Хотько Н.И., Дмитриев А.П. - Водный фактор в передаче инфекций

Е=с?Rn; где Е - число бактерий в очищенной воде,

R - число бакте­рий в воде источника водоснабжения, с и n- коэффициенты, величина которых колеблется от 0.48 до 0.99 в зависимости от способа обра­ботки воды и характера микрофлоры.

Поэтому к источникам водос­набжения  предъявляются  определенные требования.  Коли-индекс источников водоснабжения не должен превышать 1000 (если вода только хлорируется и 10000, если обеспечен полный цикл очистки и обеззараживания воды). Одной из мер по обеспечению достаточно вы­сокого качества воды источников охраны (ЗСО). ЗСО - территория вокруг источников водоснабжения и водопроводных сооружениях, на которых должен соблюдаться особый режим с целью охраны водои­сточника, водопроводных сооружений и окружающей их территории от загрязнения. ЗСО необходима и для поверхностных и для подземных источников водоснабжения.

Сейчас различают два пояса ЗСО.

1 пояс ЗСО (“Зона строгого режима”) должен предотвратить загряз­нение воды непосредственно у водозабора и обеспечить охрану голов­ных сооружений водопровода.

Задачей второго пояса ЗСО по Я.И.Могилевскому (1962) является обеспечение такой ситуации, при которой вода приходила бы к водозабору требуемого качества и состава. Иначе говоря, верхней границей охранной зоны (дело идет о поверхностных водоисточниках) по про­тяженности реки должна явиться точка определяемая временем, в те­чение которого поступившие в этой точке загрязнения при подходе к водозабору были бы ликвидированы в силу процессов самоочищения в водоеме”.

По С.Н.Черкинскому, Е.Л.Милкину, Н.Н.Трахтман (1975) для подзем­ных водоисточников радиус 1 пояса ЗСО примерно 50м, площадь около 1 га. При использовании хорошо защищенных вод радиус может быть сокращен до 30м. В первом поясе проводятся следующие мероприятия:

- предотвращение затопления устья скважины грунтовыми  водами:

- герметизация скважины не менее чем двумя обсадными трубами;

- крепление наружной колонны в глинах или другим способом,

- цементирование межтрубного и за трубного пространств; изоляция водоносных слоев выше эксплуатационного.

Для поверхностных водоисточников граница 1 пояса должна располагаться на расстоянии 1 км от ближайшего пункта водопользования. Она включает участки водоема не менее 200 метров ниже и выше водозабора. Граница первого пояса включает и противоположный берег на глубину 150-200м. В этой зоне запрещается какое-либо строитель­ство, вес имеющиеся сооружения должны быть канализированы.

Территория 1 зоны ограждается и охраняется. Выпуск сточных вод на территории 1 зоны запрещается. Не разрешается также использова­ние водоема в пределах 1 зоны для спортивных и бытовых нужд.

Значительную сложность представляет определение границ II зоны, ЗСО у подземных и поверхностных водоисточников. Рядом гигиенистов ставился вопрос о том, что для подземных водоисточников хорошо прикрытых водонепроницаемой кровлей II зона ЗСО вообще не нужна. Однако это мнение опровергается работами Я.А.Могилевского (1953), А.С.Белицкого (1968) и др. показавших на конкретных примерах возможность заражения подземных вод несмотря на наличие мощных за­щитных пластов. Большую опасность в этом отношении представляют  поглощающие скважины для нечистот. А.С.Белицкий считает обяза­тельным организацию зон санитарной охраны подземных резервуаре” воды и санитарно-защитных зон вокруг пунктов удаления отходов.

II пояс ЗСО подземных водоисточников в принципе должен огра­ничиваться контуром, от которого время движения загрязненного под­земною потока до водозабора было бы не меньше времени, в течение которого патогенные микробы сохраняют жизнеспособность (С.Н.Черкинский и Е. Л.Минкин, 1970). Исходят из данных о том, что кишечная палочка в подземных водах сохраняется 100-200 дней. Трудность опре­деления величины зоны связана с тем, что скорость движения воды в водоносных горизонтах различна и зависит от геологического слоения пласта.

