Текст книги "Гигиена водоснабжения. Учебное пособие"

Химический состав природной воды очень сложен, в ней обнаруживается более половины известных химических элементов таблицы Менделеева. К числу наиболее распространенных и важных в смысле влияния на качество природной воды ингредиентов следует отнести анионы – Cl^1-, SO₄^2-, НСO₃^2-, СО₃^2-, NO₂^1-, NO₃^1-, НРO₃^1-, HS^1-; катионы – Na¹⁺, K¹⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn⁷⁺, NH₄¹⁺; плохо растворимые соединения алюминия и силиция (глины, пески); газы – O₂, СO₂, H₂S, N₂, CH₄; органические соединения – гумусовые вещества, пептоны, аминокислоты, мочевина и другие продукты распада животных и растительных организмов; микроэлементы – йод, фтор, кобальт, свинец, мышьяк, цинк, селен, ртуть, хром и т. д.; радиоактивные вещества.

Сочетания и количественные соотношения перечисленных веществ в природной воде могут быть самыми разнообразными в зависимости от гидрогеологических условий местности, а также промышленной и хозяйственно-бытовой деятельности людей. Тем не менее всё их многообразие можно разделить на следующие основные группы: 1) вещества, указывающие на возможность загрязнения воды патогенными микроорганизмами; 2) вещества, имеющие положительное физиологическое значение; 3) вещества, обладающие токсическими свойствами; 4) вещества, влияющие на вкусовые и другие потребительские свойства воды. Такая классификация химических веществ природной воды, сформулированная на основе предложений начальника кафедры общей и военной гигиены Военно-медицинской академии профессора П. Е. Калмыкова (1948), открыла возможность для разработки единых норм химического состава, которым должна отвечать доброкачественная вода. Кроме того, эта классификация позволяет понять происхождение и гигиеническую значимость определяемых в воде веществ, что особенно важно при выборе источника водоснабжения.

Совершенно очевидно, что для гигиенической оценки качества воды основное значение имеют вещества, входящие в состав первой, второй и третьей групп. Они в первую очередь нуждаются в нормировании. Что касается четвертой группы, то содержание их в воде может быть самым различным, вплоть до пределов вкусовой ощутимости.

Рассмотрим более подробно вещества, составляющие перечисленные группы.

В эту группу включены наиболее важные в гигиеническом отношении вещества и показатели, характеризующие качество воды с эпидемиологической точки зрения. Сюда относятся соединения, содержащие азот, органические вещества, обусловливающие так называемую окисляемость воды, хлориды, фосфаты, растворенный кислород и биохимигеское потребление кислорода (ВПК), водородный показатель (рН).

Азот в воде может находиться в составе как органических, так и неорганических соединений. Органический азот представлен продуктами биодеградации (разложения) белков животного происхождения типа низших пептидов, аминокислот, мочевины и т. п. Кроме того, сюда относится азот, входящий в состав микроорганизмов, низших растений и неразложившихся остатков высших растений. В сумме они представляют так называемый альбуминоидный азот.

Из неорганических соединений азота в природной воде встречаются ионы аммония (NH₄), азотистой (NO₂) и азотной (NO₃) кислот. Они появляются в воде главным образом в результате конечного распада веществ белкового происхождения, т. е. аминокислот, мочевины и т. п. Причем вначале образуется аммиак:

RCHNH₂COOH + Н₂O → RCHOHCOOH + NH₃

Под действием ферментов нитрифицирующих бактерий (Nitrosomonas) в присутствии достаточного количества кислорода аммиак окисляется до азотистой кислоты:

NH₃ + O₂ → HNO₂ + H₂↑

Ферменты микробного семейства Nitrobacter окисляют азотистую кислоту до азотной:

