Санитарно-токсикологическая характеристика химических примесей воды

2.4 Санитарно-токсикологическая характеристика химических примесей воды.

Алюминий. При нарушении выделительной функции почек в результате различных заболеваний алюминий может накопляться в печении жизненно важных делянках головного мозга. В последнем случае возникают тяжелые нарушения функции центральной нервной системы. Содержание алюминия в питьевой воде обуславливается поступлением его из коагулянтов, которые используют в водоподготовке, и наличием его в поверхностных водах.

Барий. В природных водах содержание бария составляет 0,001 – 0,01 мг/л, иногда – 0,1 мг/л. В большинстве своем он попадает в источники водоснабжения со сточными водами металлургической, машиностроительной и фармацевтической промышленности и с водами производства бумаги. Растворимые соединения бария (хлорид и нитрат) хорошо впитываются и способны к аккумуляции (накоплению). Барий – высокотоксическое вещество, которое даже в небольших дозах может вызвать гонадотоксический, эмбриотоксический или мутагенный эффекты. При поступлении в организм он способен аккумулироваться в костной ткани, что небезопасно для здоровья. В случае поступления в организм в виде хлорида летальная доза для взрослого человека составляет 550 – 600 мг.

Бериллий является токсическим и аккумулятивным клеточным ядом. Проникая во все органы, клетки и органеллы и повреждая клеточные мембраны, он способен причинять широкий спектр отдаленных эффектов неблагоприятного действия. Его повышенные концентрации могут наблюдаться в подземных и поверхностных водах в результате поступления загрязненных бериллием сточных промышленных вод (авиационная и космическая промышленность).

Бор. При поступлении в организм человека высоких концентраций бора с питьевой водой наблюдаются значительные расстройства функций половой системы у мужчин и женщин и выраженный эмбриотоксический эффект. Бор хорошо впитывается в пищеварительном канале, но постепенно выводится. В высоких концентрациях он находится в очень минерализированных подземных и морских водах.

Мышьяк. Неорганический мышьяк более токсичен, нежели органический, а неорганические соединения мышьяка (III) более опасны, нежели соединения мышьяка (V). При продолжительном потреблении воды, загрязненной мышьяком, на коже возникают наросты, мозоли, могут поражаться кровеносные сосуды, возникать опухоли. Постоянное употребление воды с концентрацией мышьяка 0,2 мг/л в течение жизни определяет 5 %-й риск развития рака кожи. В случае острого отравления мышьяком поражается центральная нервная система, что приводит к состоянию комы, а при дозах 70 – 80 мг – к смерти. Возможно также сильное поражение пищеварительного канала, нервной системы и дыхательных путей. Отравление возможно и при низких дозах – 3 – 6 мг/сутки в течение долгого времени. Содержание мышьяка в пресных подземных и поверхностных водах невысокий, но местах залегания полиметаллических он может превышать 1 мг/л. В отходах производства (гидрометаллургии, пепел ТЭЦ) наблюдается повышенное содержание мышьяка, который является реальным источником загрязнения подземных вод.

Нитраты и нитриты. Нитраты – продукт окисления органического азота бактериями. Нитриты образуются в результате неполного окисления органического азота бактериями.

Использование удобрений, гниение растительных и животных останков, бытовые стоки, попадание в почву осадков сточных вод, промышленные сбросы, вымывание из мест захоронения отходов – все это обуславливает поступление в водные источники ионов NO¯2 NO3¯. Содержание нитрата в воде, как правило, ниже 5 мг/л. Однако в небольших водных источниках и, особенно в подземных водах содержание его может превышать 10 мг/л. Как нитраты, так и нитриты очень легко поглощаются организмом. После поступления с питьевой водой нитратов и особенно нитритов в крови человека накопляется метгемоглобин – дериват гемоглобина, который не способен переносить кислород из крови в ткани, вследствие чего развивается болезнь – водно-нитратная метгемоглобиния.

Наявность в воде нитратов и нитритов представляет собой канцерогенную опасность.

