Вода и жизнь на Земле

В технологическом процессе семивалентный марганец переходит в двухвалентную и четырехвалентную форму. Четырехвалентный марганец практически нерастворим в воде и задерживается на фильтрационных установках, а остаточные количества двухвалентного марганца могут обнаруживаться в питьевой воде.

Изучение влияния семивалентного иона марганца на органолептические свойства воды вскрыло ведущий признак в этом отношении — изменение окраски воды. По этому признаку пороговой, определенной в столбе воды высотой 20 см, является концентрация перманганата калия 0,1 мг/л. При концентрации марганца в воде 0,5 мг/л опущенная в нее ткань после стирки приобретает слабо выраженный коричневый оттенок. При концентрации 0,1 и 0,05 мг/л разницы между контрольными и обработанными образцами ткани не было. Допустимое остаточное количество марганца в воде при полном переходе из семивалентного состояния в четырех- и двухвалентное и с учетом его неблагоприятного действия на белье не должно превышать 0,1 мг/л (по иону Mn).

Токсичность марганца не зависит от валентности иона. Недействующей концентрацией всех соединений марганца (по влиянию на здоровье людей) является концентрация 2 мг/л в пересчете на ион Mn. Более высокие концентрации марганца вызывают изменения со стороны высшей нервной деятельности, усиливают накопления фосфора в костях, уменьшая его выделения с мочой. Кроме этого, происходит снижение активности ферментов холинэстеразы и церулоплазмина крови. При цитогенетических исследованиях обнаружено увеличение процента митотической активности клеток костного мозга (C. А. Шиган, Б. Г. Витвицкая, 1971).

На водопроводных станциях в качестве коагулянта широко применяется сернокислый алюминий. При коагуляции избыточными дозами этого коагулянта мутность воды может возрастать. При содержаний остаточного алюминия в воде на уровне 0,5 мг/л мутность воды не изменяется. Избыточные концентрации алюминия придают воде неприятный вяжущий привкус. Пороговые концентрации определены на уровне 0,6–0,8 мг/л.

Пороговая концентрация, установленная по изменению вкуса воды, для хлористого алюминия равна 0,5 мг/л по Al. Эта же концентрация не изменяет прозрачность воды. Предельно допустимая концентрация остаточного содержания алюминия в питьевой воде равна 0,5 мг/л (А. А. Петина, 1965 г.).

Для защиты водопроводных труб от коррозии и умягчения жестких вод применяются гексаметафосфат и триполифосфат натрия. При внесении в водопроводную воду указанных веществ в ней образуются малорастворимые соединения кальция и магния, которые сорбируются отлагающимися на стенках труб коррозионными образованиями, в результате чего последние уплотняются и изолируют металл от воды.

Гексаметафосфат и триполифосфат натрия в концентрациях, которые предполагается использовать для постоянной обработки питьевой воды (10–20 мг/л), не влияют на ее запах, привкус, цветность и активную реакцию. Оба вещества в концентрации выше 5 мг/л при нагревании и кипячении водопроводной воды образуют стойкую муть. Вещества не обладают выраженной токсичностью и кумулятивными свойствами. Лимитирующий показатель вредности гексаметафосфата и триполифосфата натрия при нормировании их в питьевой воде — органолептический: образование мути при нагревании. В качестве гигиенического норматива принята концентрация обоих веществ на уровне 3,5 мг/л.

В ряде случаев наличие в воде тех или иных микроэлементов привлекало к себе внимание как возможная причина массовых заболеваний неинфекционной природы.

В частности, повышение или уменьшение количества поступающего в организм микроэлемента нарушает нормальное течение физиологических процессов и приводит к возникновению патологических состояний.

Интенсивное изучение фтора начато в 30-х годах, когда была установлена взаимосвязь его содержания в питьевой воде и поражении зубов у местных жителей. Затем был вскрыт другой интересный факт: при содержании фтора в питьевой воде 1 мг/л выявлена наименьшая распространенность кариеса. Это обстоятельство, а также изучение физиологической потребности во фторе и явилось обоснованием для искусственного обогащения питьевой воды препаратами фтора.

