Состав природной воды

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 сложное 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 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- 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, шигеллеза, эшерихиоза, лептоспироза, туляремии, бруцеллеза. В источниках во¬доснабжения 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.

I 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, дизентерия, колиэнтерит, сальмонеллез;
• б) вирусной этиологии: вирусный эпидемический гепатит А, или болезнь Боткина, вирусный гепатит Е, полиомиелит и другие энтеровирусные инфекции, 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 распространяться фекально-оральным путем:

• а) бактериальной природы (туберкулез);
• б) вирусной этиологии (аденовирусные инфекции, в частности ринофарингит, фарингоконъюнктивальная лихорадка, конъюнктивит, ринофаринготонзиллит, 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).

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.).

III. Заболевания, которые вызывают гельминты, живущие в воде (шистосомоз, дракункулез, или ришта).

IV. Трансмиссивные инфекции, возбудителей которых распространяют насекомые-переносчики, размножающиеся в воде (малярия, желтая лихорадка).