2HNO₂ + O₂ → 2HNO₃

Аммиак (ион аммония) является более доступным для определения и довольно хорошим индикатором недавнего загрязнения воды органическими веществами белковой природы. Основные источники его поступления в водные объекты – животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий при использовании удобрений, а также сточные воды пищевой, коксохимической, лесохимической промышленности. Однако в некоторых случаях заведомо чистая вода может содержать ион аммония в весьма значительных количествах. Это относится к водам глубокого грунтового происхождения и к воде, содержащей гумусовые вещества. В первом случае аммиак образуется за счет восстановления нитритов и нитратов сернистыми соединениями. Так, по результатам исследования воды примерно шестидесяти артезианских скважин Москвы, содержание аммиака в них колебалось от 0,01 до 0,75 мг/дм³. Появление аммиака в поверхностных водах, содержащих большое количество гумусовых веществ, обусловлено тем, что они являются довольно сильными восстановителями, способными переводить нитраты в аммиак. В доброкачественной воде других источников аммиак, как правило, отсутствует или содержится в ничтожно малых количествах (не более 0,2 мг/дм³), поэтому в каждом случае следует разобраться в причинах и источнике его происхождения.

Нитриты (ионы азотистой кислоты) имеют более важное значение, чем ион аммония, для определения загрязненности воды органическими отбросами животного происхождения. «Присутствие в воде для питья даже одной азотистой кислоты уже в высокой мере делает исследуемую воду подозрительной с точки зрения ее загрязненности и требует очень внимательного обследования источника», – подчеркивал профессор Г. В. Хлопин (1913). Свои выводы он подтвердил данными исследования загрязненной воды многих водоисточников, где, как правило, обнаруживалась азотистая кислота. Наиболее вероятным условием обнаружения нитрит-иона в воде является наличие интенсивного распада относительно нестойких (животного происхождения) органических веществ белковой природы, сопровождающегося выраженным процессом нитрификации. Этим, по-видимому, и следует объяснить большое санитарно-показательное значение нитритов.

Присутствие в природных водах нитратов (ионов азотной кислоты) связано с дальнейшей нитрификацией аммонийных ионов (см. выше), поступлением промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, стоком с сельскохозяйственных угодий, на которых применяются азотные удобрения. Нитрат-ион как показатель загрязнения воды имеет меньшее значение. Обнаружение его при отсутствии аммиака и нитритов указывает на загрязнение воды в прошлом, а в грунтовых водах – на загрязнение почвы, через которую они проходили. Контроль содержания нитратов, особенно в грунтовых водах, в настоящее время обусловлен, главным образом, их возможным токсическим действием. Исходя из этого, данный ингредиент воды рассматривается в группе веществ, оказывающих токсическое действие на организм человека.

Органические вещества, содержащиеся в природных водах, подразделяются на аутохтонные, образующиеся в водоемах за счет жизнедеятельности водных организмов и растений и их распада, и гетерохтонные, поступающие извне с атмосферными осадками, хозяйственно-бытовыми и техническими сточными водами. Химический состав их весьма сложен и разнообразен. Что касается агрегатного состояния, то они могут находиться в виде истинных растворов, коллоидных взвесей и в виде суспензий.

Разнообразие форм существования органических веществ в воде чрезвычайно затрудняет их раздельное определение. Поэтому в настоящее время об их суммарном содержании судят по разнице массы сухого остатка до и после прокаливания или, чаще всего, по количеству миллиграммов кислорода, затраченного на окисление органических веществ в 1 дм³ воды. Эту величину назвали окисляемостью воды. Существует несколько видов окисляемости в зависимости от применяемого окислителя: перманганатная, бихроматная, йодатная. Чем сильнее окислитель, тем более полным будет результат. Так, при окислении бихроматом калия окисляется до 90–95 % имеющихся органических соединений, а при использовании для этих целей марганцевокислого калия – только 40–45 %. Поэтому бихроматную окисляемость отличают от перманганатной и называют химическим потреблением кислорода (ХПК). Для бытовых сточных вод можно ориентировочно принять, что 1 мг загрязняющего органического вещества соответствует 1,2 мг/дм³ ХПК. Перманганатная окисляемость, как менее сильная, «отвечает» лишь за 25 % органики по сравнению с данными ХПК (по требуемому расходу кислорода).

