Главная страница
Контакты

    Главная страница


Вода и здоровье: различные аспекты

Скачать 70.91 Kb.



Скачать 70.91 Kb.
Дата10.07.2017
Размер70.91 Kb.

Вода и здоровье: различные аспекты


Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра рекламы, социальной работы, психологии и педагогики.

Контрольная работа № 1

Вода и здоровье: различные аспекты

Выполнил: Петров Е.А.

Новокузнецк 2013

Содержание

Введение

1. О воде вообще

1.1 Роль воды в жизни человека

1.2 Содержание воды в организме человека

2. Вода в жизни человека

3. Питьевой режим и баланс воды в организме

4. Влияние водных ресурсов на здоровье человека

5. Основные источники загрязнения питьевой воды

5.1 Коммунальные стоки

5.2 Промышленные стоки

5.3 Коммунальные отходы

5.4 Промышленные отходы

6. Способы очистки воды

6.1 Удаление хлора

6.2 Фильтрация через уголь

6.3 Применение реагентов

6.4 УФ-излучение

6.5 Удаление ионов

6.6 Мембранные процессы

6.7 Ионный обмен

6.8 Дистилляция

6.9 Бактериальный контроль

6.10 Ультрафиолетовое излучение

6.11 Озон

6.12 Термическая (тепловая) санитарная обработка

6.13 Химическая санобработка

Заключение

Список литературы

Введение

Вода жизненно необходима. Она нужна везде - в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода. Упитанный человек может прожить без пищи 3-4 недели, а без воды - лишь несколько дней.

Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет примерно 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела.

При резком сокращении потребления воды человек заболевает или его организм начинает хуже функционировать. Но вода нужна, конечно, не только для питья: она помогает также содержать человеку в хорошем гигиеническом состоянии свое тело, жилище и среду обитания.

Без воды невозможна личная гигиена, то есть комплекс практических действий и навыков, обеспечивающих защиту организма от болезней и поддерживающих здоровье человека на высоком уровне. Умывание, теплая ванна и плавание приносят ощущение бодрости и спокойствия.

1. О воде вообще

О воде много говорилось, но мало сказано. Поэтому фраза “Вода - это жизнь" для многих из нас ровным сетом ничего не значит. И за беспечное отношение к ней вода жестоко мстит нам. Задумайтесь, что вы знаете о воде? Как ни удивительно, но вода до сих пор остается наиболее малоизученным веществом Природы. Очевидно это произошло потому, что ее очень много, она вездесуща, она вокруг нас, над нами, под нами, в нас. Воду считают самым трудным из всех веществ, изучаемых физиками и химиками (см. нашу статью “Об удивительных свойствах воды”). Химический состав вод может быть одинаков, а их воздействие на организм разным, потому что каждая вода формировалась в конкретных условиях. И если жизнь - это одушевленная вода, то, также как и жизнь, вода многолика и характеристики ее бесконечны.

Вода - это, на первый бесхитростный взгляд, простое химическое соединение водорода и кислорода. Но на самом деле, вода - основа жизни на Земле.

Вода является универсальным растворителем значительного количества веществ, в связи с чем в природе химически чистой воды нет. По содержанию растворенных в воде веществ вода делится на 3 класса: пресная, соленая и рассолы. Наибольшее значение в быту имеет пресная вода. Хотя вода покрывает три четверти поверхности Земли и запасы ее огромны и постоянно поддерживаются кругооборотом воды в природе, проблема обеспечения водой во многих районах земного шара не решена и с развитием научно-технического прогресса обостряется. Около 60% поверхности Земли составляют зоны, где отсутствует пресная вода или ощущается ее острый недостаток. Почти 500 млн. человек страдают от болезней, вызванных недостатком или качественной неполноценностью питьевой воды. Пресная вода составляет около 2% всех водных ресурсов планеты.

К 2050 году 4,2 млрд. людей будут жить в странах, где уже сегодня невозможно удовлетворить дневную потребность человека в воде - 50 литров в день (данные из отчета ООН по вопросам народонаселения). Количество землян, удвоившееся за последние 40 лет, сейчас составляет 6,1 млрд. и может еще удвоиться к середине нынешнего столетия. Основной рост намечается в развивающихся странах, где ресурсы, в частности водные, практически истощены. Сейчас люди используют 54% доступной пресной воды, причем две трети уходит на нужды сельского хозяйства, сообщает “Зеленое досье". По прогнозам специалистов, к 2025 году потребление воды возрастет до 75% от нынешнего уровня только за счет увеличения населения. Уже сейчас более миллиарда землян не имеют доступа к чистой воде. Проблема еще и в том, что в развивающихся странах 95% канализационных стоков и 70% промышленных отходов сбрасываются в водоемы без очистки.

Вода сама по себе не имеет питательной ценности, но она - непременная составляющая часть всего живого. В растениях - до 90% воды, а в теле взрослого человека - около 65%; это обстоятельство позволило фантасту В. Савченко заявить о том, что у человека “гораздо больше оснований считать себя жидкостью, чем, скажем, у сорокапроцентного раствора едкого натрия".

Определенное и постоянное содержание воды - одно из необходимых условий существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание постоянной температуры тела.

Человек чрезвычайно остро ощущает изменения содержания воды и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды до 2% веса тела (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание. При нехватке свыше 12% воды наступает смерть. (Советуем прочитать нашу статью “Питьевой режим и баланс воды в организме”).

Среднесуточное потребление воды - 2,5 л. Избыток воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение, сопровождается потерей солей, ослабляет организм. Очень важен минеральный состав воды. Человек употребляет для питья воду, содержащую от 0,02 до 2 граммов минеральных веществ в 1 литре. Большое значение имеют вещества, находящиеся в малых дозах, но играющие важную роль во многих физиологических процессах организма. Например, длительное потребление питьевой воды, содержащей фтор в количестве менее 0,6 мг/л, ведет к развитию кариеса зубов.

Содержание углекислых и сернокислых солей кальция, магния и железа определяет жесткость воды; при небольшом количестве их вода считается мягкой, а при значительном - жесткой. В жесткой воде плохо развариваются овощи и мясо, т.к соли кальция с белками пищевых продуктов образуют нерастворимые соединения. При этом продукты усваиваются организмом хуже. Чай в жесткой воде плохо настаивается и вкусовые качества его снижаются.

Очень жесткая вода неприятна для умывания, а при стирке белья в такой воде увеличивается расход моющих средств. В домашних условиях умягчение жесткой воды достигается кипячением.

Если в питьевую воду попадают возбудители инфекционных заболеваний (холеры, брюшного тифа, дизентерии и др.), она может явиться фактором их распространения. Возбудители кишечных инфекций сохраняют жизнеспособность в воде в течение длительного времени. Например, палочка брюшного тифа может сохраняться в речной воде свыше 180 дней.

Так что же мы знаем о воде? Вода всего лишь химическое соединение двух атомов водорода с одним атомом кислорода?

Об удивительных свойствах воды

Вода - одно из самых удивительных веществ в природе. Например, ее теплоемкость - 4,1868 кДж/кг, что почти вдвое превышает таковую растительных масел, ацетона, фенола, глицерина, спирта, парафина. До сих пор дискутируется проблема 37 градусной температуры в животном мире. Как известно, при нагревании любого вещества теплоемкость его возрастает. Любого, кроме воды: при ее нагревании от 0 до 37 градусов теплоемкость падает, и лишь при дальнейшем нагревании начинает возрастать. Этот факт означает, что при 36 - 37 градусах для повышения температуры некоторого объема воды необходимо минимальное количество тепла. Видимо, именно это свойство воды явилось селектирующим фактором эволюции в выработке теплокровности на уровне 37 градусов Цельсия.

