Гигиена водоснабжения. Учебное пособие - Юрий Лизунов

Проблема нехватки питьевой воды становится одной из глобальных проблем XXI в. Водообеспечение напрямую связано с проблемой безопасности в условиях взаимозависимого мира. Возрастает вероятность военных конфликтов за право владеть источниками пресной воды. Вода превращается в один из решающих факторов геополитики.

С целью экономии воды в индустриально развитых странах Западной Европы, где особенно остро ощущается ее недостаток, развивается и законодательно поощряется водосберегающая технология в промышленности, разрабатываются более совершенные бытовые приборы, значительно сокращающие расход чистой воды. Если в середине 80-х гг. XX в. стиральные машины в Германии расходовали 100–120 л воды на одну стирку, то к 2000 г. – лишь 60–70. В 1960-х гг. в Японии для производства товаров на 1 млн долларов требовалось 50 млн л воды, в 1990-х этот показатель сократился до 13 млн.

Обеспокоенность мирового сообщества наличием и использованием воды демонстрируется тем, что на протяжении последней четверти XX и в начале XXI в. обеспечение водой населения Земли неоднократно обсуждалось на самых представительных международных форумах. На одном из них, проходившем в 2003 г. в Душанбе, 2005–2015 гг. объявлены десятилетием чистой природной воды. Решением конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в 1992 г., 22 марта ежегодно отмечается как Всемирный день воды.

1.2. Проблемы водоснабжения населения России

Россия по запасам воды относится к высокообеспеченным странам, ее водный потенциал превышает 30 тыс. м3/год на одного человека. Для сравнения, на одного жителя в Европе приходится 4,6, в Азии – 5,2, в среднем на одного жителя Земли – 9,0 тыс. м3/год воды. В одном лишь озере Байкал сосредоточено около одной пятой части всех мировых запасов пресной воды планеты. Тем не менее на рубеже 90-х гг. XX в. в стране все более стала проявляться напряженная обстановка с обеспечением населения доброкачественной водой.

Одна из причин такого положения – неравномерность распределения водных ресурсов: около 90 % речного стока приходится на зону Сибири, Дальнего Востока и Север европейской части России, тогда как 80 % производственного потенциала и 85 % населения сосредоточено в центральных и южных районах страны (табл. 2). В европейской части страны речной сток составляет менее 3 тыс. м3/год на человека, т. е. лишь десятую часть общероссийского уровня. Это ниже удельной водообеспеченности населения в Европе и намного ниже среднего мирового показателя. Вода в данном регионе расценивается как стратегический ресурс, составляющий предмет государственной безопасности и определяющий здоровье населения.

Таблица 2. Водообеспеченность экономических районов России (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995)

В этой связи большое значение приобретает необходимость бережного отношения к воде. Следует признать, что в целом в России эта задача пока еще в полной мере не осознана. В городах Западной Европы удельное (в среднем на одного человека) водопотребление составляет 150–170 л в сутки. В России на 2002 г. эта величина составила в среднем 260 л, а в ряде регионов – от 300 до 500 л и выше. Непроизводительные потери воды в разводящих сетях (утечки, аварии) достигают 20–40 %. В стране в целом преобладает расточительное водопользование в промышленности и быту, увеличение водоемкости производства. Возврат воды в водоемы происходит не в полной мере. Годовой сток рек центральных и южных районов страны к 2000 г. снизился в целом на 30–50 %. Практически исчерпаны возможности допустимого водоотбора в бассейне Кубани и Терека, где показатель количественного использования воды составил к 1999 г. соответственно 81,3 % и 48 % от среднемноголетнего стока. К верхнему пределу допустимого использования водных ресурсов близки реки Урал (23,9 %) и Дон (22,4 %). В Нижнем Поволжье, Калмыкии, Ставропольском крае в настоящее время постоянно ощущается недостаток воды.

