Экологические факторы жилища человека и его здоровья

Согласно ГОСТу 3351-74 органолептические  свойства воды характеризуются интенсивностью допустимого изменения запаха, привкуса, цветности и мутности воды (Шепков, 1963).

Самым общим санитарным показателем  является наличие в воде определенного  количества микроорганизмов (ОМЧ) в  единице объема и кишечная палочка (Дедюкин, 1996).

С точки зрения предотвращения инфекционных болезней важно выявить наличие в воде их возбудителей, к ним относятся бактерии группы кишечной палочки. Присутствие в воде этих бактерий, всегда свидетельствует о ее загрязнении фекалиями. На этом основании считают, что если нет кишечной палочки или ее очень мало, то в воде нет и других микробов, вызывающих инфекционные заболевания (Зарубин, 1996).

По данным Госсанэпиднадзора в  городе Ростове-на-Дону на 2003 год в  воде из водопроводной сети зарегистрировано бактерии кишечной палочки (колифаги) в Железнодорожном районе – 1,6%, Ворошиловском – 1,3%, Советском – 0,9%, Первомайском – 1,6% районах, на 2-м поселке Орджаникидзе 0,5%. При исследовании воды из очагов вирусного гепатита наиболее высокие показатели выявлены в Ворошиловском 7,7%, Первомайском – 6,8% районах.

С точки зрения опасности для организма человека интерес представляют металлы, являющиеся продуктом его деятельности. За счет поступления в организм больших количеств микроэлементов в течении короткого времени может развиться острое отравление, а при хроническом воздействии малых доз в течении продолжительного времени симптомы могут проявиться через несколько десятилетий, в частности, канцерогенное действие мышьяка, хрома, никеля.  (Леникен,1979).

 В настоящее время основным  способом очистки воды на водоочистительных  станциях является хлорирование. Однако высокая эффективность обеззараживания хлором имеет и свою обратную сторону. При взаимодействии хлора с другими органическими веществами, которые появляются в воде, образуются хлорорганические соединения, являющиеся канцерогенами (Хоружая,1997). Высоким содержанием в питьевой воде соединений с хлором, в настоящее время (Зарубин,1997) объясняют увеличение числа заболеваний раком печени, мочевого пузыря, желудка, а также аллергических реакций. А.И. Бокина (1982) обнаружила связь высокого уровня сердечно-сосудистых заболеваний с большим количеством хлоридов в питьевой воде.

 Одним из наиболее опасных  соединений  в воде являются  диоксины. Они образуются там,  где ионы хлора и брома, а  также их сочетания, взаимодействуют  с активным углеродом в кислородной среде. Коварство диоксинов заключается в том, что они незаметно накапливаются в организме человека не проявляя себя, а затем действуют на генетическом уровне (Федоров,1999).

Снижение качества питьевой воды в следствии загрязнения источника  водоснабжения является важным фактором изменения среды обитания человека. Одной из глобальных причин негативных последствий загрязнения среды, является токсичность загрязняющих веществ. Токсичность питьевой воды оценивается с помощью химических и биологических методов. Химические методы измеряют концентрацию загрязняющих веществ в воде и позволяют проверить соответствие их установленным нормам качества воды. С помощью биологических методов можно получить данные о токсичности конкретной пробы, загрязненной антропогенными или природными веществами.

Ранжирование параметров питьевой воды проведено по показателям  включенным в ГОСТ на питьевую воду, в частности по встречаемости  патогенных микроорганизмов и влиянии  предельно допустимую концентрацию химических веществ.

На основании выше изложенного можно сделать вывод, что экологически чистая  питьевая вода - это вода с соответствующими органолептическими показателями –  прозрачная, без запаха, с приятным вкусом; pH = 7-7,5 и жесткостью не выше 7 ммоль/л; в которой вредные химические примеси либо составляют десятые, сотые доли их предельно допустимой концентрации, либо вообще отсутствуют;  нет болезнетворных бактерий..

1.3.1. Очистка  воды с помощью специальных  материалов и устройств

С точки зрения особенностей того или иного способа доочистки  можно выделить несколько типов  фильтрации. Необходимо отметить, что  в большинстве случаев доочистка  воды в фильтрах осуществляется не одним способом, а их сочетание, что  дает возможность компенсировать недостатки одних способов достоинствами других.

