Марганец принадлежит к эссенциальным микроэлементам, поскольку он входит в состав многих ферментов, гомонов и витаминов, которые влияют на процессы роста, кровообразования, формирование иммунитета и размножение. Впитывание марганца, который поступает в организм с питьевой водой, незначительно вследствие гидролиза его солей с образованием труднорастворимых соединений. Согласно с данными ВООЗ, содержание марганца в питьевой воде до 0,5 мг/л не вредит здоровью человека. Однако вода с таким количеством марганца имеет металлический привкус и во время стирки окрашивает ткани.
Медь. Качества меди в питьевой воде зависят от величины pH, концентрации в ней карбонатов, хлоридов и сульфатов. В организме медь принимает участие в образовании эритроцитов, освобождении тканевого железа и развитии скелета, центральной нервной системы и соединительных тканей. Благодаря наявности гомеостатического механизма регуляции содержания меди в организме человека она не накопляется. В малых концентрациях медь придает воде неприятный вяжущий привкус, что и лимитирует ее содержание в воде.
Цинк. Содержание цинка в питьевой воде обычно не превышает 0,01 мг/л в поверхностных и 0,05 мг/л – в грунтовых водах. Однако в водопроводной воде его содержание может увеличиваться до 2 мг/л за счет вымывания из оцинкованных труб. Цинк является незаменимым микроэлементом, поскольку входит в состав жизненно необходимых витаминов и ферментов. При повышенном содержании его в воде он также изменяет ее органолептические качества. Металлический привкус не ощущается до содержания его в воде в количестве 5 мг/л.
Сухой остаток и жесткость воды. Величина сухого остатка не влияет на вкусовые качества питьевой воды. Население может без риска употреблять воду с сухим остатком до 1000 мг/л. Однако вода с низким содержанием сухого остатка может быть негодной вследствие отсутствия вкуса. Питьевая вода с повышенной жесткостью (высоким содержанием солей кальция и магния) отрицательно влияет на сердечно-сосудистую систему. При потреблении такой воды часто возникают мочекаменные заболевания.
Взвеси. Эти вещества, прежде всего, влияют на органолептические свойства воды. Кроме того, они способствуют сорбции вирусов на частичках глины и перенесению их течением воды. Вирусы, попадающие в организм со взвешенными частичками, негативно влияют на эпидемиологическую безопасность.
Асбест поступает в природные воды в результате растворения асбестосодержащих минералов и руд и сброса промышленных стоков. С помощью обычных песчаных фильтров удаляют до 90 % волокон асбеста из воды питьевого назначения. Считается, что все виды асбеста способны вызывать асбестоз. От 14 до 50 % страдающих асбестозом умирают от бронхиальной карциномы.
Рассмотрим гигиеническую характеристику неорганических веществ техногенного происхождения, которые могут попасть в источники питьевой воды в больших количествах (кадмий, хром, никель, ртуть и т. д.).
Кадмий. В природных водах содержание кадмия обычно невелико и составляет 0,05 – 1 мкг/л, но в кадмиевых геохимических провинциях достигает 10 мкг/л. Источником повышенного содержания кадмия являются промышленные сточные воды и отходы, вследствие чего его содержание в некоторых случаях увеличивается до 0,2 – 4 мг/л. Кадмий - очень токсический элемент. Токсичность кадмия при концентрации в воде около десятка микрограммов на 1 л выявляется в виде тяжелого поражения почек и связанной с этим гипертонической болезнью.
Хром. В результате загрязнения природных вод промышленными сточными водами в некоторых случаях в них наблюдается повышенное содержание хрома. Основной источник загрязнения – сточные воды гальванического производства, текстильной промышленности и выплавка специальных сплавов.
Считают что, токсические качества присущи соединениям хрома (VI). Неблагоприятные последствия попадения хрома в организм связаны с поражениями почек и печени. Хром также обуславливает возникновение язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Хрому также присущи канцерогенный и мутагенный эффекты. Соединения хрома (VI) в дозах до 10 мг/кг массы тела обуславливают у человека некрозы печени, нефрит и смерть. Меньшие его концентрации приводят к раздражению слизистой оболочки пищеварительного канала.
Никель. Содержание никеля в поверхностных водах достигает 1 мг/л, а в некоторых подземных – до 0,13 мг/л. поступление никеля возможно со сточными водами металлургической, машиностроительной и химической промышленности. Концентрация его в таких водах колеблется от 0,01 до 274 мг/л. В случае избыточного поступления никеля в организм человека нарушаются биохимические процессы на клеточном и субклеточном уровнях.