Этим не исчерпываются парадоксы воды: ее аналоги - соединения элементов группы кислорода с водородом (сероводород, селенистый водород, теллуристый водород) - при наших земных условиях - газы с температурой кипения минус 61, минус 42 и минус 4 градуса соответственно. Экстраполируя этот ряд, получим ожидаемую температуру кипения воды - минус 70 градусов, а температуру замерзания - минус 90 градусов. Как видим, и тут вода - исключение.

Весьма плохо вода испаряется; если бы не это, то многие озера и реки пересыхали бы. Плотность воды тоже удивляет: при охлаждении она увеличивается только до температуры плюс 4 градуса, а далее вновь уменьшается. Это означает, что самая тяжелая вода именно при плюс 4 и она опускается на дно, а из более холодной формируется ледяной покров, но на поверхности! То есть, вода как бы создана для того, чтобы в ней водилось что-либо живое, даже при температуре ниже нуля: замерзание никогда не начнется со дна, а только с поверхности.

Но самое, пожалуй, удивительное свойство воды - это свойство практически универсального растворителя. И если какие-то вещества в ней не растворяются, то и это для жизни сыграло громадную роль в эволюции: скорее всего именно гидрофобным свойствам первичных биологических мембран и обязана жизнь своим появлением и развитием в водной среде.

Все эти экстраординарные свойства воды наводят на мысль о том, что жидкая вода имеет упорядоченную структуру, благодаря чему вода может нести информацию.

Вода, обработанная магнитным полем, значительно меняет свою биологическую активность. Мало того, “магнитная” вода в некоторых случаях способствует лечению болезней, ран и т.д. Особыми свойствами обладает вода в “переходных" состояниях, например, при таянии льда.

Многим доводилось видеть, как ранней весной, среди тающих сугробов появляются проталины, на которых в считанные сутки вырастают растения, зацветают и даже начинают завязываться плоды. Здесь таится немало удивительного, и самое главное - необыкновенно быстрый рост этих растений благодаря талой воде, ускоряющей биологические процессы в растительных организмах.

Кроме того, что в воде протекают биохимические процессы, вода сама активно участвует во многих реакциях обмена веществ. В жидкой среде происходит переваривание пищи, жидкие среды транспортируют вещества по организму, с водой из организма выводятся конечные продукты обмена, вода необходима для осуществления терморегуляции путем испарения. Иными словами, вода для организма - первое главное вещество (наряду с кислородом).

В организме взрослого человека содержится около 65% воды. Чем моложе организм, тем он богаче водой. Месячный эмбрион состоит на 97% из воды, новорожденный - на 75-80%. У пожилых людей содержание воды составляет 57 и менее процентов.

Содержание воды варьирует в разных тканях. Кровь, к примеру, жидкая, “водянистая" ткань. Много воды содержит печень, почки, мышцы (75-80%). Бедны водой кости (20-30%) и особенно жировая ткань (10-12%).

Всю воду человеческого организма можно разделить на две фазы: внутриклеточную - 70% и оставшуюся - 30% - внеклеточную (20% - межклеточная жидкость, 8% - вода плазмы крови, 2% - вода лимфы), которые находятся в состоянии постоянного обмена.

Движется, течет вода организма только в сосудах, в тканях свободной, текучей воды нет.

Водный баланс - это уравновешивание поступления и образования воды с ее выделением. В сутки в организм поступает и образуется в ходе метаболизма в среднем 2,5 литра воды. Столько же воды выделяется почками, легкими, кишечником и кожей.

Вода в организме всегда находится во взаимодействии с электролитами, от концентрации которых зависит перемещение воды; существует даже выражение: “Вода - раба электролитов, она следует за электролитами, как ниточка за иголочкой".

Если вода - столь важный компонент строения и функционирования организма, то логично предположить, что влияние внешней воды не менее велико. Вода, даже не поступая в организм, способна оказывать огромное воздействие и при внешнем контакте с телом человека.

Глубокий биологический смысл заложен в обливании холодной водой как методе закаливания и оздоровления.

Холодная вода для современного человека - это благотворное стрессовое воздействие, тренирующее организм, повышающее его неспецифическую резистентность, выбраковывающее маложизнеспособные функциональные элементы органов и систем, способствующее стимуляции регенераторных процессов, обладающее омолаживающим эффектом. При этом воздействие водных процедур не ограничивается дозированной стресс-реакцией. Дело в том, что и сама вода, как физическая и химическая реальность, способна оказывать благотворное влияние на организм. Находящаяся в природных водоемах вода не только насыщается некоторыми солями, микроэлементами и органическими веществами, - она находится под постоянным воздействием магнитного поля Земли, и, вероятно, поэтому подвержена определенным структурным перестройкам. Очищенная же водопроводная вода лишена не только многих растворенных веществ, но и экранирована от магнитного поля трубами, ванными и пр.

О воде “немало песен сложено”, но осознать ее жизнеутверждающую роль должен каждый человек, желающий быть и оставаться здоровым.

1.1 Роль воды в жизни человека

Вода - самый большой по объему потребления "продукт питания" в рационе человека.

Вода-это универсальное вещество, без которого невозможна жизнь. Вода - непременная составляющая часть всего живого. В растениях содержится до 90% воды, а в теле взрослого человека - около 70%; это обстоятельство позволило фантасту В. Савченко заявить о том, что у человека "гораздо больше оснований считать себя жидкостью, чем, скажем, у сорокапроцентного раствора едкого натрия".

Биологи иногда шутят, что вода "изобрела" человека как средство передвижения. И это похоже на правду, ведь основным компонентом нашего организма является именно вода. На этот счет есть прекрасная метафора Дюбуа: "Живой организм - это одушевленная вода".

1.2 Содержание воды в организме человека

Каждая живая клетка организма человека содержит живительный водный раствор различных питательных веществ.

В целом организм человека состоит на 86-50% из воды (86% у новорожденного и 50% у старика).

70% воды организма находится внутри клеток в составе клеточной протоплазмы. Эту (внутриклеточную) воду называют структурируемой, она обладает высокой биологической активностью и обеспечивает устойчивость организма к воздействию агрессивных факторов окружающей среды.

30% воды приходится на внеклеточную жидкость, из которой межклеточная жидкость составляет 20%, вода плазмы крови - 8%, вода лимфы - 2%.

Поскольку в мышцах содержится больше воды, чем в жире, то, чем Вы стройнее, тем больше доля воды в Вашем теле.

2. Вода в жизни человека

Значение воды в жизни человека определяется теми функциями и той огромной долей, которую она занимает в общей массе тела человека и его органов.

Достаточное поступление воды в организм является одним из основных условий здорового образа жизни. Вода активно участвует в химических реакциях, проходящих в нашем теле, доставляет питательные вещества в каждую клетку, выводит токсины, шлаки и излишки солей, содействует понижению кровяного давления, Потребление достаточного количества воды - это один из лучших способов предотвратить образование камней в почках. Вода как бы "смазывает" суставы, выполняя тем самым роль амортизатора для спинного мозга, а также регулирует температуру тела и обеспечивает эластичность кожи. Вода необходима для нормального пищеварения. Участвуя в обмене веществ, эта уникальная жидкость позволяет уменьшить жировые накопления и снизить вес.

Многие из тех, кто хочет похудеть, считают, что их организм удерживает воду, и стараются как можно меньше ее пить. Однако вода является естественным мочегонным средством, и, если вы действительно хотите похудеть, то самый лучший способ - пить больше воды. Кстати, если уж речь зашла о "вечном", то есть о лишних килограммах, то есть простой, но эффективный рецепт. Вам с трудом удается придерживаться диеты. Даже при легком чувстве голода вы не можете удержаться от куска хлеба с маслицем? Постоянно тянет к "вкусненькому"? Так вот, пейте воду - это поможет снизить аппетит, и вы сможете легко отказываться от тяжелой, высококалорийной пищи.

