ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

Исключительно велика роль водного фактора в распространении различных как инфекционных, так и неинфекционных болезней. Этот вопрос требует наиболее пристального внимания.

Эпидемиологическое значение воды. Экспертами ВОЗ установлено, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Распространенность инфекционных заболеваний, передающихся через воду, несмотря на принимаемые меры, чрезвычайно велика во всем мире. Так, число людей, страдающих малярией, составляет 800 млн, трахомой - 500 млн, шистосомозом - 200 млн, гастроэнтеритами - 400 млн. При этом ежегодно от гастроэнтеритов умирает 4 млн детей и 18 млн взрослых.

В целом от болезней, связанных с водой, страдает более 2 млрд человек. Особенно опасная обстановка складывается в сельских районах, где только треть жителей имеет доступ к безопасным системам водоснабжения и лишь 13% обеспечено канализацией. В самой благоприятной по водоснабжению стране мира - США с 1971 по 1978 г. зарегистрировано 202 эпидемии, охватившие 50 млн человек.

Исторически роль воды в передаче и распространении инфекционных заболеваний была известна еще Гиппократу в IV в. до н.э. Однако первое достоверное описание водной эпидемии сделано лишь в XIX в. английским ученым Сноу. Оно касалось эпидемии холеры в Лондоне в 1854 г., когда в течение 15 дней от этого заболевания умерло 457 человек, пользовавшихся водой из одного колодца, в который просачивались нечистоты из выгребной ямы.

Окончательное доказательство эпидемиологической роли воды получил Р. Кох в 1883 г. Изучая вспышку холеры в Индии, он обнаружил возбудителей этой болезни не только в выделениях больных, но и в воде пруда, которой пользовались все заболевшие. Несколько лет спустя Р. Кох выделил вибриона из воды реки Эльбы во время эпидемии холеры, когда одновременно заболело более 17 тыс. человек, из которых 8605 умерли.

Заболевания, передаваемые через воду, весьма многочисленны. Все их можно разделить на несколько основных групп. В первую очередь это кишечные инфекции бактериальной природы, к которым относятся холера, брюшной тиф, паратифы А и Б, дизентерия, различные энтериты и энтероколиты. Для возникновения этих заболеваний благопри-

ятны неорганизованное водопотребление, недостаточное количество воды, соответствующие природные условия для распространения и выживания в объектах окружающей среды инфекционного начала, технические нарушения на водозаборных, водоочистных сооружениях и водопроводах, несоблюдение элементарных норм личной гигиены.

Развитие эпидемий кишечных заболеваний водного происхождения имеет определенные особенности. Вспышки таких инфекций начинаются внезапно, практически одновременно заболевает множество людей, бравших воду из одного зараженного источника. После проведения противоэпидемических мероприятий, направленных на исключение водопользования из зараженного источника, дезинфекции, водоохранных мер, а также лечения больных и ограничения их контактов число заболевших быстро снижается.

Высокая заболеваемость и смертность свойственны также брюшному тифу и паратифам А и Б. Возбудителями этих заболеваний являются микробы рода сальмонелл семейства кишечных бактерий, которые очень устойчивы к внешним воздействиям. Гибель микроорганизмов ускоряется с повышением температуры окружающей среды. Так, в холодной чистой воде возбудители тифа сохраняются до 1,5 лет, выдерживают замораживание в течение нескольких месяцев и могут перезимовывать во льду. В водопроводной воде они жизнеспособны до 3 мес, а в воде открытых водоемов - до 12 дней (табл. 6.1).

Таблица 6.1. Сроки выживания (в днях) микроорганизмов в воде (по Милявской Н.Ф.)

Микроорганизмы

Вода

стерилизованная

водопроводная

колодезная

речная

Кишечная палочка

8-365

2-262

Данных нет

21-183

Возбудитель брюшного тифа

6-365

2-93

1,5-107

4-183

Возбудитель паратифа Б

39-167

27-97

Данных нет

Данных нет

Возбудитель дизентерии

2-72

15-27

Данных нет

12-92

Холерный вибрион

3-392

4-28

1-92

0,5-92

Лептоспиры

16

Данных нет

7-75

до 150

Возбудитель туляремии

3-15

До 92

12-60

7-91

Водные эпидемии тифо-паратифозных заболеваний могут охватывать различные группы населения в зависимости от мощности источника водоснабжения. Использование инфицированной воды из арыков, прудов, колодцев приводит к заболеванию десятков, а иногда сотен человек. Однако если загрязнены реки и водохранилища или питьевая вода центрального водопровода, то эпидемия брюшного тифа может охватывать тысячи и десятки тысяч человек. Одной из самых крупных острых эпидемий брюшного тифа была эпидемия водного происхождения в Барселоне в 1914 г., когда одновременно заболело 18 500 человек, из которых 1847 умерли. Тяжелая эпидемия отмечена в 1926 г. в Ганновере, где в водопроводную воду попала загрязненная речная вода. В результате брюшным тифом заболело 2500 человек, из которых более 10% умерли.

Активно проводимые после Второй мировой войны противоэпидемические мероприятия резко снизили уровень тифо-паратифозных заболеваний. Однако и в современных условиях отмечаются отдельные вспышки брюшного тифа. Примером является эпидемия в швейцарском городе Церматте в 1963 г., которая охватила более 400 человек. Причиной послужил смыв нечистот из выгребной уборной в реку, которую использовали для водоснабжения.

В некоторых случаях питьевая вода участвует в передаче колиэнтеритов - заболеваний, вызываемых энтеропатогенными кишечными палочками. Вспышки этих заболеваний характерны для детей раннего возраста, находящихся в замкнутых коллективах (дома ребенка, ясли, детские сады), где не соблюдаются элементарные правила личной гигиены.

