Все химические вещества, определяемые в питьевой воде, не только имеют установленную ПДК, но и относятся к определенному классу опасности.
Под ПДК понимают максимальную концентрацию, при которой вещество не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья человека (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшает условий гигиенического водопотребления. Лимитирующим признаком вредности химического вещества в воде, по которому установлен норматив (ПДК), может быть «санитарно-токсикологический», или «органолептический». Для ряда веществ в водопроводной воде имеются ОДУ (ориентировочные допустимые уровни) веществ в водопроводной воде, разработанные на основе расчетных или экспериментальных методов прогноза точности.
Классы опасности веществ делят на: 1 класс – чрезвычайно опасные; 2 класс – высокоопасные; 3 класс – опасные;
4 класс – умеренно опасные.
Безвредность химического состава питьевой воды определяется отсутствием содержания в ней опасных для здоровья людей веществ в концентрациях, превышающих ПДК.
При обнаружении в питьевой воде нескольких химических веществ, нормированных по токсикологическому признаку вредности и относящихся к 1-му и 2-му (чрезвычайно и высокоопасные) классу опасности, исключая РВ, сумма отношений обнаруженных концентраций каждого из них к их максимально допустимому содержанию (ПДК) не должна быть более 1 для каждой группы веществ, характеризующихся более или менее однонаправленным воздействием на организм. Расчет ведется по формуле:
(С1факт/ С1доп) + (С2факт/ С2доп) + … + (Сnфакт/ Сnдоп) ≤ 1,
где С1, С2, Сn– концентрации индивидуальных химических веществ; Сфакт– концентрации фактические; Сдоп– концентрации допустимые.
Вредные вещества, образующиеся в процессе водообработки представляем в таблице 1 (см. приложение). Особое внимание следует обратить на этап хлорирования в процессе водоподготовки. Наряду с обеззараживанием, хлорирование может приводить и к насыщению хлором органических веществ с образованием продуктов гелогенезирования. Эти продукты трансформации в ряде случаев могут быть более токсичными, чем исходные,
присутствующие на уровне ПДК химических веществ.
* * *
Таблица 1. Содержание вредных веществ, образующихся в процессе ее водообработки в системе водоснабжения.
* * *
При обеззараживании воды свободным хлором время контакта с водой должно быть не более 30 мин, связанным хлором – не более 60 мин. Общая концентрация свободного и связанного хлора не должна быть более 1,2 мг/л. Контроль содержания остаточного озона производится после камеры смещения при обеспечении времени контакта не менее 12 мин.
Показатели радиоактивного загрязнения питьевой воды
Безопасность воды по показателям РВ загрязнения определяется ПДУ суммарной объемной активности α– и β-излучателей, а при превышении ПДУ по этим показателям – путем оценки соответствия содержания отдельных радионуклидов нормам радиационной безопасности (НРБ): суммарная активность α-излучателей должна быть не более 0,1 Бк/л (беккереля) β-излучателей не более 1,0 Бк/л.
Органолептические показатели качества питьевой воды
Органолептические показатели обеспечивают эстетическую потребность, свидетельствуют об эффективности очистки, могут лежать в основе причин серьезных заболеваний, связанных с хронической дегидратацией (водно-солевого баланса).
Согласно СНиПу на воду питьвую, запах и привкус не должны превышать 2 баллов, т. е. это слабый запах и привкус, обнаруженный потребителем только в том случае, если указать на него, или сакцентрировать внимание.
Шкала нормируемых показателей выглядит следующим образом:
0– не ощущается;
1– не определяется потребителем, но обнаруживается опытным исследователем;
3– заметный, вызывает неодобрение потребителя;
4– отчетливый, вода не пригодна для питья;
5– очень сильный запах или привкус.
Цветность питьевой воды должна быть не более 20°. Мутность не должна быть более 2,6 ЕМФ или 1,5 мг/л.
ЛЕКЦИЯ № 5. Проблемы гигиены атмосферного воздуха. Структура, химический состав атмосферы
История и современные проблемы гигиены атмосферного воздуха
Гигиена атмосферного воздуха является разделом коммунальной гигиены. Она занимается рассмотрением вопросов о составе земной атмосферы, природных примесях к ней и загрязнениях ее продуктами деятельности человека, о гигиеническом значении каждого из этих элементов, нормативах чистоты воздуха и мерах по его санитарной охране.