Свинец. Случаи сильного отравления свинцом наблюдались после употребления воды с повышенным его содержанием (0,6 – 2 мг/л). свинец попадает в воду из свинцовых труб и резервуаров. Отравление сопровождается кишечными коликами и утомлением. Этот металл имеет высокую аккумулятивную способность, накопляется в костях, поражает нервную систему, почки и приводит к раннему атеросклерозу. При концентрации в питьевой воде 0,1 мг/л организм аккумулирует 50 % поглощенного свинца, и его содержание в крови достигает граничной отметки – 0,025 мг/л. В незагрязненных озерных и речных водах содержание свинца не превышает 0,01 мг/л. однако в районах залегания полиметаллических руд его содержание в подземных водах может значительно увеличиваться. Расчеты, выполненные с учетом употребления 2 л воды в сутки, доказывают, что суточное поступление свинца колеблется от 10 – 20 мкг до 1 мг и более. Свинец выводится из организма с мочой, калом и потом. Он содержится в волосах и ногтях пальцев рук и ног.

Селен содержится в воде в виде селенита или селената в зависимости от pH и присутствия солей некоторых металлов. Содержание его в поверхностных водах значительно ниже – 10 мкг/л. В воде некоторых колодцев содержание селена превышает 100 мкг/л. В случае употребления подземных вод с повышенным содержание селена нарушается функция печени, формирование эмали зубов и кальциевый обмен. Как правило, в природных водах содержание селена незначительно. Из организма выводится преимущественно с мочой.

Стронций. После продолжительного употребления подземных вод с повышенным содержанием стронция у детей было выявлено нарушение развития костных тканей, например неудовлетворительный рост зубов.

Фтор. Избыток фтора в питьевой воде определяет развитие болезни – флюороза, проявлением которой является появление пятен на эмали зубов. Кроме того, может нарушаться окостенение скелета у детей, происходить изменения в сердечных мышцах и деятельности нервной системы.

Недостаток фтора в воде является причиной развития кариеса зубов - основной причины потери зубов в юношеском и зрелом возрасте. Очень важна роль фтора в регулировании минерального обмена скелета. В раннем возрасте он благоприятствует процессу минерализации костей, а в преклонном – уменьшает степень возрастной деминерализации костной ткани. необходимое его количество в организм человека попадает преимущественно с питьевой водой.

В больших дозах фтор для человека очень токсичен. Патологические изменения – геморагичный гастроэнтерит, острый токсический нефрит и различной степени поражения печени и сердечной мышцы. Острая смертельная доза составляет около 5 г фторида натрия, то есть примерно 2 г фтора. первыми проявлениями и симптомами интоксикации являются тошнота, боли в полости живота, рвота, диарея и даже судороги.

Железо, марганец, медь и цинк принадлежат к малотоксическим элементам, характерной особенностью которых является влияние на органолептические свойства воды.

Железо. В организме железо берет участие в окислительно-востановительных процессах, имуннобиолгических реакциях, и входит в состав некоторых ферментов. Гемоглобин крови содержит до 70 % железа в организме человека. Наявность в организме механизма регуляции баланса железа не дает возможности выявляться его токсическому действию. Однако большое содержание его в питьевой воде негативно влияет на ее органолептические качества. Вода с повышенным содержанием железа неприятна на вкус, имеет бурый цвет, образует конкреции в трубах, препятствуя протеканию воды.

Марганец принадлежит к эссенциальным микроэлементам, поскольку он входит в состав многих ферментов, гомонов и витаминов, которые влияют на процессы роста, кровообразования, формирование иммунитета и размножение. Впитывание марганца, который поступает в организм с питьевой водой, незначительно вследствие гидролиза его солей с образованием труднорастворимых соединений. Согласно с данными ВООЗ, содержание марганца в питьевой воде до 0,5 мг/л не вредит здоровью человека. Однако вода с таким количеством марганца имеет металлический привкус и во время стирки окрашивает ткани.

Медь. Качества меди в питьевой воде зависят от величины pH, концентрации в ней карбонатов, хлоридов и сульфатов. В организме медь принимает участие в образовании эритроцитов, освобождении тканевого железа и развитии скелета, центральной нервной системы и соединительных тканей. Благодаря наявности гомеостатического механизма регуляции содержания меди в организме человека она не накопляется. В малых концентрациях медь придает воде неприятный вяжущий привкус, что и лимитирует ее содержание в воде.

