CC BY
461
УДК 628,17
ВЛИЯНИЕ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ХЛОРОМ НА ЗДОРОВЬЕ
ЧЕЛОВЕКА
Л.В. Макотрина, А.С. Зверькова
В статье изложены вопросы о вреде и пользе использования хлора, как способа обеззараживания питьевой воды. Приведены методы обеззараживания, их воздействие на здоровье детского организма, организма беременных женщин и влияние на сердечную деятельность. Так же приведены примеры последствий утечки жидкого хлора с водопроводных станций и примеры эпидемиологических последствий отказа некоторых стран от хлорирования вод для бытовых нужд. В статье указываются способы улучшения качества питьевой воды и приведены данные о применении хлора и его производных, как бактерицидного средства.
Ключевые слова: вода, обеззараживания воды, хлорирование воды, водопроводные сети, транспортируемая вода, эпидемиологическая опасность, очистки питьевой воды, фильтры, бутилированная вода.
DRINKING WATER CHLORINE DISINFECTION AND ITS INFLUENCE ON HUMAN
HEALTH
L.V. Makotrina, A.S. Zverkova
Some issues of benefit and harm of using chlorine as a means of drinking water disinfection are given consideration to in the article. Some methods of disinfection are described in terms of their effect on infant organism and pregnant women health and the general cardiac activities. Examples are given regarding the consequences of liquid chlorine leakage at water-supply plants and a set of examples demonstrates the epidemiological consequences when some countries denied water cnlorination for daily living needs. Some methods of improving drinking water quality are indicated in the article along with the information on using chlorine and its derivatives as antibacterial agents.
Key words: water, disinfection of water, water chlorination, water-supply pipeline network, water to be transported, epidemiological danger, drinking water cleaning, filters, water packed in bottles.
Вода - это жизнь. Без нее никогда бы не существовало человека и прочих биологических видов. Вода - это суть жизни. Жизнь на нашей планете без нее была бы невозможна. Не зря многие учёные утверждают, что человек - это то, что он пьёт. И не стоит лишний раз напоминать, что для приготовления вкусной и здоровой пищи нужна жидкость самого высокого качества.
Вода - это одно из самых волшебных веществ на Земле. И это отнюдь не преувеличение. Она обладает широким спектром свойств, причем, как ни странно, не только целебных. Во многих легендах и мифах древности именно эта субстанция отыгрывала ключевую роль в различных событиях, связанных с человечеством.
По мнению многих экспертов, хлорирование воды - это самое крупное изобретение в медицине, а точнее - в профилактической гигиене XX века, принесшее огромную пользу человеку. Именно хлорирование воды, а не открытие антибиотиков, инсулина или пересадка
сердца спасло больше всего жизней. Оно остановило распространение кишечных инфекций в городах.
Хлорирование питьевой воды - это процесс, при котором воду подвергают влиянию хлора. При этом вода очищается, но также формируется целый ряд побочных веществ, которые очень вредны для человека. Применение хлора - наиболее распространенный способ обеззараживания, как в нашей стране, так и за рубежом.
Самое раннее предложение хлорировать воду было высказано доктором Робли Дан-лингсеном в 1835 г. еще до того, как было обнаружено, что вода может быть переносчиком болезнетворных бактерий.
К 1846 г. относится первое упоминание об использовании хлора как бактерицидного средства. Доктор Семмелвейс в главном госпитале г. Вены использовал хлорную воду для мытья рук перед осмотром больных. А в 1881 г. немецкий бактериолог Роберт Кох продемонстрировал, как чистые культуры бактерий могут быть разрушены хлорсодержащим раствором - гипохлоритом натрия.
Последние 100 лет хлор стал практически универсальным средством для обработки питьевых и сточных вод.
Кроме главной функции - дезинфекции, благодаря уникальным окислительным свойствам хлор служит и другим целям - контролю за вкусовыми качествами и запахом, предотвращению роста водорослей, поддержанию в чистоте фильтров, удалению железа и марганца, разрушению сероводорода, обесцвечиванию и т.п. В этом смысле ни одно из альтернативных хлору средств не может сравниться с ним по универсальности и простоте применения.
