Вода как фактор среды обитания

Без воды жизнь существовать не может. 70% земли покрыто морями и океанами, но эта вода солёная. Все основные наземные экосистемы, включая и человеческую, зависят от наличия пресной воды, содержащей менее 0,01% солей. Запас пресной воды составляет менее 1%.

Вода принимает активное участие в физиологических процессах организма. Она является универсальным растворителем газообразных, жидких и твердых веществ, а также участвует в процессах окисления, промежуточного обмена, пищеварения. Растворенные в воде минеральные соли оказывают влияние на поддержание важнейших биологических констант организма – осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия. Вода является участником процесса гидролиза жиров, углеводов, гидролитического и окислительного дезаминирования аминокислот и других реакций промежуточного обмена.

Суточный баланс воды у человека в организме составляет около 2,5 л. Потеря воды в количестве 10% от массы тела приводит к нарушению обмена веществ, потеря 15 – 20% смертельна при температуре воздуха 30 С, а потеря 25% абсолютна смертельна. Нормой потребления воды в начале 20 века считалось 100 л воды на человека в сутки. Сегодня в России потребление воды достигло до 350 л в сутки. Это в 2…3 раза больше, чем в европейских странах.

Заболевания, связанные с изменением солевого и микроэлементного состава воды.

Вода с повышенной минерализацией влияет на гидрофильность тканей, отмечается задержка выпитой воды в организме, снижается диурез, отрицательно влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие в организме, хуже утоляет жажду. Могут наблюдаться массовые кишечные расстройства у людей, употребляющих воду из нового источника (из-за повышенного содержания сернокислого магния и натрия). При повышенном содержании нитратов развивается нитратная метгемоглобинемия, от количества которого зависит и тяжесть заболевания.

Биогеохимические провинции (В. И. Вернадский) – это географические районы, где причинным фактором заболеваний является характерный минеральный состав воды, растительных и животных организмов вследствие недостатка или избытка микроэлементов в почве. В этих районах возникшие заболевания носят названия - эндемические (геохимические эндемии) заболевания. В районах с повышенным содержанием солей кальция и магния отмечается повышенная заболеваемость мочекаменной болезнью.

При длительном употреблении (10 – 20 лет) воды с концентрацией фтора 10 мг/л и выше могут наблюдаться изменения со стороны костно-суставного аппарата: остеосклероз, костные отложения на рёбрах, деформация скелета. При содержании фтора в воде свыше 1,5 мг/л развивается флюороз – крапчатость и буроватая окраска зубов. При длительном употреблении воды, бедной солями фтора (0,5 мг/л и меньше), поражение населения кариесом зубов достигает 50% и более..

Вода как путь передачи инфекционных заболеваний.

Давно замечена связь между заболеваемостью населения и водным фактором. Исключительно большое значение имеет водный фактор в распространении острых кишечных инфекций и инвазий. В воде водоисточников могут присутствовать сальмонеллы, шигеллы, лептоспиры, кишечная палочка, вибрионы, микробактерии, а также цисты лямблий, яйца аскариды и власоглава.

Основным резервуаром патогенных микроорганизмов, кишечных вирусов и яиц гельминтов в окружающей среде являются фекалии и хозяйственно-бытовые сточные воды, где содержание вирусов может достигать 700 на 100 см.куб. сточных вод.

Источником заражения поверхностных водоемов могут явиться неочищенные сточные канализационные воды. Подземные источники инфицируются атмосферными и ливневыми водами, а также при стирке белья у колодцев. Эпидемическая опасность воды, используемой для питья, зависит от наличия и количества возбудителя, длительности его выживания и сохранения им вирулентности. Длительность выживания в воде патогенных микроорганизмов зависит от состава воды, наличия и концентрации биологических субстратов, от свойства микробных клеток, а также от температурыводы, интенсивности инсоляции и др. факторов. Сочетание этих условий определяет возможность распространения кишечных инфекций водных путем в виде эпидемических вспышек и поддержания высокого уровня инфекционной заболеваемости.

Таблица №1

Микроорганизм	Вода
стерилизованная	водопроводная	колодезная	речная
Кишечная палочка	8-365	2-262	-	21-183
Возбудитель брюшного тифа	6-365	2-93	1,5-107	4-183
Возбудитель паратифа Б	39-167	27-97	-	-
Возбудитель дизентерии	2-72	15-27	-	12-92
Холерный вибрион	3-392	4-28	1-92	0,5-92
Лептоспиры		-	7-75	до 150
Возбудитель туляремии	3-15	до 92	12-60	7-91

Сроки выживания (в днях) микроорганизмов в воде

Источники загрязнения водоемов:

- неочищенные канализационные сточные воды.

- Промышленные (горнодобывающая промышленность, нефтегазодобывающая промышленность, заводы и фабрики, бесхозные скважины, отвалы, свалки промышленных отходов, аварии).

- Коммунально-бытовые (хозяйственно-бытовые, садово-парковое хозяйство, свалки).

- Сельскохозяйственные (полеводство, животноводство, парниковое хозяйство).

- Транспортные (наземный транспорт, водный транспорт).

Подземные водоисточники загрязняются атмосферными и ливневыми водами, из неправильно оборудованных выгребных ям, а также при стирке белья вблизи колодцев.

