Вплив хімічного складу та мікроелементів води питної на організм людини

1. Водневий показник (рН, од рН) – це десятковий логарифм концентрації іонів водню, узятий з оберненим знаком. Для всього живого у воді мінімально можлива величина рН = 5, у питній воді допускається рН 6,0-9,0, у воді водойм господарсько – питного та культурно-побутового водокористування – 6,5-8,5. Величина рН природної води визначається, як правило, співвідношенням концентрацій гідрокарбонатних аніонів і вільного С02.
Значення:

• визначає природні властивості води;
• є показником забруднення відкритих водойм при спуску в них кислих або лужних виробничих стічних вод;
• значення рН тісно пов’язане з іншими показниками якості питної води. Зростання залізобактерій у великій мірі залежить від рН. Вони утворюють як кінцевий продукт метаболізму гідрат окису заліза, який надає червоний колір воді. При високих значеннях рН вода набуває гіркий смак.
• ефективність процесів коагуляції та знезараження залежить від рН. Знезаражуюча дія хлору у воді нижча при високих значеннях рН; це пов’язано зі зниженням концентрації хлорнуватистої кислоти.

2. Загальна жорсткість – це сукупність концентрацій іонів магнію і кальцію. У залежності від величини загальної жорсткості води розрізняють воду дуже м’яку (0 – 1,5 мг-екв/л), м’яку (1,5-3 мг-екв/л), середньої жорсткості (3 – 6 мг-екв/л) , жорстку (6-9 мг-екв/л), дуже жорстку (більше 9 мг-екв/л). Оптимально фізіологічний рівень жорсткості складає 3,0-3,5 мг-екв/л.

Значення жорсткої води:

• погіршуються органолептичні властивості – вода має неприємний смак;
• порушується всмоктування жирів в кишечнику в результаті утворення кальцієво-магнезіальних нерозчинних мил при омиленні жирів;
• у осіб з чутливою шкірою сприяє появі дерматитів у зв’язку з тим, що І кальцієво-магнезіальні мила володіють подразнюючою дією
• у господарсько-побутовому аспекті: збільшується витрата миючих засобів, утворюється накип при кип’ятінні, волосся після миття стає жорстким, тканини одягу втрачають м’якість і гнучкість, погіршується розварювання м’яса і овочів з втратою вітамінів;
• існують дані, що вживання занадто жорсткої води може призводити до збільшення частоти сечокам’яної хвороби; хоча є відомості про те, що жорсткість може служити захистом від хвороб;
• при різкому переході від користування жорсткою водою до м’якої і навпаки можуть у людей спостерігатися диспептичні явища;
• псує вигляд, смак і якість чаю, який є найважливішим напоєм у населення, що стимулює шлункову секрецію і втамовує спрагу.

Є дані про те, що вживання м’якої води може бути причиною серцево-судинних захворювань.

Постійне вживання води з підвищеною жорсткістю призводить до накопичення солей в організмі і, в кінцевому підсумку, до захворювань суглобів (артрити, поліартрити), до утворення каменів у нирках, жовчному і сечовому міхурах.

3. Хлориди. Вміст хлоридів у природних водах коливається в широких межах (від часток міліграма до кількох грамів на літр) і обумовлено вимиванням солевмісних порід або скиданням у водойми промислових та побутових стічних вод. Наявність у воді хлоридів більше 350 мг / л надає їй солонуватий присмак.

Значення хлоридів:

• погіршуються органолептичні властивості – вода набуває солонуватий смак і в зв’язку з цим обмежується водоспоживання;
• впливає на водно – сольовий обмін; підвищується рівень хлоридів у крові, що призводить до зниження діурезу і перерозподілу хлоридів в органах і тканинах;
• викликають пригнічення шлункової секреції, внаслідок чого порушується процес перетравлення їжі;
• є дані про те, що хлориди надають гіпертензивний ефект і у людей, які хворіють гіпертонічною хворобою, вживання води з підвищеним вмістом хлоридів може викликати погіршення перебігу захворювання;
• є показником забруднення підземних та поверхневих вододжерел, так як хлориди містяться в стічних водах і фізіологічних виділеннях людини.

4. Сульфати. Вміст сульфатів в природних водах коливається в широких межах (від часток міліграма до кількох грамів на літр) і обумовлено вимиванням солевмісних порід або скиданням у водойми промислових та побутових стічних вод. Наявність у воді сульфатів більше 500 мг/л надає їй солонуватий присмак і призводить до порушення роботи травної системи у людей.