Заболеванием, распространяющимся через воду, является легионеллез. Вызывается жгутиковой бациллой Legionella pneumophilla, передающейся воздушно-капельным путем и являющейся одной из главных причин тяжелой спорадической пневмонии. Палочка имеет термостабильный эндотоксин. Есть также данные, подтверждающие наличие у бациллы сильнодействующего экзотоксина. Микроорганизм с водным аэрозолем при разбрызгивании воды в банях, душах, бассейнах попадает на слизистые оболочки дыхательных путей, гибнет и выделяет сильнодействующий эндотоксин, вызывающий тяжелые полиорганные поражения, и в первую очередь пневмонию. Примерно у 1/3 больных наряду с пневмонией может проявляться гастроэнтеральная симптоматика: боли в эпигастрии, урчание в животе, диарея, обложенность языка. Летальность при

заболевании легионеллезной пневмонией достигает 10-20%. К группам риска при заболевании легионеллезом относятся пожилые люди, курильщики, лица со сниженным иммунитетом, а также больные с хроническими обструктивными заболеваниями легких.

Многие вирусные заболевания распространяются водным путем. Это инфекционный гепатит (болезнь Боткина), полиомиелит, аденовирусные и энтеровирусные инфекции. Наибольшее значение водный путь передачи имеет для инфекционного гепатита, вызываемого вирусом типа А, который в отличие от парентеральных гепатитов (В, С) носит также название эпидемического. Инфекционный гепатит сопровождается выраженной интоксикацией с преимущественным поражением печени. Вирус гепатита более устойчив к воздействию факторов окружающей среды, чем возбудители бактериальных кишечных инфекций. Вирус сохраняет патогенность после замораживания в течение 2 лет, при кипячении погибает лишь через 30-60 мин. В связи с этим стандартные способы очистки и обеззараживания воды не всегда достаточно эффективны против вируса гепатита, а колибактериальные показатели могут не отражать реального загрязнения вирусами.

Вспышки эпидемического гепатита чаще бывают в тех населенных пунктах, где в хозяйственно-бытовых целях используются мелкие поверхностные источники, а дезинфекции воды не уделяется должного внимания. Напротив, эпидемическая опасность резко снижается при централизованном водоснабжении со строгим соблюдением режима очистки воды, а также при использовании подземных межпластовых вод.

Достаточно актуален водный путь передачи такого опасного заболевания, как полиомиелит. Водные вспышки полиомиелита отмечены во многих странах мира. Следует также иметь в виду, что водным путем могут распространяться аденовирусы, энтеровирусы Коксаки и ЕСНО, вызывая у человека тяжелые поражения кишечника, центральной нервной системы, кожи и слизистых оболочек. Вирусы устойчивы к действию хлора при обеззараживании воды обычными дозами и поэтому встречаются в распределительной сети при качестве воды, соответствующей колиформным стандартам по эпидемической безопасности. Поэтому тест на энтеровирусы внесен в качестве контрольного показателя в СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Профилактика

вирусных заболеваний осложняется отсутствием достаточно надежных способов выделения вирусов из различных сред биосферы.

В странах с жарким климатом встречаются заболевания, относящиеся к лептоспирозам. Это болезнь Вейля-Васильева (иктеро-геморрагический лептоспироз) и водная лихорадка (безжелтушный лептоспироз). Носителями инфекции чаще всего являются грызуны, иногда крупный рогатый скот, свиньи. Человек заражается через воду непроточных водоемов (озера, пруды, болота) и грунтовых колодцев, загрязненную выделениями животных. Возбудители инфекции поступают в организм через желудочно-кишечный тракт, а также при купании через слизистые оболочки губ, рта, носа и поврежденную кожу.

Водный путь распространения имеют некоторые виды бактериальных зоонозных инфекций. Источниками возбудителей могут быть грызуны (туляремия) или крупный рогатый скот (бруцеллез, сибирская язва). Возбудитель может поступать в организм как через желудочнокишечный тракт, так и через кожу. По данным ряда авторов, возможна передача через воду возбудителей туберкулеза, хотя водный путь заражения не считают основным для данной инфекции. Наиболее массивное поступление туберкулезных бактерий в водоемы связано со сбросом неочищенных сточных вод туберкулезных больниц.

Протозойные инвазии, т.е. заболевания, вызванные простейшими, встречаются в основном в жарком климате стран Азии и Африки. Выраженные формы заболеваний проявляются относительно редко, хотя носительство в зависимости от санитарного благополучия может превышать 15%. Это амебиаз, или амебная дизентерия, вызываемая Entamoeba histolytica, балантидиоз, вызываемый инфузорией Balantidium coli, и лямблиоз, причиной которого служит жгутиконосец Lamblia intestinalis. Амебиаз и балантидиоз развиваются как острые заболевания, переходящие в хроническую форму, сопровождающиеся диареей при поступлении простейших с питьевой водой и внедрении их в слизистую оболочку толстой кишки. Иногда заболевания становятся затяжными, рецидивирующими.

Заражение лямблиями происходит путем передачи цист только от человека к человеку либо при непосредственом контакте, либо косвенно - через пищу или воду. Лямблии редко вызывают нарушения слизистой оболочки кишечника, поэтому заболевание не имеет четкой клинической картины и в большинстве случаев протекает бессимптомно. Лямблиоз часто встречается среди детей, а также среди определенных категорий взрослых, в частности у людей, выезжавших

в развивающиеся страны. Кроме того, это заболевание встречается у больных хроническим панкреатитом, с низкой кислотностью желудочного сока и у людей с удаленным желудком. Манифестные формы лямблиоза имеют выраженную клиническую картину.

