Питьевая вода

Основным источником питьевой воды является природная вода, которую очищают и обеззараживают муниципальные службы, осуществляя все этапы водоподготовки и водоочистки, необходимые для получения сначала технической, а затем водопроводной воды. В России основными источниками выступают водохранилища, реки, озёра. Доля подземных вод невелика. В целом источники следующие^[2]:

• дождевая и талая вода;
• подземные источники (колодцы, артезианские скважины, родники и т. д.^[3][4]);
• водозабор из водохранилищ, рек, озёр и т. п.^[5];
• опреснители;
• вода из айсбергов^[6].

Вода делится на артезианскую, питьевую, минеральную, очищенную, газированную, ключевую и воду из скважины^[7][8].

Поверхностные источники включают воды, находящиеся на поверхности земли или в близких к ней слоях.

Реки — один из основных источников питьевой воды во многих регионах мира. В России основными реками, служащими источниками водоснабжения, являются Волга, Обь, Енисей, Амур и другие крупные реки^[9].

Преимущества:

• Большой объём воды
• Относительно доступны для забора
• Возобновляемый источник

Недостатки:

• Подвержены загрязнению
• Требуют интенсивной обработки и дезинфекции
• Зависят от сезонных колебаний уровня воды
• Могут содержать органические загрязнители

Озёра — естественные водоёмы, которые часто используются как источники питьевой воды. Примеры крупных озёр, используемых для водоснабжения: Ладожское озеро, Онежское озеро, Байкал (в России).

Преимущества:

• Более стабильный уровень воды, чем в реках
• Меньше подвержены сезонным колебаниям
• Вода часто более чистая, чем в реках

Недостатки:

• Ограниченный объём
• Могут быть загрязнены промышленными стоками
• Требуют обработки перед использованием

Водохранилища — искусственные водоёмы, созданные путём перекрытия рек плотинами. Они служат важным источником питьевой воды для многих городов.

Преимущества:

• Позволяют регулировать уровень воды
• Обеспечивают более стабильное водоснабжение
• Могут использоваться для гидроэнергетики

Недостатки:

• Требуют значительных капитальных вложений
• Могут негативно влиять на экосистему
• Подвержены загрязнению и цветению водорослей

Подземные источники — это воды, находящиеся в земле на различных глубинах. Они часто имеют лучшее качество, чем поверхностные воды.

Артезианские скважины — скважины, из которых вода выходит на поверхность под собственным давлением без использования насосов. Вода в артезианских скважинах находится на глубине 100—600 метров и более^[10].

Характеристики:

• Глубина залегания: 100—600 м и более
• Давление: самоизливающиеся (напорные)
• Качество воды: обычно высокое
• Минерализация: может быть повышенной

Преимущества:

• Высокое качество воды (защищена от поверхностного загрязнения)
• Стабильный дебит (объём выхода воды)
• Не требуют насосов для подъёма воды
• Относительно постоянная температура воды

Недостатки:

• Высокая стоимость бурения
• Может содержать повышенные концентрации минералов (железо, марганец, фтор)
• Ограниченный ресурс (может истощиться)
• Требуют специальной обработки при высокой минерализации^[11]

Скважины на песчаных слоях — безнапорные скважины, из которых вода поднимается с помощью насосов. Глубина залегания: 20—50 метров.

Преимущества:

• Меньшая стоимость бурения, чем артезианские
• Хорошее качество воды
• Быстрое восполнение ресурса

Недостатки:

• Требуют электроэнергии для насосов
• Более подвержены загрязнению, чем артезианские
• Меньший дебит

Колодцы — традиционный источник подземной воды, используемый с древних времён. Глубина залегания: 5—20 метров.

Преимущества:

• Низкая стоимость строительства
• Простота в использовании
• Не требуют электроэнергии

Недостатки:

• Малый дебит
• Высокий риск загрязнения
• Требуют регулярной очистки и дезинфекции^[12]

Родники и ключи — естественные выходы подземных вод на поверхность. Они часто используются как источники питьевой воды благодаря хорошему качеству воды.

Преимущества:

• Обычно чистая вода
• Не требуют бурения скважин
• Возобновляемый источник

Недостатки:

• Ограниченный дебит
• Зависят от сезонных колебаний уровня грунтовых вод
• Могут быть загрязнены поверхностными стоками

Дождевая и талая вода могут использоваться как источники питьевой воды в регионах с достаточным количеством осадков. Однако они требуют тщательной очистки и дезинфекции из-за загрязнения атмосферой и поверхностью.

Преимущества:

• Возобновляемый источник
• Не требует бурения скважин
• В некоторых регионах — основной источник

Недостатки:

• Требуют интенсивной очистки
• Зависят от климата и количества осадков
• Могут содержать кислотные дожди и атмосферные загрязнители

Опреснение — процесс удаления солей из морской или солёной воды. Используется в основном в засушливых регионах с доступом к морям и океанам^[13].