Цинк. Содержание цинка в питьевой воде обычно не превышает 0,01 мг/л в поверхностных и 0,05 мг/л – в грунтовых водах. Однако в водопроводной воде его содержание может увеличиваться до 2 мг/л за счет вымывания из оцинкованных труб. Цинк является незаменимым микроэлементом, поскольку входит в состав жизненно необходимых витаминов и ферментов. При повышенном содержании его в воде он также изменяет ее органолептические качества. Металлический привкус не ощущается до содержания его в воде в количестве 5 мг/л.

Сухой остаток и жесткость воды. Величина сухого остатка не влияет на вкусовые качества питьевой воды. Население может без риска употреблять воду с сухим остатком до 1000 мг/л. Однако вода с низким содержанием сухого остатка может быть негодной вследствие отсутствия вкуса. Питьевая вода с повышенной жесткостью (высоким содержанием солей кальция и магния) отрицательно влияет на сердечно-сосудистую систему. При потреблении такой воды часто возникают мочекаменные заболевания.

Взвеси. Эти вещества, прежде всего, влияют на органолептические свойства воды. Кроме того, они способствуют сорбции вирусов на частичках глины и перенесению их течением воды. Вирусы, попадающие в организм со взвешенными частичками, негативно влияют на эпидемиологическую безопасность.

Асбест поступает в природные воды в результате растворения асбестосодержащих минералов и руд и сброса промышленных стоков. С помощью обычных песчаных фильтров удаляют до 90 % волокон асбеста из воды питьевого назначения. Считается, что все виды асбеста способны вызывать асбестоз. От 14 до 50 % страдающих асбестозом умирают от бронхиальной карциномы.

Рассмотрим гигиеническую характеристику неорганических веществ техногенного происхождения, которые могут попасть в источники питьевой воды в больших количествах (кадмий, хром, никель, ртуть и т. д.).

Кадмий. В природных водах содержание кадмия обычно невелико и составляет 0,05 – 1 мкг/л, но в кадмиевых геохимических провинциях достигает 10 мкг/л. Источником повышенного содержания кадмия являются промышленные сточные воды и отходы, вследствие чего его содержание в некоторых случаях увеличивается до 0,2 – 4 мг/л. Кадмий - очень токсический элемент. Токсичность кадмия при концентрации в воде около десятка микрограммов на 1 л выявляется в виде тяжелого поражения почек и связанной с этим гипертонической болезнью.

Хром. В результате загрязнения природных вод промышленными сточными водами в некоторых случаях в них наблюдается повышенное содержание хрома. Основной источник загрязнения – сточные воды гальванического производства, текстильной промышленности и выплавка специальных сплавов.

Считают что, токсические качества присущи соединениям хрома (VI). Неблагоприятные последствия попадения хрома в организм связаны с поражениями почек и печени. Хром также обуславливает возникновение язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Хрому также присущи канцерогенный и мутагенный эффекты. Соединения хрома (VI) в дозах до 10 мг/кг массы тела обуславливают у человека некрозы печени, нефрит и смерть. Меньшие его концентрации приводят к раздражению слизистой оболочки пищеварительного канала.

Никель. Содержание никеля в поверхностных водах достигает 1 мг/л, а в некоторых подземных – до 0,13 мг/л. поступление никеля возможно со сточными водами металлургической, машиностроительной и химической промышленности. Концентрация его в таких водах колеблется от 0,01 до 274 мг/л. В случае избыточного поступления никеля в организм человека нарушаются биохимические процессы на клеточном и субклеточном уровнях.

Ртуть. В загрязненных водных объектах концентрация ртути колеблется в границах 0,01 – 0,5 мкг/л. В реках, загрязненных сточными водами, содержание ее составляет сотни и тысячи микрограммов в 1 л. При обычных условиях с питьевой водой поступает не более 15 % поглощенной организмом ртути. Она очень токсична и аккумулятивна. Неорганические соединения ртути накопляются в почках. Так, метилртуть быстро появляется в крови, где 80 – 90 % ее связывается с красными кровяными тельцами. Соли ртути выводятся из организма почками, печенью, слизистой оболочкой желудка, потовыми и слюнными железами, а также с молоком, но наиважнейший путь выведения – с мочой и фекалиями.

Отравление ртутью преимущественно выявляется в форме неврологических и почечных нарушений.

Цианины – соединения, которые содержат ионы CN¯. Техногенными источниками поступления цианинов в окружающую среду является производство кокса, полимеров, гальваническое производство и производство благородных металлов.