Значення сульфатів:

• сульфати погано всмоктуються з кишечника людини. Вони повільно проникають через клітинні мембрани і швидко виводяться через нирки. Сульфат магнію діє як проносне в концентрації вище 100 мг/л, приводячи до очищення ШКТ. Такий ефект виникає у людей, що вперше використовують воду з високим вмістом сульфатів (при переїзді на нове місце проживання, де вживають сульфатну воду). З часом людина адаптується до такої концентрації сульфатів у воді.
• обмежується водоспоживання, так як сульфати надають воді гірко-солоний смак у концентрації понад 500 мг/л.
• несприятливо впливають на шлункову секрецію, що призводить до порушення процесів перетравлення і всмоктування їжі.
• є показником забруднення поверхневих вод виробничими стічними водами і підземних вод водами верхніх водоносних горизонтів.

5. Нітрати. Нітрати містяться головним чином у поверхневих водах. Нітрати в концентрації більше 50 мг /л мають токсичну дію на організм людини.

Значення нітратів, нітритів:

• викликають розвиток «водно-нітратної метгемоглобінемії» за рахунок окислення нітритами гемоглобіну в метгемоглобін. В основному, це захворювання виникає у дітей. Чутливість грудних дітей до дії нітратів відносили за рахунок їх високого надходження в організм відносно маси тіла, присутністю нітратредукуючих бактерій у верхніх відділах ШКТ і більш легким окисленням ембріонального гемоглобіну. Крім того, підвищена чутливість спостерігається у грудних дітей, що страждають порушеннями функції шлунково-кишкового тракту, при яких збільшується кількість бактерій, здатних перетворювати нітрати в нітрити. Використання штучних сумішей для вигодовування дітей теж розглядається як причина збільшення захворюваності, так як вода, що використовується для приготування суміші може містити підвищену кількість нітратів. У грудних дітей у шлунку значення рН близьке до нейтрального, сприяє бактеріального росту в шлунку і у верхніх відділах кишечника. У дітей відзначається недостатність з двох специфічних ферментів, які здійснюють зворотне перетворення метгемоглобіну в гемоглобін. Тривале кип’ятіння може посилювати проблему внаслідок збільшення кількості нітратів при випаровуванні води. Найчастіше причиною захворювання є використання в якості джерела води приватних колодязів з мікробіологічним забрудненням. Захворювання характеризується розвитком задишки, ціанозу, тахікардії, судом. У дітей старше 1 року і дорослих захворювання у формі гострого токсичного ціанозу не спостерігається, але зростає вміст метгемоглобіну в крові, що погіршує транспорт кисню до тканин – це проявляється слабкістю, блідістю шкірних покривів, підвищеною стомлюваністю.
• викликають утворення нітрозамінів, деякі з них можуть бути канцерогенами. Утворення цих речовин відбувається у роті або де-небудь ще в організмі, де кислотність відносно низька.
• є показником забруднення води органічними речовинами.

6. Сульфіди, (сірководень) Зустрічаються в основному в підземних джерелах води, утворюючись в результаті процесів відновлення і розкладання деяких мінеральних солей (гіпсу, сірчаного колчедану тощо). У поверхневих водах сірководень майже не зустрічається, тому що легко окислюється. Поява його в поверхневих джерелах може бути наслідком протікання гнильних процесів або скидання неочищених стічних вод. Наявність у воді сірководню надає їй неприємний запах, інтенсифікує процес корозії трубопроводів і викликає їх заростання унаслідок розвитку сіркобактерій.

7. Залізо. Вміст заліза у воді вище нормативу сприяє накопиченню осаду в системі водопостачання. Залізо надає воді неприємного червоно-коричневе забарвлення, погіршує її смак, викликає розвиток залізобактерій, відкладення осаду в трубах і їх засмічення. Ці відкладення вдруге погіршують органолептичні властивості води за рахунок слизоутворення, властивого залізобактеріям. Високий вміст заліза у воді призводить до несприятливого впливу на шкіру, може позначитися на морфологічному складі крові, сприяє виникненню алергічних реакцій.

