Общая минерализация

Введение

Здоровье  человека лишь на 10 - 12 процентов зависит  от медицинских факторов. В основном на его благополучии сказывается  качество жизни, и в этом смысле многое зависит от качества воды.  
 Ситуация с водой у нас такова, что оценивается как плохая почти для всех видов водопользования. Вода загрязняется по причинам воздействия свалок, полигонов твердых отходов, золо-, шлако- и солеотвалов. В поверхностные водные объекты поступают минеральные удобрения, ядохимикаты и вредные вещества, выброшенные в атмосферу промышленными предприятиями - все это с дождевыми и талыми водами широкими потоками поступает в реки и водохранилища. Не надо забывать о большом количестве аварийных сбросов неочищенных сточных вод, в том числе из канализационных коллекторов. 
 До половины сточных вод ярославских промышленных предприятий поступает на коммунальные очистные сооружения, которые не рассчитаны на «реанимацию» промышленных сточных вод. Каждый второй житель Ярославщины пьет воду, не соответствующую гигиеническим требованиям. Почти каждый третий земляк пользуется децентрализованными источниками водоснабжения, следовательно, такая вода не проходит надлежащего процесса технологической подготовки. Из наших водопроводов течет вода с желтизной, с железным привкусом и радужной маслянистой пленкой на поверхности, а употребление хлорированной воды на 15 процентов повышает риск онкологических заболеваний.  
 В нашей воде много железа, которое, накопившись в организме человека, разрушает его печень, способствует инфаркту миокарда. Плохая вода отрицательно сказывается на работе человеческого желудка, а также кишечника, в котором находится до 70 процентов клеток иммунной системы, защищающей биологическую целостность и индивидуальность человеческого организма. 
 Существует ряд фильтров для питьевой воды предназначенных для индивидуального использования. В нашей работе будут рассматриваться способы очистки сточных вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая минерализация — это количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Его еще называют содержанием твердых веществ или общим солесодержанием, так как вещества, растворенные в воде, находятся в виде солей. Наиболее распространенные неорганические соли (бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде.

Общая минерализация — показатель качества воды.

Общую минерализацию  часто путают с сухим остатком. На самом деле, эти параметры очень  близки, но методы их определения разные. При определении сухого остатка  не учитываются более летучие  органические соединения, растворенные в воде. В результате общая минерализация  и сухой остаток могут отличаться на величину этих летучих соединений (как, правило, не более 10%).

Человек состоит  из воды на 70-80%; мозг человека — на 85%; эмбрион — на 95%; меньше всего  воды в костях — 30%. Вода — основной растворитель в человеческом организме, в ней переносятся все вещества — соли, кислород, ферменты, гормоны. Поэтому все вещества, вырабатываемые нашим организмом, водорастворимы. При растворении веществ очень важен химический состав воды, ведь чем больше посторонних примесей в воде, тем хуже она растворяет вещества. (Например, водопроводная вода на 1/5 часть уже занята посторонними примесями и человеку остается только 4/5 от выпитого объема).

Кроме факторов, обусловленных  природой, на общую минерализацию  воды большое влияние оказывает  человек: сточные воды промышленности, городские ливневые стоки (соль используется зимой в качестве антиобледенителя) и т.п.

Важнейшей характеристикой  качества природных вод является их солевой состав. Негативное влияние  на здоровье человека оказывает питьевая вода, содержащая как недостаток, так  и избыток биогенных элементов.

Вопрос о «минеральном составе» человека и, соответственно, потребностях его организма очень  сложный. На бытовом уровне мы используем термины «полезные» вещества, «вредные»  или «токсичные». Но сама постановка вопроса о вредности-полезности химических элементов относительна. Еще в древности было известно, что все дело в концентрациях. То, что полезно в минимальных  количествах, может оказаться сильнейшим ядом в больших. Так, например, при  длительном применении обессоленной воды наблюдается разбалансировка работы организма, потеря кальция в костях и зубах, изменение проводимости нервных импульсов в нервных клетках, замедление воспроизводства новых клеток и снижение общей сопротивляемости организма.