Механическая фильтрация осуществляется посредством пропускания  воды через «сито» с отверстиями, размеры которых могут колебаться. В качестве фильтрующего материала  используется полипропиленовое волокно – в виде блока-картриджа, который подлежит замене по истечении его ресурса. В зависимости от размера задерживаемых частиц механическую фильтрацию делят на ультрафильтрацию (задерживается 95% частиц размером 0,2-0,5 мкм), на два класса микрофильтрации (задерживает 95% частиц с размером 0,5-5 и 5-15 мкм) и на два класса макрофильтрации (задерживается 95% частиц размером 15-50 и более 50 мкм) (Ахманов, 2002). Макрофильтрация обычно используется в предфильтрах, патроны которых врезают в водопроводную воду; для достижения максимального результата можно поставить два предфильтра на холодную и горячую воду, а также закладывать патроны-картриджи для микрофильтрации.

Следовательно, механический фильтр способен, задерживать крупные  и мелкие частицы взвеси, бактерии и вирусы (Самойлов, 2000).

Что касается газов, металлов, хлороорганики, то они ему не по плечу; борьба с ними – не его задача (Ахманов, 2002). По мнению Зарубина (1996) при  механическом способе фильтрации возникает  ряд неудобств и проблем - необходимо уменьшение размеров ячейки сетки или пор фильтрующего материала, чтобы фильтрация была качественной; необходимо создание в малом объеме фильтра большей рабочей поверхности, чтобы фильтр имел больший ресурс; необходимо уловить момент засорения фильтра или исчерпание его ресурса и либо заменить фильтр новым, либо очистить его; неизбежное засорение фильтра.

В фильтрах, основанных на явлении осмоса и обратного осмоса, реализуется такая же процедура  очистки, как в механических фильтрах, только на молекулярном уровне. Используются полупроницаемые мембраны, которые пропускают в принципе лишь молекулы воды. В наше время такие мембраны изготавливают из полимерных и керамических материалов, часто используют сверхсшитый полистирол (Самойлов, 2000), который был создан отечественными учеными В.А. Даванковым и М.П. Цюрюпой (Чернобельская, 1991).

В зависимости от размера  пор полимерных и керамических материалов осуществляется:

• обратный осмос;
• нанофильтрация;
• ультрафильтрация;
• микрофильтрация.

Самая мелкая «сетка» (обратный осмос) пропускает лишь молекулы воды, и в результате достигается такая степень очистки, что очищенную посредством обратного осмоса воду можно сравнить с дистиллированной. Доктор медицинских наук О.П. Шепелен (1991) в своей работе утверждает, что обратный осмос имеет свои недостатки. В частности, его использование приводит к тому, что вода становится «слишком» чистой, и ее употребление может нанести вред здоровью человека. С точки зрения эксплуатации, фильтры, работающие на основе обратного осмоса имеют не высокую производительность: они позволяют получить всего 20-25 литров в сутки (Самойлов, 2000).

При нанофильтрации задерживаются  взвеси, микрофлора, любая органика и частично ионы натрия, кальция  и магния; при ультрафильтрации –  взвеси, микрофлора и крупные органические молекулы; при микрофильтрации – взвеси и бактерии. Можно сочетать в фильтре несколько мембран одного или разных типов.

Самый распространенный метод фильтрации – сорбционный. Сорбцией называется поглощение растворенных в воде веществ поверхностью твердого сорбента, в данном случае – материала, напоминающего фильтр. От механической фильтрации этот процесс отличается тем, что материал механического фильтра инертен, а сорбционного – активен: он захватывает примеси и удерживает их силами молекулярного притяжения. При сорбционной фильтрации используют сорбенты, которые поглощают из воды вредные примеси. Самый известный и наиболее распространенным сорбентом является активированный уголь (Ахманов, 2002).

Сорбционные фильтры  удаляют из воды хлорорганику (хлороформ, бромдиклорметан), а также тяжелые металлы (железо, свинец), взвесь, бактерии.

Среди недостатков, по мнению ряда авторов (Миклашевский, 2000; Ахманов, 2002) этих систем нужно назвать быструю  засоряемость сорбента, поскольку уголь  имеет органическое происхождение, он представляет собой среду для развития микроорганизмов. В теплых условиях при обилии влаги в активированном угле начинают очень быстро размножаться бактерии, грибки и плесени. Поэтому, чтобы этого не случилось, необходимо следить, чтобы картридж не работал больше, чем он должен работать, и своевременно мыть его. Еще один важный момент: необходимо, чтобы вода проходила через угольный фильтр с небольшой скоростью (примерно 200 мл воды в минуту на 100 г угля). Чем выше скорость воды, тем ниже степень очистки.