В США (Гигиена и санитария №9 за 1945г. стр. 57-59) для расчета минимального расстояния от источника водоснабжения до источников загрязнения пользуются формулой:

D= P/2pZK(1-sinS) где  D - расстояние между колодцем и источником загрязнения, Р -скорость откачки воды, Z - длина фильтра колодца, высота столба воды в колодце, S - угол уклона поверхности почвы в градусах, К - коэффициент течения, зависящий от характера грунта (для мелкозернистого песка К - 0.007, для крупного песка К=0.031).

Эпидемически установлено, что радиус II зоны для подземных водоисточников должен быть порядка 250м. В этой зоне (зона охраны) проводятся следующие мероприятия:

- выявление тампонада всех старых недействующих и дефективных скважин и приведение в порядок действующих скважин;

- выявление и ликвидация имеющихся поглощающих скважин;

- регулирование бурения новых скважин;

- запрещение разработки недр земли связанных с нарушением за­щитного слоя над водоносными горизонтами;

- благоустройство населенных пунктов с учетом того, что почва и более глубокие слои земли были бы ограждены от загрязнения;

- запрещение загрязнения водоемов и территории, находящейся во II поясе, спуском неочищенных стоков; очистка стоков должна произ­водиться с повышенными требованиями;

- регулирование промышленного и гражданского строительства.

При определении границ II пояса ЗСО для поверхностных водое­мов исходят из скорости процессов бактериального самоочищения во­ды. С.Н.Строганов определяет процессы бактериального самоочищения но часовой скорости отмирания кишечной палочки в процентах к ис­ходной концентрации бактериального загрязнения. При среднечасовой скорости отмирания в 2%, летом за 2 суток самоочищение от E.сoli достигнет 96% первоначального загрязнения. Однако в виду того, что в первые сутки бактериальная зараженность может нарастать в результа­те раздробления грязевых конгломератов, то считается, что для дости­жения 96% отмирания E.сoli требуется 3 суток, а зимой до 6 суток. Исходя из этих данных принимается, что верхняя граница II пояса ЗСО на реках должна быть удалена от водозабора на расстояние соответствующее 5 суточному (для I и II климатических зон) и 3-х суточ­ному (для III и IV климатических зон) пробегу воды. Это расстояние вычисляется по формуле

Z = V?t, где Z - расстояние от верхней гра­ницы ЗСО до водозабора,

V - скорость течения (в м/сутки), t - мак­симально   необходимый   период   бактериального   самоочищения (принимается соответственно климатической зоне).

Для мелких водоемов граница II пояса, как правило охватывает весь речной бассейн по линии водоразделов, на средних водоемах гра­ница II пояса охватывает территорию в 3-5 км. вдоль берегов с уста­новлением в полосе 150-200м от берега более строгого режима. Обыч­но по средним и большим водоемам верхняя граница отстоит от водо­забора на 50-60км. Нижняя граница II пояса ЗСО проходит на рассто­янии 200-250м от водозабора (на реках).

Границы зон, если водозабор расположен на озере, охватывают территории по обе стороны от водозабора и вглубь берега.  При определении границ зоны учитывают направление течений и ветров (Н.А.Кост, 1941).

Для водозабора на водохранилищах границы II пояса ЗСО для ма­лых водохранилищ включают всю площадь водоема, для больших во­дохранилищ граница должна проходить со стороны ветровых течений на расстоянии 3-5 км от водозабора, с противоположной стороны на расстоянии 1 км (С.Н.Черкинский, 1975). Вопрос использования маги­стральных каналов и водохранилищ оросительной системы как источ­ника сельского водоснабжения изучался В.В.Цапко с соавт. (1974). При этом трасса каналов не должна проходить через кладбища, скотомо­гильники, свалки. Каналы должны ограждаться дренажными отводами для предупреждения попадания поверхностных стоков. Водозаборы лучше устраивать около плотин. Зона санитарной охраны должна быть шире 10 м по обе стороны канала и состоять из 2-х поясов разграни­ченных водосборной канавой, перехватывающей поверхностный сток с полей.

Выше мы изложили общепринятые установки по организации зон санитарной охраны. Однако, в каждом конкретном случае они могут потребовать изменения, исходя из местной ситуации. Например, Lamfir с соавт. (1972) в результате многолетних исследований установили, что в месте наблюдения. II пояс ЗСО должен быть увеличен до 70км. Б.С.Руснак (1976) обращает внимание на то, что скорость течения реки не является постоянной величиной и в половодье самоочищение воды не происходит на том расстоянии, на котором оно происходит в меженный период. Л.А.Мышляева (1974) установила, что для самоочи­щения воды от вирусов требуется большее время, чем для возбудите­лей бактериальных инфекций.