Серьезное внимание в последние годы обращается на относящийся к группе протозойных инфекций криптоспоридиоз. Заболевание широко распространено как среди животных, так и среди людей. Возбудителями в питьевой воде чаще всего являются ооцисты Cryptosporidium parvum, которые встречаются в 17-28% проб, но обнаруживаются редко в связи с трудностью лабораторной диагностики возбудителя. Питательной средой для него в водопроводной воде является слизь. Кроме того, в слизи повышается устойчивость микроорганизмов к дезинфицирующим веществам за счет образования цист. В окружающей среде, в частности в воде, они могут сохранять жизнеспособность от 2 до 6 мес. Зараженность поверхностных водоемов в РФ достигает 60-69%.

Еще одной группой широко распространенных заболеваний, передающихся через воду, являются глистные инвазии. Все глистные заболевания можно разделить на геогельминтозы и биогельминтозы. Возбудители геогельминтозов развиваются и распространяются без участия промежуточных хозяев. Факторами передачи служат вода, почва, различные предметы, загрязненные яйцами или личинками гельминтов. Наиболее известные представители этой группы - аскариды. Хотя вода не является основным путем распространения аскаридоза, развитие заболевания возможно при употреблении воды, содержащей яйца гельминта. Для развития анкилостомидозов и стронгилоидоза необходим жаркий влажный климат, что определяет их природную очаговость в странах Азии и Африки. Кроме наземных очагов, могут формироваться подземные очаги анкилостомидозов в шахтах при постоянной температуре и высокой влажности. Из почвенной влаги личинки анкилостомид через неповрежденную кожу поступают в кровяное русло, легкие, затем заглатываются и паразитируют в тонкой кишке, травмируя ее и вызывая кровотечения и железодефицитную анемию. При подобном пути миграции личинки стронгилоид располагаются как в верхних отделах тонкой кишки, так и в желчных и панкреатических протоках.

Еще одним видом бактерий, обитающих в воде водоемов, являются сине-зеленые водоросли, или цианобактерии (cyanophyta). Это одноклеточные микроорганизмы, выделяющие в условиях благо-

получной экологической ситуации в атмосферу Земли более 80% кислорода. Однако в результате глобальных изменений климата, увеличения концентрации углекислоты и масштабных промышленных загрязнений биосферы цианобактерии адаптируются к необычным для них условиям окружающей среды, изменяя свои механизмы жизнеобеспечения и приобретая новые токсические свойства. Продуктами жизнедеятельности сине-зеленых водорослей в дискомфортной для них среде являются нейротоксины и гепатотоксины. Нейротоксином является аминокислота β-Ν-метиламино- L-аланин (БММА), вызывающая нейродегенеративные изменения, напоминающие по течению болезнь Альцгеймера. Гепатотоксины вызывают мутагенный эффект, угнетают реакции лимфоцитов на фитомутогены, снижают активность пищеварительных ферментов, подавляют активность клеток кожи.

Токсины цианобактерий также угнетают цитотоксическое действие лимфоцитов-киллеров опухолевых клеток, оказывают генотоксическое и цитотоксическое действие на клетки красного костного мозга и, следовательно, могут выступать в качестве инициаторов и промоторов в процессе канцерогенеза. Они устойчивы к кипячению и резистентны к препаратам хлора при дезинфекции воды. Токсины могут поступать в организм человека перорально с питьевой водой, при использовании в пищу рыбы, ингаляционным путем при испарении с поверхности водоема или в ванной комнате, а также через кожу и слизистые оболочки при купании и занятии водными видами спорта.

При разложении сине-зеленых водорослей изменяются органолептические свойства воды. Водоросли способны проходить через очистные сооружения водопроводной станции и выполнять роль убежища для вирусов и патогенных микроорганизмов, защищая последних от действия дезинфектантов.

Следует отметить также, что в некоторых случаях, например при купании в загрязненных прудах, при антисанитарной обстановке в банях вода может стать путем передачи трахомы, чесотки, грибковых и других заболеваний.

Профилактика заболеваний, связанных с изменением солевого состава воды. Вода, используемая для питьевых целей, 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.

Солевой состав природных вод формируется в первую очередь в результате вымывания веществ из почвы и в связи с этим отражает химическую структуру почвы данной местности. Медь, йод, бром в значительном количестве могут поступать из атмосферы.

Однако довольно часто химические вещества, находящиеся в воде, имеют не природное происхождение, а поступают в водоемы с хозяйственно-фекальными или промышленными стоками. Например, присутствие в воде солей аммония, нитритов, нитратов, хлоридов, сульфатов, фосфатов может не только отражать минеральный состав почвы, но и указывать на биогенное загрязнение, т.е. поступление органических веществ с хозяйственно-фекальными сточными водами.

Присутствие тех или иных солей свидетельствует о фекальном загрязнении воды. Известно, что в процессе самоочищения белковые соединения, подвергаясь окислению, последовательно превращаются в соли аммония, нитриты и нитраты. Нитраты - конечный продукт минерализации и в связи с этим они - наиболее стойкие из перечисленных азотсодержащих веществ. При недавнем загрязнении органическими веществами в водоеме преобладают начальные продукты разложения, т.е. соли аммония. Присутствие только солей азотной кислоты свидетельствует о давнем загрязнении. Триада соединений азота позволяет говорить о постоянном загрязнении воды водоема органическими веществами.

Сера и фосфор входят в состав белков. В связи с этим в процессе их распада образуются соли серной и фосфорной кислот, повышенное содержание которых также может быть признаком органического загрязнения воды. Роль индикатора, косвенного показателя хозяйственно-фекального загрязнения воды играют и хлориды, входящие в состав бытовых сточных вод.