Ртуть. В загрязненных водных объектах концентрация ртути колеблется в границах 0,01 – 0,5 мкг/л. В реках, загрязненных сточными водами, содержание ее составляет сотни и тысячи микрограммов в 1 л. При обычных условиях с питьевой водой поступает не более 15 % поглощенной организмом ртути. Она очень токсична и аккумулятивна. Неорганические соединения ртути накопляются в почках. Так, метилртуть быстро появляется в крови, где 80 – 90 % ее связывается с красными кровяными тельцами. Соли ртути выводятся из организма почками, печенью, слизистой оболочкой желудка, потовыми и слюнными железами, а также с молоком, но наиважнейший путь выведения – с мочой и фекалиями.
Отравление ртутью преимущественно выявляется в форме неврологических и почечных нарушений.
Цианины – соединения, которые содержат ионы CN¯. Техногенными источниками поступления цианинов в окружающую среду является производство кокса, полимеров, гальваническое производство и производство благородных металлов.
Во время хлорирования питьевой воды до уровней свободного остаточного хлора при нейтральных и щелочных условиях концентрация цианинов в очищенной воде уменьшается до очень низких значений. Хлорирование воды при pH > 8,5 приводит к превращению цианинов в безвредные цианаты, которые разлагаются до углекислого газа и газоватого азота.
Одноразовая доза цианина 50 – 60 мг обычно для человека летальна. Действие цианина на уровне 2,9 – 4,7 мг в сутки не считается вредным для человека благодаря высокой эффективности систем детоксикации в организме человека. Действие более высоких доз может быть смертельным. Допустимая суточная доза для человека составляет 8,4 мг.
Органические вещества. Следует указать, на то, что органические вещества природного происхождения – гуматы, амины, и другие вещества – негативно влияют на органолептические свойства воды.
Значительную угрозу для здоровья человека благодаря выраженной токсичности и аккумулятивности составляют пестициды, полиароматические углеводы, тригалометаны.
Пестициды. К пестицидам, которые попадают в воду, относятся хлорированные углеводороды и их производные, грунтовые инсектициды, пестициды, легко вымывающиеся из грунтов, а также пестициды, которые регулярно попадают в системы водообеспечения для борьбы с переносчиками заболеваний. Это преимущественно хлорорганические соединения. Микроколичества хлорорганических пестицидов в водной среде накопляются в различных звеньях пищевой цепи. Так, ДДТ может аккумулироваться в рыбе в концентрациях, что в 10 000 раз больше, чем в воде, в которой они существуют.
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). К ПАУ принадлежит большая группа органических соединений, в молекулах которых содержатся два или больше бензольных колец. ПАУ могут синтезироваться некоторыми бактериями, водорослями и высшими растениями. Однако гигиенически значимые количества их поступают в окружающую среду с продуктами неполного сгорания органического топлива, побочными и промежуточными продуктами органического синтеза. ПАУ малорастворимы в воде, но наблюдается значительная сорбционная способность их глинами и другими донными отложениями, что обуславливает накопление этих соединений в воде в большом количестве.
ПАУ вызывают поражение кожи и ее сальных желез, костного мозга и лимфатической системы.
Тригалометаны. Во время хлорирования воды образуется большое количество галогеносодержащих соединений, количество и качественный состав которых зависит от содержания в природных водах гуминовых и фульвокислот, фенолов и т. д. Тригалометаны имеют высокую биологическую активность. Их действие выявляется в образовании злокачественных опухолей, возникновения генетических заболеваний и т. д. В случае длительного употребления воды с содержание тригалометанов возникают опухолеподобные заболевания.
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) широко применяются в промышленности и быту. Поэтому значительное их количество попадает в водоем со сточными водами. Большая поверхностная активность этих веществ способствует их миграции через водоупоры, что приводит к загрязнению подземных вод. СПАВ малотоксичны, но в организме человека может способствовать проникновению сквозь биологические мембраны малорастворимых высокотоксических или канцерогенных ПАУ. Но главный признак неблагоприятного действия, СПАВ на питьевую воду – это ухудшение ее органолептических качеств, например придание неспецифического привкуса и вспенивание. Наявность СПАВ в воде водного объекта, приводит к интенсивному развитию микрофлоры, что тормозит способность водоема к самоочищению.
Нефтепродукты попадают в водоем со сточными водами. Нефть – сложная смесь ароматических и полициклических углеводородов. Нефтепродукты могут попадать в донные отложения или пребывать в толще воды в виде эмульсии, растворяться в ней и образовывать на поверхности характерную пленку. Достаточно выраженным признаком наявности нефтепродуктов является неблагоприятное влияние на органолептические показатели воды: появление специфического запаха и радужных пятен на поверхности. Токсическое действие нефтепродуктов в тех концентрациях, в которых они встречаются в природной воде, незначительно.