Основные вещества, загрязняющие воду, и заболевания, вызванные ими

Дата создания: 2015/04/29

Вода – это вещество, которое сопровождает нас в течении всей нашей жизни.

« Без воды невозможна жизнь на нашей планете» – мы часто слышим это утверждение и полностью с ним согласны.

« Без воды не возможна работа промышленных и сельскохозяйственных предприятий» – и это бесспорный факт.

« Вода - неисчерпаемый природный ресурс» - это утверждение мы так же, как и предыдущие, слышим часто, но можно ли с ним согласиться бесспорно?

Да, вода неисчерпаема, но наше неразумное, нерациональное к ней отношение может привести к тому, что вода будет загрязнена настолько, что её использование станет невозможным.

Ввиду всех обозначенных выше утверждений в настоящее время воде уделяется всё большее значение. Так 2003 г. прошел как международный год пресной воды, что позволило обратиться к проблеме пресной воды в мировом масштабе.

Проанализировав все эти проблемы, мы решили провести исследования воды по показателям, которые можно оценить в условиях школьной лаборатории, и постараться разработать советы по употреблению воды.

Вода играет важнейшую роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании физической и химической сред, климата и погоды на нашей планете. Без воды невозможно существование живых организмов. Вода – обязательный компонент практически всех технологических процессов как сельскохозяйственного, так и промышленного производства.

Именно очень широкое её применение и заставляет нас разумно подходить к проблеме рационального использования водных ресурсов , учитывая современное состояние воды.

Состояние водных ресурсов Москвы, включающих в себя поверхностные и подземные воды, обусловлено сложной природно-техногенной обстановкой в пределах территории, значительно превышающей территорию Москвы.

Водные объекты Москвы вместе с атмосферными осадками входят в структуру водного баланса, на основании которого проектируются и используются водохозяйственные системы, в том числе и наиболее важная система – обеспечение столицы питьевой водой. Общая оценка водных ресурсов Москвы и всего Московского региона указывает на существование дефицита пресных питьевых вод, сложившегося из-за нерационального (экстенсивного) использования подземных и поверхностных вод, их загрязнения и истощения. Уменьшение дефицита водных ресурсов и повышение надёжности водоснабжения Москвы должно достигаться за счёт организации системы водоохранных мероприятий стратегического, тактического и оперативного направлений.

Загрязнение воды происходит из-за того, что необработанная вода из домов и фабрик стекает в моря и реки. Оно может быть вызвано мусором, пестицидами и ядовитыми веществами, такими как Pb+2 и Hg+2. Ядовитые вещества накапливаются в организмах рыб и затем могут попасть в организм человека или животного. Пестициды убивают микроорганизмы, но в больших количествах могут быть смертельно опасными для людей и животных.

Несмотря на свою широкую известность, проблема охраны вод так и не была эффективно решена.

На сегодняшний день состояние воды неутешительно. Но нельзя пренебрегать актуальностью этой проблемы. Необходим регулярный и тщательный анализ воды: в результате производственной деятельности человека изменяется состояние природной среды; чтобы проследить влияние антропогенных источников загрязнения окружающей среды, исследователи проводят систематические наблюдения за изменением состояния воды. Согласно исследованиям Москомприроды, концентрации вредных веществ в водоёмах Москвы во много раз превышают ПДК. В связи с этим

целесообразно проводить локальный экологический мониторинг, в процессе которого осуществляется систематический контроль за загрязнением реальных водных объектов (рек, прудов) и последующая оценка их состояния.Ежегодный (весна и осень) анализ проб на содержание катионов и ряда анинов позволит сделать выводы о состоянии природной среды и проследить за её изменением. На мой взгляд, подобные аналитические исследования не только дадут возможность ещё раз задуматься над важностью экологичеких проблем, но и помогут осознать роль человека в их решении.

Водопроводная вода: её плюсы и минусы

Московскому водопроводу почти 200 лет. Сегодня Москву опоясывает кольцо водопроводных станций. Каждая из них представляет собой настоящий завод по изготовлению чистой питьевой воды. Воду, поступающую из реки или водохранилища, очищают системой фильтров, а затем пропускают через неё пары Cl- или F-, убивающие микроорганизмы.