8. Марганець. За даними ВООЗ, вміст марганцю в питній воді до 0,5 мг/л не призводить до порушення здоров’я людини. Проте присутність марганцю в таких концентраціях може бути неприйнятним для водоспоживачів, оскільки вода має металевий присмак і забарвлює тканини при пранні. Присутність марганцю в питній воді може викликати накопичення відкладень у системі розподілу. Навіть при концентрації 0,02 мг/л марганець часто утворює плівку на трубах, яка відшаровується у вигляді чорного осаду.

9. Окислюваність перманганатна. Загальна концентрація кисню, що відповідає кількості іона перманганату (МпО-4), який використовується при обробці даним окислювачем проби води. Характеризує міру наявності у воді органічних речовин. Цей параметр, в основному, призначений для оцінки якості водопровідної води. Значення перманганатної окислюваності вище 2 мг02/ л свідчить про вміст у воді легкоокислююваних органічних сполук, багато з яких негативно впливають на печінку, нирки, репродуктивну функцію організму. При знезараженні такої води хлоруванням утворюються хлорвуглеводні, значно більш шкідливі для здоров’я населення (наприклад, хлорфенол).

10. Амоній (за NH +4) (азот амонійний). Кінцевий продукт розкладання білкових речовин-аміак. Наявність у воді аміаку рослинного або мінерального походження не небезпечно в санітарному відношенні. Якщо ж аміак утворюється в результаті розкладання білка стічних вод, така вода непридатна для пиття. Перевищення в питній воді ГДК за вмістом амонію може свідчити про потрапляння фекальних стоків або органічних добрив у джерело водопостачання. За даними ВООЗ, вміст амонію не повинен перевищувати 0,5 мг / л. Постійний прийом всередину води з підвищеним вмістом амонію викликає хронічний ацидоз і зміни в тканинах. Крім того, аміак (у вигляді газу) дратує кон’юнктиву очей і слизові оболонки.

11. Сухий залишок. Мінералізація води характеризується двома аналітично обумовленими показниками – сухим залишком і жорсткістю. Сухий залишок визначається термогравіметричним методом (випарювання проби води на водяній бані і висушування при 105 ° С). У процесі обробки з проби видаляються леткі компоненти та речовини, що розкладаються з утворенням летких компонентів.

Вода з підвищеним вмістом мінеральних солей непридатна для пиття, так як має солоний або гірко – солоний смак, а її вживання в залежності від складу солей призводить до несприятливих фізіологічних змін в організмі:

а) сприяє перегріву в жарку погоду,
б) веде до порушення тамування спраги,
в) змінює водно-сольовий обмін за рахунок збільшення гідрофільності тканин,
г) посилює моторну і секреторну шлунка і кишечника.

Слабомінералізована вода неприємна на смак, тривале її вживання може призвести до порушення водно-сольового обміну (зменшення вмісту хлоридів в тканинах). Така вода, як правило, містить мало мікроелементів.

12. Лужність. Під загальною лужністю води мається на увазі сума у воді гідроксильних іонів ОН та аніонів слабких кислот, наприклад вугільної (НСО-3 і СО-2/3).

13. Кремній. Кремнієва кислота належить до слабких мінеральних кислот, солі яких присутні в природній воді. У деяких річках, а також в свердловинах діоксид кремнію присутній у вигляді надзвичайно дрібно диспергованих колоїдних частинок.

14. Кисень розчинений. Кисень присутній у природній воді внаслідок його розчинення при контакті води з повітрям. Концентрація розчиненого кисню різко знижується з підвищенням температури води. Так, при температурі 20° С розчинність становить 9080 мкг/кг, при 60° С – 4700 мкг/кг, при 80° С – 1500 мкг/кг.

15. Вуглекислий газ. Вуглекислий газ є у природній воді як у результаті його розчинення з повітря, так і за рахунок протікання у воді та грунті різних біохімічних процесів. Концентрація С02 у воді також значно знижується із зростанням температури. Так, при 20 ° С розчинність становить 500 мкг / кг, при 60 – 190 мкг / кг, при 80 – 100 мкг / кг. Розчинений у воді вуглекислий газ утворює вугільну кислоту CO 2 + Н20 —> Н2СОЗ, яка дисоціює з утворенням бікарбонатних і карбонатних іонів: Н2СОЗ -> Н + + НСО-3 НСО-3-> Н + + СО-23 Співвідношення між концентраціями різних форм вугільної кислоти у воді залежить від рН і температури.