В нашей стране фторирование питьевой воды осуществляется в 86 городах, где около 13 млн. жителей постоянно получают фторированную воду.

Ценные наблюдения были проведены в Мончегорске. Данные местных стоматологов свидетельствовали о том, что кариес у детей встречался здесь в два-три раза чаще, чем в других районах страны. Через десять лет после введения в строй фтораторной установки врачи провели повторное обследование. Число кариозных зубов у детей семилетнего возраста, родившихся и постоянно проживающих в Мончегорске, сократилось на 58 %. Одновременно резко уменьшилось количество детей, страдающих так называемым множественным кариесом. Сходные данные получены и в английском г. Бирмингеме.

Сокращение распространенности и интенсивности кариеса после длительного использования фторированной воды дает и определенный экономический эффект. В частности, в Мончегорске подсчитано, что общая экономия при санации школьников и дошкольников за счет уменьшения объема лечебных мероприятий и расхода пломбировочных материалов составила за 1976 г. 33,643 тыс. руб. Иными словами, 1 руб. затрат на фторирование дает 6,2 руб. экономии государственных средств. Кроме того, уменьшение объема высвобождает врачей-стоматологов и вспомогательный персонал, что позволяет повысить качество лечения зубов, сконцентрировать усилия на профилактике.

При повышенных концентрациях фтора развивается другой недуг (особенно у детей) — флюороз. Зубы темнеют, крошатся и ломаются. Признак флюороза — пятнистость зубной эмали. Чтобы предупредить это заболевание, при централизованном водоснабжении устанавливают обесфторивающие установки. При водоснабжении небольших населенных пунктов для уменьшения количества фтора в воде используют метод смешения подземных вод из богатых фтором водоносных горизонтов с водой, имеющей незначительную концентрацию фтора. Оптимальное для человека содержание фтора составляет в среднем 0,7–1,5 мг/л, причем его концентрация в воде должна поддерживаться на уровне 70–80 % от нормативов, принятых для каждого из четырех климатических районов страны (первый и второй климатические районы — 1,5 мг/л, третий — 1,2 мг/л, четвертый — 0,7 мг/л).

Из других микроэлементов, вызывающих заболевания у человека, можно назвать свинец и мышьяк. Опасны случаи отравления свинцом при использовании свинцовых труб для водопровода. В Советском Союзе применение свинцовых труб запрещено законом.

Отравления мышьяком известны при употреблении питьевой воды в районах разработки полиметаллических руд с повышенным содержанием в них мышьяка. В Канаде в 1934 г. наблюдались отравления при использовании для питья воды из колодцев, которые питались водой из известняков, содержащих мышьяковистое железо.

В принятом в СССР стандарте для питьевой воды установлена предельно допустимая концентрация мышьяка (0,05 мг/л).

Г. Н. Красовский и др. (1978 г.) изучили влияние свинца на организм. Для установления безопасных концентраций свинца в воде с учетом его общетоксического, гонадотоксического и мутагенного эффектов, исследователи провели кратковременные и длительные эксперименты. Наименьшей концентрацией свинца, при которой проявлялись общетоксический и гонадотоксический эффекты, оказалась доза 0,05 мг/л. Свинец можно рассматривать как слабый мутаген: доза в 0,05 мг/л вызывает незначительное увеличение хромосомных аберраций. Концентрация свинца 0,03 мг/л таких изменений не дает.

В некоторых водоисточниках Прибалтики, Украины, Западной Сибири, Казахстана отмечено повышение содержания бора — свыше 2–6 мг/л. Как известно, бор относится к соединениям, обладающим широким спектром действия на различные системы и функции организма, в том числе и на центральную нервную систему. A. Л. Борисов установил выраженный гонадотоксический эффект бора в условиях перорального поступления в течение 30 дней. Лимитирующим показателем вредности при допустимой концентрации бора в питьевой воде является его влияние на здоровье населения.