Показатели, характеризующие эпидемическую безопасность воды

Показатели, характеризующие эпидемическую безопасность воды. Эта группа показателей делится на 3 подгруппы: санитарно-микробиологические, санитарно-паразитологические и санитарно-химические. Они дополняют друг друга, и между ними существует тесная связь. В случае загрязнения воды жидкими и твердыми бытовыми отходами, сточными водами, экскрементами животных и птиц изменяются показатели во всех 3 подгруппах.

Санитарно-микробиологические показатели эпидемической безопасности воды. Критерием безопасности воды в эпидемическом отношении является отсутствие патогенных микроорганизмов — возбудителей инфекционных болезней. Однако даже при современных достижениях микробиологической техники исследование воды на наличие патогенных микроорганизмов — достаточно продолжительный, сложный и трудоемкий процесс. Поэтому такие исследования проводятся не массово, а только в случае неблагоприятной эпидемической ситуации (эпидосложнений), например, при вспышках инфекционных болезней, если есть подозрение на водный путь передачи. В других случаях эпидемическую безопасность воды оценивают путем косвенной индикации возможного присутствия возбудителя. Для этого в санитарной практике широко используют два косвенных санитарно-микробиологических показателя — общее микробное число и содержание санитарно-показательных микроорганизмов.

Одним из первых косвенных показателей опасного для здоровья бактериального загрязнения воды был предложен уровень общего количества бактерий (сапрофитов). Многочисленные наблюдения за поверхностными источниками водоснабжения, в которые попали сточные воды населенных пунктов, подтвердили, что существует прямая связь между количеством сапрофитов и степенью бактериального загрязнения. Доказано, что большое количество этих бактерий (сапрофитов) в воде обычно свидетельствует о том, что вода вступила в контакт с загрязнениями, которые могли содержать и патогенные микроорганизмы. При этом считают, что чем больше загрязнена вода сапрофитами, тем выше ее эпидемическая опасность.

К косвенным показателям бактериального загрязнения воды относится общее микробное число, то есть общее количество колоний, вырастающих в течение 24 ч при температуре 37 °С при посеве 1 мл воды на 1,5% мясопеп-тонный агар.

Общее микробное число для незагрязненных артезианских вод не превышает 20—30, для незагрязненных шахтных колодцев — 300—400, для чистых открытых водоемов — 1000—1500, для водопроводной воды в случае эффективного ее обеззараживания — 100 колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл. Повышение его может свидетельствовать о высокой возможности наличия в воде патогенных микроорганизмов.

Первые попытки научно обосновать общее микробное число питьевой воды принадлежат Р. Коху. Принимая участие в ликвидации крупной эпидемии холеры в Гамбурге, Роберт Кох установил факт отсутствия вспышки холеры в расположенном неподалеку Альтоне. Он связал этот факт с очисткой речной воды на альтонском водопроводе путем медленной фильтрации. Результаты многочисленных бактериологических исследований, проведенных Р. Кохом, свидетельствуют о том, что вода альтонского водопровода содержала не более 10 сапрофитов в 1 мл. В воде гамбургского водопровода было обнаружено значительно больше микроорганизмов. На этом основании Р. Кох сделал вывод, вода, в которой содержится не более 100 сапрофитов в 1 мл, не содержит патогенных микроорганизмов (в данном случае холерных вибрионов). Уверенности в достоверности результатов своих наблюдений Р. Коху придал тот факт, что они охватили сотни тысяч людей. Дальнейшими исследованиями было подтверждено: питьевая вода безопасна в эпидемическом отношении, если микробное число не превышает 100 в 1 мл. Этот показатель был принят в стандартах многих стран, в том числе в Украине. Российским стандартом на питьевую воду (СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества") предусмотрен показатель микробного числа не более 50 в 1 мл.

Очень важным является обнаружение в воде бактерий группы кишечной палочки (БГКП), которые находятся в испражнениях человека и животных.