Количество органических веществ в природных водах может быть самое различное. Подземные воды обычно содержат их мало (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 дм³), воды открытых водоемов – больше. В гигиенической практике для оценки качества воды хозяйственно-питьевого назначения преимущественно используется перманганатная окисляемость, тогда как бихроматная окисляемость (ХПК) применяется для контроля состава и степени очистки сточных вод. Перманганатная окисляемость грунтовых вод достигает 2–3 мг/дм³, воды поверхностных источников – 6–8 мг/дм³ кислорода.

Гигиеническое значение органических веществ зависит от их происхождения. Та часть из них, которая образуется за счет биологических процессов в самой воде, для оценки качества воды обычно большого значения не имеет. И наоборот, вещества, поступающие в воду с хозяйственно-бытовыми и производственными стоками, имеют огромное значение, так как указывают на опасность заражения воды патогенными микроорганизмами или токсическими веществами. Установлению природы органических веществ помогают осмотр водоисточника на месте и показатель цветности воды. Обнаружение высокой окисляемости при малой цветности, особенно в грунтовой воде, как правило, свидетельствует о попадании в нее органических веществ животного происхождения или промышленных стоков. Сочетание высокой окисляемости с большой цветностью воды лесисто-болотистого происхождения чаще всего связано с наличием в ней веществ растительного происхождения типа гумусовых соединений.

В настоящее время все большее распространение получает оценка органической загрязненности воды по содержанию растворенного органического углерода. Так, директива Совета Европы 98/83/ЕС включает определение общего органического углерода (ТОС) в состав показателей, применяемых для мониторинга качества питьевой воды. В России как нормативный показатель он используется пока только в целях нормирования качества бутилированной воды: для воды первой категории – не более 10 мг/л, для воды высшей категории – 5 мг/л, однако в научной практике он применяется достаточно широко.

Растворенный кислород. Источником растворенного кислорода в природных водах являются атмосфера и жизнедеятельность водных хлорофиллоносных организмов. Подземные воды часто не содержат кислорода вовсе. Степень насыщения кислородом поверхностных вод подвержена заметным колебаниям. При слабом развитии биологических и биохимических процессов она соответствует растворимости кислорода при температуре и давлении на момент исследования: 6–8 мг/л летом и 8–12 мг/л зимой.

Потребителями кислорода в природной воде являются в основном органические вещества животного происхождения, распадающиеся до простых соединений, а также некоторые микроорганизмы. Отсюда следует, что количество кислорода в воде может служить косвенным показателем степени ее загрязнения. Вода считается чистой, если в ней содержится 80–90 % кислорода от максимально возможного насыщения при данной температуре, сомнительного качества – 50–75 % и загрязненной – при наличии кислорода менее 50 % от максимального. Согласно санитарным правилам и нормам, содержание кислорода в воде в любой период года должно быть не менее 4 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч дня.

Вследствие значительных колебаний абсолютного содержания кислорода в природных водах более ценным показателем чистоты воды является степень уменьшения его содержания в течение некоторого срока хранения воды в герметизированной посуде при определенной температуре. Чем больше имеется в воде акцепторов кислорода (органических веществ, микроорганизмов), тем меньше его останется через определенный промежуток времени. На этом основании в санитарно-гигиенической практике используется показатель биохимического потребления кислорода в течение 5 или 20 суток (БПК₅ или БПК₂₀). Для его определения исследуемую воду путем энергичного встряхивания насыщают кислородом воздуха, определяют его исходное содержание и ставят в плотно закрытой стеклянной склянке на 5 или 20 суток при температуре 20 °C, после чего вновь определяют содержание кислорода.

Показатель БПК используется для характеристики процессов самоочищения водоемов, а также для расчета предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. В соответствии с санитарными правилами СанПиН 2.1.5.980–00 при выпуске сточных вод величина БПК₂₀ для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования должна быть не более 2,0 мг/л, для водоемов культурно-бытового пользования – не более 4,0 мг/л.