Методы опреснения:

• Обратный осмос (самый распространённый)
• Дистилляция
• Электродиализ
• Вымораживание

Преимущества:

• Позволяет использовать морскую воду
• Технология постоянно совершенствуется

Недостатки:

• Высокая стоимость
• Требует значительных энергозатрат
• Образует рассолы, требующие утилизации

Вода из айсбергов — экспериментальный источник, предложенный для использования в засушливых регионах. Айсберги буксируются из полярных регионов в районы, нуждающиеся в пресной воде.

Преимущества:

• Очень чистая вода
• Возобновляемый источник

Недостатки:

• Экономически нецелесообразно
• Экологические риски
• Технически сложно реализовать

В некоторых регионах используется переработанная сточная вода для получения питьевой воды. Это требует многоступенчатой очистки и дезинфекции.

Преимущества:

• Позволяет использовать имеющиеся ресурсы
• Снижает нагрузку на природные источники

Недостатки:

• Требует высокотехнологичной очистки
• Социальное сопротивление
• Высокие затраты на обработку

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в мире используются следующие источники питьевой воды^[14]:

• Около 2 миллиардов человек получают воду из подземных источников
• Около 4 миллиардов человек получают воду из поверхностных источников
• Около 4,2 миллиарда человек имеют доступ к водопроводной воде
• Около 2,4 миллиарда человек используют колодцы и общественные водопроводные краны

Количество питьевой воды, необходимое человеку в день, варьируется^[15]. Оно зависит от физической активности, возраста, состояния здоровья и условий окружающей среды. В США рекомендуемая суточная норма потребления воды составляет 3,7 литра в день для мужчин старше 18 лет и 2,7 литра в день для женщин старше 18 лет, из которых около 80 % приходится на напитки и 20 % — на пищу^[16]. Европейское агентство по безопасности продуктов питания рекомендует 2,0 литра общего количества воды в день для взрослых женщин и 2,5 литра в день для взрослых мужчин^[17]. Распространённый совет выпивать 8 стаканов простой воды в день не основан на научных данных, и индивидуальная жажда даёт лучшее представление о том, сколько воды требуется конкретному человеку^[18]. Жители США в возрасте 21 года и старше в среднем пьют 1043 мл питьевой воды в день, а 95 % — менее 2958 мл в день^[19]. Физические упражнения и тепловое воздействие вызывают потерю воды и, следовательно, могут вызвать жажду и повышенное потребление воды^[20]. Физически активные люди в жарком климате могут иметь общую суточную потребность в воде от 6 литров и более^[20].

Вклад питьевой воды в поступление минеральных питательных веществ в организм человека также неясен. Неорганические минералы обычно попадают в поверхностные и грунтовые воды через ливневые стоки или через земную кору. Процессы обработки воды перед использованием также приводят к добавлению некоторых минералов, например соединений натрия, кальция, цинка, марганца а также фосфатов и фторидов и натрия^[21][22]. Вода, образующаяся в результате биохимического метаболизма питательных веществ, обеспечивает значительную часть суточной потребности в воде для некоторых членистоногих и пустынных животных, но обеспечивает лишь небольшую часть необходимого количества для человека. Практически во всей питьевой воде присутствует множество микроэлементов, некоторые из которых играют роль в обмене веществ. Например, натрий, калий и хлорид являются обычными химическими веществами, которые в небольших количествах содержатся в большинстве водоёмов, и эти элементы играют роль в метаболизме организма. Другие элементы, такие как фториды, хотя и полезны в низких концентрациях, могут вызывать проблемы с зубами и другие нежелательные последствия если присутствуют в высоких концентрациях.

Ключевым моментом является гидробаланс. Обильное потоотделение вызывает нехватку солей в организме и может возникнуть потребность в пополнении электролита (соли). Гипергидратация, слишком быстрое потребление слишком большого количества воды, которая приводит к гипонатриемии, может быть фатальной^[23]. Вода составляет около 60 % веса тела мужчин и 55 % веса женщин^[24]. У младенца вода составляет 70-80 % веса тела, а у пожилого человека около 45 %^[25].

Бо́льшая часть воды требует некоторой обработки перед использованием. Даже вода из глубоких колодцев или источников нуждается в очистке. Требуемая степень очистки зависит от источника воды. Соответствующие технологические варианты очистки воды включают проекты как в масштабе сообщества, так и в масштабе домашнего хозяйства^[26]. Лишь несколько крупных урбанизированных районов, таких как Крайстчерч в Новой Зеландии, имеют доступ к достаточно чистой воде в достаточном объёме, для которой не требуется обработка^[27].

В чрезвычайных ситуациях, когда обычные системы очистки могут оказатся под угрозой, патогенные микроорганизмы, передающиеся через воду, могут быть убиты или инактивированы кипячением^[28], но для этого требуются обильные источники топлива, и такой метод может оказаться очень обременительным для потребителей, особенно если трудно хранить кипячёную воду в стерильных условия. Другие методы, такие как фильтрация, химическая дезинфекция и воздействие ультрафиолетового излучения (включая солнечное ультрафиолетовое излучение), были продемонстрированы в ряде рандомизированных контролируемых испытаний как позволяющие значительно снизить уровни заболеваний, передающихся через воду, среди пользователей в странах с низким уровнем дохода^[29]. Но при этом остаются те же проблемы, что и при методе кипячения.

