Вода в жизни человека. Эколого – гигиенические показатели качества воды.

Физиологическое значение воды для человека состоит в том, что она обеспе­чивает сохранение структуры и нормальное функционирование живой клетки пу­тем воздействия на биологические мембраны и протекающие с их участием про­цессы. Вода является универсальным растворителем. Благодаря полярности моле­кул она обладает выраженной способностью ослаблять связи между молекулами других веществ, что имеет большое значение для обеспечения солевого обмена организма, прежде всего за счет растворения солей в кишечнике и их последую­щего всасывания. Вода выступает как основа кислотно-щелочного равновесия в организме, участвует во многих химических реакциях организма.

Вода является основной составной частью крови, секретов и экскретов ор­ганизма, обеспечивает транспорт в организме макро- и микроэлементов, пита­тельных веществ, обеспечивает выведение из организма шлаков и токсических веществ с потом, мочой и слюной.

Существенна роль воды и в обеспечении терморегуляции организма. За счет потоотделения организм человека теряет около 30 % тепла. Потеря тепловой энергии осуществляется и за счет постоянного выведения из организма воды че­рез почки, кишечник и легкие при дыхании. Значительные потери тепла происхо­дят и при купании в водоемах, так как вода имеет высокий уровень тепло­проводности.

Вода входит в состав всех биологических тканей, составляя до 60 - 70 % массы тела, и даже небольшая потеря воды приводит к серьезным нарушениям со­стояния здоровья. При потере 10 % воды организма отмечается резкое беспокой­ство, слабость, тремор конечностей, а потеря около 20 % жидкости может привес­ти к смерти.

Процентное содержание воды в органах и тканях колеблется от 99% в стек­ловидном теле, 80 - 85% в почках и мозговой ткани, 70 - 80 % в печени, ске­летных мышцах и мышце сердца, до 20 % в костной ткани.

Несмотря на исключительно большую роль воды для человека, расход ее для питьевых целей невелик. В условиях умеренного климата при работе средней тя­жести организм взрослого расходует 2,5 - 3 л воды в сутки, при тяжелой рабо­те, особенно в условиях жаркого климата или в горячих цехах потребность в во­де может возрасти до 10 и даже до 15 л/сут.

Гигиеническое значение воды не исчерпывается лишь ее физиологической ролью. Большое количество воды необходимо для санитарных и хозяйственно­бытовых целей.

При расчете водопотребления необходимо учитывать неравномерность рас­хода воды как в отдельные часы, так и по сезонам года. На основании степени благоустройства населенного пункта разработаны «Нормы водопотребления» СНиП 2.04.2002-84.

Вода может выполнять свою гигиеническую роль лишь в том случае, если она обладает необходимыми качествами, которые характеризуются ее органо­лептическими свойствами, химическим составом и характером микрофлоры.

Наилучший способ обеспечения безопасности питьевой воды - это охрана источников водоснабжения от загрязнения. В первую очередь источники питье­вого водоснабжения должны быть защищены от биологического загрязнения отходами жизнедеятельности человека и животных, которые могут содержать различные бактериальные и вирусные патогены, а также простейших и гельмин­тов. Согласно данным ВОЗ, с питьевой водой могут передаваться многие бакте­рии (сальмонел­лы), вирусы (Энтеровирусы гепа­тита Е, Норфолк вирус, Ротавирус, Мелкие круглые вирусы) и простейшие.

Сроки сохранения жизнеспособности перечисленных микроорганизмов в воде могут быть достаточно продолжительными. На них оказывают влияние тем­пература, уровень УФИ солнечного света, наличие биоразлагаемого органиче­ского углерода и др. Присутствие в воде сальмонелл, шигелл, патогенных ки­шечных палочек, холерного вибриона, вирусов и многих других патогенных мик­роорганизмов может привести к возникновению кишечных заболеваний.