Предел минерализации питьевой воды был в свое время установлен по органолептическому признаку. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый вкус. Как правило, нормальным вкус воды считается при общей минерализации до 600 мг/л, при солесодержании более 1000-1200 мг/л вода может вызвать нарекания у потребителей. В связи с этим ВОЗ по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации в 1000 мг/л. Данный уровень может изменяться в зависимости от сложившихся привычек и местных условий.

Уровень сухого остатка  питьевой воды по Рузаевскому району варьируется от 470,0 до 620,0 мг/дм³, по Инсарскому району — от 400,0 до 440,0 мг/дм³, по Кадошкинскому – от 460,0 до 500,0 мг/дм³.

Основную часть  сухого остатка пресных вод составляют хлориды и сульфаты.

Экспериментальные исследования показали, что вода с повышенной минерализацией влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие, в результате чего наступает рассогласование многих метаболических и биохимических процессов в организме.

В связи с развитием  технологии опреснения соленых вод  для питьевых нужд возникла проблема гигиенического нормирования нижнего  предела минерализации. Установлено, что систематическое потребление дистиллированной и маломинерализованной воды вызывает нарушение водно-солевого равновесия, в основе которого лежит реакция осморецептивного поля печени, выражающаяся в повышенном выбросе натрия в кровь. В результате происходит перераспределение воды между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями.

В эксперименте на животных и  добровольцах установлено, что нижним пределом минерализации, при котором  гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой  остаток в 100 мг/дм³, оптимальный уровень минерализации питьевой воды находится в диапазоне 200-400 мг/дм³. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/дм³, магния - 10 мг/дм³.

С питьевой водой  может поступать 10-25% суточной физиологической  потребности кальция, что послужило  поводом для изучения роли кальция  воды в обмене веществ.

Жесткость воды, обусловленная суммарным содержанием кальция и магния, обычно рассматривалась в хозяйственно-бытовом аспекте (образование накипи, повышенный расход моющих средств, плохое разваривание мяса и овощей и т.д.). В то же время известна прямая высокая корреляция жесткости воды с содержанием в ней, кроме кальция и магния, еще 12 элементов, в том числе, бериллия, бора, кадмия, калия, натрия и ряда анионов. Однако уже давно существовали предположения об этиологической роли солей, обуславливающих жесткость воды, в развитии мочекаменной болезни.

Урологами выделяются даже так называемые каменные зоны — территории, на которых уролитаз может считаться эндемическим заболеванием. Как правило, источник питьевой воды в этих зонах характеризуются высокой жесткостью.

Результаты ряда экспериментов  также свидетельствуют о том, что каждый элемент, содержащийся в  питьевой воде, оказывает физиологическое  действие не сам по себе, а в сочетании  с другими. В воде обнаружено до 65 микроэлементов, содержащихся в тканях животных и растений в концентрациях, соответствующих тысячным долям  процента и менее. Гигиеническое  значение микроэлементов определяется биологической ролью многих из них, поскольку они не только участвуют  в минеральном обмене, но и существенно  влияют на общий обмен в качестве катализаторов биохимических процессов.

Жесткость питьевой воды в Рузаевском районе, в зависимости от расположения и глубины артезианских скважин, находится в пределах 5,0-11,0 °Ж, в Кадошкинском районе — 5,0-6,0°Ж. В Инсарском районе вода очень мягкая, ее жесткость составляет 0,6-2,3°Ж.

Фтор является важным биологическим элементом, выполняющим физиологическую роль в организме. Фтор входит в состав всех органов человека, но в основном он содержится в костях и зубах. Фтор повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, участвует в росте скелета, предупреждает развитие старческого остеопороза, влияет на обмен жиров и углеводов. Также в сочетании с кальцием влияет на устойчивость организма к радиационному поражению и является биокатализатором процессов минерализации, способствуя связыванию тканями фосфата кальция, использующегося с лечебной целью при рахите.