Однако существуют 2 важных условия, при которых соединения азота, сульфаты, фосфаты и хлориды в воде свидетельствуют о фекальном загрязнении водоема.

Во-первых, всегда необходимо учитывать местные особенности воды. Так, присутствие в воде некоторых солей может быть обусловлено составом почвы. Например, в некоторых целинных районах в почве повышено содержание сульфатов, что определяет их высокое содержание и в подземных водах. Солончаковые почвы Поволжья и Приаралья богаты хлоридом натрия, чем также обусловлено его присутствие в грунтовых водах. В глубоких межпластовых водах,

которые, как правило, имеют более высокую минерализацию, чем поверхностные, возможно повышенное содержание нитритов, что объясняется особенностями почвы и недостатком кислорода. При достаточном количестве кислорода нитриты крайне нестойки и обнаруживаются в воде лишь в виде следов.

Во-вторых, представленные показатели изменения солевого состава воды могут свидетельствовать о биогенном происхождении лишь в комплексе. Одновременно для подтверждения фекального происхождения загрязнений необходимо определять биохимические показатели, косвенно свидетельствующие о присутствии в воде органических соединений.

К таким показателям относится прежде всего окисляемость. Окисляемостью называется количество активного кислорода в миллиграммах, необходимое для окисления органических веществ в 1 л воды. Чем больше в воде органических веществ, тем больше кислорода необходимо для их окисления. Например, если окисляемость артезианских вод составляет около 2 мг/л, то окисляемость поверхностных вод может достигать нескольких десятков миллиграммов на литр. Вспомогательными показателями органического загрязнения воды являются также биохимическое потребление кислорода (БПК) и содержание кислорода в воде.

Наконец, для наиболее надежного подтверждения фекального загрязнения воды определяют микробиологические показатели: содержание колиформных бактерий, колифагов, цист лямблий, общее микробное число. В отдельных случаях воду исследуют на присутствие патогенных кишечных бактерий и энтеровирусов.

Рассматриваемые соединения могут поступать в водоемы с промышленными сточными водами или стоками с полей (смыв азотных, калийных, фосфорных неорганических удобрений). В подобных случаях для определения характера и причин появления химических примесей в воде необходимо тщательное санитарно-гигиеническое обследование местности, производств и их стоков.

Значение природного минерального состава воды. Все химические соединения, поступающие в организм человека из окружающей среды, в том числе и с водой, можно разделить на эссенциальные и неэссенциальные.

Эссенциальные вещества - это такие элементы, которые специфичны и незаменимы в некоторых биологических процессах, обязательных для выживания данного организма и последующих

генераций. Кроме того, к эссенциальным веществам относят и те неорганические элементы, которые дают эффект, благоприятный в отношении здоровья. К подобным факторам относятся многие химические соединения как органической, так и неорганической природы. В качестве примера можно назвать жизненно необходимые пищевые вещества - белки, жиры, углеводы, витамины и, конечно, минеральные соединения, поступающие в организм с водой и пищей.

К неэссенциальным веществам относятся разнообразные токсичные соединения, присутствующие в земной коре или поступающие в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. В научной литературе их часто называют антропогенными или техногенными.

Механизм действия на организм природных эссенциальных факторов в отличие от воздействия токсичных соединений заключается в нелинейности зависимости биологического эффекта от количества поступающего вещества. Так, неэссенциальные вещества при увеличении дозы не оказывают вредного воздействия до определенного уровня, который называется порогом неблагоприятного действия. При превышении этого уровня проявляется прогрессирующий токсический эффект. Весь диапазон биологического действия можно разделить на зону безразличия и зону неблагоприятного действия. В отличие от неэссенциальных эссенциальные факторы оказывают благоприятное действие в определенном промежутке доз (зона биотического действия). При недостатке и избытке поступления вещества отмечается неблагоприятное действие на организм (нижняя и верхняя зоны неблагоприятного действия).

Рассматривая поступающие из окружающей среды эссенциальные химические вещества или биоэлементы, следует остановиться на трудах известного русского ученого академика В.И. Вернадского, который научно доказал, что химический состав организмов теснейшим образом связан с химическим составом земной коры. В 1922-1923 гг. В.И. Вернадский показал невозможность жизнедеятельности животных и растительных организмов без биоэлементов.

Всего в организме человека и животных определено более 80 химических элементов, содержащихся в периодической таблице Д.И. Менделеева. Условно биоэлементы можно разделить на макро-, микро- и микромикроэлементы (ультрамикроэлементы).

Под макроэлементами обычно понимают химические вещества, которые содержатся в земной коре в больших количествах и посту-

пают в организм человека в чистом виде или в соединениях в количестве нескольких граммов в сутки. Это углерод, кислород, водород, азот, кальций, магний, фосфор, сера, натрий, калий и др.

Некоторые элементы содержатся в различных средах земной коры в очень малых количествах и поступают в организм человека с водой, продуктами питания и воздухом также соответственно в малых дозах на уровне миллиграммов и даже микрограммов. Их роль как жизненно важных элементов доказана. К микроэлементам относятся железо, йод, фтор, медь, цинк, марганец, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, ванадий и некоторые другие.

Ультрамикроэлементы обнаружены в организме в виде следов, и их роль в функциях организма выяснена не до конца. Это индий, теллур, ниобий, золото и др. (всего 16 ультрамикроэлементов). Некоторые исследователи полагают, что многие элементы, биологическое действие которых еще не изучено, также могут быть эссенциальными веществами, за исключением, пожалуй, радиоактивных элементов полония, плутония, протактиния и радия, содержание которых в организме - менее 1 атома на 1 клетку.