Наибольшему риску передачи через воду подвержены грудные и маленькие дети, ослабленные или живущие в антисанитарных Условиях люди, больные и престарелые. для этих людей инфицирующие дозы значительно ниже, чем для большинства взрослого населения. Болезни, передаваемые через воду, могут так­же передаваться при личном контакте людей, через аэрозоли и при приеме пищи, а это поддерживает резервуар заболевших и носителей болезней. Вспышки бо­лезней, передаваемые через воду, как правило, сопровождаются одновременным заражением значительной части населения.

Второй риск для здоровья связан с наличием в воде токсических химиче­ских веществ. Он отличается от риска, вызванного микробиологическим загрязне­нием, тем, что лишь очень немногие химические компоненты в воде могут при­вести к острым нарушениям здоровья. Опыт показывает, что при авариях вода обычно становится непригодной для питья из-за неприятного запаха, вкуса и ви­да.

Тот факт, что химические загрязняющие вещества обычно не связаны с острыми эффектами, позволяет отнести их к категории более низкой приори­тетности, чем микробные загрязнители. Проблемы, связанные с химическими компонентами питьевой воды, возникают главным образом из-за их способно­сти оказывать неблагоприятный эффект на здоровье при длительном воз­действии.

Особое внимание следует уделять тем загрязняющим агентам, которые об­ладают кумулятивным токсическим действием, как, например, канцерогенные вещества, тяжелые металлы и некоторые микроэлементы (фтор, стронций, мо­либден и др.).

Минеральный состав природных вод может быть причиной неблагопри­ятного воздействия на организм человека. На планете имеются территории, в почвах и горных породах которых содержатся избыточные или недостаточные количества определенных химических элементов. Такие территории получили название естественных биогеохимических провинций (рис. 1.5). В России, странах СI-П' и странах Балтии, входивших ранее в состав СССР, имеется достаточно большое количество естественных биогеохимических провинциЙ. Наиболее рас­пространенными являются территории с недостатком йода, кобальта и меди, а также избыточные по фтору. Биогеохимические провинции, избыточные по дру­гим микроэлементам (В, Ni, Мо, Со, РЬ, Си), встречаются относительно редко.

Естественно, что на таких территориях имеются и соответствующие особен­ности минерального состава воды и продуктов, выращенных в данной местности. На таких территориях у населения могут развиваться заболевания, получившие название эндемических. К ним относят флюороз и кариес зубов, эндемический уролитиаз, эндемический зоб, стронциевый рахит и др.

Фтор - при содержании более 1,5 мг/л вызывает флюороз, менее 0,7 мг/л - кариес зубов. Исходя из этого, в качестве нормы рекомендован диапа­зон от 0,7 до 1,5 мг/л. Поражение зубов при флюорозе протекает в несколько стадий: симметричные меловидные пятна на эмали зубов; пигментация (пятни­стость эмали); тигроидные резцы (поперечная исчерченность эмали зубов); безболезненное разрушение зубов; системный флюороз зубов и скелета, с раз­витием уродств скелета у детей и кретинизма.

Молибден - повышенное содержание в воде приводит к повышению ак­тивности ксантиноксидазы, сульфгидрильных групп и Щелочной фосфатазы, увеличению мочевой кислоты в крови и моче и патоморфологическим изме­нениям внутренних органов, обозначаемых как «молибденовая подагра». Та­кие биогеохимические провинции отмечены в Армении, Московской и Том­ской областях и др.

Стронций склонен к материальной и функциональной кумуляции. Повсе­местно распространенный элемент, концентрация его в подземных водах мо­жет составлять десятки мг/л. Может поступать в водоемы со сточными водами предприятий, занятых добычей или использующих его в технологическом про­цессе. Обмен стронция в организме хорошо изучен. Установлено, что значи­тельная его часть откладывается в костной ткани, выведение осуществляется в основном через кишечник. Поступление в организм приводит к угнетению син­теза протромбина в печени, снижению активности холинэстеразы, активации остеогенеза. Включение Sr в костную ткань снижает включение в костную ткань Са и приводит к развитию «стронциевого рахита».