При всей важности создания зон санитарной охраны, не следует забывать о значении поведенческих особенностей населения: в частности каждодневных маршрутов передвижения населения, соблюдение основных санитарно-гигиенических навыков (Wattss.Y, 1986).

Следует остановиться на требованиях предъявляемых к устройству шахтных колодцев. Облицовка колодцев может быть различной: дере­вянной, кирпичной, бутовой, из бетонных колец, что считается самым лучшим. Между выгребами и колодцами должно быть расстояние не менее 20-30 метров, причем следует учитывать направление тока под­земных вод. Колодец надо делать на возвышенном месте. Надземная часть должна быть высотой 0.7-0.8 метров. Вокруг колодца делается глиняный замок глубиной 1.5-2м. и шириной 0.7-1м. Сверху замок надо замостить и сделать уклон от колодца. Если вода поднимается не насосом, то обязательно наличие общественной бадьи. Колодец должен быть не ближе 100-150 метров от жилых построек, местность, где он устраивается не должна быть заболоченной, не должна заливаться талыми и атмосферными водами.

В сельской местности при отсутствии подземных водоисточников могут устраиваться  колодцы - около реки вырыва­ются колодцы, куда вода поступает из поверхностного водоема про­фильтровываясь через слой почвы, что приводит к улучшению качества воды. Что касается расстояния от реки, на котором должны от­рываться эти колодцы, то в литературе можно встретить противоречи­вые указания. Так Г.П.Зарубин и И.П.Овчинкин (1974) считают, что такое расстояние должно быть 10-20м; тогда как Е.М. Штарке и В.Иодказис (1962), А.С.Дмитроченко (1964), А.П.Бухтояров (1972) назы­вают цифру 200м. Последний указывает на санитарную эффективность такого водозабора около р. Подкумок, По данным И.П.Дилюнас с соавт. (1963) поверхностные воды прошедшие 200м через песчано-гравийные галечниковые отложения не освобождаются полностью от бактериаль­ных загрязнений.

Большое значение имеет рациональное устройство и правильное со­держание распределительной системы, состоящей из подземных, труб, водонапорных резервуаров и водозаборов. В санитарно-гигиеническом отношении кольцевая сеть имеет преимущество перед разветвленной (тупиковой). В северных районах трубы закладываются на глубину 35-33м, в средней полосе - 25-Зм; на юге 125-15м. Почва, в которой про­ходят трубы, должна быть свободна от загрязнений. На незастроенных участках под надзором должна находиться территория на 40 м по обе стороны магистрали, на застроенной территории на 10м. Если канали­зационные и водопроводные трубы проходят параллельно, то расстоя­ние между ними должно быть не менее 15м (если диаметр труб до 200мм) и Зм (если диаметр более 200мм). На пересечениях водопрово­да и канализации водопровод укладывается на 0.4м. выше канализации, причем в этих местах трубы должны быть защищены кожухами. Ко­лонки не следует устраивать в пониженных местах, заливаемых водой, а так же в местах с высоким уровнем грунтовых вод.

При строительстве горячего водоснабжения для нагревания исполь­зуется питьевая вода. Трасса тепловой магистрали не должна прохо­дить по территории кладбищ, свалок, скотомогильников. Отношение тепловой магистрали к канализации такое же, как обычного водопро­вода. Уборные, выгреба, находящиеся на расстоянии 10м от трассы, должны быть перенесены. Следует помнить, что при всех ремонтных работах, строительстве и реконструкции тех или иных объектов воз­никает угроза повреждения распределительной системы. И.И.Беляев (1957) и др. указывают на необходимость строгой регламентации сани­тарных условий эксплуатации сети и водоразборов (давление в трубах, содержание сооружений), ликвидации тупиковых ответвлений, периоди­ческая промывка сети, и др. Aldridge (1977) рекомендует полную проверку водопроводной сети водопроводными службами 1 раз в 3 года, а специалистами по охране внешней среды ежегодно.

Что касается санитаркой охраны морских вод, то устанавливаются зоны санитарной охраны участков побережья используемых для лечеб­но-оздоровительных целей. По Д.Н.Лоранскому и Б.М.Раскину (1975) коли-титр 0.1 является границей допустимого с санитарной точки зре­ния загрязнения морской воды в районе пляжей. Следует учитывать также влияние загрязнений на морские продукты. Основные рекомен­дации по санитарной охране моря сводятся к следующему:

- место выпуска стоков выбирается с учетом контура берега, тече­ний.