В последнее десятилетие в России активно обсуждается вопрос повышения эффективности очистки и обеззараживания воды и применения для этого новых технологических схем. В начале ХХ века, будучи столицей Российской империи, Санкт-Петербург первым в стране начал использовать для обеззараживания водопроводной воды хлор. С тех пор прошло сто лет. В XXI веке город полностью отказался от применения опасного для жизни окружающих реагента. Летом 2010 года на Северной водопроводной станции петербургского «Водоканала» состоялся символический вывоз последнего баллона с хлором. Основная опасность использования жидкого хлора заключается в теоретической возможности его утечки. Этот ядовитый газ обладает удушающим действием. В годы Первой мировой войны он применялся в качестве химического оружия. При этом до 2003 года на городских водопроводных станциях ежедневно хранилось до 100 тонн жидкого хлора (в том числе - на Главной водопроводной станции, что расположена в самом центре города).
Для наглядности можно привести несколько цифр. Так, при разливе одного баллона с хлором весом 980 кг зона заражения составляет около 2 километров. Учитывая плотность населения в Петербурге, такая авария могла бы повлечь за собой человеческие жертвы порядка 300-500 человек. В случае же масштабных утечек количество пострадавших выросло бы в разы.
Все технологические схемы очистки и обеззараживания воды (старые и новые) должны опираться на основные критерии, предъявляемые к качеству питьевой воды: питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом отношении, безвредна по химическому составу и обладать благоприятными органолептическими (вкусовыми) свойствами. Эти критерии лежат в основе нормативных актов всех стран, в том числе и в России СанПиН 2.14.107401 [1]. Причем эти документы учитывают тот факт, что опасность заболеваний человека от микробиологического загрязнения воды во много тысяч раз выше, чем при загрязнении воды химическими соединениями различной природы.
Хлор - боевое отравляющее вещество, однако во всем мире воду продолжают хлорировать и, вероятно, не скоро откажутся от этого способа дезинфекции, хотя существует масса других методов. Но все они, вместе взятые, составляют лишь один процент. Практически стопроцентное предпочтение отдается хлорированию. Во-первых, это проверено, а значит, -надежно. Во-вторых, дешево. Озонирующие, электромагнитные и прочие установки для дезинфекции воды в бассейнах на несколько порядков дороже хлорирующих.
Кстати, не только в России - в Англии, США, Австралии, компания "Swimming pool" -ведущий поставщик сборных бассейнов и дезинфицирующих установок на европейский рынок, также ориентируются на хлор.
В существующей практике обеззараживания питьевой воды хлорирование используется наиболее часто как более экономичный и эффективный метод в сравнении с любыми другими известными методами.
Но они пока еще дороже хлорирования и не гарантируют от заражения уже обработанной воды после того, как она пошла по трубам. А потому отказываться от хлора еще рано. Во всяком случае, когда от хлора отказались в Перу для сокращения числа раковых заболеваний, то это привело к тяжелой вспышке холеры.
Отказ от хлора не означает отказ от хлорпроизводных, более безопасных. Вместо жидкого хлора все чаще применяют гипохлорит натрия.
Изменения качества воды при ее транспортировке по водопроводным сетям
Интенсивность изменения параметров качества воды при ее транспортировке по трубопроводам зависит от многих факторов и обстоятельств, влияющих на кинетику химических реакций (температура, солевой состав, рН и т. д.). На изменение показателей качества воды влияют также инженерно-конструктивные особенности водопроводной сети, в частности гидравлический режим течения, материалы труб и внутренних покрытий.
В транспортируемой воде может увеличиться концентрация взвешенных веществ, периодически возможны неприятные привкусы и запахи, которые могут быть следствием попадания посторонних примесей, развития водных организмов и прохождения коррозионных процессов. Их присутствие нежелательно, так как приводит к изменению вкусовых свойств воды и ее внешнего вида, к которым особенно чувствителен потребитель.
Вода в распределительных сетях может также подвергаться дополнительному загрязнению в результате падения давления в системе (например, в результате аварии), когда не исключается проникновение в трубопровод за счет подсоса загрязнений, присутствующих в грунтовых водах, горизонт которых расположен над трубопроводом. Временное нарушение подачи воды (перебои) также способствуют появлению залповых повышенных концентраций загрязнителей, вымываемых с внутренних стенок трубопроводов.