Одна из хитростей, помогающих французским женщинам сохранять стройность: в течение дня они часто и понемногу пьют минеральную воду.

Определенное и постоянное содержание воды - одно из необходимых условий существования живого организма.

Необходимо всегда поддерживать оптимальное количество воды в организме!

Сколько воды требуется человеку?

Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в организме и может прожить без нее всего несколько суток.

При потере воды до 2% массы тела (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние.

При нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание.

При потере воды в объеме 12% от массы тела, человек погибает.

Недостаточное потребление воды нарушает нормальную жизнедеятельность организма: появляется усталость и снижается работоспособность, нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, замедляется течение биохимических реакций, увеличивается вязкость крови, что создает условия образования тромбов, нарушается процесс кроветворения. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание постоянной температуры тела. Поскольку мозг на 75% состоит из воды, относительное его обезвоживание вызывает у клеток мозга сильнейший стресс. Обезвоживание негативно влияет на важнейшие функции организма, ослабляя его и делая уязвимым для болезней.

По мнению ряда специалистов дефицит воды в организме - хроническое обезвоживание - является важнейшей причиной многих заболеваний: астмы, аллергии, повышенного артериального давления, избыточного веса, некоторых эмоциональных проблем, в том числе депрессии.

Потребность в воде зависит от характера питания, трудовой деятельности, состояния здоровья, возраста, климата и других факторов. Потребность в воде взрослого человека, проживающего в средней полосе, - 2,5-3 л в сутки. В США нормой считается 1 л воды на 1000 ккал рациона питания. Ученые подсчитали, что часть воды (1,5 - 2л) мы потребляем с пищей и напитками, около 3% (0,3 л) воды образуется в результата биохимических процессов в самом организме. Таким образом, потребность организма в питьевой воде составляет примерно 1,2 - 1,5л в сутки.

Однако в последнее время некоторые специалисты склоняются к мысли, что нормальному здоровому человеку выпивать нужно все-таки 2 литра в день. На всякий случай. Чтобы ни в коем случае не допустить даже небольшое обезвоживание. "Точно так же, как Вы не ждете, пока в вашей машине закончится бензин прежде, чем ехать на заправку, не ждите, пока Ваш организм обезводится прежде, чем пить воду".

Кстати, йоги рекомендуют употреблять 8-10 стаканов чистой воды в день, т.е. тоже около 2х литров.

Потребность в воде увеличивается в среднем:

на 10% при повышении температуры тела на каждый градус выше 37°C;

при физической работе средней тяжести потребность повышается - до 4-5 л;

при тяжелой работе на свежем воздухе до 6л, а при работе в горячих цехах может увеличиваться до 15 л. (В.Г. Лифляндский, доктор медицинских наук, "Вода для здоровья и долголетия").

Исследования показали: если спортсмен принуждает себя пить больше воды, чем требует чувство жажды, то его выносливость резко повышается.

Немецкие ученые, проведя испытания на студентах-добровольцах, пришли к выводу, что те, которые пьют воды и напитков больше, проявляют и больше выдержки и склонности к творчеству, чем пьющие меньше.

К сожалению, большинство людей, как показала практика, выпивают лишь одну треть необходимого количества жидкости. А свои недомогания никак не связывают с недостатком воды.

Вообще-то первые признаки обезвоживания хорошо известны, только мало кто на них обращает внимание. Если начала сохнуть и шелушиться кожа, Вы чувствуете усталость, появились вялость, головная боль и головокружение, боли в спине и суставах, понизилась работоспособность - все это сигналы SOS, которые подает организм. Организму не хватает воды.

Примите стаканчик удивительного вещества, утолите жажду! И в будущем никогда не забывайте о нем. Помните, регулярное поступление чистой воды в организм в достаточном количестве обеспечит Вам выносливость и жизненный тонус, избавит от недомоганий, а, по мнению специалистов и от многих серьезных заболеваний

Употребление кофеина и алкоголя приводит к обезвоживанию. На каждую выпитую чашку кофе или порцию алкоголя надо выпить дополнительно стакан воды;

Курение также способствует обезвоживанию организма. Если Вы курите - пейте больше воды.

Вода необходима для поддержания всех обменных процессов, она принимает участие в усвоении питательных веществ клетками. Пищеварение становится возможным только тогда, когда пища приобретает водо-растворимую форму. Измельченные крохотные частицы пищи обретают способность проникать сквозь ткани кишечника в кровь и внутриклеточную жидкостью. Более 85% всех обменных процессов нашего организма происходит в водной среде, поэтому недостаток чистой воды неизбежно приводит к образованию свободных радикалов в крови человека, что приводит к преждевременному старению кожи и, как следствие, образованию морщин.

Вода является теплоносителем и терморегулятором. Она поглощает излишки тепла и удаляет его, испаряясь сквозь кожу и дыхательные пути. Вода увлажняет слизистые оболочки и глазное яблоко. В жару и при физических упражнениях происходит интенсивное испарение воды с поверхности тела. Потребление прохладной чистой воды, которая всасывается в кровь из желудка, обеспечивает своевременное охлаждение Вашего организма, предохраняя от перегрева. В течение тренировок, для нормального функционирования организма, необходимо выпивать небольшими порциями примерно 1 литр за час.

Даже если не слишком утруждать себя физическими упражнениями, все равно необходимо постоянно восполнять дефицит воды. Атмосфера в современных зданиях часто перегрета и кондиционирована. Это сушит воздух и обезвоживает организм. То же самое происходит при путешествиях на поездах, самолетах и автомобилях. Кофе, чай, алкоголь - все эти радости жизни способствуют выведению воды из организма. Взрослый человек в состоянии прожить без пищи больше месяца, без воды же несколько дней. Обезвоживание организма на 10% приводит к физической и психической недееспособности. Потеря 20% воды приводит к смерти. В течение суток от 3 до 6% воды, содержащейся в организме, подвергается обмену. Половина воды, содержащейся в организме, обменивается в течение 10 дней.

Количество воды, требуемое для поддержания водного баланса, зависит от возраста, физической активности, окружающей температуры и влажности. Суточная потребность взрослого человека составляет около 2.5 л.

Чистая питьевая вода также повышает защиту организма от стресса. Она разжижает кровь, борется с усталостью, помогает сердечно-сосудистой системе, борется со стрессом. Здоровый образ жизни основан на правильном питании, активности и потреблении чистой воды.

При таком большом значении воды для человека, вода должна быть соответствующего качества, если же вода содержит какие-либо вредные вещества, то они будут неизбежно распространены по всему организму.

3. Питьевой режим и баланс воды в организме

Под питьевым режимом принято понимать рациональный порядок потребления воды. Правильный питьевой режим обеспечивает нормальный водно-солевой баланс и создает благоприятные условия для жизнедеятельности организма.

Баланс воды, в свою очередь, подразумевает, что организм человека в процессе жизнедеятельности получает из вне и выделяет наружу одинаковое количество воды. Вода, питьевой режим, вода в организме человека, баланс воды в организме, вода и здоровье, чистая питьевая вода, минеральная вода, вода и полезные минералы, микроэлементы, макроэлементы, водный баланс, водно-солевой баланс, водно-солевой обмен.

При нарушении этого баланса в ту или иную сторону наступают изменения вплоть до серьезных нарушений процесса жизнедеятельности.

