46. Естественные биогеохимические провинции и здоровье человека, их оценка. Эндемичные заболевания.

Территории на земном шаре, на которых вследствие естественного неравномерного распределения химических эле­ментов в литосфере, гидросфере и атмосфере наблюдается недостаток или избыток какого-то химического элемента в биосфере, а именно в местной фауне и флоре, называются биогеохимическими провинциями.

Химические вещества окружающей среды можно разделить на две группы: естественные (природные) и антропогенные (попадающие в окружающую среду в связи с деятельностью человека).

Для организма человека разнообразие химических веществ имеет неравноценное значение. Одни из них индифферентны, то есть, безразличны для организма, другие оказывают на организм вредное действие, третьи обладают выраженной биологической активностью, являясь либо строительным материалом живого вещества, либо обязательной составной частью химических регуляторов физиологических функций: ферментов, пигментов, витаминов. Последние получили название биологически активных элементов (или биогенных элементов).

Все биогенные элементы в зависимости от их процентного содержания в организме человека разделены на три группы: макроэлементы О, С, Н, Na, Cl, S, Р, Са, N, Mg, содержание которых в организме человека составляет 10-30% и более; микроэлементы — I, Сu, Со, Zn, Pt, Mo, Mnи другие, содержание которых в организме достигает 10-3-10-12%; следовые элементы, обнаруживаемые в организме человека в количествах, не превышающих 10-12%.

Необходимо отметить, однако, что физиологические возможности процессов уравновешивания внутренней среды организма с постоянно меняющейся внешней средой ограничены. Расстройство равновесия, выражающееся в нарушении процессов жизнедеятельности или в развитии болезни, может наступать при воздействии чрезвычайного по величине или необычного по характеру фактора внешней среды. Такого рода ситуации могут иметь место на определенных территориях вследствие естественного неравномерного распределения химических элементов в биосфере: атмосфере, гидросфере, литосфере.

На этих территориях избыток или недостаток определенных химических элементов наблюдается в местной фауне и флоре. Такие территории были названы биогеохимическими провинциями, а наблюдаемые специфические заболевания населения получили название геохимических заболеваний. Так, например, если того или иного химического элемента, скажем, йода, оказывается недостаточно в почве, то понижение его содержания обнаруживается в растениях, произрастающих на этих почвах, а также в организмах животных, питающихся этими растениями. В результате, пищевые продукты как растительного, так и животного происхождения оказываются обедненными йодом. Химический состав грунтовых и подземных вод отражает химический состав почвы. При недостатке йода в почве его недостаточно оказывается и в питьевой воде. Йод отличается высокой летучестью. В случае пониженного содержания в почве, в атмосферном воздухе его концентрация также понижена. Таким образом, в биогеохимической провинции, обедненной йодом, организм человека постоянно недополучает йод с пищей, водой и воздухом. Следствием является распространение среди населения геохимического заболевания – эндемического зоба.

В биогеохимической провинции, обедненной фтором, при содержании фтора в воде источников водоснабжения 0,4 мг/л и менее имеет место повышенная заболеваемость кариесом. Существуют и другие биогеохимические провинции, обедненные медью, кальцием, марганцем, кобальтом; обогащенные свинцом, ураном, молибденом, марганцем, медью и другими элементами.

Неоднородная на различных территориях природная геохимическая обстановка, определяющая поступление в организм человека химических веществ с пищей, вдыхаемым воздухом, водой и через кожу, может изменяться также в значительной степени в результате деятельности человека. Появляется такое понятие, как антропогенные химические факторы среды обитания. Они могут появляться как в результате целенаправленной деятельности человека, так и в результате роста народонаселения, концентрации его в крупных городах, химизации всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и быта.

Безграничные возможности химии обусловили получение синтетических и искусственных материалов, продуктов и изделий. В связи с этим постоянно возрастает уровень загрязнения внешней среды:

− атмосферы– вследствие поступления промышленных выбросов, выхлопных газов, продуктов сжигания топлива;

− воздуха рабочей зоны— при недостаточной герметизации, механизации и автоматизации производственных процессов;

− воздуха жилых помещений— вследствие деструкции полимеров, лаков, красок, мастик и др.;

− питьевой воды— в результате сброса сточных вод;

− продуктов питания— при нерациональном использовании пестицидов, в результате использования новых видов упаковок и тары, при неправильном применении новых видов синтетических кормов;

− одежды— при изготовлении ее из синтетических волокон;

− игрушек, бытовых принадлежностей— при изготовлении с использованием синтетических материалов и красок.

По степени потенциальной опасности воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на 4 класса в соответствии с ГОСТ: 1 – чрезвычайно опасные, 2 – высокоопасные, 3 — умеренноопасные, 4 — малоопасные. Критериями при определении класса опасности служат ПДК, среднесмертельная доза, средняя смертельная концентрация и др. Определение проводится по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

47. Методы обеззараживания воды, критерии оценки их эффективности.