16. Хлор залишковий. З рівнем надлишкового, або так званого залишкового, хлору у воді пов’язують в даний час уявлення про надійність знезаражування. Оскільки хлорування води проводять хлором, його залишкові кількості присутні у воді у вигляді вільного (хлорнуватиста кислота) або пов’язаного (хлорамінового) хлору. В силу бактерицидної активності цих форм хлору різні і нормативи їх вмісту в питній воді (для вільного хлору – 0,3-0,5 мг / л, для пов’язаного – 0,8-1,2 мг / л). Всі з’єднання активного хлору мають дуже сильну бактерицидну дію, але якщо їх концентрація більше нормативів, то вони викликають роздратування шкіри, слизових оболонок, дихальних шляхів. Відомо також, що при хлоруванні води утворюється НС10 яка взаємодіє з залізом, утворюючи розчинні солі, що підвищує корозійну активність такої води.

17. Мідь та її сполуки широко поширені в природі, тому їх часто виявляють у природних водах. Концентрації міді в природних водах звичайно становлять десяті частки мг / л, у питній воді можуть збільшуватися за рахунок вимивання з матеріалів труб і арматури, особливо м’якої, активної водою. Властивості міді у воді залежать від значення рН води, концентрації в ній карбонатів, хлоридів і сульфатів. Мідь додає воді неприємний терпкий присмак у низьких концентраціях (більше 1,0 мг/л).

18. Алюміній Високі концентрації алюмінію в природній воді зустрічаються нечасто і залежать від багатьох факторів (рН, наявності та концентрації комплексоутворювачів, окислювально – відновний потенціал системи, забруднення промисловими стічними водами). В основному джерелом надходження алюмінію у водопровідну воду є коагулянти на основі солей алюмінію. Є відомості про нейротоксичність алюмінію, його здатності накопичуватися за певних умов в нервовій тканині, печінці і життєво важливих областях головного мозку.

19. Про небезпеку здоров’ю вмісту у воді свинцю гігієністи вперше заговорили у зв’язку з масовими інтоксикаціями, що виникли під час використання на водогонах свинцевих труб. Проте підвищені концентрації свинцю могли трапитися в підземних водах. Вода вважається нешкідливої у разі, якщо вміст у ній свинцю трохи більше 0,03 мг/л.

20. Стронцій набув значного поширення у природних водах, його концентрації коливаються в межах від 0,1 до 45 мг/л. Тривале вживання такої води призводить до функціональних змін печінки. Разом з цим довготривале вживання питної води, що містить стронцій лише на рівні 7 мг/л, не викликає функціональних і морфологічних змін у тканинах, органах людини. Ця величина прийнята у ролі нормативу вмісту стронцію для питної води.

21. Від кількості фтору у воді залежить частота захворюваності карієсом. Вважається, що фторування води ефективно для профілактики карієсу, особливо в дітей. Вміст фторидів в питній воді вище санітарних норм (трохи більше 1,5 мг/л) має шкідливий вплив для здоров’я людини. Фтор є активним в біологічному відношенні мікроелементом, вміст його у питній воді має бути у межах 0,7-1,5 мг/л.

22. За даними вітчизняних дослідників, вживання шахтної води, що містить 0,2-1 мг/л миш’яку, викликає розлад центральної та периферичної нервової системи . Нешкідливою визнана концентрація миш’яку 0,05 мг/л.

23. Уран – найпоширеніший у природних водах радіоактивний елемент. Особливо великі його концентрації могли бути в підземних водах. В основу нормування урану покладено на його радіоактивні властивості. Допустимий вміст урану в питній воді о до 1,7 мг/л.

24. Кадмій накопичуючись в нирках, викликає гіпертонію, послаблює імунітет організму, має негативний вплив на розумові здібності людини, т.к. витісняє необхідний для нормальної роботи мозку цинк.

Токсичність вищезгаданих компонентів не така велика, щоб викликати гостре отруєння, але за тривалого вживання води, що містить згадані речовини в концентраціях вище нормативних, може розвинутися хронічна інтоксикація, яка веде в результаті до тієї чи іншої патології.

Слід враховувати також, що токсичний вплив речовин може проявлятися і при усмоктуванні через шкіру у процесі гігієнічних (душ, ванна) чи оздоровчих (плавальні басейни) процедур.