Факторы, влияющие на качество транспортируемой воды
На качество транспортируемой воды оказывают косвенное влияние:
• скорость потока;
• наличие газовых (воздушных) пробок;
• повышенная турбулизация потока;
• застаивание воды и другие факторы.
Негативное влияние на качество воды, транспортируемой по водопроводным сетям, оказывает «повторный рост» бактерий. Размножение микроорганизмов в воде распределительных сетей происходит за счет потребления органического или неорганического субстратов. Основными источниками питания для гетеротрофных бактерий служат углерод, азот и фосфор, которые потребляются в соотношении приблизительно 100:10:1. Поэтому количест-
во содержащегося в воде органического углерода оказывается лимитирующим фактором роста микроорганизмов. Органический углерод используется гетеротрофными бактериями для образования нового клеточного материала (ассимиляция) и в качестве источника энергии (диссимиляция). Микроорганизмами усваивается и используется для роста только малая часть (около 0,1-9 %) общего органического углерода, то есть так называемый ассимилируемый органический углерод. Его количество может возрастать, например, в результате озонирования воды, которое приводит к трансформации части органических загрязнений из биорезистентной формы в биоразлагаемую. Специальными исследованиями установлено, что содержание в воде ассимилированного органического углерода даже в концентрации около 0,05 мг/л стимулирует рост микроорганизмов в распределительной сети водопровода [3].
Для торможения процесса «повторного роста» необходимо стремиться к получению биологически стабильной воды, под которой понимается вода с очень низким уровнем био-разлагаемого и легкоусваемого органического углерода, как изначально содержащегося в исходной воде после ее очистки, так и образующегося впоследствии при воздействии на сложные органоминеральные комплексы сильных окислителей (озона, хлора).
При невозможности сдерживания роста концентраций усвояемого микроорганизмами органического углерода и аммиака происходит интенсивный рост бактерий и других микроорганизмов. Например, если вода в распределительных сетях содержит 0,25 мг/л органического углерода, а ее температура превышает 20 °С, то для торможения роста бактерий Aeromonas spp. необходима остаточная доза хлора около 0,25 мг/л. При этом прикрепленные к внутренним стенкам труб микроорганизмы продолжают развиваться даже в присутствии больших остаточных доз хлора.
Необходимо отметить, что на сегодняшний день не установлено строгое соотношение между концентрацией ассимилированного органического углерода и степенью биообрастаний в распределительных системах.
Транспортирование питьевых вод по ветхим городским водопроводным сетям может представлять серьезную эпидемиологическую опасность. При использовании такой воды потребителями не исключается реальный эпидемиологический риск вирусных инфекций, передающихся водным путем.
При использовании избыточных доз дезинфектантов на основе хлора на внутренних стенках ветхих трубопроводов могут происходить реакции обеззараживающих агентов с пленкой биообрастания. Результатом данного явления может стать повышение содержания в воде муравьиного альдегида или формальдегида (газа с резким неприятным запахом), что повышает общую токсичность воды.
Таким образом, использование избыточного количества производных хлора приводит не только к обеззараживанию, но и ухудшению качества воды.
Ухудшение качества транспортируемой воды в распределительной сети свойственно практически всем системам водоснабжения. Такая тенденция сохраняется независимо от экологической обстановки, санитарно-гигиенического состояния источников водоснабжения, конструктивной специфики системы водоснабжения или особенностей технологии водопод-готовки [2].
Какую же угрозу представляет хлор для нашей жизни?
Дети и беременные женщины
Взаимодействуя с остатками органики, хлор образует вредные вещества, в том числе хлороформ, четыреххлористый углерод и диоксины. Диоксины также попадают в воду из технических стоков и атмосферного воздуха (они содержатся в выхлопных газах, табачном дыме и дыме, который образуется при сжигании пластикового мусора). Диоксины сохраняются в воде 10-15 лет, а в человеческом организме - 6-8 лет.
Особенно чувствительны к действию хлора дети. Небольшие дозы хлора могут способствовать развитию воспаления слизистой оболочки полости рта, глотки, пищевода, вызывать спонтанную рвоту. Хлорированная вода бассейнов способствует развитию астмы у детей.