К группе кишечной палочки принадлежат бактерии родов Escherichia, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter и другие представители семейства Enterobacte-riaceae, то есть грамотрицательные палочки, которые не образуют спор и капсул, сбраживают глюкозу и лактозу с образованием кислоты и газа при температуре 37 °С в течение 24—48 ч и не обладают оксидазной активностью '. Селективным для БГКП является питательная среда Эндо 2. На ней БГКП растут в виде темно-красных колоний с металлическим блеском (Е. coli), красных без блеска, розовых или прозрачных с красным центром или краями колоний.

Наличие БГКП в воде свидетельствует о бывшем фекальном загрязнении и соответственно — о возможной контаминации воды патогенными микроор-ганизмами кишечной группы. Количественно наличие БГКП характеризуется двумя показателями: индексом БГКП и титром БГКП. Индекс БГКП (коли-ин-декс) — это количество бактерий группы кишечных палочек в 1 л воды, титр БГКП (коли-титр) — это наименьшее количество исследуемой воды (в миллилитрах), в которой обнаруживается хотя бы одна БГКП.

В зависимости от цели и объекта исследования к санитарно-показательным БГКП предъявляют разные требования.

При исследованиях воды, предназначенной для непосредственного употребления потребителями, которая должна быть эпидемически безопасной, необходимо гарантировать полное отсутствие патогенных микроорганизмов, и поэтому следует как можно полнее учесть наличие всех представителей БГКП. Поэтому во время исследований воды, которая должна быть эпидемически безопасной по своей природе или стала такой после обеззараживания, учитывают БГКП, которые сбраживают глюкозу и лактозу или только глюкозу до кислоты и газа при температуре 37 °С и не обладают оксидазной активностью3. Так определяют коли-индекс и коли-титр водопроводной воды, воды после обеззараживания (хлорирование, озонирование), артезианской и межпластовой ненапорной воды, колодезной воды.

Многолетний опыт свидетельствует, что вода безопасна в эпидемическом отношении, если ее коли-индекс не превышает 3 (коли-титр не менее 300). При таком коли-индексе не зарегистрировано ни одного случая водной эпидемии, что можно объяснить таким образом. Доказано, что в фекалиях больных кишечными инфекциями соотношение патогенных микроорганизмов и кишечных палочек составляет 1:10. В сточных водах и воде открытых водоемов это соотношение составляет 1:100—1:1000, т. е. отклоняется в сторону увеличения более стойких в окружающей среде БГКП. При коли-индексе 3 с физиологической суточной нормой воды 3 л в организм человека теоретически может поступить лишь 9 БГКП. В таком случае при соотношении между патогенными микроорганизмами и кишечной палочкой (1:10) попадание в организм хотя бы одного возбудителя кишечных инфекций почти невозможно.

Водные микроорганизмы семейства Pseudomonadoceae отличаются от БГКП тем, что не сбраживают лактозу и в оксидазном тесте являются положительными.

Среда Эндо содержит агар, лактозу, натрия сульфит и основной фуксин; pH среды 7,4.

БГКП, которые сбраживают лактозу до кислоты и газа при температуре 37 °С за 24 ч, называют коли-формными бактериями.

Кроме того, для каждого патогенного микроорганизма существует инфицирующая доза, т. е. то наименьшее количество возбудителей данного штамма, которое способно вызвать инфекционный процесс в организме человека. В опытах на волонтерах установлено, что для сальмонелл брюшного тифа она составляет 105, для холерного вибриона — 106—10й, для энтеропатогенных кишечных палочек (Е. coli 0124) — 108, шигелл дизентерии —10—100 бактерий, т. е. попадание в организм человека лишь одного возбудителя кишечной инфекции в большинстве случаев не способно привести к развитию инфекционного заболевания.