Соединения фосфора. Фосфор в природных водах находится в виде неорганических соединений (главным образом – иона НРО₄^2-) и в виде органических комплексов различной степени сложности (органический фосфор). Значительное количество фосфора поступает с хозяйственно-бытовыми сточными водами за счет смыва минеральных удобрений с полей. Так, с одного гектара орошаемых земель выносится 0,4–0,6 кг фосфора; со стоками ферм поступает 0,01–0,05 кг/сут на одно животное. Выпуск неочищенных или недостаточно очищенных канализационных сточных вод обеспечивает поступление в водоемы 0,003–0,006 кг фосфора от одного жителя в сутки.

Поскольку азот и фосфор относятся к истинным биогенным элементам, накопление их в поверхностных водоемах приводит к неконтролируемому приросту растительной биомассы. Происходит изменение трофического статуса водоема (эвтрофикация), ведущее к преобладанию гнилостных процессов вследствие недостатка кислорода, интенсивно поглощаемого растущими водорослями. Основную роль в эвтрофикации играет фосфор: 1 кг его в виде фосфатов при благоприятных световых условиях обеспечивает продуцирование 100 кг органических веществ, что соответствует 1–2 т водорослей.

Один из вероятных и нежелательных аспектов процесса эвтрофикации – рост синезеленых водорослей (цианобактерий), многие из которых токсичны. Выделяемые этими организмами вещества (альготоксины) относятся к группе фосфор– и серосодержащих органических соединений, т. е. к нервно-паралитическим и гепатотоксическим ядам. В целом накопление фосфора в водоисточниках приводит к ухудшению гидробиологического режима и опасности их загнивания. Для сохранения экологического благополучия водоемов содержание фосфора в сточных водах не должно превышать 0,5 мг/л.

Хлориды (т. е. собственно анионы хлора, соединенные с одним из катионов, чаще всего с натрием) широко распространены и встречаются во всех природных водах. В воду они попадают из почвы (особенно загрязненной), из осадочных и магматических пород в результате их выветривания, а также с хозяйственно-бытовыми и промышленными стоками. В связи с этим значение хлоридов для оценки качества воды двоякое. С одной стороны, как элемент минерального состава воды, они влияют на ее вкусовые свойства, с другой, – могут служить показателем возможного загрязнения воды. Санитарно-показательное значение хлоридов заключается в том, что они постоянно присутствуют в составе хозяйственно-бытовых стоков. В сумме других данных они могут иметь известное значение, особенно для оценки воды подземных источников. В этом случае колебание их количества на протяжении определенного отрезка времени (дней, недель, месяцев), тем более после выпадения осадков, указывает на подток в обследуемый источник поверхностных почвенных вод, что, как известно, делает воду ненадежной в смысле возможного загрязнения ее патогенными микроорганизмами.

Опасности для здоровья хлориды сами по себе не представляют и могут допускаться до пределов вкусовой ощутимости, а при недостатке воды – и выше, особенно в воде, используемой для приготовления пищи и выпечки хлеба. Гигиенические нормативы допускают содержание хлоридов в питьевой воде до 350 мг/л.

Водородный показатель (рН) природных вод зависит, главным образом, от диссоциации растворенных в них угольной кислоты и ее солей. В норме она колеблется от 6,5 до 8,5. На величину рН вод лесисто-болотистого происхождения большое влияние оказывает диссоциация органических кислот, содержащихся в гумусовых веществах. Некоторые из них, например фульвокислоты, могут быть весьма сильно диссоциированы (0,01 н раствор фульвокислоты имеет рН, равный 2,6) и значительно снижать рН воды (иногда до 4 и ниже).

Значительные отклонения рН от обычных величин могут происходить вследствие попадания в воду промышленных и бытовых стоков, а также загрязненных атмосферных осадков. Растворяя содержащиеся в воздухе больших городов окислы серы и азота (основные компоненты выбросов от сжигания топлива в котельных и тепловых электростанциях), вода образует ионы серной, азотистой и азотной кислот. Выпадающие кислотные дожди уже привели к снижению рН ряда скандинавских озер, способствуют повреждению памятников архитектуры, а также вымыванию из почвы и усвоению корнями растений соединений тяжелых металлов (свинец, кадмий, медь) – в кислой среде эти металлы переходят в растворимые соли.