Медики предупреждают беременных женщин об опасности использования в пищу хлорированной воды. Оказывается, от этого может пострадать здоровье будущих детей. Дети женщин, использующих во время беременности хлорированную воду, больше подвержены некоторым врожденным аномалиям развития. Медики, считают, что причиной тому являются побочные продукты хлорирования - тригалометаны.
Исследование британских учёных показали, что высокое содержание продуктов хлорирования существенно увеличивает риск возникновения трех аномалий развития: дефектов межжелудочковой перегородки сердца, расщелины в твердом нёбе и анэнцефалии [4].
Хлорированная вода и заболевания сердца
В 2008 году увидело свет новое издание книги доктора Джозефа Прайса «Болезни сердца, холестерин, хлор», которая до сих пор не потеряла актуальность. Больше двадцати лет профессор Прайс указывает на очевидную связь между практикой хлорирования воды и атеросклерозом. При этой болезни бляшки, состоящие в основном из холестерина, закупоривают изнутри артерии, что приводит, в конечном счете, к смерти от сердечного приступа.
Холестерин - липид (жир), присутствующий в животных клетках, он является основой для многих биохимических процессов. Но когда из питьевой хлорированной воды в организм поступает избыточный хлор, он вступает в реакцию с холестерином в крови, образуя желтоватые жировые отложения, которые скапливаются на стенках артерий, сужая их, лишая эластичности и провоцируя разрывы.
Поскольку такие образования состоят главным образом из холестерина, принято считать, что именно холестерин предопределяет сердечные заболевания. Действительно, снижение употребления холестерина отчасти снижает риск сердечных заболеваний, однако холестерин не является единственной причиной сердечных приступов.
Дело в том, что сердечные приступы встречались крайне редко до наступления 20-го века, когда воду начали хлорировать. Теория о смертоносном холестерине также не объясняет, почему эскимосы, получающие с пищей исключительно много холестерина, совершенно не страдают от сердечных заболеваний. Как не объясняет она и наращивание схожих по составу отложений на неорганических поверхностях при контакте хлора и холестерина, например в контейнерах и шлангах, которые промывают хлорированной водой, а потом используют в маслобойнях для доставки молока (в котором, конечно, много холестерина). Эти и другие подробности приводятся в книге доктора Прайса.
О вреде хлорирования воды из публикаций различных научных изданий и статей за последние несколько лет (U.S.NEWS & WORLD REPORT 29 июля 1991 Безвредна ли ваша вода; Можно ли пить питьевую воду? Из изданий о потребительском рынке; Проблемы водопроводной воды. Из доклада научного центра; Больница SAGINAW Dr.J.M.Price, M.D; Совет по контролю состояния окружающей среды США; Химическая лаборатория Dr.Riddle, Ph.D).
«По иронии даже хлор, широко применяемый в качестве дезинфектора воды, оказывается опасным канцерогеном».
«Употребление хлорированной питьевой воды вдвое повышает риск заболевания раком желчного пузыря».
«С одной стороны, хлорирование воды избавило человечество от риска инфекционных заболеваний и эпидемий. С другой стороны, учеными в 70-80 годы было обнаружено, что хлорированная вода способствует накапливанию в воде канцерогенных веществ».
«Среди населения, потребляющего хлорированную питьевую воду, (особенно из поверхностных источников), были выявлены случаи рака пищевода, прямой кишки, молочной железы, гортани, заболевания печени». - «Поскольку хлор применяется для дезинфекции и обеззараживания воды от различных патогенных организмов, высокореактивный хлор при соединении с жирными кислотами и углеводами образует токсические примеси, составляющие 30 % всех побочных продуктов хлорирования».
«Хлор - это злейший враг нашей современности с тех пор, как он стал применяться в качестве дезинфектора питьевой воды с 1904 года. Предотвращая одни заболевания, он является причиной появления других, более страшных болезней: проблемы с сердцем, рак, а также преждевременная старость».
«Риск поражения раком среди потребителей хлорированной воды на 93 % выше потребляющих не хлорированную воду».