В настоящее время обеспечение населения России питьевой водой для многих регионов страны является одной из приоритетных проблем, решение которой необходимо для сохранения здоровья, улучшения условий деятельности и повышения уровня жизни населения. Однако в целом ситуация с водоснабжением Москвы сегодня гораздо благополучнее, чем в подавляющем большинстве крупных городов мира, но заметны и тревожные тенденции. Первая – это продолжающийся рост нерационального расхода воды. В сочетании с увеличивающимся населением города и области это может привести к тому, что в ближайшие 10-20 лет воды станет не хватать. Уже сейчас свыше 65% населения РФ проживает в условиях дефицита воды. Второй повод для тревоги – постоянное ухудшение качества воды, последствием чего является тот факт, что питьевая вода становится дороже с каждым годом. Московская водопроводная сеть в жутком состоянии: износ доходит до 50% и непрерывно возрастает, что обуславливает частые аварии и как следствие – загрязнение водопроводной воды. Трубы в основном железные, быстро ржавеют, в них могут образовываться дырки, через которые в воду будет попадать гадость. Потери воды коммунальных водопроводов из-за коррозии и износа труб составляют ежесуточно около 5 млн м3, более 20% воды теряется из-за утечек в водопроводных сетях жилищного фонда (при том, что эти потери не должны превышать 4%, согласно нормам). В результате в столице подтоплено 40% территорий.

Портрет питьевой воды также далеко не идеален. Основные компоненты питьевой воды – гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные соли кальция, магния и натрия. Среди минералов “замечены”: кремний, фтор, стронций, цинк; среди макроэлементов – железо и калий.

Редкая речная или озёрная вода свободна от токсичных веществ. Из печального списка наиболее известны стойкие пестициды, нефтепродукты, фенолы, тяжёлые металлы, нитраты. И, наконец, открытые водоёмы буквально кишат микроорганизмами – простейшими, бактериями, микроскопическими водорослями, грибами, вирусами. Резкое возрастание бактериального загрязнения поверхностных водоёмов в значительной степени связано с ежегодно увеличивающимся числом аварийных сбросов неочищенных сточных вод, крайне неудовлетворительным состоянием канализационных коллекторов и нарушением в большинстве случаев режима обеззараживания стоков, сбрасываемых предприятиями коммунального хозяйства.

Однако регулярный конроль качества воды и реализация водоохранных мероприятий способствовали улучшению экологического состояния водоисточников. Но в то же время, наметившаяся стабилизация качества воды в питьевых водоисточниках не может прогнозироваться на длительный период, так как экологическая ситуация на территории зон санитарной охраны питьевых водохранилищ продолжает ухудшаться. Также в настоящее время во всех зонах санитарной охраны водоисточников происходят нарушения режима их охраны и использования.

Не так давно в лаборатории Института микробиологии и паразитологии им. Н.Гамалея провели эксперимент: мышей несколько недель поили водопроводной водой. Через 1,5 месяца это привело к угнетению иммунных антивирусных реакций и развитию у зверушек злокачественных опухолей.

Врачи-онкологи говорят, что помимо обычных хлорорганических соединений, которыми воду обеззараживают, в хлорированной воде содержатся и мутагенные хлорорганические соединения. Причём финские учёные установили прямую зависимость между мутагенностью хлорированной воды и учащением заболеваемости раком. Добавьте сюда тяжёлые металлы, радионуклиды, железо от водопроводных труб, и вы поймёте, что пить воду из-под крана не надо.

В РФ каждый второй житель вынужден использовать для питьевых целей воду, не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям; почти треть населения страны пользуется децентрализованными источниками водоснабжения без соответствующей водоподготовки; население ряда регионов страдает от недостатка питьевой воды и отсутствия связанных с этим подлежащих санитарно-бытовых условий.

Проблемы улучшения водоснабжения населения и качества питьевой воды имеют общегосударственное значение и требуют комплексного решения.

В концепции федеральной целевой программы “Обеспечение населения России питьевой водой” определены основные направления программных мероприятий и механизмы их реализации, необходимые для эффективного решения проблемы обеспечения населения РФ питьевой водой.

Главными целями федеральной целевой Программы являются улучшение обеспечения населения питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве; улучшение на этой основе состояния здоровья населения и оздоровление санитарно-экологической обстановки РФ и рациональное использование источников питьевого водоснабжения.

Для достижения этих целей необходимо решение задач по предотвращению загрязнения источников питьевого водоснабжения, обеспечению их соответствия санитарно-гигиеническим требованиям, повышению эффективности и надёжности функционирования систем водообеспечения за счёт реализации водоохранных, технических и санитарных мероприятий, совершенствования технологии обработки воды на водоочистных станциях, развития систем забора, транспортировки воды и водоотведения, а также развития нормативно-правовой базы и хозяйственного механизма водопользования, стимулирующего экономию питьевой воды.