Академик А.П. Виноградов, творчески развивая идеи В.И. Вернадского, создал учение о биогеохимических провинциях. Согласно этому учению, на земном шаре имеются области с повышенным или пониженным содержанием того или иного элемента. В результате избыточного либо недостаточного поступления биоэлемента в организм развиваются заболевания, которые носят название эндемических. Как известно, основным депо биоэлементов в природе является почва. В организм они поступают различными путями: с продуктами питания, водой и даже с воздухом. Макроэлементы поступают в организм человека в значительных количествах с водой, а для микроэлементов (кроме фтора) это не основной путь поступления.

Наконец, можно выделить группу неэссенциальных токсичных соединений и веществ как природного, так и техногенного происхождения, которые при поступлении в организм в количествах, превышающих допустимый уровень, вызывают различные заболевания. Среди них важное значение имеют соли тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий, таллий), мышьяк, бор, стронций, бериллий и др.

Заболевания, обусловленные необычным минеральным составом природных вод. Измененный минеральный состав природных вод может способствовать развитию неспецифических неинфекционных заболеваний, а также быть непосредственной причиной препатологичес-

ких состояний и специфических заболеваний (табл. 6.2). На солевой состав воды обращают пристальное внимание врачи профилактической и лечебной медицины.

Таблица 6.2. Влияние минерализации воды на состояние репродуктивной функции женщин (в % обследованных) [по Штанникову Е.В., Объедкову Г.Ю.]

I I Г~~~ I Патология беременности Ι Ι I

Качество воды

шение менструаль- ной функции

беремен- ностей

на 1 женщину

токсикозы первой половины беременности

токсикозы второй половины беременности

нефропатия

Самопроиз- вольные выкидыши

Масса тела родившихся детей, г

Вода повышенной минерализации (2920-3050 мг/дм3)

68,2

5,83

31,93

55,46

30,93

4,97

3394

Вода

оптимальной минерализации (810 мг/дм3)

28,0

6,65

11,86

10,17

5,08

2,41

3752

Общая минерализация определяет многие свойства воды. По этому признаку 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).

Засоленность почвы повышается от севера к югу. В организм человека с водой поступает солей до 20 г/сут, что приблизительно равняется норме поступления солей с пищей. Таким образом, количество поступающих солей практически удваивается. Для сравнения можно отметить, что каждый житель Москвы в сутки получает с водой около 800 мг солей, Санкт-Петербурга - 190 мг, а Мурманска - 60 мг.

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. В тяжелых случаях может наступить смерть.

Однако употребление излишне деминерализованной (мягкой), а тем более дистиллированной воды также неблагоприятно для организма. Такая вода имеет сниженные вкусовые свойства. Ее длительное использование для питья нарушает регуляцию водно-электролитного баланса, вызывает увеличение содержания электролитов в сыворотке крови и моче с их ускоренным выведением из организма, снижение осмотической резистентности эритроцитов, изменения в сердечнососудистой системе. По заключению ученых, вода с общей минерализацией ниже 100 мг/л не рекомендуется для питьевых целей.

Наряду с общей минерализацией большое значение имеет жесткость воды, определяемая в основном содержанием бикарбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния. 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.

Однако в последние годы все большее внимание уделяется биологическому действию солей жесткости. В эксперименте на животных

вода с жесткостью 20 ммоль/л могла приводить 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.

Развитию уролитиаза могут способствовать и другие внешние и внутренние факторы, например характер питания, поступление витаминов, в частности витамина А, наследственная предрасположенность, нарушение обмена веществ, застой мочи в почечных лоханках, функциональные перегрузки мочевой системы, воспаление и инфекция. Кроме того, прослеживается достоверная зависимость между повышенной жесткостью воды и сухим жарким климатом, с одной стороны, и увеличением частоты случаев мочекаменной болезни у населения - с другой. Это обстоятельство объясняется повышением основного обмена, ускорением выделения продуктов метаболизма, усилением потоотделения, обезвоживанием организма и гиперконцентрацией мочи, что, в свою очередь, приводит к отложению камней в почках и мочевых путях.

В последние десятилетия во многих странах мира (Япония, Великобритания, Канада, Россия и др.) изучают зависимость между жесткостью питьевой воды и развитием сердечно-сосудистых заболеваний у населения. Так, еще в 1957 г. в Японии была продемонстрирована тесная связь между показателями смертности от инсульта и кислотностью питьевой воды, забираемой из рек. 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 сердечно-сосудистой системы. В широкомасштабном исследовании в 253 городах Великобритании обнаружена высокая обратная корреляция между жесткостью воды и инсультом и ишемической болезнью сердца (табл. 6.3).

В ряде городов, где за несколько последних десятилетий произошло умягчение питьевой воды в связи со сменой водоисточника, одновременно возросла смертность от сердечно-сосудистой патологии; обратная закономерность отмечалась в городах, где стали использовать более жесткую воду.

Таблица 6.3. Жесткость питьевой воды и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний среди мужчин в возрасте 45-64 лет в городах Англии и Уэльса (по Гарднеру М.)

Жесткость воды, мг/дм3

Число смертей на 100 тыс. жителей в год

1948-1954 гг.

1958-1964 гг.

Менее 50

664

763

50-99

658

739

100-149

601

676

150-199

550

606

200-249

557

630

250 и более

543

602

Для объяснения выявленных закономерностей ученые выдвигают две гипотезы. Согласно первой, какие-то компоненты жесткой воды оказывают защитное действие на сердечно-сосудистую 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 сердечно-сосудистые заболевания провоцируют свинец и кадмий, которые могут вымываться из водопроводных труб.