«Практически повсеместно хлор используется в коммунально-бытовом водоснабжении для обработки воды, так как он оказывает губительное воздействие на вредные для здоровья микроорганизмы и бактерии, вызывающие различные заболевания. Однако существуют научные доказательства, что присутствие хлора в питьевой воде может вызывать другие, более серьезные заболевания, чем те, от которых он применяется. Хлор попадает в организм при питье и через кожные покровы. Исследования подтверждают взаимосвязь хлора и его побочных продуктов с возникновением таких болезней, как рак органов пищеварительного тракта, печени, сердечные расстройства, атеросклероз, гипертония, различные виды аллергии. Хлор воздействует на кожу и волосы, а также разрушает белок в нашем организме. Не говоря уже о том, что он значительно изменяет вкус и запах воды»
«Поскольку в соответствии с требованиями здравоохранения относительно качества питьевой воды хлор обязательно должен присутствовать во всех источниках коммунального водоснабжения, то в интересах каждого из нас лежит забота о своем здоровье и здоровье близких. Возможности современной науки и техники позволяют сегодня эффективно бороться с этой проблемой. Для удаления хлора и его примесей в домашних условиях созданы самые совершенные устройства, максимально простые и доступные в использовании и которые позволят вам и вашей семье надолго сохранить здоровье и долголетие».
Как же тогда обезопасить себя от вредного воздействия хлора на наш организм?
Очистка водопроводной воды — важный вопрос быта!
Вода является универсальной средой для передачи очень многих инфекций. Холера -самая страшная из них, к сожалению, еще не стала достоянием истории, что совсем недавно подтвердили эпидемии в Николаеве и Дагестане. С холерой по тяжести последствий и размаху эпидемий в прошлом конкурировала еще одна классическая водная инфекция - брюшной тиф. И хотя крупных эпидемий уже не бывает в наше время, небольшие вспышки холеры и тифа все же случаются. Список передающихся с водой патогенных микроорганизмов продолжают бактерии, возбудители бруцеллеза, сальмонеллеза, дизентерии и многих других инфекционных заболеваний. Завершают этот ряд вирусы, из которых самый известный - вирус гепатита А.
От качества воды во многом зависит наше здоровье. Однако состав водопроводной воды порой напоминает таблицу Менделеева. Невольно возникает вопрос, как очистить питьевую воду из под крана. Ведь жители городов не имеют возможности использовать родниковую воду.
Вода, которой мы пользуемся, чаще всего далека от идеала. Контролирующими органами выявлено, что в воде из-под крана могут присутствовать более 800 примесей. И большинство из них не приносят пользу организму. Более того, в связи с дальнейшим ухудшени-
ем экологии, количество присутствующих в воде вредных примесей продолжает увеличиваться. Очистные сооружения и слой земли над грунтовыми водами уже не справляются с их очисткой. Чтобы очистить питьевую воду, приходится использовать научные знания и специальную технику.
Так какой же вид очистки питьевой воды в домашних условиях выбрать?
Если мы не можем доверять воде, текущей из крана, то какой вид очистки предпочесть? В большинстве случаев потребители выбирают бутилированную воду. Люди почему-то считают, что у нас нет другого, выхода. Однако покупать воду в бутылках - это дорогостоящий и не самый удобный выход. Неудобно постоянно таскать из магазина тяжелые бутылки, от которых потом надо избавляться. Кроме того, качество бутилированной воды зависит от совести производителей. К сожалению, много случаев, когда заявленное качество воды не соответствует фактическому. К тому же известны случаи подделок известных торговых марок. При выборе бутилированной воды обязательно нужно учитывать ее химический состав.
Бытует мнение, что воду хорошо очищает серебро. Не зря столовые приборы покрывают серебром и золотом. Ученые, с одной стороны подтверждают полезные свойства серебра, с другой - не рекомендуют злоупотреблять этим методом очистки питьевой воды из-под крана. Во-первых, серебро воду не очищает, а лишь дезинфицирует. Избавившись от бактерий и микробов, вы не защищены от вредных примесей. Создается ложное ощущение защищенности. Во-вторых, для достижения положительного эффекта площадь серебряного изделия должна быть достаточно большой. В-третьих, врачи не уверены в пользе окисленной серебром воды.
Что же делать? На самом деле улучшить качество той воды, что мы пьем и используем в быту ежедневно, чтобы она не оказывала столь негативного воздействия на наше здоровье, в наших силах!