Второй, не менее важной, причиной является неудовлетворительное состояние водных объектов и их нерациональное использование. Как отмечается в Государственном докладе «Вода питьевая» (1995), в результате антропогенного загрязнения около 70 % рек и озер и 30 % запасов подземных вод утратили свое значение как источники питьевого водоснабжения. Лишь 1 % воды поверхностных источников обеспечивает получение доброкачественной питьевой воды при существующих технологиях водоподготовки. Для России это особенно чувствительно, поскольку 68 % коммунальных водопроводов питаются водой именно из поверхностных источников. По данным Роспотребнадзора, в 2006 г. почти каждая третья проба воды из водоемов I категории (используемых для хозяйственно-питьевых целей) не отвечала гигиеническим нормам по санитарно-химическим показателям, почти каждая четвертая – по микробиологическим. В отдельных регионах доля неудовлетворительных проб воды источников водоснабжения превышала 50–80 %. В целом более половины населения страны, а в некоторых регионах до 70 %, вынуждены пользоваться водой, не отвечающей требованиям гигиенических нормативов.

Прогрессирующее загрязнение поверхностных и подземных вод во многих районах приводит к сокращению возможности использования водных ресурсов, изменяет их химический состав и нарушает экологию. В результате экологических изменений происходит повсеместное ухудшение условий жизни и здоровья людей, развивается общая заболеваемость, расширяются ареалы опасных инфекций. Из года в год регистрируется значительное число вспышек заболеваний населения острыми кишечными инфекциями, вирусным гепатитом А и другими инфекционными болезнями, передающимися через воду. Основные виды заболеваний, связанных с потреблением некачественной воды, представлены в табл. 3.

Помимо прямого влияния на здоровье и работоспособность населения загрязнение водоисточников наносит также ощутимый экономический ущерб. Рост уровня загрязненности водоемов в результате сброса неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод требует внедрения на станциях водоподготовки новых дорогостоящих методов очистки питьевой воды, совершенствования очистных сооружений. Увеличиваются расходы реагентов, электроэнергии, износ водопроводных сетей и сооружений. В целом в загрязненных водоемах удельные затраты на водоподготовку в 1,5–2,5 раза выше по сравнению с относительно благополучными участками.

Таблица 3. Заболевания, связанные с потреблением некачественной воды (Рахманин Ю. А. и др., 1995)

Для сохранения водных ресурсов, уменьшения последствий «водного голода» необходимо проведение комплекса мероприятий, которые можно разделить на два направления. Наиболее важным из них следует признать сохранение качества природных вод путем уменьшения выпуска и более эффективной очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, применения передовых технологий, снижающих количество вредных выбросов в водоемы. Второе направление предусматривает рациональное использование водных ресурсов, экономию воды для бытовых и производственных нужд, снижение водоемкости производства, борьбу с необоснованными ее потерями.

Таким образом, обеспечение населения и хозяйственного комплекса России водой становится одной из главных социально-экономических проблем.

1.3. Значение воды для человека

Вода является веществом, совершенно необходимым для жизни человека, животных и растений. Она составляет основу внутренней среды животных и растительных организмов. Установлено, что содержание воды в теле взрослого человека составляет в среднем от 50 % (у женщин) до 60 % (у мужчин); в организме новорожденных – до 74 %, а у эмбриона – до 97 %. Особая роль воды в живом организме во многом обусловлена необычными свойствами ее молекулы. Атомы водорода в ней располагаются по отношению к ядру атома кислорода несимметрично, под углом 105°, вследствие чего их центры размещены как бы по углам равнобедренного треугольника, на вершине которого находится ядро атома кислорода. Кислород оттягивает на себя электроны атомов водорода и таким образом создает в молекуле воды два электростатических центра тяжести: положительный (атомы водорода) и отрицательный (атом кислорода), в результате чего молекула становится полярной.

Вследствие высокой полярности своих молекул вода обладает наибольшей способностью ослаблять связи между частицами, молекулами и ионами многих веществ, что делает ее почти универсальным растворителем. Это чрезвычайно важно для протекания биохимических реакций метаболизма, поскольку всасывание питательных веществ из желудочно-кишечного тракта, доставка их к органам и тканям, удаление продуктов метаболизма возможны лишь в растворенном состоянии. Кроме того, являясь главной внутренней средой организма, вода выступает как основа формирования двух важнейших биологических констант – кислотно-щелочного и осмотического равновесия.