К сожалению, немногочисленные токсикологические исследования не позволяют полностью подтвердить или опровергнуть данные предположения. Поскольку выводы относительно влияния мягкой воды на заболеваемость сердечно-сосудистой системы основываются лишь на косвенных данных и исследовании статистических закономерностей заболеваемости населения, проблема требует дальнейшей проработки.

В некоторых случаях в питьевых целях на территории нашей страны используются хлоридно-натриевые воды, более характерные для подземных источников. Вода, содержащая более 350 мг/л хлоридов, приобретает солоноватый привкус, и употребление такой воды населением ограничивается ее органолептическими свойствами.

Кроме того, в последние годы получила подтверждение концепция, согласно которой развитие гипертонической болезни в значительной мере обусловлено состоянием электролитного обмена, в част-

ности обменом хлорида натрия, который усиливает вазопрессорное действие минералокортикоидов. Повышенное употребление хлорида натрия способствует угнетению желудочной секреции, 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 повышение 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.

Эпидемиологические наблюдения показали, что употребление воды с содержанием хлорида натрия более 1000 мг/л увеличивает частоту гипертензивных состояний у населения вдвое. По данным ВОЗ, в США и Нидерландах дети школьного возраста, живущие в районах с умеренным содержанием хлорида натрия в питьевой воде, имеют более высокое артериальное давление, чем дети, проживающие в районах с низким его содержанием. Подобная зависимость установлена и в нашей стране у людей в возрасте 16-60 лет.

Довольно часто в воде подземных источников встречаются нитриты и нитраты почвенного происхождения. Особенно это касается источников нецентрализованного водоснабжения, например шахтных колодцев. Нитриты более токсичны, чем нитраты, но в обычных условиях нитриты - очень нестойкие вещества. Окисляясь, они быстро переходят в нитраты. В хлорированной питьевой воде содержание нитритов часто ниже пределов обнаружения. Нитраты как более устойчивые соединения имеют гигиенический норматив в питьевой воде на уровне 45 мг/л (10 мг/л в переводе на азот).

Нитриты и нитраты могут поступать в организм как с водой, так и с продуктами питания, в основном растительного происхождения, в которых они депонируются. В организме нитраты под воздействием кишечной микрофлоры восстанавливаются до нитритов. Это превращение резко замедляется при высокой кислотности, свойственной желудочному соку взрослого человека. Кислотность желудочного сока у детей низкая (рН 4), поэтому в их организме накапливается много нитратов.

Нитраты, в свою очередь, соединяясь с гемоглобином, образуют стойкое соединение метгемоглобин. В результате блокирования

гемоглобина резко снижается его способность к транспорту кислорода, наступает гипоксия тканей. Развивается заболевание, именуемое нитратной метгемоглобинемией. В норме в организме человека 1-2% гемоглобина находится в форме метгемоглобина. Если эта величина превышает 10%, наблюдаются клинические проявления гипоксии. 30-40% метгемоглобина в крови вызывают аноксию, т.е. самые тяжелые проявления заболевания вплоть до смерти.

До недавнего времени метгемоглобинемию считали свойственной лишь детям грудного возраста, которые находятся на искусственном вскармливании молочными смесями, приготовленными на воде, богатой нитратами. Установлено, что у детей раннего возраста в отличие от взрослых имеется недостаточность специфических ферментов, участвующих в обратном превращении метгемоглобина в гемоглобин. Известны примеры метгемоглобинемии у детей в одном из штатов Канады, где в половине из 2000 скважин содержание нитратов вдвое превышало допустимое. В Чехословакии в 1970 г. описан случай массового распространения нитратной метгемоглобинемии при употреблении воды из источников одного и того же района. Все заболевшие дети использовали воду с концентрациями нитратов от 18 до 257 мг/л (по азоту). Аналогичные вспышки заболевания отмечались в Великобритании, Германии, Франции, США и других странах. Подобные наблюдения позволяют отнести воднонитратную метгемоглобинемию к эндемическим заболеваниям, развивающимся у населения конкретной местности и обусловленным определенными геохимическими особенностями.

Нитратная метгемоглобинемия может развиваться не только у детей, но и у беременных, у больных язвенной болезнью желудка и злокачественными новообразованиями. Это обстоятельство показывает, что существенную роль в развитии нитратной метгемоглобинемии могут играть различные дополнительные факторы, в частности ослабление организма, нарушение обмена веществ и гормональных процессов, сопутствующая патология.

Есть еще одна сторона поведения нитросоединений в организме. Нитраты, как отмечалось, 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. При эпидемиологических исследованиях в китайской провинции Фуян была выявлена самая высокая смертность от рака желудка (120-147 на 100 тыс. мужчин). Впоследствии было установлено, что в этом районе содержание нитритов и нитратов в питьевой воде и овощах было выше, чем в районах низкого риска.

Одним из наиболее эффективных способов профилактики неблагоприятного действия нитритов и нитратов на человека является их гигиеническое регламентирование в воде. Как отмечалось, гигиенический норматив в воде для нитратов составляет 45 мг/л. Исходя из потенциальной активности нитратов и нитритов в индукции метгемоглобинемии, ВОЗ предложила временную рекомендуемую величину для нитритов на уровне 3 мг/л. В связи с их совместным присутствием в воде нормирование осуществляется по следующей формуле:

где К - концентрации рассматриваемых соединений в воде; РВ - рекомендуемые величины.

К распространенным элементам, присутствующим в воде водоемов, относится железо. В больших количествах железо содержится в подземных водах в виде растворимого бикарбоната закиси железа. Это соединение устойчиво только в отсутствие кислорода. В поверхностных водоемах, более богатых кислородом, двухвалентное железо переходит в нерастворимое трехвалентное с образованием бурых хлопьев гидрата окиси железа, которые постепенно оседают.