Так К.Б.Хайт (1961) считает, что спуск сточных год лучше произ­водить у крутого берега, не следует спускать стоки в бухтах и тем более акваториях портов.

Для предотвращения загрязнения моря от судов предусматривается:

очистка и хлорация сточных вод кораблей; запрет выпуска сточных вод с судов в пределах морских бухт и акваторий портов. Поэтому суда должны быть оборудованы цистернами для сбора стоков, которые потом опорожняются или в систему городской канализации, или на расстоянии не менее 50 миль от берега. При отсутствии цистерн на судах, используются ассенизационные баржи, которые пришвартовыва­ются к судну и принимают от него стоки (Д.Н.Лоранский, Б.М.Раскин, Н.Н.Алфимов, 1974).

Для предотвращения загрязнения моря ливневыми водами, смывающими загрязнения с поверхности, должна быть обеспечена чистота почвы территории купального района.

Важным компонентом мероприятий по предупреждению водной пе­редачи инфекционных заболеваний является охрана водоисточников от их загрязнения сточными водами.

Принципиальная установка проводимых мероприятий может быть сформулирована следующим образом: “Критерием загрязненности воды (водоема) является ухудшение ее качества вследствие изменения ее органолептических свойств и появления вредных веществ для челове­ка, животных, рыб, кормовых и промысловых организмов в зависимо­сти от видов водоиспользования, а также повышение температуры воды, изменяющей условия для нормальной жизнедеятельности водных организмов”.

Согласно существующим установкам отсутствие содержания в сточ­ных водах возбудителей инфекционных заболеваний достигается путем обеззараживания биологически очищенных бытовых сточных вод до коли-индекса не более 1000 в одном литре при остаточном хлоре не менее 15 мг/л.

Принцип очистки бытовых сточных вод (Г.П.Зарубин, И.П.Овчиинкин 1974) включает: 1) извлечение крупных плавающих объектов; 2) отделе­ние тяжелых примесей; 3) задержание более мелких взвешенных веществ; 4) биологическую переработку органических загрязнений сточных вод; 5) дезинфекцию.

Наилучший эффект дает смешанный способ обработки с использованием механических и биологических методов, причем имеется нес­колько схем очистки сочетающих механические и биологические ме­тоды.

К методам механической очистки относится применение:

- решеток для задержания крупных частиц;

- песколовок, для отделения твердых минеральных примесей;

- отстойников - резервуаров с медленно текущей жидкостью, где тяжелая известь выпадает в осадок, а легкая поднимается вверх;

- контактных отстойников, где происходит контакт сточной жидкости с хлорсодержащими препаратами;

- двухъярусных отстойников (эмшеров) для отстоя; перегнивания (в анаэробных условиях) и уплотнения осадков и где, в конечном счете образуется метан и углекислота;

- септиков - одноярусных отстойников, где происходит перегнивание выделившихся из стоков нерастворенных веществ.

- иловых площадок для обезвоживания ила;

- метантенков - резервуаров из железобетона, где происходит по­догревание.

При биологической очистке, находящиеся в сточной жидкости в коллоидном или взвешенном состоянии органические вещества, разру­шаются живыми организмами в аэробных условиях, а твердая фаза органических веществ - в анаэробных.

К системе биологической очистки относятся:

- поля фильтрации, поля орошения и биологические пруды, куда пускаются сточные воды после отстойников (в холодное время года поля фильтрации работают плохо или совсем не работают,

- биологические фильтры - сооружения, загруженные фильтрующи­ми материалами, например, керамзитом, через которые проходит сточ­ная жидкость. В биофильтры должен поступать воздух;

- аэротенки - в которых сточная жидкость находится 6-8 часов и подвергается воздействию активированного ила, состоящего из скопле­ния размножающихся микроорганизмов и воздуха;

- компактные установки типа “Рапид-Блок”, включающие зону аэ­рации, зону вторичного отстаивания и зону аэробного сбраживания осадка.

К биологическим методам очистки следует отнести попытки при­менения бактериофагов (Muller H.E., 1980).