Атмосферой называется газовая оболочка земли. Смесь газов, составляющих атмосферу, называется воздухом.
Предметом гигиены атмосферного воздуха является лишь воздух открытых пространств. Вопрос о воздухе жилых и общественных помещений рассматривается в других разделах коммунальной гигиены, а вопрос о воздухе рабочих помещений является одним из предметов промышленной гигиены.
Мысль о том, что воздух имеет существенное значение для жизнедеятельности человека, существовала задолго до возникновения научной медицины и гигиены. Высказывания по этому вопросу мы находим в древнейших сочинениях по медицине, в том числе у Авиценны и Гиппократа. После возникновения научной гигиены, которое относится к половине XIX столетия, вопросы гигиены атмосферного воздуха получили строго научную разработку. Они нашли свое изложение во всех крупнейших руководствах по гигиене, как у
нас, так и за рубежом. Этим вопросом большое внимание уделяли такие выдающиеся гигиенисты, как Ф. Ф. Эрисман, Г. В. Хлопин, Pettenkofer.
Нужно сказать, что этот раздел гигиены долгое время имел рудиментарный характер. В нем рассматривался преимущественно вопрос о нормальном составе атмосферы и природных примесях к ней. Быстрое развитие гигиена атмосферного воздуха получила в ХХ в. в связи с растущим загрязнением атмосферы выбросами промышленных предприятий. Проблема дыма стала одной из злободневных проблем гигиены города. Таким образом, атмосфера – это фактор окружающей среды, оказывающий постоянное, прямое и косвенное воздействие на организм человека и условия его жизни.
В настоящее время гигиена атмосферного воздуха определяет ряд актуальных проблем, таких как:
1)гигиена и токсикология природных загрязнений, особенно редких и тяжелых металлов;
2)загрязнение атмосферного воздуха синтетическими продуктами: высокостабильными веществами, такими как дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), производными фтор-, хлорметана
–фреонами, хладонами;
3)загрязнение атмосферного воздуха продуктами микробиологического синтеза.
Атмосфера как фактор окружающей среды. Ее структура, состав и характеристика
В результате взаимодействия организмов между собой и окружающей средой в биосфере образуются экосистемы, которые связаны между собой обменом веществ и энергии. Важная роль в этом процессе принадлежит атмосфере, являющейся составной частью экосистем. Атмосферный воздух оказывает постоянное и непрерывное действие на организм. Это воздействие может быть прямым и косвенным. Оно связано со специфическими физическими и химическими свойствами атмосферного воздуха, который является жизненно важной средой.
Атмосфера регулирует климат Земли, в атмосфере происходят многие явления. Атмосфера пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания. Атмосфера является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д.
Итак, Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой). Говоря о ее структуре, следует обратить внимание на физический подход к оценке строения. Хотя имеют место и другие подходы, например физиологический, но физический универсален. Его мы и рассмотрим. По своему строению атмосфера с учетом удаления от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу.
Тропосфера – это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах она составляет 10—12 км, на полюсах – 7—10 км и над экватором – 16—18 км.
Тропосфера характеризуется вертикальными конвекционными токами воздуха, относительным постоянством химического состава воздушных масс, неустойчивостью
физических свойств: колебанием температуры воздуха, влажности, давления и т. д. Эти явления обусловлены тем, что Солнце нагревает поверхность почвы, от которой нагреваются нижние слои воздуха. Вследствие этого температура воздуха с увеличением высоты снижается, что в свою очередь приводит к вертикальному перемещению воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. С поднятием на высоту температура воздуха снижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м высоты.
На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности. Поэтому в тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, микроорганизмы, что особенно заметно в крупных промышленных центрах.
Над тропосферой располагается стратосфера. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. Здесь происходит горизонтальное перемещение воздушных масс, и попавшие в стратосферу загрязнения распространяются на громадные расстояния.
В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолнового излучения Солнца молекулы газов воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются и образуют молекулы озона. 60 % атмосферного озона расположено в слое от 16 до 32 км, а максимальная его концентрация определена на уровне 25 км.
Воздушные слои, лежащие над стратосферой (80—100 км), составляют мезосферу, которая содержит себе лишь 5 % массы всей атмосферы.