Основные вещества, загрязняющие воду, и заболевания, вызванные ими

Эпидемиологи установили прямую связь роста заболеваний в городе с ухудшением качества питьевой воды. Длительное употребление воды с повышенным содержанием железа (>0,3 мг/л) увеличивает риск инфаркта и негативно влияет на репродуктивную функцию организма. Избыток марганца (>0,1 мг/л) поражает костную систему. Высокое содержание хлоридов и сульфатов повышает риск появления желчно- и мочекаменной болезней. Хром, свинец, кадмий, накапливаясь, способствуют развитию онкологических заболеваний и расстройству нервной системы.

Как известно, с водой мы получаем до 25% суточной потребности химических веществ. «Химия» , попадающая в организм с водой, имеет большую физиологическую ценность, чем поступающая с продуктами питания. Но мало кто знает, что избыток хлористого натрия (>1г/л), говорящего о минерализации воды, влияет на повышенную реактивность сосудов и некоторые отклонения водно-солевого обмена. Под воздействием нитратов (>44,6 мг/л) снижается артериальное давление. А жёсткость воды, которую до последнего времени всерьёз никто не воспринимал, теперь усиленно привлекает к себе внимание в связи с выявленной обратной зависимостью между жёсткостью и смертельностью от сердечно-сосудистых заболеваний. Фосфороорганические соединения – это не что иное, как один из компонентов боевых отравляющих веществ и бытовых ядов – дихлофоса и карбофоса. Результатами их применения может стать паралич дыхания и отказ печени.

По данным ВОЗ: каждый год в реки всего мира сбрасывается до 450 млрд м3 бытовых и промышленных отходов, поэтому вода содержит более 13000 токсических элементов: каждые 8 сек от болезней, вызванных грязной водой, умирает ребёнок. Также утверждено, что 85% всех заболеваний в мире передаётся водой. Ежегодно 25 млн человек умирают от этих заболеваний.

Способы очистки воды

Чтобы природная вода приблизилась к теоретической, требуется много усилий. Их прилагают на станциях очистки и обеззараживания. Централизованная очистка – это целая система, где этап за этапом воду делают пригодной для питья, избавляя от многих болезнетворных микроорганизмов.

Как видно из схемы, очистка воды – это сложный и длительный процесс. Вода отстаивается в специальных бассейнах и фильтруится через слой песка. Очищенную от нерастворённых веществ воду обрабатывают хлором, а иногда озоном или УФ лучами, которые убивают микроорганизмы. При очистке на одном из этапов к воде добавляют коагулянт Al2(SO3)4 , который осаждает многие растворённые вещества.

Основная очистка сточных вод проводится на биологических сооружениях, где очистителем служит ил. При этом возникает проблема утилизации огромного количества активированного ила, содержащего в том числе и тяжёлые металлы, в связи с чем последующие операции с ним практически невозможны. Например, в Москве накоплены миллионы тонн ила, и его сжигание дополнительно порождает проблему загрязнений.

В нашей воде есть множество веществ и микроорганизмов, которые нам не видны. Учёные следят за тем, чтобы их содержание не превышало допустимую норму.

Хлор – это одно из веществ, которые учёные используют для обработки воды. Микроорганизмы бывают не только полезными, но и вредными – тогда при попадании в питьевую воду они вызывают инфекции и заболевания. Хлорирование воды необходимо для обеззараживания воды от многочисленных микроорганизмов, содержащихся в ней. Хлор препятствует их росту, что в конечном итоге приводит к их гибели.

Однако хлорирование убивает все микроорганизмы, кроме некоторых вирусов. Есть мнение, что в наше время уже каждая 4-я проба водопроводной воды не отвечает требованиям ВОЗ. Пестициды, нефтепродукты, фенолы, тяжёлые металлы, нитраты… Наличие этих примесей в питьевой воде зависит от экологической ситуации местности. В 1998 г. введён контроль питьевой воды на так называемое соответствие требованиям Госсанэпиднадзора.

Исходя из всего сказанного, можно утверждать, что одной централизованной очистки недостаточно. Нельзя пренебрегать домашней очисткой питьевой воды. Самый простой способ очистки воды в домашних условиях – установка фильтра.