Эпидемическая опасность воды зависит от наличия и количества возбудителя, длительности его выживания и сохранения им вирулентности. Для водных эпидемий характерно внезапный подъём заболеваемости, сохранение высокого уровня в течение некоторого времени, ограничение эпидемической вспышки кругом лиц, пользующихся общим источником водоснабжения, и отсутствие заболеваний среди жителей того же населённого места, но пользующихся другим источником водоснабжения.

Влияние хозяйственно-бытовой и производственной деятельности человека на свойства природных вод.

Различают два направления использования воды: водопользование и водопотребление.

При водопользовании вода, как правило, не изымается из водных объектов, но качество её может меняться. К водопользованию относится использование водных ресурсов для гидроэнергетики, судоходства, рыболовства и разведения рыб, отдыха, туризма и спорта.

При водопотреблении вода изымается из водных объектов и либо включается в состав вырабатываемой продукции, либо частично возвращается в водоём, но обычно уже значительно худшего качества.

В результате водопотребления образуются сточные воды. Сточная вода – это вода, где загрязнение изменяет первоначальный химический состав воды или её физические свойства.

Сточные воды делятся на бытовые, производственные и ливневые.

Таблица № 2

Источники загрязнения водоёмов

В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы:

1. воды, содержащие неорганические примеси со специфическими токсичными свойствами. Сюда входят стоки металлургии, гальванических цехов. Они могут вызвать изменение рН воды водоёмов. Соли тяжёлых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам.

2. воды, в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием. К этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик, цементных заводов и др.

3. воды, содержащие нетоксичные органические вещества. Сюда относятся сточные воды предприятий пищевой промышленности. Возрастает окисляемость и биологическое потребление кислорода (БПК), снижается концентрация растворённого кислорода.

4. воды, содержащие органические вещества со специфичными токсичными свойствами. К этой группе относятся сточные воды предприятий органического синтеза, нефтеперербатывающих предприятий и др.

Степень загрязнения сточных вод зависит от многих факторов, в том числе от общей санитарной обстановки населённого пункта.

Показатели качества воды.

Различают физические, химические, биологические и бактериологические показатели качества воды.

Физические показатели характеризуются как общесанитарные. К ним относятся количество примесей, цветность, запах и вкус воды.

Взвешенные вещества содержатся в природных и сточных водах. Количество их определяют гравиметрическим способом.

Цветность воды (окраска) обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот и др. органических соединений. Определяют колориметрическим методом (по платино-кобальтовой шкале).

Запах и вкус воды обусловлены растворёнными солями, газами, органическими соединениями, образующимися в процессе жизнедеятельности водных организмов. В соответствии с происхождением запахов их делят на естественные искусственные. Определяют запах и вкус органолептически.

Химические показатели условно делят на пять групп: главные ионы, растворённые газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества. Для определения данных показателей используются химические методы анализа.

Главные ионы. В природных водах анионы НСО^-₃, SO²₄^-, СL^-, СО₃^2-, НSiО₃^- и катионы Nа⁺, Са²⁺, Мg²⁺, К⁺, Fе²⁺. В производственных сточных водах содержание ионов разнообразное и в основном это соли тяжёлых металлов (кобальта, висмута, никеля, мышьяка и др.).

Растворённые газы. Это кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Кислород в воду поступает из воздуха и в результате фотосинтеза. Зимой в водоёмах кислорода мало. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры воды.

Диоксид углерода находится в воде как в растворённом виде, так и в форме угольной кислоты. Основным источником его являются биохимические процессы распада органических веществ и с подземными водами.

Сероводород в природных водах это продукт распада органических соединений и растворённые минеральные соли.

Биогенные вещества. К этой группе относятся соединения, необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образующиеся ими в процессе обмена вещества. Это, в первую очередь минеральные и органические соединения азота и фосфора.

Микроэлементы. В природных водах они могут находиться в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвеси, входить в состав минеральных и органических комплексов. В питьевой воде важно содержание йода и фтора.

Органические вещества. В природных водах они бывают в виде гумусовых соединений, которые образуются при разложении растительных остатков. Органические примеси в сточных водах не определяют.

Для характеристики загрязнения воды органическими соединениями применяют такие косвенные методы, как окисляемость воды и биохимическое потребление кислорода.

Окисляемость воды – количество кислорода, необходимое для окисления примесей в данном объёме (мг/л) (перманганатная и биохроматная окисляемость). Для оценки содержания органических веществ в сточной воде определяют химическое потребление кислорода (ХПК).

Степень загрязнения воды органическими соединениями выражается количеством кислорода, необходимым для окисления микроорганизмами в аэробных условиях, и носит название биохимической потребности в кислороде (БПК).

Активная реакция воды является показателем щёлочности или кислотности, количественно она характеризуется концентрацией водородных ионов.

(нейтральная вода рН=7, для кислой – меньше 7, для щелочной – больше 7.

Биологические показатели качества воды главным образом относится к природным водам. Основные из них – гидрокарбонаты и гидрофлора. Гидрокарбонаты – это планктон. Гидрофлора водных объектов определяется макро- (высшая водная растительность) и микрофитами (водоросли), которые поглощают углекислоту и вырабатывают кислород

Бактериологические показатели качества воды характеризуют безвредность воды относительно присутствия болезнетворных микробов. Показателем является содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды, которое определяет величину коли-индекса. Наименьший объём воды (в мл), приходящийся на 1 кишечную палочку, называется коли-титром.