Известная фирма «Аквафор»  улучшила практически все показатели сорбционного фильтра. В выпускаемых  фирмой фильтрах используется материал аквален.

Следующий метод –  ионообменный метод фильтрации. Он требует для своей реализации ионитов - ионообменных (катионных и анионных) смол или искусственных материалов с такими же свойствами. Эти свойства состоят в том, что ионообменный материал способен захватывать из воды одни ионы, насыщая другими ионами, входящими в его состав, то есть обменивать «свои» ионы на «чужие».

Ионообменные фильтры  обычно используют для очистки воды от катионов тяжелых и смягчения  ее жесткости – захвата избыточных ионов магния и кальция. У них  есть важное достоинство: если заложить в фильтр ионит обменивающий находящиеся в воде ионы на ионы йода и серебра, то микрофлора в такой воде погибает. При этом, однако, придется проследить, чтобы концентрация йода или серебра не превысила допустимую.

Эффективность действия ионообменных смол со временем снижается, а потому, также, как и в случае с сорбционными материалами, их приходится сменить (Ахманов, 2000).

Наиболее современный  метод, но самый сложный – метод  электрохимической фильтрации. Он основан  на сложных окислительно-восстановительных  реакциях, которые происходят в воде при воздействии на нее сильного электрического тока и приводят к образованию анолита и католита, то есть так называемой живой и мертвой воды. Так, например, если в воде имеются хлориды, то при электролизе будет выделяться хлор и другие активные окислители, уничтожающие микрофлору точно также, как в случае хлорирования воды на водоочистительных станциях; а затем эти соединения будут разрушены на следующих стадиях электролитического процесса. Этим же способом можно разрушить или перевести в нейтральные соединения многие вредные вещества, либо сосредоточить их в определенном объеме и выпустить вместе с водой в дренаж. Фактически данный метод позволяет отделить очищенную воду от грязной, причем работает электрический ток, а не сорбент; ничто не надо заменять, ресурс практически неограничен, расходных картриджей не имеет.

Однако этот способ имеет  веские недостатки (Зарубин, 1996; Самойлов, 2000): необходимость регулярно промывать  электроды слабым раствором кислоты  и невозможность контроля за качеством  фильтрации. Доктор медицинских наук Рудник В.А. (1994), считает, что очищенную таким образом воду просто преступно рекомендовать для бытового использования, в такой воде большое количество тяжелых металлов.

Аэрация – метод фильтрации, при котором вода обогащается кислородом. В настоящее время эту операцию можно выполнить в домашних условиях при помощи специальных аэраторов, которые крепятся к водопроводному крану. Благодаря аэрации вода приобретает более приятный вкус; кроме того, обогащение ее кислородом способствует более быстрому удалению хлора (Шепков, 1963). По мнению М. Ахманова (2002) этим польза аэрации ограничивается так, как при кипячении кислород из воды улетучивается, а, следовательно, аэрированная вода ничем не отличается от простой кипяченой воды.

В литературе имеются спорные данные, посвященные очистке воды при помощи ионов драгоценных металлов (главным образом, серебро). Одни авторы (Рудник, 1994; Миклашевский, 2000) считают, что у этого метода больше отрицательных характеристик, так как, бактерицидное воздействие ионов серебра распространяется далеко не на все виды микроорганизмов, в частности, оно не распространяется на плесневые грибы, туберкулезные, сапрофитные, спорообразующие бактерии. Другие, в частности Шепелен О.П. (1991) считает, что серебро вообще не способно убивать микроорганизмы: оно лишь замедляет их размножение. Сторонники фильтрации серебром (Шепков, 1963; Бабенко, 1980) считают, что вода после фильтрации значительное время обладает бактерицидным действием, а, сочетая сорбцию с серебром, продлевается действие активированного угля.

Таким образом, все указанные  методы фильтрации имеют ряд недостатков. Если не принять специальных мер, фильтр может вместе с вредными примесями  забрать из воды полезные минеральные  добавки – соли натрия, магния, калия, кальция. В конце ресурса, когда фильтрующий материал сильно забит вредными химическими примесями и микроорганизмами, задержанными в процессе многодневной эксплуатации, фильтр может «слить» все это в питьевую воду.

От залповых выбросов, когда бактерии или какое либо вредное вещество содержится в концентрации, которая в десятки, сотни раз превышает предельно допустимую концентрацию, не спасет никакой бытовой фильтр. Для Ростова-на-Дону характерны выбросы железа. Все это сразу заметно: вода из кранов поступает ржавая.

Фильтр не должен насыщать воду веществами, входящими в материалы  его конструкции.