Таким образом, величина рН до некоторой степени характеризует состав воды и степень ее загрязнения, вследствие чего необходимо всегда выявлять причины его резких изменений.

В эту группу входят минеральные вещества, наличие которых в воде желательно в определенных концентрациях. Сравнительно недавно перечень таких элементов включал кальций, магний, йод, фтор и, с определенными оговорками, группу микроэлементов (железо, медь, цинк и др.), значение которых более подробно излагалось в разделе «гигиена питания». Однако в настоящее время накопилось достаточно научных данных, заметно повышающих роль минерального состава воды как поставщика эссенциальных (обязательных) биоэлементов для обеспечения нормального обмена веществ, поддержания и укрепления здоровья людей. Не отрицая роль и значение для организма перечисленных выше основных макро-и микроэлементов, большое значение придается общей минерализации воды, содержанию в ней не только отдельных биоэлементов, но и их оптимальному соотношению.

Фтор. Из жизненно необходимых для человека микроэлементов лишь для фтора водный путь поступления является основным. Его соли хорошо растворимы и поэтому легко вымываются из почвы в воду. При содержании фтора в воде 1 мг/л, что считается наиболее оптимальной концентрацией, в организм человека поступает более 80 % этого элемента, что в 5–6 раз превышает его поступление с пищей. Поэтому содержание фтора в питьевой воде определяет его биологическое действие.

Физиолого-гигиеническое значение фтора определяется его влиянием на формирование костной ткани, в первую очередь зубной эмали: увеличивается ее прочность, кислотоустойчивость и противодействие заболеванию кариесом. Установлено, что при содержании фтора в воде менее 0,5 мг/л недостаточное его поступление в организм способствует развитию кариеса (табл. 9). Как показывает статистический анализ, более 58 % населения России используют воду с содержанием фтора менее 0,5 мг/л и 25 % – менее 0,2 мг/л. В числе наиболее неблагополучных территорий – Санкт-Петербург и Москва, Ханты-Мансийский АО, Магаданская область. Недостаток фтора обусловливает заболеваемость более 60 % детей кариесом зубов, а в республике Коми, Оренбургской области – до 90–98 %. С учетом этих данных, коррекция его содержания в питьевой воде становится необходимой. Многолетний опыт добавления в питьевую воду фтора до 1–1,5 мг/л показывает, что таким путем можно значительно снизить заболеваемость населения кариесом. Наибольший эффект достигается в детском возрасте до 6–7 лет, т. е. в период формирования постоянных зубов.

Таблица 9. Пораженность зубов кариесом у школьников на Украине (Габович Р., Минх А., 1979)

Избыточное количество фтора в воде свыше 1,5–2 мг/л также нежелательно, как и его недостаток. Длительное потребление такой воды обусловливает эндемическое заболевание флюороз, сопровождаемое деструкцией (пятнистостью) эмали и дефективностью зубов. При содержании фтора в воде 2 мг/л флюороз зубов встречается у половины населения, при концентрации 3,5 мг/л – у 90 %. Более высокое содержание иона фтора может вызвать флюороз скелета и полиневриты. Избыток фтора отмечается в ряде городов и районов Московской, Тверской, Пензенской областей, Башкирии, Мордовии. Всего в мире флюорозом страдает около 70 млн человек.

Йод. Суточная потребность взрослого человека в йоде составляет 100–200 мкг, из них основная часть поступает с пищей и лишь около 20 мкг – с водой. Тем не менее контроль обеспечения организма йодом осуществляется по его содержанию в воде, поскольку пониженное содержание йода в воде отражает его недостаток в почве, растениях и, следовательно, в продуктах питания.