Во время хлорирования питьевой воды до уровней свободного остаточного хлора при нейтральных и щелочных условиях концентрация цианинов в очищенной воде уменьшается до очень низких значений. Хлорирование воды при pH > 8,5 приводит к превращению цианинов в безвредные цианаты, которые разлагаются до углекислого газа и газоватого азота.

Одноразовая доза цианина 50 – 60 мг обычно для человека летальна. Действие цианина на уровне 2,9 – 4,7 мг в сутки не считается вредным для человека благодаря высокой эффективности систем детоксикации в организме человека. Действие более высоких доз может быть смертельным. Допустимая суточная доза для человека составляет 8,4 мг.

Органические вещества. Следует указать, на то, что органические вещества природного происхождения – гуматы, амины, и другие вещества – негативно влияют на органолептические свойства воды.

Значительную угрозу для здоровья человека благодаря выраженной токсичности и аккумулятивности составляют пестициды, полиароматические углеводы, тригалометаны.

Пестициды. К пестицидам, которые попадают в воду, относятся хлорированные углеводороды и их производные, грунтовые инсектициды, пестициды, легко вымывающиеся из грунтов, а также пестициды, которые регулярно попадают в системы водообеспечения для борьбы с переносчиками заболеваний. Это преимущественно хлорорганические соединения. Микроколичества хлорорганических пестицидов в водной среде накопляются в различных звеньях пищевой цепи. Так, ДДТ может аккумулироваться в рыбе в концентрациях, что в 10 000 раз больше, чем в воде, в которой они существуют.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). К ПАУ принадлежит большая группа органических соединений, в молекулах которых содержатся два или больше бензольных колец. ПАУ могут синтезироваться некоторыми бактериями, водорослями и высшими растениями. Однако гигиенически значимые количества их поступают в окружающую среду с продуктами неполного сгорания органического топлива, побочными и промежуточными продуктами органического синтеза. ПАУ малорастворимы в воде, но наблюдается значительная сорбционная способность их глинами и другими донными отложениями, что обуславливает накопление этих соединений в воде в большом количестве.

ПАУ вызывают поражение кожи и ее сальных желез, костного мозга и лимфатической системы.

Тригалометаны. Во время хлорирования воды образуется большое количество галогеносодержащих соединений, количество и качественный состав которых зависит от содержания в природных водах гуминовых и фульвокислот, фенолов и т. д. Тригалометаны имеют высокую биологическую активность. Их действие выявляется в образовании злокачественных опухолей, возникновения генетических заболеваний и т. д. В случае длительного употребления воды с содержание тригалометанов возникают опухолеподобные заболевания.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) широко применяются в промышленности и быту. Поэтому значительное их количество попадает в водоем со сточными водами. Большая поверхностная активность этих веществ способствует их миграции через водоупоры, что приводит к загрязнению подземных вод. СПАВ малотоксичны, но в организме человека может способствовать проникновению сквозь биологические мембраны малорастворимых высокотоксических или канцерогенных ПАУ. Но главный признак неблагоприятного действия, СПАВ на питьевую воду – это ухудшение ее органолептических качеств, например придание неспецифического привкуса и вспенивание. Наявность СПАВ в воде водного объекта, приводит к интенсивному развитию микрофлоры, что тормозит способность водоема к самоочищению.

Нефтепродукты попадают в водоем со сточными водами. Нефть – сложная смесь ароматических и полициклических углеводородов. Нефтепродукты могут попадать в донные отложения или пребывать в толще воды в виде эмульсии, растворяться в ней и образовывать на поверхности характерную пленку. Достаточно выраженным признаком наявности нефтепродуктов является неблагоприятное влияние на органолептические показатели воды: появление специфического запаха и радужных пятен на поверхности. Токсическое действие нефтепродуктов в тех концентрациях, в которых они встречаются в природной воде, незначительно.

Радиоактивные вещества. Радиоактивное загрязнение бывает природного и неприродного происхождения. Природное загрязнение водных объектов преимущественно обуславливается наличием радона. До 250 радиоактивных нуклидов техногенного происхождения попадают в окружающую среду в результате работы ядерных установок. Радиоактивные частички (радионуклиды) вместе с водой, воздухом и едой попадают в организм человека, вызывая онкологические заболевания, врожденные увечья, снижение функций иммунной системы и увеличивая общую заболеваемость населения[1].