При отрицательном балансе, т.е. недостаточном поступлении в организм воды падает вес тела, увеличивается вязкость крови - при этом нарушается снабжение тканей кислородом и энергией и, как следствие, повышается температура тела, учащаются пульс и дыхание, возникает чувство жажды и тошнота, падает работоспособность.

С другой стороны, при излишнем питье ухудшается пищеварение (слишком сильно разбавляется желудочный сок), возникает дополнительная нагрузка на сердце (из-за чрезмерного разжижения крови). Организм стремиться компенсировать количество поступающей воды за счет большего потоотделения, резко увеличивается и нагрузка на почки. При этом с потом и через почки более интенсивно начинают выводиться ценные для организма минеральных веществ (в частности, поваренная соль), что нарушает солевой баланс. Даже кратковременная перегрузка водой может привести к быстрой утомляемости мышц и даже стать причиной судорог. Поэтому, кстати, спортсмены никогда не пьют во время соревнований, а только полощут рот водой.

Установлено, что суточная потребность в воде взрослого человека равна 30-40 г на 1 кг веса тела. В среднем же принято считать, что в сутки человек потребляет суммарно 2.5 л воды и столько же выводится из организма.

Основные пути поступления воды в организм следующие:

Следует отметить такой важный момент. Непосредственно в виде свободной жидкости (разных напитков или жидкой пищи) взрослый человек в среднем потребляет в сутки около 1,2 л воды (48% суточной нормы). Остальное составляет вода, поступающая в организм в виде пищи - около 1 л (40% суточной нормы). Мы не задумываемся над этим, но в кашах содержится до 80% воды, в хлебе - около 50%, в мясе - 58-67%, рыбе - почти 70%, в овощах и фруктах - до 90% воды. В целом наша "сухая" еда на 50-60% состоит из воды.

И, наконец, небольшое количество воды, около 0.3л (3%), образуется непосредственно в организме в результате биохимических процессов.

В основном вода выводится из организма через почки, в среднем 1,2 л в сутки - или 48% общего объема, а также посредством потоотделения (0,85 л. - 34%). Часть воды удаляется из организма при дыхании (0,32л в сутки - около 13%) и через кишечник (0,13 л - 5%).

Приведенные цифры являются усредненными и сильно зависят от ряда факторов, к числу которых относятся климатические условия, а также степень физической нагрузки. Так, суммарная потребность в воде при тяжелой физической работе в жарких условиях может достигать 4,5 - 5 л в сутки.

В обычных же условиях организм человека адаптируется к окружающим условиям и баланс воды поддерживается как бы "сам собой". Грубо говоря, захотел пить - попил. "Сбои" в привычной схеме возможны при резкой смене температуры (например, поход в баню), либо при росте физических нагрузок (скажем, занятие спортом). Кроме того, на изменение потребности организма в воде влияют температура и влажность воздуха, потребление кофе и алкогольных напитков, состояние организма (например, болезнь), для женщин таким фактором может быть кормление ребенка и т.д.

Интересная информация о зависимости потребления воды от веса человека и его физической активности приведена на сайте IBWA (Международной Ассоциации Бутылированной Воды). Единственное неудобство - все данные приводятся в фунтах и унциях. Основываясь на данных IBWA, мы позволили себе подготовить небольшую таблицу, которая в более "удобоваримом" виде представляла бы информацию о том, сколько воды потребляет в среднем человек.

Считаем, однако, своим долгом предупредить о следующем. На сайте IBWA данные подаются как количество воды, которое "необходимо выпивать". По-человечески это понятно, все-таки это сайт "бутылирщиков", поэтому, чем больше будут люди пить воды - тем выгоднее для их бизнеса. Но, как говориться: "Платон мне друг, но истина - дороже". По нашему разумению, приводимые IBWA цифры больше похожи на суточное суммарное потребление воды и непосредственно "питьевая" доля здесь должна быть около 50% (по крайней мере, при низкой физической активности). Справедливости ради добавим, что основной прирост потребления воды при возросших нагрузках, действительно будет в основном обеспечиваться за счет "питьевой" воды.

Таблица 1 Суточное потребность в воде, л.

Ваш вес (кг)

При низкой физической активности

При умеренной физической активности

При высокой физической активности

50

1,55 л

2,00 л

2,30 л

60

1,85 л

2,30 л

2,65 л

70

2,20 л

2,55 л

3,00 л

80

2,50 л

2,95 л

3,30 л

90

2,80 л

3,30 л

3,60 л

100

3,10 л

3,60 л

3,90 л

Безусловно, эти цифры могут служить лишь для ориентира и ни в коей мере не являются строгим руководством к действию.

4. Влияние водных ресурсов на здоровье человека

Вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей, преимущественно в менее развитых странах, обычным для которых является низкий уровень личной и коммунальной гигиены. Такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, холера, анкилостомоз, передаются прежде всего человеку в результате загрязнения водоисточников экскрементами, выделяемыми из организма больных.

Успех в борьбе с указанными болезнями или достижение полной их ликвидации зависит от того, как организована система удаления всех продуктов обмена, выделяющихся из организма человека, как поставлено дело обеспечения чистой водой всего населения.

Через воду могут передаваться инфекционная желтуха, туляремия, водная лихорадка, бруцеллез, полиомиелит. Вода подчас становится источником заражения человека животными паразитами - глистами. С загрязненной фекалиями водой в организм человека могут попасть яйца некоторых паразитических червей. В кишечнике они превращаются в паразитов (таковы аскариды, острицы). Наконец, через воду иногда происходит заражение лямблиями, которые поражают тонкий кишечник и печень.

Качество воды определяется также по наличию в ней химических включений, которые раньше всего обнаруживают наши органы чувств: обоняние, зрение. Так, микрочастицы меди придают воде некоторую мутность, железа - красноту.

Существуют основные показатели качества питьевой воды. Их условно можно разделить на группы:

Органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность)

Токсикологические показатели (алюминий, свинец, мышьяк, фенолы, пестициды)

Показатели, влияющие на органолептические свойства воды (рН, жесткость общая, нефтепродукты, железо, марганец, нитраты, кальций, магний, окисляемость перманганатная, сульфиды)

Химические вещества, образующиеся при обработке воды (хлор остаточный свободный, хлороформ, серебро)

Микробиологические показатели (термотолерантные колиформы или Е. соli, ОМЧ).

Опыт работы лаборатории по анализу качества воды показал, что к наиболее распространенным загрязнителям воды (содержание компонентов превышает нормативы) можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения, др.

Какие же отрицательные свойства воде могут придавать те или иные компоненты в случае их содержания выше нормативов?

Присутствие в воде железа не угрожает нашему здоровью. Однако повышенное содержание железa в воде (более 0,3 мг/л) в виде гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, органических комплексных соединений или в виде высокодисперсной взвеси придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает её вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Если в такой воде постирать белье, на нем останутся ржавые пятна. Подобные же пятна появляются на посуде, раковинах и ваннах. При употреблении для питья воды с содержанием железа выше норматива человек рискует приобрести различные заболевания печени, аллергические реакции, др.

Повышенное содержание марганца в воде оказывает мутагенное действие на человека. При уровнях в системе водоснабжения, превышающих 0,1 мг/л, марганец приводит к появлению пятен на сантехническом оборудовании и белье, а также неприятного привкуса напитков. Присутствие марганца в питьевой воде может вызывать накопление отложений в системе распределения. Даже при концентрации 0,02 мг/л марганец часто образует пленку на трубах, которая отслаивается в виде черного осадка.

Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта. Вода, в 1 л которой хлоридов больше 350 мг, а сульфатов больше 500 мг, считается неблагоприятной для здоровья.