Низкое поступление в организм йода нарушает синтез гормона тироксина, вызывает недостаточность функции щитовидной железы с последующим развитием зобной болезни. Показано, что длительное проживание в условиях дефицита йода способствует задержке умственного, физического и полового развития детей, вплоть до кретинизма. У 70 % таких больных развивается глухонемота.

По данным ВОЗ, на земном шаре насчитывается 200–400 млн больных эндемическим зобом. Эта патология занимает третье место после трахомы и филяриатоза. Районами зобной эндемии являются Западная Украина, Республика Беларусь (Полесье); в России – верховья Волги, Урал, Северный Кавказ, Алтай, а также долины больших сибирских рек. В настоящее время подобная эндемичность уже не столь характерна в связи с широким использованием в питании привозных продуктов. Тем не менее, по данным главного государственного санитарного врача РФ, более 65 % населения России проживает в условиях йодной недостаточности, что свидетельствует о необходимости дополнительного его поступления путем йодирования соли или питьевой воды. Оптимальным считается содержание йода в питьевой воде в пределах 40–60 мкг/дм³.

Железо и его соединения встречаются чаще в подземных водах в виде гидрокарбонатов или в составе комплексных соединений с гумусовыми веществами, что наиболее характерно для вод лесисто-болотистой местности. Железо – истинный биоэлемент, его значение для организма очень велико. Оно входит в состав гемоглобина, ферментов тканевого дыхания – цитохромов, хроматина клеточных ядер. Суточная потребность в железе взрослого мужчины составляет 10 мг, взрослой женщины – 18 мг, кормящей матери – 25 мг.

Основным поставщиком железа для человека является пища, поскольку организмом усваивается преимущественно темное железо животного происхождения (входящее в состав миоглобина мышечной ткани). С природной питьевой водой поступает всего 10–15 % его суточного потребления. Однако вследствие нерационального питания и ряда других причин среди населения нередко наблюдается недостаток поступления железа с пищевыми продуктами, подтверждением чего является весьма высокая заболеваемость гипохромной анемией, особенно у женщин. В этих условиях возрастает значение бутилированной воды (столовой, минеральной) в качестве поставщика железа для организма. С минеральной водой человек может получать до 40 % его общего потребления.

Гигиеническими нормами содержание железа в питьевой воде ограничено до 0,3 мг/л (1,0 мг/л для подземной воды). Превышение этих норм ведет к уменьшению прозрачности, появлению желто-бурой окраски и неприятного вяжущего привкуса воды, что ухудшает ее потребительские свойства. Высокое содержание железа и марганца в воде может создать условия для развития в трубопроводах железистых и марганцовистых бактерий, способных забивать, а иногда полностью закупоривать водопроводные трубы. Подобная биокоррозия является, кроме того, причиной вторичного загрязнения воды в разводящей системе труб, что вызывает значительное количество жалоб населения.

Минерализация воды характеризует общее количество растворенных в ней веществ, преимущественно – минеральных солей. Показателем минерализации является величина сухого остатка после выпаривания определенного объема воды (300–500 мл) на водяной бане с последующим его высушиванием при температуре 110 °C до постоянной массы. Вода с минерализацией до 0,2 г/л считается ультрапресной, 0,2–1,0 г/л – пресной, свыше 3 г/л – солоноватой. Количество растворенных в воде веществ оценивается также методом кондуктометрии по величине ее электрического сопротивления. На практике чаще определяется обратная величина – удельная электропроводность, измеряемая в сименсах на сантиметр (См см^-1). Для большинства вод поверхностных источников в зависимости от их минерализации ее величина составляет от 2 • 10^-4 до 1 • 10^-2 См • см^-1. Директива Совета Европы устанавливает для питьевой воды желательную величину электропроводности 2500 мкСм • см^-1. В России этот показатель для воды хозяйственно-питьевого назначения не нормируется, но он очень важен для определения качества воды в теплотехнике. Для заполнения котлов требуется вода с удельной электропроводностью не выше 2,3 мкСм • см^-1 (2,3 • 10^-6 См • см^-1).

