KMnO4) применяют в практике водоснабжения как реагент: он хорошо устраняет посторонние привкусы и запахи, обусловленные различными органическими соединениями, а также снижает содержание железа и марганца. Перманганат калия употребляют и как альгицидное средство, обеспечивающее гибель водорослей, которые забивают фильтры или вызывают появление запахов и привкусов в воде. Помимо дезодорирующего и альгицидного действия, перманганат калия проявляет бактерицидный эффект.
В технологическом процессе семивалентный марганец переходит в двухвалентную и четырехвалентную форму. Четырехвалентный марганец практически нерастворим в воде и задерживается на фильтрационных установках, а остаточные количества двухвалентного марганца могут обнаруживаться в питьевой воде.
Изучение влияния семивалентного иона марганца на органолептические свойства воды вскрыло ведущий признак в этом отношении — изменение окраски воды. По этому признаку пороговой, определенной в столбе воды высотой 20 см, является концентрация перманганата калия 0,1 мг/л. При концентрации марганца в воде 0,5 мг/л опущенная в нее ткань после стирки приобретает слабо выраженный коричневый оттенок. При концентрации 0,1 и 0,05 мг/л разницы между контрольными и обработанными образцами ткани не было. Допустимое остаточное количество марганца в воде при полном переходе из семивалентного состояния в четырех- и двухвалентное и с учетом его неблагоприятного действия на белье не должно превышать 0,1 мг/л (по иону Mn).
Токсичность марганца не зависит от валентности иона. Недействующей концентрацией всех соединений марганца (по влиянию на здоровье людей) является концентрация 2 мг/л в пересчете на ион Mn. Более высокие концентрации марганца вызывают изменения со стороны высшей нервной деятельности, усиливают накопления фосфора в костях, уменьшая его выделения с мочой. Кроме этого, происходит снижение активности ферментов холинэстеразы и церулоплазмина крови. При цитогенетических исследованиях обнаружено увеличение процента митотической активности клеток костного мозга (C. А. Шиган, Б. Г. Витвицкая, 1971).
На водопроводных станциях в качестве коагулянта широко применяется сернокислый алюминий. При коагуляции избыточными дозами этого коагулянта мутность воды может возрастать. При содержаний остаточного алюминия в воде на уровне 0,5 мг/л мутность воды не изменяется. Избыточные концентрации алюминия придают воде неприятный вяжущий привкус. Пороговые концентрации определены на уровне 0,6–0,8 мг/л.
Пороговая концентрация, установленная по изменению вкуса воды, для хлористого алюминия равна 0,5 мг/л по Al. Эта же концентрация не изменяет прозрачность воды. Предельно допустимая концентрация остаточного содержания алюминия в питьевой воде равна 0,5 мг/л (А. А. Петина, 1965 г.).
Для защиты водопроводных труб от коррозии и умягчения жестких вод применяются гексаметафосфат и триполифосфат натрия. При внесении в водопроводную воду указанных веществ в ней образуются малорастворимые соединения кальция и магния, которые сорбируются отлагающимися на стенках труб коррозионными образованиями, в результате чего последние уплотняются и изолируют металл от воды.
Гексаметафосфат и триполифосфат натрия в концентрациях, которые предполагается использовать для постоянной обработки питьевой воды (10–20 мг/л), не влияют на ее запах, привкус, цветность и активную реакцию. Оба вещества в концентрации выше 5 мг/л при нагревании и кипячении водопроводной воды образуют стойкую муть. Вещества не обладают выраженной токсичностью и кумулятивными свойствами. Лимитирующий показатель вредности гексаметафосфата и триполифосфата натрия при нормировании их в питьевой воде — органолептический: образование мути при нагревании. В качестве гигиенического норматива принята концентрация обоих веществ на уровне 3,5 мг/л.
В ряде случаев наличие в воде тех или иных микроэлементов привлекало к себе внимание как возможная причина массовых заболеваний неинфекционной природы.
В частности, повышение или уменьшение количества поступающего в организм микроэлемента нарушает нормальное течение физиологических процессов и приводит к возникновению патологических состояний.
Интенсивное изучение фтора начато в 30-х годах, когда была установлена взаимосвязь его содержания в питьевой воде и поражении зубов у местных жителей. Затем был вскрыт другой интересный факт: при содержании фтора в питьевой воде 1 мг/л выявлена наименьшая распространенность кариеса. Это обстоятельство, а также изучение физиологической потребности во фторе и явилось обоснованием для искусственного обогащения питьевой воды препаратами фтора.
В нашей стране фторирование питьевой воды осуществляется в 86 городах, где около 13 млн. жителей постоянно получают фторированную воду.
Ценные наблюдения были проведены в Мончегорске. Данные местных стоматологов свидетельствовали о том, что кариес у детей встречался здесь в два-три раза чаще, чем в других районах страны. Через десять лет после введения в строй фтораторной установки врачи провели повторное обследование. Число кариозных зубов у детей семилетнего возраста, родившихся и постоянно проживающих в Мончегорске, сократилось на 58 %. Одновременно резко уменьшилось количество детей, страдающих так называемым множественным кариесом. Сходные данные получены и в английском г. Бирмингеме.
Сокращение распространенности и интенсивности кариеса после длительного использования фторированной воды дает и определенный экономический эффект. В частности, в Мончегорске подсчитано, что общая экономия при санации школьников и дошкольников за счет уменьшения объема лечебных мероприятий и расхода пломбировочных материалов составила за 1976 г. 33,643 тыс. руб. Иными словами, 1 руб. затрат на фторирование дает 6,2 руб. экономии государственных средств. Кроме того, уменьшение объема высвобождает врачей-стоматологов и вспомогательный персонал, что позволяет повысить качество лечения зубов, сконцентрировать усилия на профилактике.
При повышенных концентрациях фтора развивается другой недуг (особенно у детей) — флюороз. Зубы темнеют, крошатся и ломаются. Признак флюороза — пятнистость зубной эмали. Чтобы предупредить это заболевание, при централизованном водоснабжении устанавливают обесфторивающие установки. При водоснабжении небольших населенных пунктов для уменьшения количества фтора в воде используют метод смешения подземных вод из богатых фтором водоносных горизонтов с водой, имеющей незначительную концентрацию фтора. Оптимальное для человека содержание фтора составляет в среднем 0,7–1,5 мг/л, причем его концентрация в воде должна поддерживаться на уровне 70–80 % от нормативов, принятых для каждого из четырех климатических районов страны (первый и второй климатические районы — 1,5 мг/л, третий — 1,2 мг/л, четвертый — 0,7 мг/л).