Таким образом, питьевая вода должна иметь коли-индекс не выше 3, что и отражено в стандартах многих стран, в том числе и в Украине. Российским стандартом на питьевую воду (СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества") предусмотрен более жесткий норматив: общие ко-ли-формные бактерии не должны обнаруживаться в 100 мл воды (при определении проводят трехкратное исследование по 100 мл отобранной пробы воды).

Для оценки возможности и уровня фекального загрязнения воды открытых водоемов, случайного вторичного загрязнения водопроводной воды (в сети или водоразборной колонке), особенно при неблагоприятной эпидемической ситуации, а также для характеристики уровня загрязнения хозяйственно-бытовых сточных вод и почвы определяют содержание БГКП, которые способны сбраживать глюкозу и лактозу при повышенной температуре (43—44 °С) за 24 ч. Их называют термотолерантными кишечными палочками. БГКП, которые способны сбраживать глюкозу и лактозу или только глюкозу до кислоты и газа при температуре 43—44,5 °С за 24 ч, свидетельствуют о неопределяемом во времени фекальном загрязнении. Показателями свежего фекального загрязнения является БГКП, которые сбраживают лактозу до кислоты и газа при температуре 43—44,5 °С за 24 ч1.

Санитарно-химические показатели эпидемической безопасности воды свидетельствуют прежде всего о наличии в воде органических веществ и продуктов их разрушения. Органические вещества, являющиеся природными продуктами жизнедеятельности теплокровных животных и человека, это субстраты существования как сапрофитов кожи и слизистых оболочек, так и патогенных микроорганизмов. Поэтому повышенные уровни органического загрязнения воды опосредованно свидетельствуют о возможности ее эпидемической опасности.

Перманганатная окисляемость — это количество кислорода (в миллиграммах), которое необходимо для химического окисления легкоокисляющих-ся органических и неорганических веществ (солей двухвалентного железа, сероводорода, аммонийных солей, нитритов и т. д.), содержащихся віл воды. Окислителем при определении этого показателя является перманганат калия, чем и обусловлено название показателя.

Наименьшую перманганатную окисляемость имеет артезианская вода — до 2 мг 02 на 1 л. С повышением интенсивности окрашивания воды перманганатная окисляемость возрастает. В грунтовых водах этот показатель достигает 2—4 мг 02 на 1 л, в воде открытых водоемов может быть 5—8 мг 02 на 1 л и более. Повышение перманганатной окисляемости воды выше названных величин свидетельствует о возможном загрязнении источника воды легкоокисляю-щимися веществами минерального или органического происхождения.

Выделяют также бихроматную окисляемость, или химическое потребление кислорода (ХПК). ХПК — это количество кислорода (в миллиграммах), необходимое для химического окисления всех органических и неорганических восстановителей, которые содержатся віл воды. Окислителем при определении этого показателя является калия бихромат. Чистые подземные воды имеют ХПК в пределах 3—5 мг/л, поверхностные — 10—15 мг/л.

Биохимическое потребление кислорода (ВПК)— это количество кислорода (в миллиграммах), необходимое для биохимического окисления (за счет жизнедеятельности микроорганизмов) органических веществ, которые содержатся в 1 л воды, при температуре 20 °С на протяжении 5 сут (БПК5), или 20 сут (БПК20). БПК20 еще называется полной БПК (БПКП0Л).

Чем более загрязнена вода органическими веществами, тем выше ее БПК. ; БПК5 в воде очень чистых водоемов меньше 2 мг 02/л, в воде относительно чистых водоемов — 2—4 мг 02/л (БПК20 3—6 мг 02/л), в воде загрязненных водоемов — свыше 4 мг 02/л (БПК20 свыше 6 мг 02/л).

Растворенный кислород. Под растворенным кислородом воды подразумевают количество кислорода, содержащееся в 1 л воды. Определение показателя растворенного в воде кислорода имеет значение для характеристики санитарного режима открытых водоемов. Кислород воздуха диффундирует в воду и растворяется в ней. Некоторое количество кислорода образуется вследствие жизнедеятельности хлорофильных водорослей. Количество кислорода, которое может раствориться в воде, увеличивается с возрастанием атмосферного давления и снижением температуры.