Содержание в воде катионов кальция и магния сообщает воде так называемую жесткость. Жесткость воды выражается в мг-экв/л (=моль/м куб), в немецких градусах (1 моль/м куб = 2,804 нем. град), французских градусах (1 моль/м куб = 5,005 франц. град), американских градусах (1 моль/м куб = 50,050 амер. град). Оптимальный физиологический уровень жесткости составляет 3,0-3,5 мг-экв/л. Сильно насыщенная солями вода причиняет массу неудобств: в ней труднее развариваются овощи и мясо, при стирке увеличивается расход мыла, накипь портит чайники и котлы. Жесткость выше 4,5 мг-экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники жесткость воды не должна превышать 1,5-2,0 мг-экв/л. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Вода также отвечает за зубы человека. От того сколько фтора содержится в воде зависит частота заболеваемости кариесом. Считается, что фторирование воды эффективно для профилактики кариеса, особенно у детей. Содержание фторидов в питьевой воде выше санитарных норм (не более 1,5 мг/л) оказывает вредное воздействие на здоровье человека. Фтор является активным в биологическом отношении микроэлементом, содержание которого в питьевой воде во избежание кариеса или флюороза зубов должно быть в пределах 0,7-1,5 мг/л.

Но кроме полезных примесей в воде находятся и другие, опасные для организма человека.

Наличие в воде сульфидов (сероводорода) придает воде неприятный запах, интенсифицирует процесс коррозии трубопроводов и вызывает их зарастание вследствие развития серобактерий. Сульфиды оказывают на человека токсическое действие и вызывают раздражение кожи. Сероводород ядовит для живых организмов.

По данным отечественных исследователей, употребление шахтной воды, содержащей 0,2-1 мг/л мышьяка, вызывает расстройство центральной, и особенно периферической, нервной системы с последующим развитием полиневритов. Безвредной признана концентрация мышьяка 0,05 мг/л.

Об опасности для здоровья содержания в воде свинца гигиенисты впервые заговорили в связи с массовыми интоксикациями, которые возникли при использовании на водопроводах свинцовых труб. Однако повышенные концентрации свинца могут встречаться в подземных водах. Вода считается безвредной в том случае, если содержание в ней свинца не более 0,03 мг/л.

Стронций широко распространен в природных водах, при этом его концентрации колеблются в широких пределах (от 0,1 до 45 мг/л). Длительное его поступление в больших количествах в организм приводит к функциональным изменениям печени. Вместе с тем продолжительное употребление питьевой воды, содержащей стронций на уровне 7 мг/л, не вызывает функциональных и морфологических изменений в тканях, органах и в целостном организме человека. Эта величина принята в качестве норматива содержания стронция для питьевой воды.

Согласно современным научным данным, нитраты в кишечнике человека под влиянием обитающих там бактерий восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитратов ведет к образованию метгемоглобина и к частичной потере активности гемоглобина в переносе кислорода

Таким образом, в основе метгемоглобинемии лежит та или иная степень кислородного голодания, симптомы которого проявляются в первую очередь у детей, особенно грудного возраста. Они заболевают преимущественно при искусственном вскармливании, когда сухие молочные смеси разводятся водой, содержащей нитраты, или при употреблении этой воды для питья. Дети старшего возраста менее подвержены этой болезни, а если заболевают, то менее тяжело, так как у них сильнее развиты компенсаторные механизмы. Употребление воды, содержащей 2-11 мг/л нитратов, не вызывает повышения в крови уровня метгемоглобина, тогда как использование воды с концентрацией 50-100 мг/л резко увеличивает этот уровень. Метгемоглобинемия проявляется цианозом, увеличением содержания в крови метгемоглобина, снижением артериального давления. Эти симптомы специалисты зарегистрировали не только у детей, но и у взрослых. Содержание нитратов в питьевой воде на уровне 10 мг/л является безвредным.

Уран - широко распространенный в природных водах радиоактивный элемент. Особенно большие его концентрации могут встречаться в подземных водах. В основу нормирования урана положены не его радиоактивные свойства, а токсическое влияние как химического элемента. Допустимое содержание урана в питьевой воде равно 1,7 мг/л.

Кадмий накапливаясь в почках, вызывает гипертонию, ослабляет иммунитет организма, оказывает негативное воздействие на умственные способности человека, т.к вытесняет необходимый для нормальной работы мозга цинк.

Алюминий, накапливаясь в организме, может стать причиной старческого слабоумия, повышенной возбудимости, вызвать нарушения моторных реакций у детей, анемию, головные боли, заболевание почек, печени, колиты, неврологические изменения, связанные с болезнью Паркинсона.

Строго регламентируется и предельно допустимая концентрация в воде некоторых добавок, применяемых для осветления воды (например, полиакриламида, сернокислого алюминия).

Существует такой показатель как перманганатная окисляемость (норматив 5 мг О2/л, не более, это общая концентрация кислорода, соответствующая количеству иона перманганата (МnО4-), потребляемому при обработке данным окислителем пробы воды), который характеризует меру наличия в воде органических (бензин, керосин, фенолы, пестициды, гербициды, ксилолы, бензол, толуол) и окисляемых неорганических веществ (соли железа (2+), нитриты, сероводород).

Органические вещества, обусловливающие повышенное значение перманганатной окисляемости, отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию, а также на центральную нервную и иммунную системы человека. Вода, имеющая перманганатную окисляемость выше 2 мг О2/л, не рекомендуется к употреблению.

Токсичность вышеназванных компонентов не настолько велика, чтобы вызвать острое отравление, но при длительном употреблении воды, содержащей упомянутые вещества в концентрациях выше нормативных, может развиться хроническая интоксикация, приводящая в итоге к той или иной патологии. Следует учитывать также, что токсическое воздействие веществ может проявляться не только при оральном (через рот) поступлении их с водой, но и при всасывании через кожу в процессе гигиенических (душ, ванна) или оздоровительных (плавательные бассейны) процедур.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос о пригодности воды для питья необходимо оценить образец как минимум по вышеуказанным параметрам.

По санитарным нормам любая вода, которая течет из крана, должна отвечать стандартам питьевой воды. Однако как далеки эти нормы от качества горячей воды. В момент подачи горячей воды со станции температура составляет 130 градусов. Такую жару, естественно, не выдержит ни один микроб. Однако на своем пути, по ржавым и сносившимся теплосетям, жидкость не только насыщается живыми и очень вредными микроорганизмами, но и химически опасными веществами. В первую очередь - это железо, свинец, мышьяк, хром, ртуть. Главную угрозу, в первую очередь для здоровья волос и кожи, представляет активный хлор, который при высоких температурах образует в воде крайне ядовитое вещество - диоксин. Скапливаемые в горячей воде микробы и микроэлементы губительны для поврежденных участков кожаного и волосяного покрова. Кожные болезни и заболевания волос во многом становятся серьезной проблемой благодаря попаданию в пораженные участки патогенных веществ.

5. Основные источники загрязнения питьевой воды

Мало кто в наши дни сомневается, что вода, которую мы пьем и используем в быту, нуждается в дополнительной очистке, откуда бы она не поступала - из колодца, артезианской скважины или водопровода. По статистике Госстроя России, в аварийном состоянии сейчас находится около 40% городской водопроводной сети, не говоря уже о загородных коттеджах и дачных поселках, где качество природной воды зачастую выходит за пределы санитарных норм. В своих докладах на научных конференциях ученые все чаще констатируют, что из нашего крана течет не только не питьевая, но даже не "бытовая" вода.

