Вода – важнейший фактор формирования внутренней среды организма и в то же время один из факторов внешней среды. Там, где нет воды, нет жизни. В воде происходят все процессы, характерные для живых организмов, населяющих нашу Землю. Недостаток воды (дегидратация) приводит к нарушению всех функций организма и даже гибели. Уменьшение количества воды на 10 % вызывает необратимые изменения. Тканевой обмен, процессы жизнедеятельности протекают в водной среде.
Содержание воды в организме человека составляет 60 % массы его веса. Организм постоянно теряет оксидационную воду различными путями:
1) с воздухом через легкие (1 м3 воздуха содержит в среднем 8—9 г воды);
2) через почки и кожу.
В целом человек за сутки теряет до 4 л воды. Естественные потери воды должны быть компенсированы введением определенного количества воды извне. Если потери не эквивалентны введению, в организме наступает дегидратация. Недостаток даже 10 % воды может значительно ухудшить состояние, а увеличение степени дегидратации до 20 % может приводить к нарушению жизненных функций и к смерти. Дегидратация более опасна для организма, чем голодание. Без пищи человек может прожить 1 месяц, а без воды – до 3 суток.
Регуляция водного обменаосуществляется с помощью центральной нервной системы (ЦНС) и находится в ведении пищевого центра и центра жажды.
Вода участвует в процессах ассимиляции и диссимиляции, в процессах резорбции и диффузии, сорбции и десорбции, регулирует характер осмотических отношений в тканях, в клетках. Вода регулирует кислотно-щелочное равновесие, поддерживает рН. Буферные системы активны только в тех условиях, где есть вода.
Вода – это общий показатель активности физиологических систем, фон и среда, в которой протекают все жизненно важные процессы. Неслучайно в организме человека содержание воды приближается к 60 % от всего веса тела. Установлено, что процессы старения связаны с потерей воды клетками.
Необходимо отметить, что реакции гидролиза, а также все окислительно-восстановительные реакции протекают активно только в водных растворах.
Вода принимает активное участие в так называемом водно-солевом обмене. Процессы пищеварения и дыхания протекают нормально в случае достаточного количества воды в организме. Велика роль воды и в выделительной функции организма, что способствует нормальному функционированию мочеполовой системы.
Велика роль воды и в процессах теплорегуляции организма. Она участвует, в частности, в одном из важнейших процессов – процессе потоотделения.
Вода является социальным фактором. От количества и качества воды зависят социальные условия жизни и уровень заболеваемости. По данным ВОЗ до 500 млн заболеваний в год, возникающих на Земле, связаны с качеством воды и уровнем водопотребления.
Факторы, формирующие качество воды, можно разделить на 3 большие группы:
1) факторы, определяющие органолептические свойства воды;
2) факторы, определяющие химические свойства воды;
3) факторы, определяющие эпидемиологическую опасность воды.
Факторы, определяющие органолептические свойства воды;
Органолептические свойства воды формируют природные и антропогенные факторы. Запах, привкус, окраска и мутность являются важными характеристиками качества питьевой воды. Причины появления запахов, привкуса, цветности и мутности воды весьма разнообразны. Для поверхностных источников это в первую очередь почвенные загрязнения, поступающие с током атмосферных вод. Запах и привкус могут быть связаны с цветением воды и с последующим разложением растительности на дне водоема. Вкус воды определяется ее химическим составом, соотношением отдельных компонентов и количеством этих компонентов в абсолютных величинах. Это особенно относится к высокоминерализованным подземным водам в силу повышенного содержания в них хлоридов, сульфатов натрия, реже – кальция и магния. Так, хлорид натрия обуславливает соленый вкус воды, кальций – вяжущий, а магний – горьковатый. Вкус воды определяется и газовым составом: 1/3 всего газового состава составляет кислород, 2/3 – азот. В воде очень небольшое количество углекислого газа, но роль его велика. Углекислота может быть представлена в воде в различных формах:
1) растворенной в воде с образованием угольной кислоты CO2 + H2O = H2CO3;
2) диссоциированной угольной кислоты H2CO3 = H + HCO3 = 2H + CO3 с образованием бикарбонат иона HCO3 и CO3 – карбонат иона.
Это равновесие между различными формами углекислоты определяется рН. В кислой среде, при рН = 4 присутствует свободная углекислота – СО2. При рН = 7—8 присутствует ион НСО3 (умеренно щелочная). При рН = 10 присутствует ион СО3 (среда щелочная). Все эти компоненты в разной степени определяют вкус воды.
Для поверхностных источников основной причиной появления запахов, привкуса, цветности и мутности являются почвенные загрязнения, поступающие со стоком атмосферных вод. Неприятный привкус воды характерен для широко распространенных высокоминерализованных вод (особенно на юге и юго-востоке страны) преимущественно в силу повышенного содержания концентрации хлоридов и сульфатов натрия, реже кальция и магния.
Окраска (цветность) природных вод чаще зависит от присутствия гуминовых веществ почвенного, растительного и планктонового происхождения. Строительство крупных водохранилищ с активными процессами развития планктона способствует появлению в воде неприятных запахов, привкусов и цветности. Гуминовые вещества безвредны для человека, но ухудшают органолептические свойства воды. Их трудно удалить из воды, к тому же они обладают высокой сорбционной способность