Наряду с обогащением воды кислородом, он расходуется на биохимическое окисление органических веществ, находящихся в воде, то есть на процессы самоочищения водоема, а также на дыхание аэробных гидробионтов, в частности рыб. Чтобы не нарушались процессы самоочищения, не гибли гидробион-ты, содержание кислорода в воде водоема должно быть не менее 4 мг/л. При попадании в водоем сточных вод, содержащих большое количество органических веществ, растворенный кислород расходуется на их окисление. То есть в случае загрязнения воды органическими веществами значительно повышается БПК и уменьшается содержание растворенного кислорода. К уменьшению содержания растворенного кислорода приводит также бурное развитие водорослей с дальнейшим их отмиранием, что наблюдается при эвтрофикации водоемов вследствие чрезмерного поступления биогенных веществ, в частности компонентов минеральных удобрений в составе поверхностного стока с сельскохозяйственных угодий. Таким образом, в загрязненных водоемах уровень насыщения воды кислородом ниже, чем в чистых.

Хлориды относятся к химико-органолептическим показателям качества воды. В то же время, принимая во внимание большое количество хлоридов в моче и поте человека и животных и, как следствие, в хозяйственно-бытовых сточных водах, жидких бытовых отходах, сточных водах животноводческих и птицеводческих комплексов, поверхностных стоках с пастбищ и т. п., их содержание также используют как косвенный санитарно-химическии показатель эпидемической безопасности воды. Кроме того, хлориды могут поступать в водоемы со сточными водами промышленных предприятий, например металлургических, т. е. не иметь ничего общего с возможным одновременным органическим и бактериальным загрязнением. Для оценки происхождения хлоридов следует учитывать характер водного источника, их содержание в воде соседних однотипных водных источников, а также другие показатели загрязнения воды. Какое-либо изменение концентрации хлоридов, особенно в воде подземных источников, может свидетельствовать об их загрязнении.

Азот аммонийных солей, нитритов, нитратов. Источником азота в природных водах являются разложившиеся белковые остатки, трупы животных, моча, фекалии. В результате процессов самоочищения водоема сложные азотсодержащие белковые соединения и мочевина минерализуются с образованием аммонийных солей, которые в дальнейшем окисляются сначала до нитритов и, наконец, — до нитратов. Также происходит и самоочищение водоема от органических азотсодержащих загрязняющих веществ, попадающих в водоем в составе различных сточных вод и поверхностного стока.

В чистых природных водах поверхностных и подземных водоемов содержание азота аммонийных солей находится в пределах 0,01—0,1 мг/л. Нитриты как промежуточный продукт дальнейшего химического окисления аммонийных солей содержатся в природной воде в очень незначительных количествах — 0,001—0,002 мг/л. Если их концентрация превышает 0,005 мг/л, то это является важным признаком загрязнения источника.

Нитраты являются конечным продуктом окисления аммонийных солей. Наличие их в воде при отсутствии аммиака и нитритов свидетельствует о сравнительно давнем попадании в воду азотсодержащих веществ, которые успели минерализоваться. В чистой природной воде содержание азота нитратов не превышает 1—2 мг/л. В грунтовых водах может наблюдаться высокое содержание нитратов вследствие их миграции из почвы в случае ее органического загрязнения. Интенсивное использование азотных удобрений также приводит к повышению содержания нитратов в грунтовых водах. Необходимо учитывать, что в глубоких подземных водах могут происходить процессы восстановления нитратов до нитритов и аммонийных солей.

Появление данных соединений в воде может свидетельствовать о загрязнении источника и о том, что одновременно с этими веществами в воду могли попасть патогенные микроорганизмы. Именно поэтому аммонийные соли, нитриты и нитраты считают косвенными санитарно-химическими показателями эпидемической безопасности воды.