Йод при недостаточном поступлении в организм приводит к возникновению заболевания эндемическим зобом. Чаще всего заболевание наблюдается в гор­ной местности, где население использует для питьевых целей и в сельскохозяйст­венном производстве (орошение посевов, животноводство) метеорологическую во­ду (дождевую, накапливаемую в резервуарах, образующуюся при таянии снега и ледников), имеющую низкий уровень минерализации, в том числе и низкое со­держание йода или его полное отсутствие. Основная причина развития заболева­ния - низкое содержание йода в продуктах питания (суточная потребность до 120 мг) Недостаточное поступление с питьевой водой имеет лишь сигнальное значе­ние. При использовании в питании населения привозных продуктов и йодиро­ванной соли в пище заболевание, как правило, не развивается.

К заболеваниям, обусловленным повышенным содержанием определенных химических веществ относится меmгемоглобинемия, связанная с повышенным содержанием в воде нитратов.

Это заболевание особенно часто наблюдается у детей грудного возраста, на­ходящихся на искусственном вскармливании, чаще в сельских районах при ис­пользовании колодезной воды для разведения детских питательных смесей.

Водно-нитратная метгемоглобинемия отмечается не только у детей, но и у взрослых. Содержание нитратов (NОз) в воде из года в год растет за счет орга­нических загрязнений поверхностных и подземных водоисточников, а также не­рационального использования азотсодержащих минеральных удобрений. Этому может способствовать и неправильное использование сточных вод. Так, в Белго­родской области недоочищенные сточные воды были использованы для ороше­ния полей с целью повышения урожая. Стекание этих вод в водоемы привело к резкому повышению содержания NО_з в воде (до 500 -700 мг/л). Использование этой воды для питьевых целей, в том числе в пионерских лагерях, привело к за­болеваниям метгемоглобинемией.

Вредное воздействие нитратов проявляется тогда, когда происходит восста­новление нитратов в нитриты, а их всасывание приводит к образованию метге­моглобина крови. Поражению младенцев способствуют дисбактериоз и слабость метгемоглобиновой редуктазы, наблюдаемой в этом возрасте.

К эндемическим заболеваниям может быть отнесен и уролитиаз, возни­кающий на определенных территориях (Приамурье, некоторые районы Баш­кортостана), обусловленный нарушением соотношения отдельных химических элементов в почве, горных породах, а вследствие этого в воде и местных продуктах питания.

Необходимо также учитывать радиационный риск для здоровья, связан­ный с присутствием в воде радионуклидов, которые попадают в нее естествен­ным путем, хотя при обычных условиях доля радионуклидов, содержащихся в окружающей среде в целом, гораздо выше, чем в воде.

Следует отметить, что использование химических дезинфицирующих средств для очистки и обеззараживания воды часто приводит к образованию по­бочных химических продуктов, а некоторые из них (диоксины, нитраты, алю­миний) потенциально опасны

Согласно СанПиН 2.1 4.1074-01, выделяется 39 химических веществ, имею­щих наибольшее значение для оценки безопасности воды источников питьевого водоснабжения.

60. природно-антропогенные системы, как предмет природопользования.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-АНТРОПРГЕННЫХ СИСТЕМ.

Воздействие человека на природные системы ведет к изменению свойств их компонентов и привнесению в ландшафты новых элементов техногенно-антропогенного происхождения. А. Г. Исаченко отмечает, что новые элементы могут быть представлены:

а) искусственными образованиями, ранее не существовавшими в природе (здания, дороги, трубопроводы и др.);

б) естественными объектами, перенесенными из одного ландшафта в другой (виды и сообщества растений и др.);

в) смешанными образованиями, которые созданы при помощи технических средств из природных компонентов (водохранилища, каналы и др.).

В результате этих изменений в составе ландшафтов появляются новые подсистемы ­антропогенные составляющие, и ландшафты переходят из категории природных в природно-антропогенные.