Минеральный состав воды имеет большое значение для поддержания и укрепления здоровья. По данным различных исследователей, 20–50 % суммарного потребления минеральных солей приходится на долю питьевой воды, причем этот путь поступления более эффективен, чем поступление с пищей, поскольку из воды ионизированные минеральные компоненты лучше всасываются. Давно было замечено, что длительное потребление маломинерализованной воды неблагоприятно сказывается на состоянии организма. Еще Гиппократ писал, что воду из снега и льда и подобные воды следует признать самыми дурными для какого бы ни было употребления. При пониженном солесодержании питьевой воды наблюдается перераспределение воды в организме, напряжение механизмов регуляции водно-солевого гомеостаза, нарушение кислотно-щелочного равновесия, снижение осмотической стойкости эритроцитов, развитие различных функциональных сдвигов. В основе этих нарушений лежит повышенный выброс натрия в кровь и перераспределение воды между вне– и внутриклеточной жидкостями. Доказана важная роль минерального состава воды, особенно микроэлементов, в поддержании иммунитета, повышении устойчивости организма к заболеваниям. Поэтому большинство гигиенистов, начиная с А. П. Доброславина и Ф. Ф. Эрисмана, считают желательной минерализацию питьевой воды в пределах 500–1000 мг/л. Допустимым нижним пределом минерализации воды считается 100 мг/л.

Особенно заметную роль в физиологических процессах играют кальций и магний, являющиеся основными компонентами жесткости воды. Установлено, что с водой человек может получать до 20 % магния и до 30 % кальция. Подсчитано, что жители регионов с маломинерализованной мягкой водой недополучают 3–5 кг кальция и магния в течение жизни. При этом организм поддерживает физиологический уровень этих элементов за счет истощения собственных резервов, в первую очередь – костной ткани. Длительное употребление мягкой воды расценивается как самостоятельный фактор риска, способствуя развитию ряда хронических заболеваний: рахит, остеопороз, кариес, сердечно-сосудистые заболевания, патология беременности и др. У людей, длительно употребляющих воду с дефицитом солей кальция, отмечается удлинение сроков консолидации костной ткани при переломах, а при дефиците солей магния – нарушение обменных процессов в миокарде. В то же время избыток кальция и повышенная жесткость подземных источников (отдельные регионы Поволжья, Калмыкии) увеличивают риск развития мочекаменной болезни, приводят к нарушению водно-солевого обмена, замедлению роста скелета у детей.

Все изложенное дало основание для установления нового критерия оценки качества воды – ее физиологической полноценности, которая определяется по минимальному содержанию следующих основных компонентов: общее солесодержание, жесткость, щелочность, содержание кальция, магния, фтора, йода. Этот список постепенно дополняется по мере уточнения состава и роли эссенциальных элементов. Исходя из предположения, что для обеспечения физиологической потребности 30–50 % минеральных веществ должны поступать в организм с водой, за ее минимально необходимый солевой состав принимается: общая минерализация -100 мг/л, общая жесткость – 1,5° (мг-экв/л), содержание магния -10 мг/л, фтора – 0,5 мг/л, йода – 10 мкг/л. В качестве оптимального рекомендуется следующий минеральный состав воды: общая минерализация – 400 мг/л, общая жесткость – 4,6° (мг-экв/л), содержание кальция – 50 мг/л, магния – 24 мг/л, фтора – 0,7–1,0 мг/л, йода – 40–60 мкг/л.

Следует отметить, что как элемент нормирования названый критерий физиологической полноценности не является всеобщим и универсальным и в настоящее время используется только для нормирования качества бутилированной воды. В централизованном водоснабжении он не применяется, поскольку не может охватить все разнообразие климатических, бытовых и других особенностей, влияющих на потребность в тех или иных компонентах состава воды. Тем не менее приведенный минимальный набор минерального состава воды, который должен соблюдаться для обеспечения нормального обмена веществ в организме человека, заслуживает самого серьезного внимания.