Убрать неприятный запах и привкус хлора, сделать воду мягче и приятнее, поможет установка фильтров, так как это наиболее оптимальный вид очистки питьевой водопроводной воды в домашних условиях. Вы сами контролируете процесс и можете быть уверены, что вода действительно очищена. Однако надо ответственно подходить к выбору фильтра для очистки воды. Ни в коем случае нельзя экономить на качестве! Дешевые фильтры также очищают воду. Но если вовремя его не поменять, можно получить вредные примеси в удвоенном количестве. Существует дорогая многоуровневая система очистки воды обратного осмоса. Вначале водопроводная вода проходит через тройной предварительный фильтр, удаляющий осадок, ржавчину, частицы почвы, коллоидные частицы, а также хлор, некоторые органические примеси и вещества, влияющие на вкус воды. Затем вода фильтруется на молекулярном уровне по принципу обратного осмоса. Химические вещества, тригалометаны, тяжелые металлы, токсины, органические примеси, сотни других загрязняющих воду веществ удаляются и вымываются. Качественный фильтр дает стопроцентное очищение воды от бактерий и вирусов. На сегодняшний день обратный осмос представляет собой наиболее современную и надежную технологию водоочистки.
После всех этих удивительных превращений чистейшая вода должна иметь нейтральный освежающий вкус, который нередко сравнивают со вкусом воды из родника или высокогорного ручья.
В Иркутской воде, источником которой является Байкал, содержится совсем немного минеральных веществ. Иркутянам повезло - вода у нас чистая, но только на тот момент, когда она выходит из очистных сооружений (причем на них происходит только обеззараживание воды хлором). Когда вода проходит по водопроводным сетям, особенно удаленным от
места ее забора, качество может заметно ухудшаться из-за изношенности сетей. Поэтому из крана мы уже не получим той воды, которой хотелось бы.
Один из самых простых и доступных вариантов улучшения качества питьевой воды в нашем городе - использование домашних фильтров, очищающих от хлора и его производных. Этот способ может использовать каждый потребитель воды, то есть каждый из нас.
Более дорогостоящие варианты улучшения качества воды:
• замена старых сетей на новые, в том числе из современных материалов (например, полимерных);
• восстановление сетей (внутренним полимерным покрытием);
• замена способа хлорирования на более современный и экологичный - способ ультрафиолетового облучения (но в этом случае без небольшого количества хлора или его производных не обойтись - для обеззараживания воды в процессе транспортировки по сетям).
Эти способы улучшения качества воды не зависят от нас с вами как потребителей воды. Поэтому нам остается только защищать себя и своих детей с помощью домашних фильтров или качественной бутилированной воды.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01 от 31 октября 2001 года № 3011.
2. Храменков С.В. Стратегия модернизации водопроводной сети. М. : ОАО «Издательство «Стройиздат», 2005. 400 с.
3. Балашова В.В., Горяинова Г.С. Повреждение систем водоснабжения биообрастаниями // Водоснабжение и санитарная техника. 1991. № 16.
4. U.S.NEWS & WORLD REPORT 29 июля 1991. Безвредна ли ваша вода?
5. http://www.aquaexpert.ru/enc/articles/chlorum/
6. http://aquafreshsystems.ru/article_11.htm
7. http://www.zdorovieinfo.ru/water/water-articles/?article=487147
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Макотрина Людмила Викторовна, кандидат химических наук, доцент кафедры «Инженерные коммуникации и системы жизнеобеспечения», Иркутский государственный технический университет, тел.: (3952) 40-51-40, 89148933483, е-mail: maklv@istu.edu
Зверькова Анна Сергеевна, студентка группы ВВ-09-1, Иркутский государственный технический университет, тел.: 89148708275, е-mail: IeAnastasiya@mail.ru
Makotrina L.V., Candidate of Chemistry, associate professor, Engineering Communications and Life-Support Systems Department, Irkutsk State Technical University, tel.: (3952) 40-51-40, 89148933483, e-mail :maklv@istu.edu
Zverkova A.S., student, VV-09-1 group, Irkutsk State Technical University, tel.: 89148708275, e-mail: IeAnastasiya@mail.ru