В последние десятилетия поверхностные и подземные водоисточники подвергаются интенсивному антропогенному загрязнению. Ухудшение качества воды водоисточников привело к тому, что во многих регионах питьевая вода не отвечает гигиеническим требованиям как по санитарно-химическим, так по санитарно-биологическим показателям.

5.1 Коммунальные стоки

Содержат как химические, так и микробиологические загрязнения и представляют серьезную опасность. Содержащиеся в них бактерии и вирусы являются причиной опасных заболеваний: сыпного тифа и паратифа, сальмонеллеза, бактериальной краснухи, эмбрионов холеры, вирусов вызывающих воспаления околомозговой оболочки и кишечных заболеваний. Такая вода может быть переносчиком яиц глистов (солитеры, аскариды и власоглавы). В коммунальных стоках присутствуют также токсичные детергенты (моющие вещества), сложные ароматические углеводороды (САУ), нитраты и нитриты.

5.2 Промышленные стоки

В зависимости от отрасли промышленности могут содержать практически все существующие химические вещества: тяжелые металлы, фенолы, формальдегид, органические растворители (ксилол, бензол, толуол), упомянутые выше (САУ) и т. н. особо токсичные стоки. Последняя разновидность вызывает мутагенные (генетические), тератогенные (повреждающие плод) и канцерогенные (раковые новообразования) изменения. Главные источники особо токсичных стоков: металлургическая промышленность и машиностроение, производство удобрений, целлюлозно-бумажная промышленность, цементно-асбестовое производство и лако-красочная промышленность. Парадоксально, но источником загрязнения является также сам процесс очистки и водоподготовки (!).

5.3 Коммунальные отходы

В большинстве случаев, там, где нет сети водоснабжения нет и канализации, а если и есть, то она (канализация) не может полностью предотвратить проникновению отходов в грунт и, следовательно, в грунтовые воды. Поскольку верхний горизонт грунтовых вод расположен на глубине от 3 до 20 м (глубина обычных колодцев), то именно на этой глубине скапливаются "продукты" человеческой деятельности в гораздо более серьезных концентрациях, чем в поверхностных водах: детергенты из наших стиральных машин и ванн, кухонные отходы (остатки пищи), фекалии людей и животных. Конечно же, все перечисленные компоненты профильтрованы сквозь верхний слой грунта, но некоторые из них (вирусы, водорастворимые и текучие субстанции) способны проникать в грунтовые воды практически без потерь. То, что выгребные ямы и местная канализация располагаются на некотором удалении от колодцев ничего не значит. Доказано, что грунтовые воды могут при соблюдении некоторых условий (н. п. легкий уклон) перемещаться в горизонтальной плоскости на несколько километров.

5.4 Промышленные отходы

В грунтовых водах присутствуют в несколько меньших количествах, чем в поверхностных водах. Большинство этих отходов направляются прямо в реки. Кроме того, промышленные пыль и газы, оседают непосредственно или в соединении с атмосферными осадками и накапливаются на поверхности почвы. растениях, растворяются и проникают вглубь. Поэтому никого, кто профессионально занимается очисткой воды, не удивит содержание тяжелых металлов и радиоактивных соединений в колодцах, расположенных вдали от металлургических центров - в Карпатах. Промышленные пыль и газы переносится воздушными потоками на сотни километров от источника эмиссии. К промышленным загрязнениям почвы относятся также органические соединения образующиеся при переработке овощей и фруктов, мяса и молока, отходы пив заводов, животноводческих комплексов. Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Проникающая способность очень высока: поражаются все внутренние органы и плод. Удаление из организма через кишечник, легкие и почки приводит к нарушению деятельности этих органов. Накапливание в организме следующих элементов приводит к:

поражению почек - ртуть, свинец, медь.

поражению печени - цинк, кобальт, никель.

поражению капилляров - мышьяк, висмут, железо, марганец.

поражению сердечной мышцы - медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть, таллий.

возникновению раковых заболеваний - кадмий, кобальт, никель, мышьяк, радиоактивные изотопы.

6. Способы очистки воды

Вода подземных источников, поступающая в систему водоочистки, должна соответствовать стандартам на питьевую воду. Несмотря на то, что природная вода должна быть пригодна для питья, в ней могут присутствовать достаточно проблематичные загрязнители как результат деятельности человека и его отрицательного влияния на окружающую среду. В частности, к таким проблемам относится, несомненно, хлор и его соединения, которые должны быть удалены на какой-либо стадии процесса очистки. Снижение содержания примесей в воде часто достигается теми же процессами, которые применяются для снижения концентрации ионов. Однако если обычно мембранная технология для снижения концентрации ионов используется ограниченно, в некоторых случаях ее все же приходится применять для снижения общего содержания загрязнений. В частности, мембранные технологии приходится применять для подготовки воды в целях хранения. Поддержание низкого содержания бактерий в процессе водоподготовки, хранения и распределения воды весьма трудная задача, поэтому бактериальный контроль ведется на всем протяжении движения воды от источника водоснабжения и до потребителя.

Перечислим некоторые этапы водоподготовки, гарантирующие ее качество: удаление взвешенных, удаление хлора, снижение концентрации ионов, бактериологический контроль и удаление специфичных загрязнителей.

6.1 Удаление хлора

В данном случае под хлором мы будем понимать не только элементарный хлор - газ зеленоватого цвета, а любые хлорсодержащие соединения. Существует несколько методов удаления хлора из воды. Наиболее распространенным является фильтрация через активированный уголь. Но есть и другие удаляющие хлор составы, например, включающие разнородные металлы. Хлор может быть удален восстановителем метабисульфитом натрия. Недавно было показано, что высокая дозировка ультрафиолетового излучения также снижает концентрацию хлорсодержащих веществ.

6.2 Фильтрация через уголь

Уголь способен удалять как растворенный в воде свободный хлор, так и хлорамины. Но в последнем случае время контакта воды и угля надо существенно увеличивать. Слой угля для удаления свободного хлора должен занимать в зависимости от концентрации хлора и исходных характеристик воды от 2 до 5 слоев, заполняющих объем аппарата. Для удаления хлораминов количество слоев должно составлять 7,5-12. Угольные фильтры также эффективны для снижения общего содержания примесей. Наибольшей проблемой угольных фильтров является их предрасположенность к заселению колониями бактерий. Для борьбы с этим угольное заполнение надо периодически подвергать санитарной обработке горячей водой или паром. Кроме того, для дезинфекции воды источник УФ-излучения должен быть установлен как на входе, так и на выходе из угольного фильтра. Это увеличит продолжительность интервала между санитарными обработками. Качество угля, используемого для заполнения угольных фильтров, также играет определенную роль. Если уголь используется для удаления специфичных органических соединений, он должен обладать соответствующими характеристиками. Желательно минимальное содержание примесей в угле, низкая зольность и достаточно высокая механическая прочность. Весь уголь сразу после загрузки следует промыть кислотой непосредственно в технологических емкостях. После пуска угольный слой следует промывать, пока из него не будут удалены мелкие частицы. Угольный слой должен периодически взрыхляться обратным потоком воды в течение всего срока эксплуатации.

Другими гранулированными материалами, эффективными для удаления хлора, являются композиции из разнородных металлов. Они не подвержены заселению бактериями, что является их существенным преимуществом. Однако высокая стоимость композиций из разнородных металлов ограничивает их применение для удаления хлораминов, а высокий вес существенно увеличивает расход воды на взрыхление.