Природно-антропогенными называют территориальные гео- и экосистемы, которые характеризуются тесным взаимодействием природной и антропогенной составляющих; и выполняют определённые социально-экономические функции.

Под данное определение попадают природно-технические геосистемы, в которых тесно взаимодействуют природные и технические компоненты. К природно-антропогенным можно от­нести геосистемы, формирующиеся в процессе взаимодействия природы с разного рода промыш­ленными объектами, коммуникациями, сельскохозяйственным производством, а так же системы, возникающие при непосредственном взаимодействии человека с природой в процессе рекреаци­онной деятельности. В настоящее время к таким образованиям относится большинство современ­ных ландшафтов, поэтому именно природно-антропогенные геосистемы выступают в качестве главных объектов природопользования.

В состав природно-антропогенных геосистем входят две основные подсистемы: природная и антропогенная. Подсистемы включают компоненты и элементы (­как части компонентов). В природную подсистему входят: атмосферный воздух, воды, минеральное твердое вещество, биота, почва; в антропогенную подсистему - население, техника и технология. Подсистемы, компоненты и элементы внутри систем тесно связаны между собой. Антропогенная составляющая связана с при­родной почти исключительно через технику и технологию. Выделяют два противоположно на­правленных процесса: движение вещества и энергии от природной подсистемы к технике (использование) и от техники к природе (воздействие). Они подразделяются на целенаправленные (которые во многих случаях улучшают свойства природной подсистемы) и не­целенаправленные, побочные, часто вызывающие нежелательные последствия.

Любые природно-антропогенные геосистемы формируются под влиянием 2 групп фак­торов - природной и антропогенной. В разных типах геосистем характер и уровень взаимодей­ствия природы и техники неодинаковы. Так, например, промышленные, транспортные, гидротех­нические комплексы функционируют главным образом за счет техногенной составляющей. В ре­зультате на первый план выступает их техническая сущность, а природная подсистема как бы ос­тается в тени. Другие комплексы - сельскохозяйственные, лесохозяйственные, рекреационные функционируют в основном за счет своей природной составляющей, а потому их природная сущ­ность выступает на первый план, а техногенная остается в тени.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ СИСТЕМ.

В группе комплексов с преобладанием технической составляющей выделяют класс управ­ляемых природно-антропогенных систем - природно-технические системы. Эти системы рассматриваются как образования, у которых природные (искусственно созданные и ес­тественные, измененные в процессе действия техники) и технические части настолько взаимосвя­заны, что функционируют как единое целое. В состав геотехнической системы входят две подсис­темы (природная и техническая) и блок управления. В качестве геотехнических систем можно рассматривать водохранилища, каналы, мелиоративные объекты, нефтедобывающие комплексы и другие подобные образования вместе с зонами их влияния на окружающую природную среду.

На базе учения о природно-антропогенных геосистемах в настоящее время формируется представление о современных ландшафтах. Структура современного ландшафта включает три взаимодействующих подсистемы: природную, антропогенную и информационную.

Природная подсистема состоит из природных компонентов и комплексов более низкого ранга. Она обладает природно-ресурсным потенциалом и выполняет ресурсопроизводящую и средоформирующую функции.

Хозяйственная подсистема включает материальные объекты расселения и жизнедеятельно­сти общества, которые служат источниками антропогенного воздействия на природную подсис­тему, определяют характер и интенсивность этих воздействий, обусловливают возникающие в природе экологические последствия.

Информационная подсистема также включает несколько блоков, из которых важнейшим является блок принятия решения и управления. Именно от качества этого блока зависят степень рациональности хозяйственного освоения природы и возможность ее устойчивого функциони­рования и дальнейшего развития.

Управление системой сводится к регулированию потоков вещества, энергии и информации для поддержания высокой степени сбалансированности прямых и обратных связей между ее со­ставляющими и выполнения заданных обществом социально-экономических функций. Регулиро­вание могут осуществлять простые затворы на мелиоративных системах, сельскохозяйственные машины на полях, искусственные спутники Земли и другие технические устройства. В процессе функционирования геотехнические системы способны направленно изменять свойства как отдель­ных компонентов природы, так и комплексов в целом.