Завершая рассмотрение показателей этой подгруппы, следует еще раз подчеркнуть, что в отдельных случаях изменение каждого санитарно-химическо-го показателя может иметь другую природу, не связанную с антропогенным (техногенным) загрязнением воды. Например, повышение БПК может обусловливаться органическими веществами растительного происхождения в результате отмирания водорослей. Очевидно, признать воду загрязненной можно лишь при таких условиях: 1) в воде повышаются не один, а несколько санитар-но-химических показателей (исключение составляет растворенный кислород, содержание которого при загрязнении снижается); 2) в воде одновременно с изменениями санитарно-химических показателей обнаружено повышение микробного числа и индекса БГКП; 3) возможность загрязнения подтверждается данными санитарного обследования.

Стандартизация качества питьевой водопроводной воды. Научное обоснование гигиенических требований и нормативов качества питьевой воды является основанием для разработки и утверждения официальных нормативных документов (государственных стандартов, санитарных правил и норм), внедрение которых в практику водоснабжения населения является одним из важнейших профилактических мероприятий. Стандартизация качества питьевой воды имеет глубокие исторические корни. Основания для признания воды безопасной для здоровья населения изменялись с накоплением знаний, особенно в сфере медицины и биологии. На протяжении столетий был пройден сложный путь от простой органолептической оценки по внешним признакам до разработки современных гигиенических принципов нормирования и стандартов качества питьевой воды.

Одними из первых стандартов качества питьевой водопроводной воды в мире были принятый в 1914 г. в США федеральный стандарт качества воды и нормы состава питьевой воды, разработанные Медицинским советом в России в 1916 г. Стандарты качества питьевой воды в СССР систематически (1937, 1939, 1945, 1954, 1973, 1982 гг.) пересматривались. Первый Международный стандарт качества питьевой воды был разработан экспертами ВОЗ в 1958 г., а Европейский стандарт — в 1961 г. В период 1978—1982 гг. на смену Международному и Европейскому стандартам под эгидой ВОЗ было разработано "Руководство по контролю качества питьевой воды", пересмотренное в 1994 г. Нормативы, приведенные в "Руководстве...", носят рекомендательный характер и используются в качестве ориентира при разработке национальных стандартов во многих странах мира.

Последним стандартом, регламентирующим качество питьевой воды в СССР, был ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством". В настоящее время в России, Украине и других странах СНГ разработаны и утверждены новые национальные стандарты, учитывающие рекомендации ВОЗ и современные данные о влиянии отдельных ингредиентов питьевой воды на здоровье населения.

Сравнительная характеристика показателей качества питьевой воды по различным стандартам приведена в табл. 4—8.

Современные санитарные правила и нормы1 (далее — СанПиН) регламентируют гигиенические требования к качеству питьевой воды, подаваемой централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения и предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья и производства пищевых продуктов, их хранения и торговли, а также для производства продукции, требующей применения воды питьевого качества, независимо от типа источника водоснабжения (поверхностный, подземный), системы обработки воды на водопроводной станции и количества потребителей. Этим гигиеническим требованиям должна соответствовать вода перед поступлением в водораспределительную сеть, а также в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети, т. е. питьевая водопроводная вода, которую население будет брать или из кранов в помещениях жилых и общественных зданий, или из уличных водоразборных устройств (колонок).

В СанПиН по сравнению с ГОСТом 2874-82 увеличено количество показателей, по которым контролируется качество питьевой воды. Расширен перечень микробиологических показателей эпидемиологической безопасности за счет количества термотолерантных колиформных бактерий, спор сульфитре-дуцирующих клостридий и коли-фагов (см. табл. 4). В случае их обнаружения в повторно взятых пробах воды, а также по эпидемиологическим показаниям проводятся исследования по определению патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов, обязательным является определение паразитологи-ческих показателей, в частности цист лямблий (см. табл. 4).