При недостатке фтора  развивается кариес, при избытке  — флюороз. Кариес зубов — это  патологический процесс, при котором  происходит растворение и размягчение  твердых тканей зуба.

Чем больше фтора  в питьевой воде, тем чаще встречается  флюороз и реже — кариес. Флюороз  в первую очередь проявляется  на резцах верхней челюсти и малых  коренных зубах, реже на резцах нижней челюсти и больших коренных зубах.

На основании  клинических наблюдений установлено, что оптимальном содержанием фтора в питьевой воде является 1 мг/л, при такой концентрации редко наблюдается флюороз (или проявляется в виде легкой формы) и имеет место выраженный кариесо-статический эффект. Предельно допустимая концентрация фторидов в питьевой воде для II климатического района составляет 1,5 мг/л.

По Рузаевскому району содержание фтора в питьевой воде централизованного коммунального водоснабжения колеблется от 2,0 мг/л до 3,0 мг/л. Вода децентрализованного водоснабжения (колодцы, родники) содержит 0,3-0,7 мг/л фтора. По Инсарскому району наблюдается превышение ПДК фтора в 4-5 раз и составляет 6,0-7,5 мг/л. По Кадошкинскому району содержание фторидов соответствует санитарно-гигиеническим нормам (1,4-1,5 мг/л).

С составом питьевой воды часто связывают эндемии зобной болезни.

Эндемический зоб — широко известное заболевание, внешне проявляющееся в увеличении размеров щитовидной железы. В середине XIX века ученые Прево и Шатен разработали теорию, согласно которой причиной развития эндемического зоба является дефицит йода в рационе населения, вследствие низкого его содержания в окружающей природе. В питьевой воде нашего района йода нет, поэтому поступление его в организм человека происходит исключительно с пищевыми продуктами.

Все органические соединения, находящиеся в воде, можно условно разделить на мелкие (размер молекулы - меньше 100 килодальтон) и крупные (размер молекулы — от 100 килодальтон).

Наиболее опасны для человека крупные органические соединения, которые  на 90% являются канцерогенами или  мутагенами. Опасны и хлорорганические соединения, образующиеся при кипячении  хлорированной воды, т.к. они являются сильными канцерогенами, мутагенами и  токсинами. Остальные 10% крупной органики в лучшем случае нейтральны в отношении  организма. Полезных для человека крупных  органических соединений, растворенных в воде, всего 2-3 (это ферменты, необходимые  в очень малых дозах). Воздействие  органики начинается непосредственно  после питья. В зависимости от дозы это может быть 18-20 дней или, если доза большая, 8-12 месяцев.

Тяжелые металлы, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие — вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его — ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом снижая фильтрационную способность этих органов.

Соответственно, это  приводит к накоплению токсинов и  продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов  жизнедеятельности организма, а  почки — за их выведение наружу. К тяжелым металлам относятся  Pb (свинец), Al (алюминий), Mn (марганец), Si (кремний), Fe (железо), Se (селен), Zn (цинк), Hg (ртуть), Cd (кадмий).

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния. Особенно опасны отравления марганцем у детей и эмбрионов (когда женщина беременна) — приводит к идиотии. Из 100 детей, матери которых во время беременности подверглись отравлению марганцем, 96-98 рождаются идиотами. Есть также теория, что токсикозы на ранних и поздних сроках беременности вызываются марганцем. Марганец почти невозможно вывести из организма; очень тяжело диагностировать отравление марганцем, т.к. симптомы очень общие и присущи многим заболеваниям, чаще же всего человек просто не обращает на них внимания.

Железо бывает в природе в трех состояниях — молекулярное железо F, (когда оно куском), Fe2+— необходимо в организме человека как переносчик кислорода (в молекуле гемоглобина 4 иона F2+) и F3+— вредное для человека — оно и есть ржавчина. Железо необходимо организму человека, но только в определенной пропорции и в виде иона F2+.