Обеззараживание воды

Для обеззараживания воды на водопроводах используются различные физические и химические методы. К химическим (реагент- ным) методам относятся хлорирование, озонирование и обработка воды ионами серебра. Наиболее распространенным методом до настоящего времени является обработка воды соединениями хлора: газообразным хлором, двуокисью хлора, хлорной известью. Во всех случаях при контакте этих хлорсодержащих соединений с водой выделяется хлорноватистая кислота, которая частично диссоциирует в воде с выделением гипохлоритиона и хлориона

Обеззараживающее действие оказывают гипохлорит-ион - и недиссоциированная хлорноватистая кислота и рассматриваются как «активный хлор». Бактерицидный эффект активного хлора свя- зывают с его окислительным действием на клеточные ферменты, входящие в состав бактериальной клетки, и прежде всего на SH-группы клеточной оболочки бактерий, регулирующие процессы дыхания и размножения. При обеззараживании воды хлором могут применяться разные способы хлорирования воды: нормальное хлорирование (хлорирование по хлорпотребности), хлорирование с преаммонизацией, хлорирование с учетом точки перелома, перехлорирование. На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Как правило, используется метод нормального хлорирования, т.е. метод хлорирования по хлорпотребности. Важное значение имеет выбор дозы, обеспечивающей надежное обеззараживание. При введении хлорсодержащего реагента в воду основное его количество (более 95%) расходуется на окисление органических и легкоокисляющихся (соли двухвалентного железа и марганца) неорганических веществ, содержащихся в воде, и 2-3% от общего количества хлора - на бактерицидное действие. Количество активного хлора в миллиграммах, которое при хлорировании воды взаимодействует с органическими веществами и некоторыми солями, а также идет на окисление и обеззараживание микроорганизмов в 1 л воды в течение 30 мин, называ-ется хлорпоглощаемостью. Хлорпоглощаемость воды определяется экспериментально путем проведения пробного хлорирования, так как ее количество зависит от степени загрязнения воды. Появление в воде остаточного активного хлора свидетельствует о завершении процесса хлорирования воды и служит косвенным показателем ее безопасности в эпидемиологическом отношении. Присутствие остаточного активного хлора в концентрациях 0,3-0,5 мг/л является гарантией эффективного обеззараживания. Кроме того, наличие остаточного хлора необходимо для предотвращения вторичного загрязнения воды в водопроводной сети. Хлорпотребность воды - это общее количество активного хлора в миллиграммах, обеспечивающее достаточный эффект обеззараживания воды и определяемое хлорпоглощаемостью воды и наличием остаточного количества активного хлора (0,3-0,5 мг/л) в воде. Хлорирование воды по методу нормального хлорирования наиболее приемлемо при централизованном водоснабжении, так как небольшие количества остаточного хлора не изменяют органолептических свойств воды (вкус и запах) и не требуют последующего дехлорирования.

Хлорирование с преаммонизацией применяется для обеззараживания воды, загрязненной промышленными сточными водами с присутствием фенола и других фенолсодержащих органических соединений, которые при реакции со свободным хлором образуют хлорфенолы, даже в ничтожных количествах придающие воде сильный аптечный запах. При этом способе вода вначале обрабатывается раствором аммиака, а через 0,5-2 мин хлорируется, в результате чего происходит образование хлораминов, не обладающих неприятными запахами. Остаточное количество активного хлора в воде после обеззараживания ее хлораминами в силу более слабого действия хлораминного хлора должно быть выше, чем свободногоПри невозможности экспериментального определения хлорпоглощаемости воды используется метод перехлорирования. Перехлорирование проводится избыточными дозами хлорирующего препарата на основе оценки типа и состояния источника водоснабжения, качества очистки воды и эпидемической ситуации в зоне ограничений вокруг источника водоснабжения. Обеззараживание воды повышенными дозами хлора применяется обычно в полевых условиях, особенно при неудовлетворительных органолептических свойствах воды или неблагоприятном санитарно-топографическом состоянии территории вокруг водоисточника, а также при наличии случаев инфекционных заболеваний в районеПерехлорирование применяется для дезинфекции шахтных колодцев при вспышке кишечных инфекций в населенном месте, попадании в воду колодцев сточных вод, фекалий, трупов животных и др. или с профилактической целью по окончании строительства колодца, после его чистки или ремонта.. При обеззараживании воды методом перехлорирования обычно применяется хлорная известь. Недостатками метода хлорирования является ухудшение органолептических свойств воды, образование в воде токсичных веществ (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов), продол- жительное время реакции воды с хлором и сложность подбора дозы при хлорировании нормальными дозами. Кроме того, бактерицидное действие химических реагентов распространяется не на все формы микроорганизмов. Однако высокая эффективность и технологическая надежность делают метод хлорирования самым распространен- ным в практике обеззараживания питьевой воды как в нашей стране, так и за рубежом.

Ионы серебра обладают выраженным бактериостатическим действием. Введение даже незначительного количества ионов серебра приводит к инактивации ферментов протоплазмы бактериальных клеток (олигодинамический эффект), потере способности к размножению и постепенной гибели. Из-за высокой стоимости серебро применяется для обеззараживания и консервации небольших объемов питьевой воды в системах автономного жизнеобеспечения. Метод не используется для воды с большим содержанием взвешенных органических веществ и ионов хлора. Озонирование основано на окислении органических веществ и других загрязнений воды озоном О3, являющимся сильным окислителем. Бактерицидные свойства озона обусловлены присутствием в воде атомарного кислорода и свободных короткоживущих радикалов и OH, которые образуются при разложении озона в воде. Показателем эффективности озонирования является остаточный озон в воде (0,1-0,3 мг/л). Преимущества метода состоят в том, что озон улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает надежное обеззараживание воды при малом времени контакта - до 10 мин. Однако высокая энергоемкость процесса получения озона затрудняет широкое внедрение этого метода.

Физические (нереагентные) методы обеззараживания воды: кипячение, обработка ультрафиолетовым (УФ) облучением, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами - применяются в зависимости от конкретных целей и условий обработки воды. Нереагентные методы обеззараживания имеют преимущества перед реагентными: они не изменяют химического состава воды и не приводят к образованию токсичных веществ, не ухудшают органолептических свойств, имеют широкий диапазон бактерицидного действия, так как действуют непосредственно на структуру микроорганизмов.

При местном водоснабжении наиболее надежным методом обеззараживания воды является кипячение