6.3 Применение реагентов

Ввод реагента непосредственно в поток воды требует очень мало оборудования: дозировочных насосов и статических реакторов. Следовательно капитальные затраты на такой метод удаления соединений хлора крайне невысоки. Основные затраты определяются стоимостью реагентов. Осложнением, возникающим при использовании реагентов для удаления хлорсодержащих соединений, является стимулирование роста некоторых организмов, разрастающихся на оборудовании, в котором производится осаждение. По этой причине дозировка реагентов должна поддерживаться на таком низком уровне, который бы не приводил к быстрому росту этих организмов. Именно это требование и является трудновыполнимым: сложно поддерживать минимальную дозировку реагентов в условиях изменения концентрации хлорсодержащих соединений в широком диапазоне.

6.4 УФ-излучение

Ультрафиолетовое излучение широко используется в системах очистки воды для дезинфекции и снижения концентрации всех загрязнений. Использование УФ-излучения для удаления хлорсодержащих соединений - относительно новый процесс, но благодаря способности разрушать многие химические соединения этот прием получает все большее распространение, так как дозировки УФ-облучения подобраны и проверены на практике. Показано, что УФ-излучение гораздо более эффективно по сравнению с реагентами для разрушения хлорсодержащих соединений. Разрушение хлораминов требует существенно более высоких дозировок, чем удаление свободного хлора. Поэтому иногда выгодно для этой цели использовать окислители в комбинации с УФ-излучением. Капитальные затраты на применение УФ-излучения в случае удаления свободного хлора сравнимы с таковыми в случае применения угольной фильтрации. Существенный вклад в затраты на применение УФ-излучения для удаления хлора вносит стоимость электроэнергии. Однако эти затраты оправдываются, т.к устраняя из технологической схемы угольные фильтры, мы устраняем основу для роста колоний бактерий. Кроме того, вода в значительной степени дезинфицируется, что весьма полезно всей системе водоочистки.

6.5 Удаление ионов

Существует три основных способа снижения концентрации ионов: мембранные процессы, ионный обмен, дистилляционный процесс. На практике используются много разновидностей и комбинаций этих способов, что открывает почти бесконечные возможности в их использовании при водоочистке.

6.6 Мембранные процессы

Мембранные процессы широко применяются в системах водоочистки для удаления: ионов, твердых взвешенных, органических соединений и микроорганизмов. Диапазон размеров пор мембран, выпускаемых промышленностью, весьма широк: от размеров сравнимых с размерами коллоидных частиц до размеров ионов. Ионоудаляющие мембраны занимают "тесный" участок спектра размеров пор и включают мембраны обратного осмоса (ОО) и нанофильтрующие мембраны. В настоящее время химия мембран настолько доведена до совершенства, что степень разделения ионов различного размера находится где-то между 99,9 и 50%, стирая различие между понятиями нанофильтрации и фильтрации при низком давлении. Теперь есть смысл обсуждать не размеры пор мембран, а особенности эксплуатации мембран из целлюлозы и других полимеров.

Целлюлозные мембраны устойчивы в присутствии окислителей бактерицидного происхождения и по существу могут работать в присутствии дезинфицирующих веществ, применяемых для уничтожения микроорганизмов, паразитирующих на материале мембран. Несмотря на то, что к преимуществам целлюлозных мембран можно отнести и возможность содержания в воде незначительных количеств хлора, остающегося в воде при использовании процесса обратного осмоса, преимущества нецеллюлозных мембран существенно превосходят отмеченное положительное свойство целлюлозных мембран.

Нецеллюлозные мембраны работают при значительно более низких давлениях и в широком диапазоне значений рН. Недаром во всех наиболее прогрессивных технических решениях используются именно нецеллюлозные мембраны. Одной из наиболее важных характеристик ионоудаляющих мембран является их высокая ионосепарирующая способность вне зависимости от концентрации ионов в потоке (вплоть до максимального осмотического давления). Это еще одно существенное преимущество по сравнению с ионным обменом, при котором каждый удаляемый ион заменяется на какой-либо другой. Именно эта характеристика фактически предопределяет включение мембранного разделения в каждую систему удаления ионов. Очень редко экономически оправдано использование ионного обмена для удаления только одного иона. Основополагающим решением в применении мембранного разделения является возможность использования систем с одно - или двукратным изменением направления потока очищаемой воды. Еще одной проблемой при мембранной очистке являются растворенные в воде газы, особенно С02, но и эти проблемы решаются использованием дегазифицирующих мембран.

Применение мембранной технологии предъявляет высокие требования к соблюдению заложенных в проекте норм технологического режима, аналитического контроля и правил промывки. Первым условием надежной работы систем мембранной очистки является постоянный расход воды, выражаемый в литрах на квадратный метр площади мембраны в сутки (ЛМС). Обычно промышленные мембранные системы очистки рассчитываются на расход 0,4-0,6 м3/м2 в сутки. Поток питательной воды направляют в систему мембранной очистки вначале на мембраны с крупными порами, а затем к мембранам с все более понижающимися по размеру порами. Из питательной воды перед подачей в систему мембранной очистки следует удалить загрязнения, которые могут быть причиной засорения или образования отложений на мембранах. Очень важно постоянно в процессе эксплуатации контролировать давление и расход воды через мембранную систему, поскольку именно эти два параметра определяют соблюдение условий постоянства технологического режима и отражают все отклонения от него. Необходимо постоянно отслеживать характеристики как питательной воды, так и очищенной воды на выходе из системы очистки. Качественный контроль состоит из действий, направленных на соблюдение всех отмеченных выше условий работы мембранной системы. Температура - очень важный фактор, определяющий вязкость воды и, как следствие, скорость ее фильтрации через мембрану. Часто питательную воду, поступающую на очистку, в мембранных системах, использующих обратный осмос, нагревают до 25°С, хотя это не всегда экономически оправдано. Более рациональным приемом является использование МГД-резонатора, снижающего вязкость воды и повышающего производительность фильтрации без затрат на подогрев. Промывка мембран отфильтрованной водой перед остановкой установки является неотъемлемой частью устранении загрязнения и предотвращения отложений на мембранах. Это особенно важно в системах, применяющих антинакипин. Совместное применение автоматизированной общей чистки мембран и санитарной обработки системы увеличивает продолжительность ее работы и снижает затраты на обслуживание.

6.7 Ионный обмен

Хотя двухходовой обратный осмос (ОО) во многих случаях может обеспечить необходимое удаление ионов, часто проекты систем очистки воды предусматривают стадию ионного обмена, размещаемую вслед за установкой ОО. Ионный обмен удаляет СО2, который в системе ОО может быть причиной сбоев при контроле качества очистки. Кроме того, в некоторых случаях считается приемлемым в очень низко расходных системах очистки воды применять портативные ионообменные емкости как единственный метод снижения концентрации ионов. Использование ионного обмена вслед за установкой ОО повышает надежность всей системы очистки. Однако при этом возникает несколько проблем. Общеизвестно, что колонии бактерий охотно поселяются на поверхности гранул ионообменного материала, особенно на смесях катионита-анионита, имеющих нейтральный рН. Кроме того, на стадии регенерации ионообменных материалов используются рискованные реагенты и сложное оборудование. Применение ионообменных емкостей создает постоянную "непредсказуемость" в процессе водоподготовки. Некоторые из этих проблем уменьшаются проверенными способами применения ионообменной технологии. Например, раздельное использование катионитов и анионитов обеспечивает сильно отличающиеся от нейтрального значения рН на ионитах разного типа, что подавляет рост бактерий. Одновременно, раздельное применение катионитов и анионитов облегчает их регенерацию и снижает затраты на реагенты. Использование портативного ионообменного резервуара позволяет провести регенерацию без ущерба для основного процесса и является гарантией стабильного качества очищенной воды.