Количество железа в воде нормируется по органолептическому признаку на уровне до 0,3 мг/л. Вода с повышенным содержанием железа имеет неприятный «железистый» привкус и запах, желтоватый цвет. Ее нельзя использовать для стирки белья, так как она оставляет желтые «рисовые» пятна. Отложение нерастворимых соединений железа в водопроводных трубах сужает их просвет, что обусловлено развитием железобактерий.

Прямого как отрицательного, так и положительного биологического действия в указанных концентрациях природные соединения железа при поступлении с водой не оказывают, поскольку организмом они практически не усваиваются. В качестве биоэлемента железо в таких условиях не рассматривается.

Использование подземных вод с повышенным содержанием соединений двухвалентного железа возможно лишь после специальной обработки, которая заключается в обогащении воды кислородом (аэрация) с последующим отстаиванием.

Из жизненно необходимых для человека микроэлементов лишь для фтора водный путь поступления является основным. Фтор широко распространен в земной коре. Его соли хорошо растворимы и поэтому легко вымываются из почвы в воду. Концентрации фтора, как и других минеральных веществ, повышаются в водоисточниках с севера на юг, а также по мере увеличения глубины залегания вод. Так, из 1500 обследованных источников на территории Российской Федерации все открытые водоемы содержали менее 1 мг/л фтора. 8,4% грунтовых источников имели концентрацию фтора от 1 до 2 мг/л, а 2% - более 2 мг/л. В 9,6% глубоких артезианских вод обнаружено от 1 до 2 мг/л фтора и в 12% - более 2 мг/л (Черкинский С. Н.). Много фтора в воде поверхностных водоемов некоторых южных регионов. Так, в озерах Казахстана концентрации фтора превышают 2 мг/л, в озере Балхаш они составляют 2,1-2,6 мг/л, в озере Щучье - 4 мг/л, а в озере Б. Чебачье достигают 6 мг/л.

С питьевой водой при средней концентрации фтора 1 мг/л в организм человека поступает более 80% этого элемента. Поступление фтора с пищевыми продуктами в 5-6 раз меньше, чем с водой, поэтому содержание фтора в питьевой воде определяет его биологическое действие. В экспериментальных и натурных исследованиях установлено, что как избыточное, так и недостаточное поступление фтора в организм приводит к патологическим изменениям: содержание в воде более 1,5 мг/л фтора вызывает заболевание под названием флюороз, а менее 0,5 мг/л - способствует развитию кариеса. Нормирование фторидов в питьевой воде в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 осуществляется по санитарно-токсикологическому признаку, т.е. по возможности развития флюороза в зависимости от климатического пояса. Так, в I и II климатических районах допускается до 1,5 мг/л фторидов, в III климатическом районе - 1,2 мг/л. Это обусловлено различным потреблением питьевой воды в разных зонах: больше на юге, меньше в холодном и умеренном климатических районах. Предполагается, что общее среднее количество фтора, поступающего в организм человека с водой, приблизительно одинаково и составляет 3,5-4 мг/сут (с пищей при этом поступает менее 1 мг фтора).

Флюороз. Механизм биологического действия фтора при флюорозе до конца не изучен. Предполагают, что фтор в период кальцинации костной системы откладывается в зубах в виде фторида кальция. Внешне флюороз проявляется темными пятнами на зубной эмали, размер которых зависит от количества и длительности поступления фтора (рис. 6.2). Развитие флюороза возможно лишь в период формирования зубов, т.е. в детском возрасте, и происходит в течение 2-2,5 лет. При концентрациях фтора более 6 мг/л процесс захватывает не только зубную эмаль, но и дентин. Длительное поступление больших количеств фтора приводит к более обширным нарушениям. К ним относятся генерализованные изменения всего скелета: остеопороз, деформация и повышение хрупкости костей. Одновременно отмечаются нарушение фосфорнокальциевого обмена, снижение активности фосфатаз, холинэстеразы, угнетение кроветворной и центральной нервной систем у детей.

Рис. 6.2. Флюороз зубов.

а - I степени, симметрично расположены меловые пятна; б - II степени; в - III степени; г - IV степени

Таким образом, было бы неверно рассматривать флюороз как местное заболевание с проявлениями лишь в виде крапчатости

зубов. Это общее заболевание с симптомами различной тяжести в зависимости от количества фтора, длительности воздействия на больного, его возраста. Кроме того, приуроченность к конкретной местности позволяет рассматривать флюороз как эндемическое заболевание. Очаги флюороза распространены довольно широко во всем мире. В нашей стране по флюорозу эндемичны Центральный Нечерноземный район, Кольский полуостров, Западная Сибирь, отдельные зоны Московской области. За рубежом эндемии флюороза зарегистрированы в Северной Африке, США, Индии, Италии, Мексике и других странах, где концентрации фтора в питьевой воде составляют от 6 до 14 мг/л.

Профилактика флюороза заключается в организации водоснабжения из источников с меньшим содержанием фтора, а при отсутствии таковых - в дефторировании воды специальными методами. Некоторые ученые указывают на защитную роль витаминов С, А и D, ультрафиолетовых лучей, а также увеличение количества кальция в рационе питания.

Кариес. Впервые противокариесное действие фтора было установлено в 30-х годах прошлого столетия. Тогда же были предприняты попытки лечить кариес фторидом натрия. Как показали работы И.Г. Лукомского, откладывающийся фторид кальция в период формирования зубов защищает их от разнообразных агрессивных факторов среды ротовой полости.

Содержание фтора в питьевой воде менее 0,5 мг/л снижает резистентность зубов к воздействию кислот и бактерий, способствует развитию кариеса (табл. 6.4). Особенно это касается воды, получаемой из поверхностных водоемов.