Другой тип очистки воды называется опреснением и используется в основном в засушливых районах с доступом к большим водоёмам с солёной водой.

По оценкам, загрязнённая вода становится причиной более полумиллиона смертей за год^[1]. Загрязнённая вода в сочетании с отсутствием санитарии стала причиной около одного процента инвалидностей во всем мире в 2010 году^[30]. Поскольку загрязнённая вода сказывается на здоровье людей, подвергшихся воздействию, продолжительность воздействия играет важную роль в последствиях некоторых заболеваний.

Более 90 % случаев смерти от диарейных заболеваний в развивающихся странах приходится на детей в возрасте до пяти лет.^[31]. По данным Всемирной организации здравоохранения, наиболее распространёнными заболеваниями, связанными с плохим качеством воды, являются холера, диарея, дизентерия, гепатит А, брюшной тиф и полиомиелит^[32]. Недоедание, особенно белково-энергетическая недостаточность, может снизить сопротивляемость детей инфекциям, включая диарейные заболевания, связанные с водой. В период с 2000 по 2003 год 769 000 детей в возрасте до пяти лет в странах Африки к югу от Сахары ежегодно умирали от диарейных заболеваний. В результате плохого качества воды и плохой санитарии около 829 000 человек ежегодно умирают от диареи^[32]. Только 36 % населения в регионе к югу от Сахары имеют доступ к надлежащим средствам санитарии. Каждый день гибнут более 2000 детей. В Южной Азии 683 000 детей в возрасте до пяти лет ежегодно умирали от диарейных болезней с 2000 по 2003 год. За тот же период в развитых странах 700 детей в возрасте до пяти лет умерли от диарейных болезней. Улучшение водоснабжения снижает заболеваемость диареей на 25 %, а улучшение качества питьевой воды за счёт надлежащего хранения в домашних условиях и хлорирования снижает количество эпизодов диареи на 39 %^[31].

Некоторые усилия по увеличению доступности чистой питьевой воды оказались катастрофическими. Когда 1980-е годы были объявлены Организацией Объединённых Наций «Международным десятилетием воды», было сделано предположение, что грунтовые воды по своей природе безопаснее, чем вода из рек, прудов и каналов. Хотя количество случаев холеры, брюшного тифа и диареи сократилось, возникли другие проблемы из-за загрязнения грунтовых вод. По оценкам, 60 миллионов человек были отравлены колодезной водой, загрязнённой чрезмерным содержанием фторидов, растворённых в гранитных породах. Несмотря на то, что низкие дозировки фторидов полезны для здоровья зубов, в больших количествах фтор мешает формированию костей. Деформация костей как последствие отравления особенно заметны у детей. Подобные или более серьёзные проблемы ожидаются в различных странах, включая Китай, Узбекистан и Эфиопию^[33]. Половина из 12 миллионов трубчатых колодцев в Бангладеш содержит недопустимые уровни мышьяка из-за того, что колодцы не вырыты достаточно глубоко (на глубину более 100 метров). Правительство Бангладеш потратило менее 7 миллионов долларов США из 34 миллионов, выделенных в 1998 году Всемирным банком на решение этой проблемы^[33][34]. Природное отравление мышьяком представляет собой глобальную угрозу, от которой страдают 140 миллионов человек в 70 странах мира^[35]. Эти примеры иллюстрируют необходимость изучения местоположения каждого источника питьевой воды в индивидуальном порядке и не предполагать, что то, что работает в одной области, будет работать в другой.

Среди основных показателей качества питьевой воды выделяются:

• механические загрязнения;
• органолептические;
• химические;
• бактериологические, вирусологические, паразитарные;
• радиологические.

Ниже приведён перечень нормативно-технических документов, которые регламентируют качество питьевой воды.

На территории РФ:

• Гл. II, разд. 9 «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», утверждённых решением Комиссии Таможенного союза ЕАЭС от 18.06.2010 г. № 299^[36].
• СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
• СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости. Контроль качества».
• СП 2.1.5.1059 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения».
• ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».
• ГН 2.1.5.2280-07 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Дополнения и изменения № 1 к ГН 2.1.5.1315-03».

• ГН 2.1.5.2307-07 «Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

На территории Евросоюза:

• Директива Совета Европейского Союза 98/83/ЕС от 3 ноября 1998 г. «О качестве воды, предназначенной для потребления людьми»^[37].

В Российской Федерации надзор за качеством воды осуществляют, в частности, органы Роспотребнадзора. Лаборатории проводят регулярный контроль качества питьевой воды как на выходе станций водоподготовки, так и у потребителей.

Кроме того, за контролем водных объектов следит Федеральное агентство водных ресурсов Российской Федерации (Росводресурсы), которое находится в ведении Министерства природных ресурсов и экологии РФ^[38].