К числу природно-антропогенных комплексов относятся и геоэкосистемы (объекты исследо­вания геоэкологии). Эти комплексы сочетают свойства гео- и экосистем и одновременно содержат элементы хозяйственной деятельности людей.

Характеристики природно-антропогенных комплексов:

а) антропоцентричность - выдвижение на первый план человека в биологическом звене системы;

б) территориальность, т.е. привязка объекта изучения к определенному пространству - местности, природным, природно-административным единицам (локальной или региональной размерности);

в) учет взаимосвязей как между человеком и средой, так и между другими компонентами и элементами систем (биотическими и абиотическими). Особенность изучения геоэкосистем состоит в определении влияния измененной природы и хозяйственных объектов на экологическое состояние среды, условия жизни и деятельности человека.

Геоэкосистемы представляют собой относительно обособленные в пространстве террито­риальные и аквальные системы, в границах которых тесно взаимодействуют природные, хозяй­ственные и социальные компоненты окружающей среды. Взаимосвязи, а также постоянный об­мен веществом, энергией и информацией между этими компонентами позволяют рассмат­ривать их в качестве целостных достаточно устойчивых образований. Геоэкосистемы включа­ют природно-территориальные комплексы с присущими им биоценозами и территориально-производственные комплексы с их социально-экономическими проблемами. Взаимодействие между ними формирует среду жизни и среду социально-экономической деятельности человека. В состав геоэкосистем входят следующие подсистемы:

а) природная среда, относительно слабо нарушенная человеком;

б) природа, существенно измененная хозяйственной деятельностью людей;

в) антропогенно-техногенная составляющая;

г) население и социальная среда.

Геоэкосистемы сильно различаются по величине территории и акватории, рангу простран­ственных единиц исследования и масштабам возможных экологических проблем (ситуаций). В связи с этим целесообразно разделение геоэкосистем на несколько иерархических уровней:

глобальный (охватывает биосферу в целом),

мегарегиональный (например, зонально-секторальные физико-географические регионы),

макрорегиональный (экономические районы, бассейны крупных рек и озер),

мезорегиональный (административные области и республики),

низовой региональный (физико-географические и административные районы),

локальный (группы урочищ, городские геоэкосистемы, водохранилища и др.),

7) элементарный (орошаемые поля, крупные промышленные предприятия и др.).

Взаимодействие различных антропогенных и природных факторов привело к формированию разных типов природно-антропогенных геосистем и экосистем, что вызвало необходимость их систематизации. К настоящему времени создано несколько классификаций природно­-антропогенных геосистем, среди которых выделяется классификация, построенная по ряду параллельных признаков:

а) соотношению целенаправленных и нецеленаправленных изменений геосистем;

б) выполняемой социально-экономической функции (сельскохозяйственные, бесхозяйственные, промышленные, городские, рекреационные, заповедные, средозащитные);

в) степени изменения по сравнению с исходным состоянием (слабо измененные, измененные, сильно измененные);

г) последствиям изменения (культурные, акультурные);

д) соотношению процессов саморегулирования и управления (геосистемы с преобладанием процессов саморегулирования, геосистемы с преобладанием управляющего воздействия со стороны человека).

В последние годы используются классификации природно-антропогенных кoмплeкcoв, построенные в форме корреляционной таблицы. Типы комплексов выделены в ней по со­четанию двух признаков: факторов воздействия и степени антро­погенного изменения геосистем. В графах таблицы даются названия типов природно­-антропогенных комплексов по выполняемой ими социально-экономической функции. В данной классификации критерием перехода геосистем в «чисто» антропогенную категорию выступает коренное нарушение литогеннои основы, а соответственно и разрушение вторичных компонен­тов природы (почв и растительного покрова).