6.8 Дистилляция

Дистилляция является естественным процессом очистки воды, состоящим из стадии испарения и конденсации. Любой загрязнитель, испаряющийся при более высокой, чем вода, температуре, может быть удален в процессе дистилляции с очень высокой полнотой (обычно более 99%). Загрязнения в водяной пар могут попадать только в виде брызг при слишком интенсивном кипении.

Очистка дистилляцией энергоемка из-за высоких энергозатрат на испарение воды. Рациональные технологические схемы, однако, могут существенно снизить энергозатраты. К таким схемам относится многокорпусная вакуумвыпарка, когда на обогрев последующего корпуса применяется вторичный пар предыдущего более "горячего" корпуса. При такой схеме используется особенность, присущая фазовому переходу первого рода. Тепло, выделяющееся при конденсации, равно затратам тепла на испарение, если оба процесса вести при одинаковой температуре. Но если конденсацию вести при более низкой температуре, то будет выделяться тепла больше, чем было затрачено на испарение. Предположим, испарение ведется при температуре 100°С. Тогда на испарение 1 кг воды расходуется 2259 кДж тепла. Если конденсацию провести при 40°С, то при этом выделится тепла 2406 кДж, то есть на 147 кДж больше. Это "избыточное" тепло можно использовать на подогрев, тем более, что для подогрева 1 кг воды от температуры 20°С до температуры 100°С нужно только 80 кДж тепла.

Слабым местом дистилляции является накипеобразование на поверхностях теплообмена. Слой накипи даже в 1 мм существенно повышает энергозатраты в тепловых процессах. Для борьбы с этим злом обычно используют различного типа антинакипины. Антинакипинами называют химические добавки, молекулы которых образуют водорастворимые комплексные соединения с ионами кальция и магния. Комплексообразователями являются, например, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) или полимерные фосфаты, такие как соль Грема, гексаметафосфат натрия и др.

У антинакипина есть несколько крупных недостатков:

высокая стоимость;

необходимость использования в технологической схеме узла растворения антинакипина и его дозировки;

молекула антинакипина гидролизуется (реагирует с водой) и разлагается при высоких температурах. Этот процесс протекает относительно медленно, но принуждает постоянно компенсировать гидролиз, добавлять к питательной воде "избыточные" порции антинакипина;

если в качестве антинакипина применяется органический комплексообразователь, он может с брызгами при интенсивном кипении попадать в дистиллят. А органические антинакипины ядовиты для человека. Прекрасным техническим решением, лишенным всех недостатков антинакипина, является применение МГД-резонатора. Он одновременно решает две проблемы:

снижая удельную теплоту парообразования, уменьшает энергозатраты;

предотвращает накипеобразование, вынуждая карбонат кальция кристаллизоваться в форме арагонита. Использование в 80-х годах прошлого века

МГД-резонатора на сорокакорпусной опреснительной установке, запитываемой водой Каспийского моря, позволило:

отказаться от антинакипина;

работать в безнакипном режиме;

снизить энергозатраты на получение 1 т пресной воды на 30-50%.

6.9 Бактериальный контроль

Бактериальный контроль требует постоянного внимания в сравнении с любым другим аспектом в системах очистки воды. Понятие бактериальный контроля включает как оборудование, так и процедуру. Обычно применяемым оборудованием является источник ультрафиолетового излучения (УФ), озоногенерирующие системы, системы нагрева, химические дозировочные и рециркуляционные системы. Процедуры сводятся к периодическим санитарным обработкам и технологическим приемам, препятствующим попаданию бактерий в систему. Бактериальный контроль применяется на всех стадиях очистки, хранения и распределения воды.

6.10 Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нм и дозировкой от 30 тыс. мкВт в секунду на квадратный сантиметр обеспечивает удовлетворительную скорость уничтожения большинства бактерий. При этом к воде не надо добавлять никаких химических веществ. Это делает УФ-облучение великолепным дезинфицирующим устройством в системах водоочистки.

Обычно источники УФ-излучения размещают во многих точках системы водоочистки. Часто УФ-излучатели размещают как на входе, так и на выходе системы очистки воды, что значительно продлевает время между периодическими санитарными обработками. УФ-излучение инициирует накипеобразование. Поэтому УФ-излучатель, располагающийся в точках, где отмечается повышенное содержание в воде солей жесткости, должен комплектоваться очистительной втулкой (шомполом), а водный канал в этом месте должен быть выполнен из тефлона.

6.11 Озон

Озон является мощным окислителем, постоянно генерируемым из атмосферного кислорода электрическим разрядом. Озон убивает микроорганизмы с очень высокой скоростью за счет окисления и растворения стенок клеток. Озон, как было показано ранее, легко разлагается на молекулярный и атомарный кислород, который собственно и является окислителем. Процесс разложения озона ускоряется УФ-излучением. Озон - прекрасное вещество для санитарной обработки, так как он мало растворим в воде (0,039% объема) и легко из нее улетучивается. Положительные качества озона являются и его отрицательными качествами: он может окислять полиамидные мембраны, ионообменные смолы и другие полимеры. Озон чаще всего применяется для дезинфекции воды, но может быть использован и в системах очистки, если это позволяют применяемые конструкционные материалы.

6.12 Термическая (тепловая) санитарная обработка

Тепло - надежный метод уничтожения микроорганизмов. Оно может быть применено для санитарной обработки картриджей фильтров, угольных фильтров, ионообменных подложек, мембранных систем, трубопроводов, емкостей и так далее. Все системы, подвергаемые тепловой санитарной обработке, должны быть изготовлены из специальных конструкционных материалов. Это особенно верно в случае мембранных и ионообменных систем. Положительные качества тепловой санобработки тем не менее существенно увеличивают эксплуатационные затраты. Минимальная температура, при которой уже приемлема санитарная термообработка, составляет 75°С, но такая температура может вредить мембранам и ионитам. Однако более высокие температуры допустимы при пропарке трубопроводов и емкостей. Поэтому для санитарной обработки мембранных систем и ионитов обычно используют подогретую очищенную воду.

6.13 Химическая санобработка

Для санобработки отдельных узлов систем водоочистки могут быть использованы различные химические соединения. Поскольку тепловая санобработка очень дорогая, часто санобработку проводят химикатами, периодически циркулирующими через мембранную систему. Это легко осуществить, если в мембранной системе очистки воды предусмотрена очистительно-промывная система. Главной проблемой при использовании химических веществ для санитарной обработки является возможность их последующего удаления из системы.

вода загрязнение здоровье очистка

Заключение

Питьевая вода -- важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются

антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Санитарное состояние большей части открытых водоемов России в последние годы улучшилось из-за уменьшения сброса промышленных отходов производства, но все еще остается тревожным.

Таким образом, совершенно очевидна потребность нашего населения в чистой, прозрачной, без цвета, вкуса и запаха, питьевой воде. Это позволит сохранить здоровье миллионов людей, даст экономию огромных денежных средств, которые потенциально предстоит затратить на оказание медицинской помощи при заболеваниях, возникающих под воздействием употребления некачественной воды.

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку.

За последние годы взгляд на воду изменился. О ней все чаще стали говорить не только врачи-гигиенисты, но и биологи, инженеры, строители, экономисты, политические деятели. Да и понятно - бурное развитие общественного производства и градостроительства, рост материального благосостояния, культурного уровня населения постоянно увеличивают потребность в воде, заставляют более рационально ее использовать.

Список используемой литературы

1. И.Ф. Ливчак, Ю.В. Воронов "Охрана окружающей среды",

2. О.Н. Малах УО "ВГУ им. П.М. Машерова" 2005г.

3. Васильева З.А., Любинская С.М. Резервы здоровья. - Л., 1981.

4. Д. Касаткин. Природа и человек. Вода источник жизни.

5. Г.Г. Онищенко. Вода и здоровье.