Исследование водопроводной, питьевой воды и газированных напитков

Проанализировав все найденные данные по содержанию различных растворённых веществ и ионов в воде, они оказались достаточно разнообразны и противоречивы.

Адаптированных методик по определению содержания различных ионов в воде для школьной лаборатории оказалось найти достаточно сложно.

Поэтому в начале нам пришлось адаптировать самим имеющиеся методики, приготовить контрольную шкалу для определения каждого иона и только после этого проводить исследования.

Задачей наших исследований было ответить на вопрос, можно ли воду, которую мы используем в пищу и для бытовых целей, считать чистой, то есть не содержащей примесей и растворённых веществ. Для достижения поставленных задач были взяты пробы воды из разных частей как города Реутова, так и города Москва, питьевая вода «Аква минерале», талая вода района школы и талая вода гор Альпы.

На первом этапе исследования была проведена органолептическая характеристика всех проб воды. Вот к каким выводам мы пришли: питьевая вода не обладает ни цветом, ни вкусом, ни запахом, в ней нет примесей; водопроводная вода из разных источников не содержит примесей , но она не абсолютно прозрачная, часто с неприятным запахом. В каждой пробе талой воды при отстаивании образуется осадок, она обладает неприятным запахом.

Конечно же, этого недостаточно для каких-либо выводов, поэтому мы исследовали воду на содержание различных ионов, так как известно, что превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) по некоторым ионам приводит к различным заболеваниям. Так, например, повышенное содержание ионов железа может увеличить риск инфарктов, а высокое содержание ионов хлора и сульфат ионов повышает риск появления желчно-/мочекаменной болезней.

Нами были проведены исследования по определению содержания в воде следующих ионов: сульфат ионов, ионов хлора и ионов свинца.

Для этого была приготовлена контрольная шкала по каждому иону. В результате исследований нами выявлено, что наибольшее содержание ионов свинца в талой воде и водопроводной, наименьшее в питьевой, однако следует отметить, что в пробах, взятых в разных частях города Реутова, содержание этих ионов минимальное и везде одинаковое, а в пробах, взятых в разных районах города Москва, содержание ионов свинца достаточно большое и в разных частях города разное (приложение №3). Однако необходимо отметить, что ни одно из данных не превышает ПДК, разрешённое ГОСТами.

Исследования по содержанию сульфат ионов показали: наибольшее их содержание в водопроводной воде, наименьшее в питьевой. По данным исследования наблюдается та же закономерность, что и в городе Реутове и в городе Москва, что и по ионам свинца. Данные показатели также не превышают предельно допустимые концентрации.

Следующая серия экспериментов была посвящена ионам хлора. Причем наибольшее содержание ионов хлора в талой и водопроводной воде, а наименьшее в питьевой. Здесь следует отметить, что содержание ионов хлора в разных пробах водопроводной воды оказалось одинаковым независимо от места, где эта проба была взята.

Проведенная серия экспериментов по содержанию различных ионов в воде, натолкнула нас на мысль, что вода содержащая ионы должна проводить электрический ток.

Это предположение мы проверили в следующей серии опытов.

Выполнив эту серию опытов, мы убедились, что водопроводная и талая вода хорошо проводят электрический ток, о чём говорит ярко горящая лампочка, а питьевая вода проводит плохо электрический ток, и лампочка горит очень слабо. Отсюда можно сделать вывод, что в водопроводной и талой воде большее содержание ионов, чем в питьевой.

Для того, чтобы определить, насколько разная сила тока в разных пробах воды, к данному прибору был подключён миллиамперметр.По показаниям миллиамперметра было установлено, что наибольшая суммарная концентрация ионов в талой воде, а наименьшая в питьевой. Кроме того, разные пробы водопроводной воды содержали разную суммарную концентрацию ионов. Если проанализировать данные по содержанию различных ионов и данные по суммарной концентрации ионов, то очень хорошо видно совпадение этих данных. Чем больше концентрация отдельно взятого иона, тем больше суммарная концентрация и тем выше сила тока в данной пробе воды.

В ходе проведенных экспериментов мы выявили, что меньше всего различных ионов содержится в питьевой воде, поэтому мы решили продолжить эксперимент и установить содержание ионов в газированных напитках, так популярных сейчас.

Были исследованы образцы «Пепси – Кола», «Фанта», «Спрайт». Оказалось, что все эти газированные напитки проводят электрический ток, а суммарная концентрация ионов в них значительно больше, чем в питьевой воде, и приближается к водопроводной.