Имеется довольно обширная литература по эффективности механи­ческой и биологической очистки сточных вод (различных вариантов метода биологической очистки) в отношении освобождения стоков как от патогенной так и от санитарно-показательной кишечной микрофло­ры. Например, Л.А.Сергунина с соавт. (1970) указывает, что при аэ­робной стабилизации различных типов осадков удается освободиться от 80-99.9% кишечных палочек. По Б.М.Дучинскому (1970) при очистке на полях подземной фильтрации сточных вод, содержащих в 1 литре до 1 млрд. микробных клеток сальмонелл, заражение потока грунтовых вод сальмонеллами исключается; если высота фильтрующего слоя 1 метр, а нагрузка не превышает 15 литров в сутки на 1 погонный метр оросительной системы полей подземной фильтрации. После биологи­ческого созревания нолей подземной фильтрации можно увеличить нагрузку до 30л на 1 погонный метр.

По данным Е.И.Гончарук с соавт. (1980) полное очищение стоков от сальмонелл происходит через 7-8 мес. после последнего полива при почвенной очистке сточных вод. P.Gastmeier und and (1985), сравнивая эффективность обеззараживания сточных вод в очистных сооружениях с активным илом и отстойники с естественной аэрацией пришли к заключению о преимуществах последней. Хорошие результаты в деле удаления вирусов были получены в Индии при исследовании прудов усреднителей (Rao V.C., Zakhe S.B., 1981). Испытанный в Германии (Steimann Y. Und and 1982) метод коагуляции для очистки сточных год с использованием трехосновной соли железа, соли железа и алю­миния, хлористых соединений магния, алюминия, железа и кальция. Этим способом удалось удалить 96-97% вирусной и бактериальной флоры. Б.Г.Водопьян с соавт. (1975) проверявшие работу установки “Рапид-Блок” в отношении сальмонелл и кишечной палочки, пришли к выводу о необходимости доочистки стоков на песчаных фильтрах и последующего хлорирования. К такому же выводу пришли ЮЛ.Чернов с соавт. (1980), проверявшие работу сооружений с полным циклом биологической очистки. C.Sorlini et al., (1987) показана относительная эффективность такого способа очистки стоков, как анаэробное сбраживание при разных температурах в отношении фекальных стрептокок­ков, и недостаточная эффективность этого метода в отношении спор клостридий. Разработаны приемы ускорения брожения осадков сточных вод путем нагревания осадков до температуры оптимальной для жизни бактерий, а затем циркуляции осадков и применения двухступенного брожения (Mc.Kinney с соавт. 1958).

Г.П.Зарубин и И.П.Овчинкин (1974), обобщившие опыт по эффек­тивности биологической очистки стоков, указывают, что при указанном методе очистки количество бактерий снижается на 95-99% и в 1 мл обработанной сточной жидкости остается около 500000 клеток. Поэто­му после механической и биологической очистки стоки надо обезза­раживать. Как правило, обеззараживание стоков проводится путем их хлорации, для чего применяют газообразный хлор, хлорную известь, гипохлорит кальция. На 1 л сточной жидкости, если она прошла биологическую очистку требуется 10-15 мг/л активного хлора; если она прошла только механическую очистку - 30 мг/л. Сточная жидкость считается очищенной, если ее коли-индекс не превышает 1000, а кон­центрация остаточного хлора не менее 15 мг/л. По мнению М.А.Пинигина с соавт. (1979) достаточной является и меньшая концентрация остаточного хлора - 0.5 мг/л. Kampellmacher с соавт. (1977) изучавшие зависимость эффективности хлорации от величины остаточного хлора по присутствию в обработанных стоках санитарно-показательных мик­робов и сальмонелл, пришли к выводу, что увеличение количества остаточного хлора выше 025 мг/л не сказывается на числе санитарно-показательных бактерий. Попытка использовать сальмонеллы как кри­терий качества обеззараживания не дала четких результатов. При оста­точном хлоре 0.10 мг/л снижение числа фекальных бактерий (до и после хлорирования) происходило примерно на 3-4 порядка. Я.Юст с соавт. (1964) изучалась эффективность хлорирования сточных вод в от­ношении спорообразующих микроорганизмов (B. anthracisс, B. Cereus, D. Subtilis). Эффективность хлорирования зависела от рН (чем выше был этот показатель, тем большие количества хлора требовались для этой цели) и температуры (обеззараживающий эффект наступал быстрее при температуре 22°С, чем при 10°С). В общем для уничтожения споро­носной микрофлоры требовались большие концентрации хлора.