Далее следует ионосфера, верхняя граница которой подвержена колебаниям в зависимости от времени суток и года в пределах 500—1000 км. В ионосфере воздух сильно ионизирован, при этом степень ионизации и температура воздуха повышаются с увеличением высоты.
Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы и простирающейся до высоты 3000 км, составляет экзосферу, плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще выше разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. По последним данным протяженность магнитосферы по высоте составляет от 2000 до 50 000 км, за верхнюю границу земной атмосферы можно принять высоту 50 000 км над поверхностью Земли. Это толщина газовой оболочки, окутывающей нашу планету.
Общая масса атмосферы составляет 5000 трлн т. 80 % этой массы сосредоточено в тропосфере.
Химический состав воздуха
Воздушная сфера, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов. Сухой атмосферный воздух содержит 20,95 % кислорода, 78,09 % азота, 0,03 % диоксида
углерода. Кроме того, в атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. В небольшом количестве в атмосферном воздухе присутствуют озон, оксид азота, йод, метан, водяные пары. Кроме постоянных составных частей атмосферы, в ней содержатся разнообразные загрязнения, вносимые в атмосферу производственной деятельностью человека.
Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород, количество которого в земной атмосфере составляет около 1,18 × 1015т. Постоянное содержание кислорода поддерживается за счет непрерывных процессов обмена его в природе. Кислород потребляется при дыхании человека и животных, расходуется на поддержание процессов
горения и окисления, а поступает в атмосферу за счет процессов фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон океанов полностью восстанавливают естественную убыль кислорода. Они ежегодно выбрасывают в атмосферу 0,5 × 106млн т кислорода.
Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием УФ-излучения Солнца. Этот процесс играл главную роль в генерации кислорода до возникновения жизни на Земле. В дальнейшем основная роль в этом отношении перешла к растениям.
В результате интенсивного перемешивания воздушных масс концентрация кислорода в воздухе промышленных городов и сельских населенных мест остается практически постоянной.
Биологическая активность кислорода зависит от его парциального давления. Благодаря разности парциального давления кислород поступает в организм и транспортируется к клеткам. При падении парциального давления кислорода могут развиваться явления гипоксии, что наблюдается при подъеме на высоту. Критическим уровнем является парциальное давление кислорода ниже 110 мм рт. ст. Падение парциального давления кислорода ниже 50—60 мм рт. ст. обычно несовместимо с жизнью. В то же время повышение парциального давления кислорода до 600 мм рт. ст. (гипероксия) также ведет к развитию патологических процессов в организме, уменьшению жизненной емкости легких, развитию отека легких и пневмонии.
Под влиянием коротковолнового УФ-излучения с длиной волны менее 200 нм молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода. Вновь образованные атомы кислорода присоединяются к нейтральной молекуле, образуя озон. Одновременно с образованием озона происходит его распад. Общебиологическое значение озона велико, он поглощает коротковолновое УФ-излучение Солнца, оказывающее губительное действие на биологические объекты. Одновременно озон поглощает длинноволновое ИК-излучение, исходящее от Земли, и тем самым предотвращает чрезмерное охлаждение ее поверхности.
Концентрации озона неравномерно распределяются по высоте. Наибольшее его количество отмечается на уровне 20—30 км от поверхности Земли. С приближением к поверхности Земли концентрации озона уменьшаются вследствие снижения интенсивности УФ-излучения и ослабления процессов синтеза озона. Концентрации озона непостоянны и колеблются от 20 × 10-6до 60 × 10-6%. Общая масса его в атмосфере составляет 3,5 млрд. т. Отмечено, что весной концентрация озона выше, чем осенью. Озон обладает окислительными способностями, поэтому в загрязненном воздухе городов его концентрации ниже, чем в воздухе сельской местности. В связи с этим озон остается важным показателем чистоты воздуха.
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной составной частью атмосферного воздуха. Это инертный газ. В атмосфере азота невозможна жизнь. Азот воздуха усваивается азотфиксирующими бактериями почвы, синезелеными водорослями, под влиянием электрических разрядов превращается в оксиды азота, которые, выпадая с атмосферными осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты служат для синтеза белка.
Также азот выделяется в атмосферу. Свободный азот образуется при процессах горения древесины, угля, нефти, небольшое количество его образуется при разложении органических соединений.