Введены новые показатели безвредности воды по химическому составу (см. табл. 5): интегральные (окисляемость перманганатная, общий органический углерод), а также содержание в питьевой воде бария, бора, кадмия, никеля, ртути, хрома, цианидов, пестицидов (суммарно, а также отдельных веществ с учетом конкретной ситуации).

В перечень токсикологических показателей безвредности химического состава питьевой воды введены тригалометаны (ТГМ), самым опасным среди которых является хлороформ. В 1994 г. Международными нормами рекомендовано предельное содержание в воде суммы ТГМ на уровне 0,2 мг/л и хлороформа — на уровне 0,03 мг/л. По данным экспертов ВОЗ, ежедневное употребление 2 л такой воды на протяжении 70 лет жизни может привести к возникновению одного дополнительного случая новообразования на 100 тыс. лиц. Определение ТГМ является обязательным при обеззараживании воды хлором. Согласно требованиям ВОЗ, соблюдение нормативов содержания ТГМ не должно быть достигнуто за счет ухудшения обеззараживания.

Расширен перечень подлежащих контролю химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения. Кроме остаточного, свободного и связанного хлора, остаточного озона, по-лиакриламида и полифосфатов предусматривается определение хлороформа (при хлорировании воды), формальдегида (при озонировании), активированной кремнекислоты, остаточных количеств алюминия, — железосодержащих коагулянтов.

Предусматривает ежечасный контроль за остаточными количествами дез-инфектантов в воде в процессе ее обеззараживания на водопроводной станции. Концентрация должна составлять: остаточного свободного хлора — в пределах 0,3—0,5 мг/л при продолжительности контакта не менее 30 мин, остаточного связанного хлора — в пределах 0,8—1,2 мг/л при продолжительности контакта не менее 60 мин. При одновременном присутствии в воде свободного и связанного хлора их общая концентрация не должна превышать 1,2 мг/л. Содержание остаточного озона должно быть в пределах 0,1—0,3 мг/л при продолжительности контакта не менее 12 мин.

Внесены изменения в группу органолептических показателей: предложены новые единицы измерения, введен показатель содержания фенолов (феноль-ный индекс), нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (табл. 6).

Вода не должна содержать не обозначенных в табл. 5 и 6 токсичных соединений и химических веществ, способных изменять ее органолептические свойства, в концентрациях, превышающих предел стандартного аналитического метода определения. Кроме того, принимая во внимание достаточно разнообразный природный состав воды в источниках водоснабжения разных регионов, для водопроводов, где не предусмотрена специальная обработка воды, допускают более мягкие нормативы цветности, мутности, общей минерализации, жесткости, содержания железа, марганца, сульфатов и хлоридов, указанные в скобках (см. табл. 6). Вопросы относительно применения таких нормативов с учетом конкретной ситуации решает только Главный государственный санитарный врач в ответ на запрос регионов.

Впервые в самостоятельную группу выделены показатели радиационной безопасности (см. табл. 7). Идентификация присутствующих в воде радионуклидов и измерение их индивидуальной концентрации проводят при превышении нормативов общей активности. Оценку обнаруженных концентраций проводится в соответствии с требованиями норм радиационной безопасности. Так, допустимые уровни содержания радионуклидов 137Cs и 90Sr в питьевой воде не должны превышать 2 Бк/л каждый.

Показатели физиологической полноценности минерального состава питьевой воды (см. табл. 8), характеризующие адекватность минерального состава биологическим потребностям организма человека, основываются на целесообразности учета не только максимально допустимых, но и минимально необходимых уровней ряда биогенных элементов.

Учитывая необходимость при подозрении на загрязнение воды неизвестными токсическими соединениями в достаточно сжатые сроки установить степень ее токсичности, предусмотрено применение метода биотестирования с использованием дафний, инфузорий или других тест-объектов с дальнейшим расчетом индекса токсичности воды (не должен превышать 50%).