Таблица 6.4. Пораженность молочных зубов кариесом у детей 3-7 лет в зависимости от содержания фтора в питьевой воде (Бадзиан-Кобоз Н., АндерскаВодаз В., цит. по Габовичу Р.Д.)

Содержание фтора, мг/дм3

Среднее число кариозных зубов у 1 ребенка

0,20

8,20

0,25

7,09

0,5

5,51

С целью оптимального потребления фтора во многих странах мира проводится фторирование питьевой воды. Наиболее убеди-

тельные данные противокариесного действия фторированной воды получены в США, Канаде, Великобритании, Голландии, Венгрии, Швеции и других странах (табл. 6.5). Так, в США с 1945 г. искусственно фторированной водой пользуются более 50 млн человек, а во всем мире - более 180 млн. С 1959 г. фторирование питьевой воды успешно проводится и у нас в стране. Впервые была фторирована вода, поступающая из тундровой реки Норилки в городе Норильске, питающейся снеговыми водами с малой минерализацией. Воду фторируют и в других заполярных городах России.

Таблица 6.5. Пораженность постоянных зубов кариесом у детей, потребляющих фторированную воду

Возраст, годы

Содержание фтора в воде, мг/дм3

Снижение частоты кариеса, %

6-9

1,0-1,2

57,9

10-12

1,0-1,2

53,0

В качестве профилактики рекомендуется также применение фторсодержащих зубных паст и эликсиров, потребление фторированных продуктов.

Кариес связан не только с поступлением фтора, но и с недостатком в воде ванадия, калия, натрия, молибдена, циркония и других элементов. В эксперименте установлено противокариесное действие марганца в умеренных дозах, тогда как высокие и низкие дозы этого металла снижают устойчивость к кариесу. Развитию кариеса способствуют повышенная кислотность в ротовой полости, микроорганизмы, плохой уход за зубами, наследственность, гормональные нарушения и другие факторы. Комплекс этих факторов следует учитывать при проведении профилактических мероприятий.

Еще одним важнейшим для жизнедеятельности человека микроэлементом является йод. Недостаточное поступление йода в организм нарушает синтез гормона тироксина. Затем следует компенсаторное диффузное увеличение щитовидной железы в результате гиперфункции и развивается так называемая зобная болезнь (рис. 6.3). Однако длительное недостаточное поступление йода у детей может вызвать очень тяжелые заболевания вплоть до кретинизма. Это слабоумие, нарушение роста, физического и полового развития, пропорциональности тела с характерным внешним видом. У 70% таких больных развивается глухота.

Рис. 6.3. Эндемический зоб

Суточная потребность взрослого человека в йоде составляет 150- 200 мкг, 2/3 йода поступает в организм с растительной и животной пищей и лишь около 20 мкг - с водой, 10-15 мкг йода поступает с воздухом. Контроль за содержанием йода в окружающей среде осуществляется по его уровню в воде, поскольку пониженное количество йода в воде отражает его недостаточность в других средах, в том числе в почве и растениях, т.е. и в продуктах питания. В связи с этим содержание йода в воде водоемов рассматривается как косвенный показатель обеспеченности йодом в данной местности. Это индикатор опасности развития эндемического зоба.

Очаги эндемического зоба распространены по всей Земле, чаще встречаются в горных районах, где население пользуется маломинерализованной водой. Наибольшее количество таких очагов выявлено в горных районах США, Швейцарии, Австрии, Италии, Франции, в западных районах Китая, в Центральной Азии, на севере Индии, в западных районах Китая, в Горном Алтае, на Кавказе, Урале, в Закарпатье. Встречаются очаги и равнинного зоба. В нашей стране это Московская, Ленинградская, Костромская области, районы Среднего Поволжья.

Интересно, что в крупных городах и густонаселенных районах даже в эндемических очагах зобная болезнь не проявляется в тяжелых формах. Эта особенность обусловлена употреблением большого количества продуктов, богатых йодом (овощи, продукты моря и др.). Так, например, в водопроводной воде Москвы и Санкт-Петербурга йода всего лишь около 1,5 мкг/л. Однако в питании жителей этих городов преобладают привозные продукты, и в связи с этим заметного повышения частоты эндемического зоба не наблюдается.

Иногда эндемический зоб встречается в местностях с относительно высоким содержанием йода в воде. Однако йод в этих районах представляет собой связанные с гуминовыми веществами неусвояемые формы. Такие особенности поведения йода в окружающей среде отмечаются при использовании воды с высокой цветностью и окисляемостью, чаще из шахтных колодцев. Это так называемая болотная вода. Подобный вид эндемического зоба встречается в Полтавской области на Украине.

Важная роль в профилактике эндемического зоба принадлежит йодированию поваренной соли, использованию привозных продуктов питания, а в особо сложных ситуациях - применению медицинских препаратов йода. Число патологических состояний во время беременности и родов у женщин в эндемических очагах уменьшается после проведения йодной профилактики во время беременности.

Наконец, необходимо иметь в виду, что йод является ведущим, но не единственным причинным фактором зобной болезни. В последние годы установлено, что развитию эндемического зоба у населения способствует недостаточное поступление в организм марганца, кобальта, меди и избыток свинца, а также повышенное содержание в воздухе окиси углерода и других токсикантов.

Для организма человека незаменимы медь, кобальт, марганец, селен, цинк, никель и др. Однако водный путь поступления этих веществ обеспечивает от сотых долей до нескольких процентов потребности в них. В связи с этим заболевания, развивающиеся при недостатке и избытке этих микроэлементов, будут рассмотрены в соответствующих разделах.

YAmedik.org